LED-valonlähteen käyttö valaistuskentällä

LED-valonlähteiden käyttö valaistuksen alalla on tulos puolijohde-luminesenssimateriaaliteknologian nopeasta kehityksestä ja GG: n käsitteen asteittaisesta levinneisyydestä; vihreä valaistus&"." Vihreä valaistus" on uusi konsepti, jota ei ehdotettu ulkomaisen valaistuksen alalla 1980-luvulla. Kotimaani' s GG: n vihreän valaistuksen projekti" alkoi vuonna 1996. Tärkeä askel tämän suunnitelman toteuttamiseksi on kehittää ja edistää tehokkaita, energiaa säästäviä valaisimia, säästää valotehoa, vähentää ympäristön ja valon pilaantumista ja luoda korkealaatuinen, tehokas, taloudellinen, mukava, turvallinen , luotettava ja ympäristöystävällinen valaistusjärjestelmä

LED-valaistuksen käsite LED (LightEmittingDiode), joka tunnetaan myös nimellä valodiodit, he käyttävät kiinteitä puolijohdesiruja luminesoivina materiaaleina, kun molempiin päihin kohdistetaan eteenpäin suuntautuvaa jännitettä, puolijohteen kantajat yhdistyvät ja vapauttavat ylimääräistä energiaa aiheuttaakseen fotonia päästöt Näkyvä valo.

(1) LEDien kehityshistoria Puolijohde-PN-liitosvaloa lähettävien lähdeperiaatteiden käyttö LEDien valmistuksessa tuli esiin 1960-luvun alussa. Vuonna 1964 ilmestyi ensin punaisia ​​valodiodeja, joita seurasivat $ LEDit. Vasta 1994 sinisten ja vihreiden LEDien kehittäminen onnistui. Vuonna 1996 japanilainen yritys Nichia (Nichia) kehitti valkoisen LEDin menestyksekkäästi. Sisäisillä ominaisuuksillaan, kuten virransäästö, pitkä käyttöikä, tärinänkestävyys, nopea vastausnopeus, kylmän valonlähde jne., LEDejä käytetään laajalti merkkivaloissa, merkkivaloissa, näyttöruuduissa, maisemavaloissa ja muilla aloilla nähty kaikkialla jokapäiväisessä elämässämme. , Kodinkoneet, puhelimet, kojelaudan valaistus, autojen sumuvalot, liikennevalot jne. Huonon kirkkauden ja korkean hinnan vuoksi sitä ei kuitenkaan voida suositella ja käyttää yleiskäyttöisenä valonlähteenä. Viime vuosina puolijohdevaloa emittoivien materiaalien tutkimuksen jatkuvan syventämisen, LED-valmistustekniikan jatkuvan kehityksen ja uusien materiaalien (nitridikiteiden ja fosforien) kehittämisen ja soveltamisen myötä on saavutettu läpimurtoja erittäin kirkkaissa LEDeissä eri värejä. Sen valotehokkuus on kasvanut lähes 1000 kertaa, ja kaikki näkyvän valokaistan värit on toteutettu kromaattisesti. Tärkein niistä on erittäin korkean kirkkauden omaavien valkoisten LEDien ilmaantuminen, mikä mahdollistaa LED-sovelluskentän siirtymisen tehokkaiden valonlähteiden markkinoille. Joku huomautti kerran, että korkean kirkkauden LED on yksi ihmiskunnan suurimmista keksinnöistä, koska Edison keksi hehkulampun.

(2) LED-valoa lähettävä periaate Valodiodit koostuvat pääasiassa PN-liitospiireistä, elektrodeista ja optisista järjestelmistä. Valaiseva runko-sirun pinta-ala on 10,12 mil (1 mil=0,0254 neliömetriä). Tällä hetkellä suurisiruiset LEDit näkyvät kansainvälisesti, sirun pinta-ala on 40mil. Valoa lähettävä prosessi sisältää kolme osaa: kantajan ruiskutus eteenpäin suuntautuvassa esijännityksessä, rekombinaatiosäteily ja valoenergian siirto. Pieni puolijohdesiru on kapseloitu puhtaaseen epoksihartsiin. Kun elektronit kulkevat sirun läpi, negatiivisesti varautuneet elektronit siirtyvät positiivisesti varatun reiän alueelle ja yhdistyvät sen kanssa. Elektronit ja reiät häviävät fotoneja synnyttäessä. Mitä suurempi energia (kaistaväli) elektronin ja reiän välillä on, sitä suurempi on tuotetun fotonin energia. Fotonien energia puolestaan ​​vastaa valon väriä. Näkyvän valon spektrissä sininen valo ja violetti valo kuljettavat eniten energiaa, ja oranssi valo ja punainen valo kuljettavat vähiten energiaa. Koska eri materiaaleilla on erilaiset nauhavälit, ne voivat lähettää eri väriä valoa. LED-valonlähteiden valtavirta on erittäin kirkkaita valkoisia LED-valoja. Tällä hetkellä useimmat kaupallisesti saatavat valkoisen valon ledit ovat kahden aallonpituisia, ts. Sininen yksi siru ja YAG $ -fosfori sekoitetaan valkoisen valon tuottamiseksi. Tulevaisuudessa kolmen aallonpituuden valkoiset LEDit ovat lupaavampia, toisin sanoen epäorgaaniset ultraviolettisirut sekoitetaan punaisen, sinisen ja vihreän fosforin kanssa valkoisen valon tuottamiseksi. Se korvaa loistelamput, pienikokoiset energiansäästölamput ja LED-taustavalot.

(3) LED-valonlähteen perusominaisuudet

1. Suuri valotehokkuus Vuosikymmenien teknisen kehityksen jälkeen LEDien valotehokkuutta on parannettu huomattavasti. Hehkulamppujen ja halogeenivolframilamppujen valaistusvaikutus on 12–24 lumenia / W, loistelamput 50–70 lumenia / W, natriumlamput 90–140 lumenia / W, suurin osa virrankulutuksesta muuttuu lämpöhäviöksi. Parannettu LED-valotehokkuus saavuttaa 50-200 lumenia / watti, ja sen valon yksivärisyys on hyvä, spektri on kapea ja se voi suoraan lähettää värillistä näkyvää valoa suodattamatta. Tällä hetkellä maat ympäri maailmaa tehostavat tutkimusta LEDien valotehokkuuden parantamiseksi, ja niiden valotehokkuus paranee huomattavasti lähitulevaisuudessa.

2. Pieni virrankulutus LED-putken teho 0,03 ~ 0,06 wattia DC-taajuusmuuttajalla, yhden putken käyttöjännite 1,5 ~ 3,5 V, virta 15 ~ 18 mA, nopea vastenopeus, voidaan käyttää suurella taajuudella. Saman valaistusvaikutuksen tapauksessa virrankulutus on kymmenentuhannesosa hehkulamppujen ja puolet loisteputkien energiankulutuksesta. Japani arvioi, että jos puolet japanilaisista hehkulampuista ja loistelampuista korvataan LEDeillä, joiden valotehokkuus on kaksi kertaa niin suuri kuin loistelampuilla. Vastaavasti 6 miljardia litraa raakaöljyä voidaan säästää vuosittain. Sillan suojakaide-valon esimerkissä saman vaikutuksen omaava loistelamppu on yli 40 wattia, kun taas kunkin ledin teho on vain 8 wattia, ja sitä voidaan muuttaa värikkäillä väreillä.

3. Pitkä käyttöikä. Elektronisen valokenttäsäteilyluminesenssin, filamenttiluminesenssin käyttö on helppo polttaa, lämpösaostuminen, valon vaimennus ja muut puutteet. LED-lamppu on kooltaan pieni, kevyt, kapseloitu epoksihartsi, kestää erittäin lujia mekaanisia iskuja ja tärinää, eikä sitä ole helppo murtaa. Keskimääräinen elinikä on 100000 tuntia. LED-lamppujen käyttöikä voi nousta 5-10 vuoteen, mikä voi vähentää huomattavasti lamppujen ylläpitokustannuksia ja välttää tiheää lampunvaihtoa.

4. Vahva turvallisuus ja luotettavuus, matala lämmöntuotanto, ei lämpösäteilyä, kylmä valonlähde, turvallinen koskettaa: voi hallita tarkasti valotyyppiä ja valokulmaa, valon väri on pehmeä, ei häikäisyä; se ei sisällä elohopeaa, natriumia jne., jotka voivat vahingoittaa terveyttä. Sisäänrakennettu mikroprosessointijärjestelmä voi hallita valovoimaa, säätää valotilaa ja toteuttaa valon ja taiteen yhdistelmän.

5. Se edistää ympäristönsuojelua. LED on kiinteä, valaiseva runko, joka on iskunkestävä, iskunkestävä eikä helposti hajoava. Jätteet voidaan kierrättää eikä pilaantumista ole. Valonlähde on kooltaan pieni ja se voidaan yhdistää halunsa mukaan. Se on helppo kehittää kevyeksi, ohueksi ja pieneksi valaistustuotteeksi, ja se on myös helppo asentaa ja ylläpitää. Tietenkin energiansäästö on tärkein syy, miksi harkitsemme LED-valonlähteiden käyttöä. Ehkä LED-valonlähteet ovat kalliimpia kuin perinteiset valonlähteet, mutta yhden vuoden energiansäästö voi palauttaa valonlähteeseen tehdyn investoinnin, jotta nettotulojakso saadaan useita kertoja vuodessa 4-9 vuodessa. .

Toiseksi LED-valonlähdetekniikan sovelluskohteet ja trendit LEDien heikon valotehokkuuden takia sen sovellukset ovat pitkään keskittyneet useisiin näyttökenttiin. Erittäin korkean kirkkauden LEDien (erityisesti valkoisten LEDien) myötä sovellukset valaistusalalla ovat mahdollisia. Kansainvälisten arvovaltaisten järjestöjen ennusteiden mukaan 2000-luku tulee uusien LED-valojen lähteiden aikakauteen, joita kutsutaan uusien valonlähteiden neljänneksi sukupolveksi.

(1) Näkymät ja kehityssuuntaukset Tällä hetkellä valaistuksen kulutus on noin 20% koko virrankulutuksesta. Valaistuksen virrankulutuksen huomattava vähentäminen on tärkeä tapa säästää energiaa. Tämän tavoitteen saavuttamiseksi teollisuus on tutkinut ja kehittänyt monia energiaa säästäviä valaistuslaitteita, ja tietty vaikutus on saavutettu. Vaatimukset": lle; vihreä valaistus" ovat kaukana tarpeeksi, ja on välttämätöntä kehittää ja käyttää tehokkaampia, luotettavampia, turvallisempia ja kestävämpiä uusia valonlähteitä. LED houkuttelee maailmaa&# 39: n huomion omalla ylivoimallaan. Yhdysvallat, Japani ja muut maat sekä Taiwan ovat ennustaneet LED-valaistuksen hyödyt. Yhdysvalloissa 55% hehkulampuista ja 55% loistelampuista korvataan LEDeillä, mikä säästää vuosittain 35 miljardia dollaria sähkölaskuja ja vähentää 755 miljoonaa tonnia hiilidioksidipäästöjä vuodessa. Japanissa 100 prosentin hehkulamppujen korvaaminen LEDeillä voi vähentää 1-2 ydinvoimalan sähköntuotantoa ja säästää yli miljardi litra raakaöljyn kulutusta vuosittain. Taiwanissa 25% hehkulampuista ja 100% loistelampuista korvataan valkoisilla LEDeillä, mikä säästää 11 miljardia kilowattituntia sähköä vuodessa. Japani laati GG: n; 21st Century Plan" jo vuonna 1998 tekemään käytännön tutkimusta LED-valonlähteistä valaistukselle uudella vuosisadalla. Viime vuosina Nichia Chemical, Toyoda Gosei, SONY ja Jiayou Electric ovat kaikki julkaisseet LED-valaistustuotteita. Maailmankuulut valaistusyhtiöt, kuten Philips, Osram, GE jne., Ovat myös sijoittaneet paljon työvoimaa ja aineellisia resursseja LED-valaistustuotteiden tutkimukseen, kehittämiseen ja tuotantoon. Yhdysvallat GE ja EMCORE ovat perustaneet uuden yrityksen kehittämään valkoisia LED-valoja korvaamaan hehkulamput, pienikokoiset loistelamput, volframihalogeenilamput ja autolamput. Saksalaiset Osram ja Siemens kehittivät yhteistyössä LED-valaistusjärjestelmien kehittämistä. Taiwanin nykyinen LED-lähtö on Japanin jälkeen vain Yhdysvaltoja edeltävä. Vuodesta 1998 Taiwan on investoinut 600 miljoonaa Taiwanin dollaria siihen liittyvään kehitystyöhön. LEDien kehityshistoria on ollut vuosikymmeniä, mutta sovellus valaistuksen alalla on edelleen uutta tekniikkaa. LED-tekniikan nopean kehityksen ja sen valotehokkuuden asteittaisen parantamisen myötä LEDien sovellusmarkkinat laajenevat. Erityisesti kasvavien maailmanlaajuisten energiapulaongelmien yhteydessä LED-valojen mahdollisuudet valaistusmarkkinoilla ovat herättäneet maailmanlaajuista huomiota. Teollisuus uskoo, että lupaavimmista markkinoista ja suurimmista markkinoista seuraavien 10 vuoden aikana tulee olemaan myös lupaavin hyödyke korvaamaan hehkulamput, volframilamput ja loisteputket.

(2) Valaistussovellusten tärkeimmät tekniset ongelmat. Viime vuosina LEDien valotehokkuus on vähitellen parantunut, ja kaupalliset laitteet ovat saavuttaneet hehkulamppujen tason. Vaakalampuissa käytettyjen valkoisten LEDien valotehokkuus on lähellä loistelamppujen tasoa ja kasvaa tasaisesti. Valaistuksen suosimisessa ja soveltamisessa on kuitenkin edelleen joitain teknisiä ongelmia: Ensinnäkin valovirtaa on edelleen parannettava. Ledien käyttäminen valonlähteenä on voitava tuottaa enemmän valoa ja energiatehokkuuden. Toiseksi ledin lähettämän valon ja luonnollisen valon välillä on vielä tietty aukko. Hehkulampuissa on erittäin vahva valokomponentti, joka antaa ihmisille lämpimän tunnelman. Valkoisen LEDin lähettämässä valkoisessa valossa on sininen valo. Tämän valon valaistuksessa ihmisten&# 39: n visio ei ole kovin luonnollinen. Kolmas on korkeammat hinnat. Tämä on tärkein syy, joka vaikuttaa LED-valaistuksen suosioon. Viime vuosina parantuneen sirutekniikan ansiosta valmistuskustannukset laskevat voimakkaasti. Viimeisten kolmen vuoden aikana LEDien hinta on laskenut lähes 50%. Se on kohti korkeaa hyötysuhdetta ja alhaisia ​​kustannuksia. Tämä on ledien käyttö valaistuksen alalla. Tarjoaa suotuisat olosuhteet. Lisäksi parempi hinta-laatusuhde voi myös korvata omakustannushinnan puutteen.

3. LED-valotekniikan soveltaminen valaistusympäristössä. Koska LED-valonlähteellä on korkean valotehokkuuden, alhainen virrankulutus, pitkä käyttöikä, vahva turvallisuus ja luotettavuus, ja se edistää ympäristönsuojelua, sitä on käytetty laajalti kaupunkien valaistusympäristössä viime vuosina. Sovellukset. Tällä hetkellä sitä on käytetty digitaalisissa sinfonioissa, suojakaiteiden valaisimissa, neliön valaistuksessa, pihan valaistuksessa, projektio valaistuksessa, vedenalaisissa valaistussarjoissa. Monet kaupungit käyttävät LED-valonlähteen valotekniikkaa kaupunkien valaistusympäristön rakentamiseen, mikä on tuottanut hyviä tuloksia ja kertynyt runsaasti kokemusta. Kuten 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' Road Lighting Project, Hunan Changde Kaupungin Danyangin esteet, Nantong Communication Tower -valotekniikka jne.

Kansallisen kaupungistumisen jatkuessa valaistusympäristön (mukaan lukien katuvalot, maisemavalot, taiteelliset valot jne.) Rakentamisen laajentuminen jatkuu, ja myös LED-valonlähteiden soveltaminen kehittyy. Neljännen sukupolven uutena valonlähteenä LEDiä on käytetty tehokkaasti kaupunkimaiseman lamppujen rakentamisessa. Suuritehoisten suurpainenatriumlamppujen, korkeapaineisten elohopealamppujen, metallihalidilamppujen ja muiden valonlähteiden korvaamiseksi katuvalojen rakentamisessa ja huollossa tarvitaan kuitenkin lisätoimia. LED-valonlähteen tutkimus ja keskustelu LED-valonlähteen valaistussovelluksessa esiintyvien teknisten ongelmien ratkaisemiseksi, on myös välttämätöntä, että LED-valonlähteen valmistaja yhdistää katuvaloteollisuuden todellisen tilanteen uusien tuotteiden tuottamiseksi vastaamaan katuvalojen rakentamisen ja kunnossapidon tarpeisiin, jotta neljännen sukupolven uusia valonlähteitä voidaan käyttää Play suurempi rooli kaupunkien valaistusrakentamisessa.