Tillämpning av LED-ljuskälla i ljusfält

Tillämpningen av LED-ljuskällor inom belysningsområdet är en produkt av den snabba utvecklingen av halvledar luminescerande materialteknik och den gradvisa penetrationen av begreppet" grön belysning" ;." Grön belysning" är ett nytt koncept som inte föreslogs inom utländsk belysning på 1980-talet. Genomförandet av mitt lands' s" grönt belysningsprojekt" började 1996. Ett viktigt steg för att förverkliga denna plan är att utveckla och främja högeffektiva, energibesparande belysningsarmaturer, spara belysningskraft, minska miljö- och ljusföroreningar och skapa en högkvalitativ, effektiv, ekonomisk, bekväm, säker , pålitligt och miljövänligt belysningssystem

Ett begrepp med LED-belysning LED (LightEmittingDiode), även känd som ljusdioder, de använder solida halvledarchips som självlysande material, när en framspänning appliceras i båda ändar, bär bärarna i halvledaren rekombinerar och släpper överflödig energi för att orsaka foton utsläpp Synligt ljus.

(1) Utvecklingshistoriken för lysdioder Användningen av halvledar-PN-korsningsljuskällprinciper för att göra lysdioder kom ut i början av 1960-talet. 1964 uppstod först dioder med rött ljus, följt av $ lysdioder. Först 1994 utvecklades blå och gröna lysdioder framgångsrikt. 1996 utvecklades den vita lysdioden framgångsrikt av det japanska företaget Nichia (Nichia). Med sina inneboende egenskaper, såsom energibesparing, lång livslängd, vibrationsmotstånd, snabb responshastighet, kall ljuskälla etc., används lysdioder i stor utsträckning i indikatorlampor, signalljus, skärmar, landskapsbelysning och andra fält, som kan vara ses överallt i våra dagliga liv. , Hushållsapparater, telefoner, instrumentpanelbelysning, dimskydd för bilar, trafikljus etc. Men på grund av dess dåliga ljusstyrka och höga pris kan den inte populariseras och användas som en allmän ljuskälla. Under de senaste åren, med den kontinuerliga fördjupningen av forskningen om halvledarljusemitterande material, den kontinuerliga utvecklingen av LED-tillverkningsteknik och utvecklingen och tillämpningen av nya material (nitridkristaller och fosforer) har genombrott gjorts i lysdioder med ultrahög ljusstyrka i olika färger. Dess ljuseffektivitet har ökat med nästan 1000 gånger, och alla färger i det synliga ljusbandet har förverkligats i termer av kromaticitet. Det viktigaste av detta är framväxten av vita LED-lampor med ultrahög ljusstyrka, vilket gör det möjligt för LED-applikationsfältet att hoppa över till den högeffektiva marknaden för ljuskällor. Någon påpekade en gång att LED med hög ljusstyrka kommer att vara en av mänsklighetens största uppfinningar sedan Edison uppfann glödlampan.

(2) LED-ljusemitterande princip Ljusemitterande dioder består huvudsakligen av PN-kopplingschips, elektroder och optiska system. Den lysande kropp-chipområdet är 10,12 mil (1 mil=0,0254 kvadratmillimeter). För närvarande visas stora chip-lysdioder internationellt med ett chipområde på 40 mil. Den ljusemitterande processen omfattar tre delar: bärarinjektion under framåtförspänning, rekombinationsstrålning och ljusenergiöverföring. Det lilla halvledarchipet är inkapslat i ett rent epoxiharts. När elektroner passerar genom chipet rör sig de negativt laddade elektronerna till det positivt laddade hålområdet och rekombineras med det. Elektronerna och hålen försvinner medan de genererar fotoner. Ju större energi (bandgapet) mellan elektronen och hålet, desto högre energi produceras foton. Fotonenergin motsvarar i sin tur ljusets färg. I spektrumet av synligt ljus bär blått ljus och lila ljus mest energi, och orange ljus och rött ljus bär minst energi. Eftersom olika material har olika bandgap kan de avge olika ljusfärger. Huvudströmmen för LED-ljuskällor kommer att vara vita lysdioder med hög ljusstyrka. För närvarande är de flesta kommersiellt tillgängliga vitljus-lysdioderna tvåvågslängder, det vill säga ett blått enstaka chip och YAG $ fosfor blandas för att producera vitt ljus. I framtiden är vita lysdioder med tre våglängder mer lovande, det vill säga oorganiska ultravioletta chips blandas med röda, blå och gröna fosforer för att producera vitt ljus. Det kommer att ersätta lysrör, kompakta energibesparande lysrör och LED-bakgrundsbelysning.

(3) Grundläggande egenskaper hos LED-ljuskälla

1. Hög ljuseffektivitet Efter årtionden av tekniska förbättringar har LED: s ljuseffektivitet förbättrats avsevärt. Ljuseffekten hos glödlampor och halogenvolframlampor är 12-24 lumen / W, lysrör 50-70 lumen / W, natriumlampor 90-140 lumen / W, det mesta av strömförbrukningen blir värmeförlust. Den förbättrade LED-ljuseffektiviteten når 50-200 lumen / watt, och dess monokromaticitet är bra, spektrumet är smalt och kan direkt avge färgat synligt ljus utan att filtrera. För närvarande intensifierar länder över hela världen forskningen för att förbättra lysdiodernas effektivitet och deras ljuseffektivitet kommer att förbättras kraftigt inom en snar framtid.

2. Låg strömförbrukning LED enkelrörseffekt 0,03 ~ 0,06 watt, med DC-enhet, enrörsspänning 1,5 ~ 3,5V, ström 15 ~ 18 mA, snabb responshastighet, kan drivas med hög frekvens. När det gäller samma ljuseffekt är strömförbrukningen en tiotusendel av glödlamporna och halva lysrörens. Japan uppskattar att om lysdioder med ljuseffektivitet dubbelt så höga som lysrör används för att ersätta hälften av japanska glödlampor och lysrör. Motsvarande 6 miljarder liter råolja kan sparas varje år. För exempel på broskyddsljus är en lysrör med samma effekt mer än 40 watt, medan effekten för varje lysdiod endast är 8 watt och den kan ändras i färgglada färger.

3. Lång livslängd. Användningen av elektronisk ljusfältstrålning luminiscens, glödtråd luminiscens är lätt att bränna, termisk avsättning, ljuddämpning och andra brister. LED-lampan är liten i storlek, lätt i vikt, kapslad i epoxiharts, tål mekanisk chock och vibrationer med hög hållfasthet och är inte lätt att bryta. Den genomsnittliga livslängden är 100 000 timmar. LED-lampornas livslängd kan uppgå till 5 till 10 år, vilket avsevärt kan minska underhållskostnaderna för lampor och undvika smärta vid ofta byte av lampor.

4. Stark säkerhet och tillförlitlighet, låg värmeproduktion, ingen värmestrålning, kall ljuskälla, säker att röra vid: kan exakt kontrollera ljustyp och ljusvinkel, ljusfärgen är mjuk, ingen bländning; den innehåller inte kvicksilver, natrium etc. som kan skada hälsosubstansen. Det inbyggda mikrobehandlingssystemet kan styra ljusstyrkan, justera ljusläget och förverkliga kombinationen av ljus och konst.

5. Det bidrar till miljöskydd. LED-lampan är en solid ljusstomme, som är stöttålig, stöttålig och inte lätt går sönder. Avfallet kan återvinnas och det finns ingen förorening. Ljuskällan är liten i storlek och kan kombineras efter behag. Det är lätt att utvecklas till en lätt, tunn och liten belysningsprodukt, och det är också lätt att installera och underhålla. Naturligtvis är energibesparing den främsta anledningen till att vi överväger att använda LED-ljuskällor. Kanske är LED-ljuskällor dyrare än traditionella ljuskällor, men ett års energibesparing kan få tillbaka investeringen i ljuskällan för att få en nettoinkomstperiod på flera gånger varje år på 4-9 år. .

För det andra, applikationsutsikterna och trenderna för LED-ljuskällateknik Under lång tid, på grund av den låga ljuseffektiviteten hos lysdioder, är dess applikationer huvudsakligen koncentrerade till olika skärmfält. Med framväxten av lysdioder med ultrahög ljusstyrka (särskilt vita lysdioder) blir applikationer inom ljusfältet möjliga. Enligt prognoser från internationella auktoritativa organisationer kommer 2000-talet att gå in i eran med nya ljuskällor som representeras av lysdioder, som kallas den fjärde generationen av nya ljuskällor.

(1) Utsikter och utvecklingstrender För närvarande står ljusförbrukningen för cirka 20% av hela energiförbrukningen. Att avsevärt minska ljusförbrukningen är ett viktigt sätt att spara energi. För att uppnå detta mål har branschen forskat och utvecklat många energibesparande belysningsapparater, och en viss effekt har uppnåtts. Kraven för" grön belysning" är långt ifrån tillräckligt, och det är absolut nödvändigt att utveckla och använda mer effektiva, pålitliga, säkra och hållbara nya ljuskällor. LED lockar världens' s uppmärksamhet med sin inneboende överlägsenhet. USA, Japan och andra länder och Taiwan har förutsagt fördelarna med LED-belysning. 55% av glödlampor och 55% av lysrör i USA ersätts av lysdioder, vilket sparar 35 miljarder US-dollar i elräkningar varje år och minskar 755 miljoner ton koldioxidutsläpp varje år. Att byta ut 100% av glödlamporna i Japan mot lysdioder kan minska energiproduktionen från 1 till 2 kärnkraftverk och spara mer än 1 miljard liter råoljekonsumtion varje år. I Taiwan ersätts 25% av glödlampor och 100% lysrör med vita lysdioder, vilket sparar 11 miljarder kilowattimmar el varje år. Japan sammanställde" 21st Century Plan" redan 1998 för att bedriva praktisk forskning om LED-ljuskällor för belysning under det nya århundradet. Under de senaste åren har Nichia Chemical, Toyoda Gosei, SONY och Jiayou Electric alla lanserat LED-belysningsprodukter. Världsberömda belysningsföretag som Philips, Osram, GE, etc. har också investerat mycket arbetskraft och materialresurser i forskning, utveckling och produktion av LED-belysningsprodukter. USA GE och EMCORE har bildat ett nytt företag för att utveckla vita lysdioder för att ersätta glödlampor, kompaktlysrör, volframhalogenlampor och fordonslampor. Tysklands Osram och Siemens samarbetade för att utveckla LED-belysningssystem. Taiwans nuvarande LED-utgång är näst näst efter Japan före USA. Sedan 1998 har Taiwan investerat 600 miljoner Taiwan dollar i relaterat utvecklingsarbete. LED-utvecklingshistoriken har varit decennier, men tillämpningen inom belysning är fortfarande ny teknik. Med den snabba utvecklingen av LED-teknik och den gradvisa förbättringen av dess ljuseffektivitet kommer applikationsmarknaden för LED att bli mer omfattande. Speciellt i samband med ökande globala energibristproblem har utsikterna för lysdioder på belysningsmarknaden väckt global uppmärksamhet. Branschen tror att den mest lovande marknaden och den största marknaden de närmaste tio åren också kommer att vara den mest lovande varan för att ersätta glödlampor, volframlampor och lysrör.

(2) De viktigaste tekniska problemen i belysningstillämpningar. Under de senaste åren har lysdiodernas ljuseffektivitet gradvis förbättrats och kommersiella enheter har nått glödlampans nivå. Ljuseffektiviteten hos vita lysdioder som används i liggande lampor ligger nära nivån för lysrör och ökar stadigt. i. Det finns dock fortfarande några tekniska problem med popularisering och tillämpning av belysning: För det första måste ljusflödet förbättras ytterligare. Att använda lysdioder som ljuskälla måste kunna avge mer ljus och måste ha högre energieffektivitet. För det andra finns det fortfarande ett visst gap mellan ljuset som sänds ut av LED och det naturliga ljuset. Glödlampor har en mycket stark ljuskomponent som ger människor en varm känsla. Det vita ljuset som avges av den vita lysdioden har en blå ljuskomponent. Under belysningen av detta ljus är människor&# 39 s vision inte särskilt naturlig. Den tredje är högre priser. Detta är den främsta anledningen som påverkar populariteten hos LED-belysning. På grund av förbättringen av chipteknologin de senaste åren sjunker dock tillverkningskostnaderna kraftigt. Under de senaste tre åren har priset på lysdioder sjunkit med nästan 50%. Det går mot hög effektivitet och låga kostnader. Detta är tillämpningen av lysdioder inom belysning. Ger gynnsamma förhållanden. Dessutom kan ett bättre pris / prestationsförhållande också kompensera för bristen på kostnad.

3. Tillämpning av LED-belysningsteknik i ljusmiljö. Eftersom LED-ljuskälla har egenskaper som hög ljuseffektivitet, låg energiförbrukning, lång livslängd, stark säkerhet och tillförlitlighet och bidrar till miljöskydd har den använts i stor utsträckning i stadsbelysning under de senaste åren. Applikationer. För närvarande har den använts i digital symfoni, skyddsräcksbelysning, fyrkantig belysning, gårdsbelysning, projektionsbelysning, undervattensbelysningsserier. Många städer använder LED-ljuskällateknik vid konstruktion av stadsbelysning, vilket har gett goda resultat och samlat rik erfarenhet. Såsom Guangzhou Electric Power Building, Guangzhou Hedong Bridge, Guangzhou Industrial and Commercial Bank Building, Zhuhai Yingbin South Road Lighting Project, Dongguan Central City Lighting Project, Zhengzhou Henan Medical University Overpass, Shanghai Yan' ett vägbelysningsprojekt, Hunan Changde City Danyang Flyover, Nantong Communication Tower Lighting engineering, etc.

Med den fortsatta utvecklingen av nationell urbanisering kommer belysningsmiljön (inklusive gatubelysning, landskapsbelysning, konstnärliga lampor etc.) att fortsätta att byggas ut och tillämpningen av LED-ljuskällor kommer också att fortsätta att utvecklas. Som fjärde generationens nya ljuskälla har LED använts effektivt inom stadslandskapets lampkonstruktion. För att byta ut högeffektiva högtrycksnatriumlampor, högtryckskvicksilverlampor, metallhalogenlampor och andra ljuskällor vid konstruktion och underhåll av gatlyktor behövs ytterligare steg. Undersökningen och diskussionen om LED-ljuskällan för att lösa de tekniska problemen som finns i LED-ljuskällans belysningstillämpning, det är också nödvändigt för LED-ljuskälltillverkaren att kombinera den faktiska situationen för gatubelysningsindustrin för att producera nya produkter som tillgodose behoven hos gatubelysning och underhåll, så att den fjärde generationen av nya ljuskällor kan användas i Spela en större roll i stadsbelysningskonstruktion.