LED šviesos šaltinio pritaikymas apšvietimo srityje

Šviesos diodų šviesos šaltinių naudojimas apšvietimo srityje yra greito puslaidininkinių liuminescencinių medžiagų technologijos vystymosi ir laipsniško&"; žalio apšvietimo GG" idėjos skverbimosi rezultatas." Žalias apšvietimas" yra nauja koncepcija, kuri devintajame dešimtmetyje nebuvo pasiūlyta užsienio apšvietimo srityje. Mano šalies' s&įgyvendinimas; žalio apšvietimo projektas" Svarbus žingsnis įgyvendinant šį planą yra sukurti ir skatinti efektyviai energiją taupančius šviestuvus, taupyti apšvietimo energiją, mažinti aplinkos ir šviesos taršą ir sukurti aukštos kokybės, efektyvų, ekonomišką, patogų, saugų , patikima ir aplinkai nekenksminga apšvietimo sistema

LED apšvietimo koncepcija LED („LightEmittingDiode“), dar vadinama šviesos diodais, jie kaip liuminescencines medžiagas naudoja kietąsias puslaidininkių mikroschemas, kai abiem galams paduodama priekinė įtampa, puslaidininkio laikikliai rekombinuojasi ir išleidžia energijos perteklių, kad sukeltų fotoną emisija Matoma šviesa.

(1) Šviesos diodų raidos istorija Puslaidininkių PN jungties šviesą spinduliuojančių šaltinių principų naudojimas šviesos diodams gaminti pasirodė 1960-ųjų pradžioje. 1964 m. Pirmą kartą pasirodė raudoni šviesos diodai, o po jų - $ šviesos diodai. Tik 1994 m. Sėkmingai buvo sukurti mėlyni ir žali šviesos diodai. 1996 m. Baltą šviesos diodą sėkmingai sukūrė japonų bendrovė „Nichia“ („Nichia“). Dėl savo būdingų savybių, tokių kaip energijos taupymas, ilgas tarnavimo laikas, atsparumas vibracijai, greitas reagavimo greitis, šaltos šviesos šaltinis ir kt., Šviesos diodai yra plačiai naudojami indikatorių, signalinių žiburių, ekranų, kraštovaizdžio apšvietimo ir kituose laukuose, kuriuos galima matoma visur mūsų kasdieniame gyvenime. , Buitinė technika, telefonai, prietaisų skydelio apšvietimas, automobilių priešrūkiniai žibintai, šviesoforai ir kt. Tačiau dėl prasto ryškumo ir didelės kainos jis negali būti populiarinamas ir pritaikomas kaip bendrosios paskirties šviesos šaltinis. Pastaraisiais metais, nuolat gilinant puslaidininkių šviesą skleidžiančių medžiagų tyrimus, nuolat tobulinant šviesos diodų gamybos technologijas ir kuriant bei taikant naujas medžiagas (nitrido kristalus ir fosforus), buvo padaryti proveržiai ypač didelio ryškumo šviesos dioduose. įvairių spalvų. Jo šviesos efektyvumas padidėjo beveik 1 000 kartų, o visos matomos šviesos juostos spalvos buvo suprantamos pagal spalvą. Svarbiausias iš jų yra itin didelio ryškumo baltų šviesos diodų atsiradimas, leidžiantis LED taikymo sričiai pereiti į didelio efektyvumo apšvietimo šaltinių rinką. Kažkas kartą pabrėžė, kad didelio ryškumo šviesos diodai bus vienas didžiausių žmonijos išradimų, nes Edisonas išrado kaitrinę lemputę.

(2) LED šviesą skleidžiantis principas Šviesos diodus daugiausia sudaro PN jungties lustai, elektrodai ir optinės sistemos. Šviečiantis kūno drožlių plotas yra 10,12 milijono (1 milas=0,0254 kvadratinio milimetro). Šiuo metu didelių mikroschemų šviesos diodai pasirodo tarptautiniu mastu, jų mikroschemų plotas yra 40 milijonų. Šviesą skleidžiantis procesas susideda iš trijų dalių: nešiklio įpurškimas esant priekiniam poslinkiui, rekombinacinė spinduliuotė ir šviesos energijos perdavimas. Mažas puslaidininkinis lustas yra įspaustas į švarią epoksidinę dervą. Kai elektronai praeina per mikroschemą, neigiamai įkrauti elektronai pereina į teigiamai įkrauto skylės plotą ir rekombinuojasi su ja. Generuodami fotonus, elektronai ir skylės išnyksta. Kuo didesnė energija (juostos tarpas) tarp elektrono ir skylės, tuo didesnė fotono energija. Savo ruožtu fotonų energija atitinka šviesos spalvą. Matomos šviesos spektre daugiausia energijos perduoda mėlyna ir violetinė, o mažiausiai energijos - oranžinė ir raudona. Kadangi skirtingos medžiagos turi skirtingus juostų tarpus, jos gali skleisti skirtingų spalvų šviesą. Pagrindiniai LED apšvietimo šaltiniai bus didelio ryškumo balti šviesos diodai. Šiuo metu dauguma komerciškai prieinamų baltos šviesos šviesos diodų yra dviejų bangų ilgio, tai yra, mėlynas vienas lustas ir YAG $ fosforas sumaišomi, kad būtų baltos šviesos. Ateityje trijų bangos ilgio baltos šviesos diodai yra perspektyvesni, tai yra, neorganinės ultravioletinės mikroschemos sumaišomos su raudona, mėlyna ir žalia fosforais, kad gautų baltą šviesą. Jis pakeis fluorescencines lempas, kompaktiškas energiją taupančias fluorescencines lemputes ir LED apšvietimą.

(3) Pagrindinės LED šviesos šaltinio charakteristikos

1. Didelis šviesos efektyvumas Po dešimtmečių trukusio technologinio tobulinimo šviesos diodų šviesos efektyvumas buvo labai pagerintas. Kaitrinių lempų ir halogeninių volframo lempų apšvietimo efektas yra 12–24 liumenų / W, fluorescencinių lempų - 50–70 liumenų / W, natrio lempų - 90–140 liumenų / W, didžioji suvartojamos energijos dalis tampa šilumos nuostoliais. Pagerintas LED šviesos efektyvumas pasieks 50–200 liumenų / vato, o jo šviesos vienspalvumas yra geras, spektras siauras ir jis gali tiesiogiai skleisti spalvotą matomą šviesą be filtravimo. Šiuo metu viso pasaulio šalys stiprina šviesos diodų šviesos efektyvumo didinimo tyrimus, o jų šviesos efektyvumas artimiausiu metu bus labai pagerintas.

2. Mažas energijos suvartojimas LED vieno vamzdžio galia 0,03 ~ 0,06 vatai, naudojant nuolatinės srovės pavarą, vieno vamzdžio varomoji įtampa 1,5 ~ 3,5 V, srovė 15 ~ 18 mA, greitas atsako greitis, gali būti valdomas aukštu dažniu. Taikant tą patį apšvietimo efektą, energijos suvartojimas yra viena dešimtoji tūkstantoji kaitrinių lempučių ir pusė fluorescencinių lempų energijos. Japonija apskaičiavo, kad jei šviesos diodai, kurių šviesos efektyvumas yra dvigubai didesnis už fluorescencines lempas, yra naudojami pusei japoniškų kaitrinių lempų ir fluorescencinių lempučių pakeisti. Kiekvienais metais galima sutaupyti 6 milijardus litrų žalios naftos. Pavyzdžiui, tilto apsauginių turėklų šviesos pavyzdžiu, to paties efekto fluorescencinė lempa yra didesnė nei 40 vatų, o kiekvieno šviesos diodo galia yra tik 8 vatai, ir ją galima keisti spalvotomis spalvomis.

3. Ilgas tarnavimo laikas. Naudojant elektroninę šviesos lauko spinduliuotės liuminescenciją, siūlų liuminescenciją lengva sudeginti, terminį nusodinimą, šviesos slopinimą ir kitus trūkumus. Šviesos diodų lempa yra mažo dydžio, nedidelio svorio, apgaubta epoksidine derva, gali atlaikyti didelio stiprumo mechaninius smūgius ir vibraciją, jos nelaužoma. Vidutinė gyvenimo trukmė yra 100 000 valandų. LED lempų tarnavimo laikas gali siekti nuo 5 iki 10 metų, o tai gali labai sumažinti lempų priežiūros išlaidas ir išvengti skausmo, susijusio su dažnai lempos keitimu.

4. Stiprus saugumas ir patikimumas, maža šilumos gamyba, nėra šilumos spinduliuotės, šaltos šviesos šaltinis, saugu liesti: gali tiksliai valdyti šviesos tipą ir šviesos kampą, šviesos spalva yra minkšta, nėra akinimo; joje nėra gyvsidabrio, natrio ir kt., kurie gali pakenkti sveikatai. Integruota mikroprocesoriaus sistema gali valdyti šviesos intensyvumą, reguliuoti šviesos režimą ir suvokti šviesos ir meno derinį.

5. Tai palanki aplinkos apsaugai. Šviesos diodas yra vientisas šviečiantis korpusas, atsparus smūgiams, atsparus smūgiams ir lengvai nesulaužomas. Atliekas galima perdirbti ir nėra taršos. Šviesos šaltinis yra mažo dydžio ir gali būti derinamas pagal valią. Jį lengva sukurti į lengvą, ploną ir mažą apšvietimo gaminį, be to, jį lengva įdiegti ir prižiūrėti. Žinoma, energijos taupymas yra pagrindinė priežastis, kodėl mes svarstome galimybę naudoti šviesos diodų šviesos šaltinius. Galbūt šviesos diodų šviesos šaltiniai yra brangesni nei tradiciniai šviesos šaltiniai, tačiau vieneri energijos taupymo metai gali atgauti investicijas į šviesos šaltinį, kad gautų kelis kartus per metus grynųjų pajamų laikotarpį per 4–9 metus. .

Antra, šviesos diodų apšvietimo šaltinių technologijos taikymo perspektyvos ir tendencijos Ilgą laiką dėl mažo šviesos diodų šviesos efektyvumo jos programos daugiausia koncentruojamos į įvairius rodymo laukus. Atsiradus itin didelio ryškumo šviesos diodams (ypač baltos šviesos diodams), tampa įmanoma pritaikyti apšvietimo srityje. Remiantis tarptautinių autoritetingų organizacijų prognozėmis, XXI amžius įžengs į naujų šviesos šaltinių, atstovaujamų šviesos diodais, erą, vadinamą ketvirtąja naujųjų šviesos šaltinių karta.

(1) Perspektyvos ir plėtros tendencijos Šiuo metu apšvietimo sąnaudos sudaro apie 20% viso suvartojamo elektros energijos kiekio. Gerai sumažinti energijos suvartojimą yra svarbus energijos taupymo būdas. Siekdama šio tikslo, pramonė ištyrė ir sukūrė daugybę energiją taupančių apšvietimo prietaisų ir buvo pasiektas tam tikras efektas. Tačiau reikalavimai" žalias apšvietimas" jų toli gražu nėra pakankamai, todėl būtina sukurti ir naudoti efektyvesnius, patikimesnius, saugesnius ir patvaresnius naujus šviesos šaltinius. LED pritraukia pasaulio' dėmesį savo pranašumu. Jungtinės Valstijos, Japonija ir kitos šalys bei Taivanas numatė LED apšvietimo naudą. 55% kaitrinių lempų ir 55% liuminescencinių lempų Jungtinėse Valstijose pakeičiamos šviesos diodais, kasmet sutaupant 35 milijardus JAV dolerių sąskaitų už elektrą ir kasmet sumažinant 755 milijonus tonų anglies dioksido. Japonijoje pakeitus 100% kaitinamųjų lempų šviesos diodais, galima sumažinti 1-2 atominių elektrinių energijos gamybą ir sutaupyti daugiau nei 1 milijardą litrų žalios naftos kasmet. Taivane 25% kaitrinių lempų ir 100% liuminescencinių lempų pakeičiamos baltais šviesos diodais, kasmet sutaupant 11 milijardų kilovatvalandžių elektros energijos. Japonija sudarė" 21st Century Plan" jau 1998 metais atlikti praktinius LED šviestuvų apšvietimui tyrimus naujame amžiuje. Pastaraisiais metais „Nichia Chemical“, „Toyoda Gosei“, „SONY“ ir „Jiayou Electric“ išleido LED apšvietimo produktus. Pasaulyje žinomos apšvietimo kompanijos, tokios kaip „Philips“, „Osram“, GE ir kt., Taip pat investavo daug darbo jėgos ir materialinių išteklių į LED apšvietimo produktų tyrimus, plėtrą ir gamybą. Jungtinės Valstijos GE ir EMCORE įkūrė naują įmonę, kuriančią baltus šviesos diodus kaitaliosioms lempoms, kompaktinėms fluorescencinėms lempoms, volframo halogeninėms lempoms ir automobilių lempoms pakeisti. Vokietijos „Osram“ ir „Siemens“ bendradarbiavo kurdami LED apšvietimo sistemas. Taivano dabartinė šviesos diodų galia yra mažesnė už Japoniją prieš JAV. Nuo 1998 m. Taivanas investavo 600 mln. Taivano dolerių į susijusius plėtros darbus. LED kūrimo istorija buvo dešimtmečius, tačiau apšvietimo srityje tai vis dar yra nauja technologija. Sparčiai tobulinant LED technologijas ir palaipsniui gerinant jos šviesos efektyvumą, šviesos diodų taikymo rinka taps vis platesnė. Ypač atsižvelgiant į didėjantį pasaulinį energijos trūkumo susirūpinimą, šviesos diodų perspektyvos apšvietimo rinkoje atkreipė viso pasaulio dėmesį. Pramonė mano, kad tapti perspektyviausia rinka ir didžiausia rinka per ateinančius 10 metų taip pat bus perspektyviausia prekė pakeisti kaitinamąsias lempas, volframo lempas ir fluorescencines lempas.

(2) Pagrindinės apšvietimo programų techninės problemos. Pastaraisiais metais šviesos diodų šviesos efektyvumas palaipsniui gerėja, o komerciniai prietaisai pasiekė kaitrinių lempų lygį. Kraštovaizdžio lempose naudojamų baltų šviesos diodų šviesos efektyvumas yra artimas fluorescencinių lempų lygiui ir nuolat didėja. Vis dėlto vis dar yra tam tikrų techninių problemų, susijusių su apšvietimo populiarinimu ir pritaikymu: Pirma, reikia dar patobulinti šviesos srautą. Šviesos diodus naudojant kaip apšvietimo šaltinį turi būti įmanoma skleisti daugiau šviesos ir jie turi turėti didesnį energijos vartojimo efektyvumą. Antra, vis dar yra tam tikras tarpas tarp šviesos diodo skleidžiamos šviesos ir natūralios šviesos. Kaitrinės lempos turi labai stiprų šviesos komponentą, suteikiantį žmonėms šiltą jausmą. Baltos šviesos diodo skleidžiama balta šviesa turi mėlyną šviesos komponentą. Apšvietus šią šviesą, žmonių' regėjimas nėra labai natūralus. Trečia - aukštesnės kainos. Tai yra pagrindinė priežastis, turinti įtakos LED apšvietimo populiarumui. Tačiau dėl lustų technologijos tobulinimo pastaraisiais metais gamybos išlaidos smarkiai krenta. Per pastaruosius trejus metus šviesos diodų kaina nukrito beveik 50%. Jis eina link didelio efektyvumo ir mažų sąnaudų. Tai šviesos diodų pritaikymas apšvietimo srityje. Suteikia palankias sąlygas. Be to, geresnis kainos ir kokybės santykis taip pat gali kompensuoti savikainos trūkumą.

3. LED apšvietimo technologijos taikymas apšvietimo aplinkoje. Kadangi LED šviesos šaltinis pasižymi dideliu šviesos efektyvumu, mažu energijos suvartojimu, ilgu tarnavimo laiku, dideliu saugumu ir patikimumu ir yra palankus aplinkos apsaugai, pastaraisiais metais jis buvo plačiai naudojamas miesto apšvietimo aplinkoje. Programos. Šiuo metu jis buvo naudojamas skaitmeninėje simfonijoje, apsauginių atitvarų apšvietime, kvadratiniame apšvietime, kiemo apšvietime, projekciniame apšvietime, povandeninio apšvietimo serijose. Daugelyje miestų kuriant miesto apšvietimo aplinką naudojama šviesos diodų šviesos šaltinių apšvietimo technologija, kuri davė gerų rezultatų ir sukaupė turtingą patirtį. Tokie kaip Guangdžou elektros energijos pastatas, Guangdžou Hedongo tiltas, Guangdžou pramoninio ir komercinio banko pastatas, Zhuhai Yingbin pietinio kelio apšvietimo projektas, Dongguano miesto centrinio apšvietimo projektas, Zhengzhou Henan medicinos universiteto viadukas, Šanchajaus Yan' kelių apšvietimo projektas, Hunan Changde Miesto „Danyang“ estakada, „Nantong“ ryšių bokšto apšvietimo inžinerija ir kt.

Toliau plėtojant nacionalinę urbanizaciją, apšvietimo aplinkos (įskaitant gatvių, kraštovaizdžio šviesas, meninius žiburius ir kt.) Statybos sritis ir toliau plėsis, toliau plėtosis ir LED šviesos šaltinių pritaikymas. Šviesos diodas, kaip ketvirtos kartos naujas šviesos šaltinis, efektyviai pritaikytas miesto kraštovaizdžio lempos statybų srityje. Tačiau norint pakeisti didelio galingumo aukšto slėgio natrio lempas, aukšto slėgio gyvsidabrio lempas, metalų halogenidų lempas ir kitus šviesos šaltinius statant ir prižiūrint gatvių žibintus, reikia imtis tolesnių veiksmų. LED šviesos šaltinio tyrimas ir aptarimas siekiant išspręsti technines problemas, susijusias su šviesos diodų šviesos šaltinio apšvietimu, taip pat būtina, kad LED šviesos šaltinių gamintojas derintų tikrąją gatvės šviesos pramonės situaciją ir gamintų naujus produktus, kurie patenkinti gatvių apšvietimo statybos ir priežiūros poreikius, kad ketvirtoje naujųjų šviesos šaltinių kartoje būtų galima naudoti Žaisk didesnį vaidmenį miesto apšvietimo statyboje.