Техническата поддръжка, необходима за разработването на светодиоди с висока мощност при вътрешно осветление
1. Бизнес възможностите на пазара на LED осветление внесоха безкрайно въображение в индустрията. Приложенията за LED осветление са скочили от външните светодиоди към приложенията за вътрешно осветление в миналото. Според Strategies Unlimited, развитието на LED вътрешно осветление ще има експоненциална тенденция на растеж през следващите пет години. Според прогнозите, до 2011 г. стойността на продукцията му ще достигне десетки милиарди долари. Особено през 2009 г. Европейският съюз пое водещата роля в изпълнението на плана за забрана на лампите с нажежаема жичка, а проблемите с енергоспестяването привлечеха голямо внимание, създавайки огромни пазарни възможности и оптимистични перспективи за LED вътрешно осветление. По-долу се анализира развитието на светодиоди с висока мощност в областта на вътрешното осветление от нуждите на осветителни технологии като технология за разсейване на топлина, оптичен дизайн и дизайн на задвижване.
Развитието на LED мощно осветление с висока мощност Развитието на LED осветление с висока мощност зависи от два основни елемента: единият е самият чип; другият е технологията на лампата, включително разсейване на топлина, оптика и шофиране.
2 Поддръжка на чипове
Понастоящем ключът към развитието на технологията за LED чипове се крие в материала на субстрата и технологията за епитаксиален растеж. Основният материал се е развил от традиционни сапфирени материали, силиций и силициев карбид до нови материали като цинков оксид и галиев нитрид. Независимо дали става въпрос за чипове с висока мощност за акцентно осветление и цялостно осветление, или чипове с ниска мощност за декоративно осветление и някои прости помощни светлини, ключът към технологичните надстройки е как да се разработят по-ефективни и стабилни чипове. Само за няколко години, с помощта на поредица от технологични подобрения, включително структура на чипове, обработка на грапави повърхности и дизайн на мулти-квантова структура, LED е постигнал огромен пробив в светлинната ефективност. Фигура 1 е схематична диаграма на развитието на структурата на LED чипа. С постепенното узряване на производствената технология, квантовата ефективност на LED ще бъде допълнително подобрена, а светлинната ефективност на LED чиповете също ще бъде подобрена.
Технологията на тънкослойни чипове е основната технология в производството на ултра-ярки LED чипове, които могат да намалят загубите на светлинна мощност от всички страни и могат да използват отразяващата повърхност в долната част, за да направят повече от 97% от светлинната мощност от отпред (виж фигура 2). Това не само значително подобрява светлинната ефективност на светодиода, но също така създава превъзходни удобни условия за дизайн на обектива.
3 Необходимостта от технология за осветление
3.1 Технология за разсейване на топлината
Обществеността винаги е била загрижена за експлоатационния живот на лампи и фенери. Ако само разчитането на използването на LED компоненти с ниско термично съпротивление не може да изгради добра система за разсейване на топлината за осветителното устройство и термичното съпротивление от PN възела към околната среда трябва да бъде ефективно намалено, за да се намали значително PN възела температурата на светодиода и успешната практика удължава дълголетието на LED лампите и целта за увеличаване на действителния светлинен поток. За разлика от обикновените традиционни лампи, печатната платка е не само носителят на захранването на светодиода, но и носителят на разсейване на топлината на светодиода, така че дизайнът на разсейване на топлината на радиатора и печатната платка е много важен. Освен това производителят на осветителни тела трябва да вземе предвид и фактори като качество, дебелина и размер на разсейващия топлина материал, както и обработката и свързването на интерфейса за разсейване на топлината.
3.2 Оптичен дизайн
В сравнение с традиционните лампи, насочеността и точков източник на светлина са двете най -типични характеристики на светодиодите и как да се използват добре тези две характеристики на светодиодите е ключът към оптичния дизайн на лампите.
Чрез двойния оптичен дизайн на LED, LED лампите могат да постигнат по -добра крива на разпределение на светлината. Например при приложения за вътрешно осветление, светлината на лампите трябва да бъде много ярка, а абажурите с висока пропускливост на светлина могат да се използват за подобряване на ефективността на извличане на светлина. Или да приложите технологията за водене на светлината към лампите, като по този начин промените светлинния източник на LED светлина към повърхностен източник на светлина, което може не само да подобри равномерността на разпределението на светлината на лампата, но и да предотврати отблясъците. В допълнение, в някои приложения за допълнително осветление и акцентно осветление, за да се подчертае обектът, който ще се осветява, е необходим специфичен кондензиращ ефект. В този случай може да се използва с някои кондензиращи лещи или рефлектори за постигане на идеалния оптичен ефект. .
3.3 Дизайн на задвижването
Трябва да се гарантира, че токът на LED задвижването е постоянен токов изход. Когато светодиодът работи под пряк ток, относителната промяна в напрежението на възела е много малка. Следователно осигуряването на постоянен LED задвижващ ток е основно еквивалентно на осигуряването на постоянен LED изходен ток. В допълнение, дизайнът за управление на осветлението е един от настоящите основни дизайни на задвижване. Използва се най -вече в приложения за околно осветление. Той може да постигне различни нива на яркост в зависимост от различните среди и напълно да постигне целите за пестене на енергия. Понастоящем основната тенденция в дизайна на задвижването се фокусира върху подобряване на коефициента на мощност, намаляване на консумацията на енергия на задвижването, оптимизиране на точността на управление и ускоряване на скоростта на реакция. В процеса на проектиране дизайнът на захранването, разположението на печатната платка и последователно-паралелната връзка са всички фактори, които трябва да бъдат взети под внимание.
4 Технически предизвикателства на мощното LED осветление
Въпреки че светодиодите са се представили задоволително в приложенията за вътрешно осветление и декоративно осветление, те все още са изправени пред много предизвикателства в приложенията за общо осветление и осветление, включително първоначалните разходи, ефективността на светлината при ниски цветови температури, индекса на цветопредаване и надеждността на системата и т.н.
4.1 Намалете допълнително първоначалните разходи за покупка
Цената е относително чувствителен фактор при вътрешното осветление, особено в приложенията за домашно осветление. Въпреки че има все повече модели LED светлини и светлинната ефективност непрекъснато се подобрява, проблемът с високите цени все още съществува. Въпреки това, когато цената на светодиодните източници на светлина се намали и цялостният дизайн на системата се оптимизира, общите разходи неизбежно ще спаднат. Припомнете си, че когато компактната енергоспестяваща флуоресцентна лампа беше пусната за първи път на пазара, цената беше около 15 щ.д., но сега падна до по-малко от 1,50 щ.д. Следователно може да се заключи, че с непрекъснатото развитие на пазара, цената на LED светлините скоро ще достигне ниво, приемливо за обществеността.
4.2 Подобрете светлинния ефект при ниска цветна температура
Ниската цветова температура под 4000K обикновено е първият избор за вътрешно осветление на дома. Топлата бяла светлина прави цялата среда по -топла и релаксираща; докато студената бяла светлина дава на хората чисто, ефективно и ярко усещане, което е по -подходящо за офис и външно осветление. Поради фосфора, светлинната ефективност на светодиода при ниска цветна температура обикновено е с около 30% по -ниска от тази при висока цветна температура.
4.3 Управление на светлинната ефективност и индекса на цветопредаване
Като цяло, колкото по -висока е светлинната ефективност на светодиода, толкова по -нисък е индексът на цветопредаване. Вътрешното осветление обикновено изисква светодиодите да имат по -висок индекс на цветопредаване, за да могат обективно да покажат яркостта и цвета на обектите и да постигнат истинския ефект от директното наблюдение на външния пейзаж с невъоръжено око. Поради тази причина, като същевременно се подобрява светлинната ефективност на светодиодите, е необходимо и допълнително увеличаване на индекса на цветопредаване. Друг метод е да добавите малко червена светлина към повърхността на лампата, за да постигнете ефекта на индекса на цветопредаване над 90.
4.4 Подобряване на ефективността при шофиране с голям ток
Понастоящем обикновено е възможно да се увеличи токът на 1W LED от 350mA на 1000mA. Въпреки това, при шофиране с голям ток, дори ако светлинният поток се увеличи, общата производителност обикновено ще бъде относително значително намалена. Следователно общата цена на системата и светлинната ефективност трябва да бъдат балансирани. Ако светлинната ефективност на светодиодите може да бъде подобрена при шофиране с голям ток, доколкото може да се осигури по-висока светлинна ефективност на системата, броят на необходимите светодиоди може да бъде значително намален, като по този начин значително се намаляват разходите.
4.5 Намалете допълнително размера на опаковката на LED
В допълнение към опазването на околната среда, пестенето на енергия и без замърсяването, вътрешните светодиоди също имат характеристиките на артистичност, малък размер и индивидуалност. И чрез допълнително намаляване на размера на LED пакета, дизайнът на лампата може да бъде по -гъвкав и иновативен. За приложения, които изискват смесено осветление за подобряване на цветопредаването, по -малкият размер на опаковката е много полезен при реализирането на дизайн със смесена светлина и смесен светлинен ефект.
4.6 Удължете експлоатационния живот и подобрете надеждността на системата
В приложенията за общо осветление общата ефективност, експлоатационен живот и надеждност на светодиодите трябва да бъдат подобрени чрез оптимизация на системата. Системата за сглобяване на традиционните лампи е сравнително проста, докато системата за LED осветление включва множество компоненти, както е показано на фигура 3.
LED източник на светлина: компактен, ефективен, с разнообразие от цветове и изходна мощност, от които да избирате.
Преобразуване на мощност: Преобразувайте ефективно променлив ток, батерия и други източници на енергия в безопасни източници на захранване с постоянен ток с ниско напрежение.
Управление и задвижване: Използвайте електронни схеми, за да постигнете постоянен ток и управление на светодиодите.
Термично управление: За да се постигне по -дълъг експлоатационен живот, е много важно да се контролира температурата на LED възлите, а анализът на разсейването на топлината също е незаменим.
Оптични компоненти: Материалите на обектива, отражателя или светлинната плоча са необходими оптични компоненти за фокусиране на светлината върху целевата област.
5 Въведение в светодиодните източници на светлина, използвани при вътрешно осветление
Както бе споменато по -горе, малкият размер и високата ефективност са важни съображения при избора на LED като източник на светлина. OSLON SSL LED е най -новият продукт на Osram Opto Semiconductors, а мощността му е около 1W. Както е показано на фигура 4, този светодиод е предназначен основно за общо осветление на закрито. Той има малък размер и размер на опаковката само 3 мм х 3 мм. Той има стабилна и надеждна работа и отлична светлинна ефективност. Максималната светлинна ефективност надвишава 100lm/w. Дори при голям ток, той може да поддържа отлична светлинна ефективност, като по този начин ефективно намалява общите разходи за лампата. Той има изключително висока надеждност и ъгъл на лъча 80 °, така че може плавно да проектира светлина върху външния обектив. Този светодиод също е идеален източник на светлина за вътрешни прожектори, настолни лампи и таванни прожектори.
Тъй като този светодиод може ефективно да се справи с големи токове, той може да помогне на потребителите да създадат изключително енергоспестяващи и икономични решения за осветление. В тази връзка, OSLON SSL LED има всички характеристики да се превърне в&„зелен &“; източник на светлина в бъдеще. Топлинното съпротивление на този светодиод е едва 7K/W, управлението на разсейването на топлината е по -лесно, а компактната му форма позволява на дизайнерите да създават по -гъвкави сложни и сложни решения за осветление. Ако трябва да изчакате друга силна светлина, можете да я използвате с някои лампи. В допълнение към ултра-бялата светлина (цветна температура 5,700 ~ 6,500K), има и версия със средна бяла светлина и топла бяла светлина (цветна температура 2,700 ~ 4,500K)
OSLON SSL LED е произведен с най -новата технология за чипове, за да се гарантира изключително висока светлинна ефективност. Основните параметри на OSLON SSL LED са показани в Таблица 1. В момента, когато работният ток е 350mA, типичната яркост на ултрабялата светлина (цветна температура 5,700K и 6,500K) на източника на светлина е толкова висока, колкото 110lm, а максималният светлинен поток е 130lm. Когато работният ток е 350mA и цветната температура е 3000K, типичната ефективност на светлината може да достигне 75lm/W, а яркостта може да достигне 85lm. Когато работният ток е 700mA (топла бяла светлина), яркостта достига до 155lm, което може да намали цената на лумен и да поддържа изключително висока светлинна ефективност. Дори малък брой светодиоди могат да постигнат високи стандарти на осветление.
Например, само седем OSLON SSL светодиода са необходими за проектиране на LED прожектор с мощност около 15 W (виж Фигура 5). Когато задвижващият ток е 700mA, яркостта на LED лампата може да достигне близо 1400lm, а размерът е много малък. Благодарение на ъгъла на лъча от 80 °, когато е оборудван с рефлектор или леща, светлинната ефективност все още е много висока. Дори като се вземат предвид разсейването на топлина и загубата на светлина, крайният светлинен поток на лампата може да надвишава 1000 lm. Освен това, когато се изисква различна цветова температура или индекс на цветопредаване, само няколко от тези седем светодиода трябва да бъдат заменени с топло бяло или други монохромни OSLON SSL светодиоди. По този начин може да се постигне всякаква цветова температура или по -високо цветопредаване, а гъвкавостта на дизайна на LED лампата се увеличава значително.
С бързото развитие на LED технологията и постепенното подобряване на ефективността на LED светлината, LED приложенията ще стават все по -широки. Особено с все по -сериозния проблем на глобалния недостиг на енергия, хората обръщат все по -голямо внимание на перспективите за развитие на LED на пазара на осветление. LED ще бъде потенциален източник на светлина за замяна на лампи с нажежаема жичка, волфрамови лампи и флуоресцентни лампи. В допълнение, по отношение на дизайна на вътрешното осветление, LED ще бъде склонен да бъде енергоспестяващ, хуманен и артистичен.
OSLON SSL LED отговаря на различните изисквания за приложения за вътрешно осветление: не само размерът на опаковката е толкова малък, колкото 3 мм х 3 мм, но и изпълнението е стабилно и надеждно; максималната му светлинна ефективност надвишава 100lm/w и може да поддържа отлична светлинна ефективност дори при високи токове. , По този начин ефективно намалява общата цена на лампата; в допълнение, поради ъгъла на лъча си от 80 °, той може плавно да проектира светлината върху външната леща или отражател.
