Primjena LED izvora svjetlosti u rasvjetnom polju

Primjena LED izvora svjetlosti u području rasvjete rezultat je brzog razvoja tehnologije poluvodičkih luminiscentnih materijala i postupnog prodora koncepta&"zeleno osvjetljenje GG"." Zelena rasvjeta" je novi koncept koji nije predložen na polju inozemne rasvjete 1980-ih. Provedba' s&moje zemlje; projekt zelene rasvjete" započeo je 1996. Važan korak za ostvarenje ovog plana je razvoj i promicanje rasvjetnih tijela s visokom učinkovitošću, štedi energiju, štedi svjetlosnu energiju, smanjuje zagađenje okoliša i svjetlosti i uspostavlja visokokvalitetno, učinkovito, ekonomično, udobno, sigurno , pouzdan i ekološki prihvatljiv sustav osvjetljenja

Koncept LED rasvjete LED (LightEmittingDiode), također poznat kao diode koje emitiraju svjetlost, oni koriste čvrste poluvodičke čipove kao luminiscentne materijale, kada se naprijed napon nanese na oba kraja, nosači u poluvodiču rekombiniraju se i oslobađaju višak energije da uzrokuju fotone emisija Vidljiva svjetlost.

(1) Povijest razvoja LED-a Korištenje poluvodičkih PN spojnih izvora koji emitiraju svjetlost za izradu LED-a izašlo je početkom 1960-ih. Godine 1964. prvi put su se pojavile diode koje emitiraju crvenu svjetlost, a zatim $ LED. Tek 1994. uspješno su razvijene plave i zelene LED diode. 1996. godine bijelu LED uspješno je razvila japanska tvrtka Nichia (Nichia). Sa svojim svojstvenim karakteristikama, kao što su ušteda energije, dug životni vijek, otpornost na vibracije, brza brzina odziva, izvor hladnog svjetla itd., LED se široko koriste u indikatorskim svjetlima, signalnim svjetlima, zaslonima zaslona, ​​krajobraznom osvjetljenju i drugim poljima, koja se mogu viđene posvuda u našem svakodnevnom životu. , Kućanski aparati, telefoni, osvjetljenje instrument ploče, automobilska svjetla za maglu, semafori itd. Međutim, zbog slabe svjetline i visoke cijene, ne može se popularizirati i primjenjivati ​​kao izvor svjetlosti opće namjene. Posljednjih godina, kontinuiranim produbljivanjem istraživanja poluvodičkih materijala koji emitiraju svjetlost, kontinuiranim napretkom tehnologije proizvodnje LED-a i razvojem i primjenom novih materijala (kristali nitrida i fosfora), postignuta su dostignuća u LED-ima ultra visoke svjetline raznih boja. Njegova je svjetlosna učinkovitost povećana za gotovo 1.000 puta, a sve boje u vidljivom svjetlosnom pojasu ostvarene su u pogledu kromatičnosti. Najvažnija od njih je pojava bijelih LED dioda izuzetno visoke svjetline, što omogućava da polje primjene LED-a preskoči na tržište izvora učinkovite rasvjete. Netko je jednom naglasio da će LED s velikom svjetlinom biti jedan od najvećih izuma čovječanstva otkako je Edison izumio žarulju sa žarnom niti.

(2) LED načelo koje emitira svjetlost Diode koje emitiraju svjetlost uglavnom se sastoje od PN spojnih čipova, elektroda i optičkih sustava. Svijetlo područje tijela-ivera iznosi 10,12 mil (1 mil=0,0254 kvadratnih milimetra). Trenutno se LED diode s velikim čipovima pojavljuju u inozemstvu, s površinom čipa od 40 mila. Proces emitiranja svjetlosti uključuje tri dijela: ubrizgavanje nosača pod nagibom prema naprijed, rekombinacijsko zračenje i prijenos svjetlosne energije. Sićušni poluvodički čip enkapsuliran je u čistu epoksidnu smolu. Kad elektroni prođu kroz čip, negativno nabijeni elektroni pomiču se u pozitivno nabijeno područje rupe i rekombiniraju s njim. Elektroni i rupe nestaju tijekom stvaranja fotona. Što je veća energija (šupljina) između elektrona i rupe, to je veća energija proizvedenog fotona. Energija fotona zauzvrat odgovara boji svjetlosti. U spektru vidljive svjetlosti najviše energije nose plava i ljubičasta svjetlost, a najmanje energije narančasta i crvena. Budući da različiti materijali imaju različite razmake u trakama, mogu emitirati različite boje svjetlosti. Uobičajeni izvori LED osvjetljenja bit će bijele LED diode visoke svjetline. Trenutno su većina komercijalno dostupnih LED-a za bijelo svjetlo dvovalne duljine, tj. Pomiješani su plavi pojedinačni čip i YAG $ fosfor za proizvodnju bijele svjetlosti. U budućnosti su bijele LED diode s tri valove dulje obećavajuće, odnosno anorganski ultraljubičasti čipovi pomiješani su s crvenom, plavom i zelenom fosforom da bi dobili bijelu svjetlost. Zamijenit će fluorescentne žarulje, kompaktne štedljive fluorescentne žarulje i LED pozadinska osvjetljenja.

(3) Osnovne karakteristike LED izvora svjetlosti

1. Visoka svjetlosna učinkovitost Nakon desetljeća tehnološkog poboljšanja, svjetlosna učinkovitost LED-a uvelike je poboljšana. Svjetlosni učinak žarulja sa žarnom niti i halogenih volfram sijalica iznosi 12-24 lumena / W, fluorescentnih žarulja 50-70 lumena / W, natrijevih žarulja 90-140 lumena / W, većina potrošnje energije postaje gubitak topline. Poboljšana efikasnost LED svjetla doseći će 50-200 lumena / vati, a njegova monokromatska svjetlost je dobra, spektar je uzak i može izravno emitirati obojeno vidljivo svjetlo bez filtriranja. Trenutno zemlje širom svijeta pojačavaju istraživanje o poboljšanju svjetlosne učinkovitosti LED-a, a njihova će se svjetlosna učinkovitost u bliskoj budućnosti uvelike poboljšati.

2. Niska potrošnja energije LED jednostruke cijevi 0,03 ~ 0,06 vata, pomoću istosmjernog pogona, pogonski napon jednostruke cijevi 1,5 ~ 3,5 V, struja 15 ~ 18 mA, brza brzina odziva, može se raditi na visokim frekvencijama. U slučaju istog svjetlosnog efekta, potrošnja električne energije iznosi desettisućiti dio žarulja sa žarnom niti i polovica od fluorescentnih cijevi. Japan procjenjuje da ako se LED-ovi s dvostrukom većom svjetlosnom učinkovitošću zamjenjuju polovicu japanskih žarulja i fluorescentnih svjetiljki. Protiv ekvivalenta od 6 milijardi litara sirove nafte može se uštedjeti svake godine. Za primjer svjetla zaštitne ograde mosta, fluorescentna svjetiljka s istim učinkom veća je od 40 vata, dok je snaga svake LED diode samo 8 vata, a može se mijenjati u šarenim bojama.

3. Dugi vijek trajanja. Korištenje elektroničke luminiscencije zračenja svjetlosnog polja, luminiscencije filamenta lako je sagorjeti, toplinsko taloženje, slabljenje svjetlosti i drugi nedostaci. LED svjetiljka je malih dimenzija, lagana je, ugrađena je u epoksidnu smolu, može podnijeti mehaničke udare i vibracije velike čvrstoće i nije je lako slomiti. Prosječni životni vijek je 100.000 sati. Životni vijek LED svjetiljki može doseći 5 do 10 godina, što može uvelike smanjiti troškove održavanja svjetiljki i izbjeći bol zbog česte zamjene žarulja.

4. Snažna sigurnost i pouzdanost, malo stvaranja topline, nema zračenja topline, hladan izvor svjetlosti, siguran na dodir: može precizno kontrolirati vrstu svjetlosti i svjetleći kut, svijetla boja je mekana, nema odsjaja; ne sadrži živu, natrij itd. koji mogu naštetiti zdravstvenoj tvari. Ugrađeni sustav za mikro obradu može kontrolirati intenzitet svjetlosti, prilagoditi svjetlosni način i ostvariti kombinaciju svjetlosti i umjetnosti.

5. Povoljan je za zaštitu okoliša. LED je čvrsto svjetleće tijelo, otporno na udarce, otporno na udarce i lako se lomi. Otpad se može reciklirati i nema zagađenja. Izvor svjetlosti je male veličine i može se kombinirati po volji. Lako ga je razviti u lagan, tanak i mali rasvjetni proizvod, a također ga je lako instalirati i održavati. Naravno, ušteda energije glavni je razlog zašto razmišljamo o korištenju LED izvora svjetlosti. Možda su LED izvori svjetlosti skuplji od tradicionalnih izvora svjetlosti, ali jedna godina uštede energije može nadoknaditi ulaganje u izvor svjetlosti, tako da se postigne razdoblje neto prihoda od nekoliko puta svake godine u 4-9 godina. .

Drugo, izgledi i trendovi primjene tehnologije izvora LED osvjetljenja Dugo vremena, zbog slabe svjetlosne učinkovitosti LED dioda, njezine su primjene uglavnom koncentrirane u raznim poljima prikaza. Pojavom LED-a s vrlo velikom svjetlinom (posebno bijelih) postaju moguće primjene u području osvjetljenja. Prema predviđanjima međunarodnih autoritativnih organizacija, 21. stoljeće ući će u eru novih izvora rasvjete koje predstavljaju LED diode, a koji se nazivaju četvrta generacija novih izvora svjetlosti.

(1) Izgledi i razvojni trendovi Trenutno potrošnja rasvjete čini oko 20% ukupne potrošnje energije. Značajno smanjenje potrošnje energije osvjetljenja važan je način uštede energije. Da bi postigla taj cilj, industrija je istražila i razvila mnoge uređaje za uštedu energije, a postignut je i određeni učinak. Međutim, zahtjevi za&"zeleno osvjetljenje GG"; daleko su od dovoljnih i nužno je razviti i primijeniti učinkovitije, pouzdanije, sigurnije i trajnije nove izvore svjetlosti. LED privlači pažnju svjetskog GG-a svojom inherentnom superiornošću. Sjedinjene Države, Japan i druge zemlje te Tajvan predvidjeli su prednosti LED rasvjete. 55% žarulja sa žarnom niti i 55% fluorescentnih svjetiljki u Sjedinjenim Državama zamjenjuju se LED diodama, čime se godišnje štedi 35 milijardi američkih dolara na računu za električnu energiju i smanjuje 755 milijuna tona emisije ugljičnog dioksida svake godine. Zamjenom 100% žarulja sa žarnom niti u Japanu LED-ima može smanjiti proizvodnju električne energije od 1 do 2 nuklearne elektrane i uštedjeti više od milijardu litara potrošnje sirove nafte svake godine. Na Tajvanu se 25% žarulja sa žarnom niti i 100% fluorescentnih žarulja zamijeni bijelim LED-ima, čime se uštedi 11 milijardi kilovat-sati električne energije svake godine. Japan je sastavio" Plan za 21. stoljeće" već 1998. za provođenje praktičnih istraživanja LED izvora svjetlosti za rasvjetu u novom stoljeću. Posljednjih godina Nichia Chemical, Toyoda Gosei, SONY i Jiayou Electric lansirali su LED proizvode za osvjetljenje. Svjetski poznate svjetleće tvrtke poput Philipsa, Osrama, GE itd. Također su uložile puno radne snage i materijalnih resursa u istraživanje, razvoj i proizvodnju LED rasvjetnih proizvoda. Sjedinjene Države GE i EMCORE osnovali su novu tvrtku za razvoj bijelih LED-a koji zamjenjuju žarulje sa žarnom niti, kompaktne fluorescentne žarulje, volframove halogene žarulje i automobilske svjetiljke. Njemački Osram i Siemens surađivali su na razvoju LED rasvjetnih sustava. Trenutni tajvanski LED izlaz je drugi samo Japanu prije Sjedinjenih Država. Od 1998. Tajvan je uložio 600 milijuna tajvanskih dolara u srodne razvojne radove. Povijest razvoja LED-a bila je desetljećima, ali primjena na području rasvjete i dalje je nova tehnologija. S brzim razvojem LED tehnologije i postupnim poboljšanjem njene svjetlosne učinkovitosti, tržište LED dioda postat će sve šire. Posebno u kontekstu rastuće globalne zabrinutosti zbog nestašice energije, izgledi LED-a na tržištu rasvjete privukli su svjetsku pozornost. Industrija vjeruje da će postati najperspektivnije tržište i najveće tržište u sljedećih 10 godina ujedno i najperspektivnija roba koja će zamijeniti žarulje sa žarnom niti, volfram žarulje i fluorescentne svjetiljke.

(2) Glavni tehnički problemi u primjeni rasvjete. Posljednjih godina svjetlosna učinkovitost LED dioda postupno se poboljšava, a komercijalni uređaji dosegli su razinu žarulja sa žarnom niti. Svjetlosna učinkovitost bijelih LED dioda koje se koriste u krajobraznim svjetiljkama približna je razini fluorescentnih svjetiljki i stalno se povećava. Međutim, još uvijek postoje određeni tehnički problemi u popularizaciji i primjeni rasvjete: Prvo, svjetlosni tok treba dodatno poboljšati. Korištenje LED dioda kao izvora osvjetljenja mora moći emitirati više svjetlosti i mora imati veću energetsku učinkovitost. Drugo, još uvijek postoji određeni jaz između svjetlosti koju emitira LED i prirodne svjetlosti. Žarulje sa žarnom niti imaju vrlo jaku svjetlosnu komponentu, pružajući ljudima topao osjećaj. Bijelo svjetlo koje emitira bijela LED ima komponentu plavog svjetla. Pod osvjetljenjem ove svjetlosti, vizija ljudi&# 39 nije baš prirodna. Treće su više cijene. To je glavni razlog koji utječe na popularnost LED rasvjete. Međutim, zbog poboljšanja tehnologije čipova posljednjih godina, proizvodni troškovi naglo padaju. U posljednje tri godine cijena LED dioda pala je za gotovo 50%. Kreće se prema visokoj učinkovitosti i niskim troškovima. Ovo je primjena LED-a u području rasvjete. Pruža povoljne uvjete. Osim toga, bolji omjer cijene i učinka također može nadoknaditi nedostatak cijene koštanja.

3. Primjena tehnologije LED rasvjete u rasvjetnom okruženju. Budući da LED izvor svjetlosti ima karakteristike visoke svjetlosne učinkovitosti, male potrošnje energije, dugog vijeka trajanja, snažne sigurnosti i pouzdanosti te pogodan za zaštitu okoliša, posljednjih se godina široko koristi u urbanom svjetlosnom okruženju. Prijave. Trenutno se koristi u digitalnoj simfoniji, osvjetljenju zaštitnih ograda, kvadratnom osvjetljenju, osvjetljenju dvorišta, projekcijskom osvjetljenju, serijama podvodne rasvjete. Mnogi gradovi koriste LED tehnologiju osvjetljenja izvora svjetlosti u izgradnji urbanog svjetlosnog okruženja, što je dalo dobre rezultate i akumuliralo bogato iskustvo. Kao što su 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 Nadvožnjak, Shanghai Yan' Projekt rasvjete cesta, Hunan Changde Grad Danyang Flyover, Nantong Communication Tower Lighting Engineering, itd.

Daljnjim razvojem nacionalne urbanizacije, područje osvjetljenja (uključujući ulična svjetla, krajobrazna svjetla, umjetnička svjetla itd.) Gradnja će se i dalje širiti, a primjena LED izvora svjetlosti također će se razvijati. Kao četvrta generacija novog izvora svjetlosti, LED se učinkovito primjenjuje na polju gradnje urbanih krajobraznih svjetiljki. Međutim, kako bi se zamijenile visokotlačne natrijeve žarulje, visokotlačne žive žarulje, metalhalogene žarulje i drugi izvori svjetlosti u izgradnji i održavanju uličnih svjetiljki, potrebni su daljnji koraci. Istraživanje i rasprava o LED izvoru svjetlosti radi rješavanja tehničkih problema koji postoje u primjeni rasvjete LED izvora svjetlosti, također je potrebno da proizvođač LED izvora svjetlosti kombinira stvarno stanje ulične industrije svjetla za proizvodnju novih proizvoda koji zadovoljiti potrebe za izgradnjom i održavanjem ulične rasvjete, tako da se četvrta generacija novih izvora svjetlosti može koristiti u igranju veće uloge u izgradnji urbane rasvjete.