Η τεχνική υποστήριξη που απαιτείται για την ανάπτυξη LED υψηλής ισχύος σε εσωτερικό φωτισμό
1. Οι επιχειρηματικές ευκαιρίες στην αγορά φωτισμού LED έφεραν ατελείωτη φαντασία στη βιομηχανία. Οι εφαρμογές φωτισμού LED έχουν περάσει από εξωτερικές λυχνίες LED σε εφαρμογές εσωτερικού φωτισμού στο παρελθόν. Σύμφωνα με το Strategies Unlimited, η ανάπτυξη εσωτερικού φωτισμού LED θα έχει εκθετική τάση ανάπτυξης τα επόμενα πέντε χρόνια. Σύμφωνα με εκτιμήσεις, έως το 2011, η αξία παραγωγής του θα φτάσει σε δεκάδες δισεκατομμύρια δολάρια. Ειδικά το 2009, η Ευρωπαϊκή Ένωση πρωτοστάτησε στην εφαρμογή του σχεδίου απαγόρευσης των λαμπτήρων πυρακτώσεως και τα ζητήματα εξοικονόμησης ενέργειας έχουν προσελκύσει μεγάλη προσοχή, δημιουργώντας τεράστιες ευκαιρίες στην αγορά και αισιόδοξες προοπτικές για φωτισμό εσωτερικού χώρου LED. Τα ακόλουθα αναλύουν την ανάπτυξη LED υψηλής ισχύος στον τομέα του εσωτερικού φωτισμού από τις ανάγκες της τεχνολογίας φωτιστικών όπως η τεχνολογία διάχυσης θερμότητας, ο οπτικός σχεδιασμός και ο σχεδιασμός κίνησης.
Η ανάπτυξη φωτισμού LED υψηλής ισχύος Η ανάπτυξη φωτισμού LED υψηλής ισχύος εξαρτάται από δύο κύρια στοιχεία: το ένα είναι το ίδιο το τσιπ. το άλλο είναι η τεχνολογία λαμπτήρων, συμπεριλαμβανομένης της διάχυσης θερμότητας, των οπτικών και της οδήγησης.
2 Υποστήριξη τσιπ
Προς το παρόν, το κλειδί για την ανάπτυξη της τεχνολογίας τσιπ LED βρίσκεται στο υλικό υποστρώματος και στην τεχνολογία επιταξιακής ανάπτυξης. Το βασικό υλικό έχει αναπτυχθεί από παραδοσιακά υλικά ζαφείρι, πυρίτιο και καρβίδιο πυριτίου σε νέα υλικά όπως οξείδιο ψευδαργύρου και νιτρίδιο γαλλίου. Είτε πρόκειται για τσιπ υψηλής ισχύος για έντονο φωτισμό και συνολικό φωτισμό, είτε για τσιπ χαμηλής κατανάλωσης για διακοσμητικό φωτισμό και απλό βοηθητικό φωτισμό, το κλειδί για τις τεχνολογικές αναβαθμίσεις είναι πώς να αναπτυχθούν πιο αποτελεσματικά και σταθερά τσιπ. Μέσα σε λίγα μόνο χρόνια, με τη βοήθεια μιας σειράς τεχνολογικών βελτιώσεων, όπως η δομή των τσιπ, η επεξεργασία της τραχύτητας της επιφάνειας και ο σχεδιασμός της πολυκβαντικής δομής φρεατίων, η LED έχει επιτύχει μια τεράστια ανακάλυψη στην απόδοση φωτός. Το σχήμα 1 είναι ένα σχηματικό διάγραμμα της ανάπτυξης της δομής των τσιπ LED. Με τη σταδιακή ωρίμανση της τεχνολογίας παραγωγής, η κβαντική απόδοση των οδηγήσεων θα βελτιωθεί περαιτέρω και η ελαφριά απόδοση των τσιπ LED θα ενισχυθεί επίσης.
Η τεχνολογία τσιπ λεπτής μεμβράνης είναι η βασική τεχνολογία στην παραγωγή πολύ φωτεινών τσιπ LED, τα οποία μπορούν να μειώσουν την απώλεια εξόδου φωτός από όλες τις πλευρές και μπορούν να χρησιμοποιήσουν την ανακλαστική επιφάνεια στο κάτω μέρος για να κάνουν περισσότερο από το 97% της παραγωγής φωτός από μπροστά (βλέπε εικόνα 2). Αυτό όχι μόνο βελτιώνει σημαντικά τη φωτεινή απόδοση του LED, αλλά δημιουργεί επίσης ανώτερες βολικές συνθήκες για το σχεδιασμό του φακού.
3 Η ανάγκη για τεχνολογία φωτισμού
3.1 Τεχνολογία διάχυσης θερμότητας
Το κοινό ανέκαθεν ανησυχούσε για τη διάρκεια ζωής των λαμπτήρων και των φαναριών. Εάν μόνο με βάση τη χρήση χαμηλών θερμικών αντιστάσεων τα συστατικά LED δεν μπορούν να δημιουργήσουν ένα καλό σύστημα διάχυσης θερμότητας για τη συσκευή φωτιστικού σώματος και η θερμική αντίσταση από τον κόμβο PN στο περιβάλλον περιβάλλον πρέπει να μειωθεί αποτελεσματικά, προκειμένου να μειωθεί σημαντικά ο κόμβος PN θερμοκρασία του LED και η επιτυχής πρακτική επεκτείνεται Η μακροζωία των λαμπτήρων LED και ο στόχος της αύξησης της πραγματικής φωτεινής ροής. Διαφορετικός από τους συνηθισμένους παραδοσιακούς λαμπτήρες, η πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος δεν είναι μόνο ο φορέας τροφοδοσίας της λυχνίας LED, αλλά και ο φορέας διάχυσης θερμότητας της λυχνίας LED, οπότε ο σχεδιασμός διάχυσης θερμότητας της ψύκτρας και της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος είναι πολύ σημαντικός. Επιπλέον, ο κατασκευαστής φωτιστικών πρέπει επίσης να λάβει υπόψη παράγοντες όπως η ποιότητα, το πάχος και το μέγεθος του υλικού διάχυσης θερμότητας, καθώς και η επεξεργασία και σύνδεση της διεπαφής διασποράς θερμότητας.
3.2 Οπτικός σχεδιασμός
Σε σύγκριση με τους παραδοσιακούς λαμπτήρες, η κατευθυντικότητα και η σημειακή πηγή φωτός είναι τα δύο πιο τυπικά χαρακτηριστικά των LED και πώς να αξιοποιήσετε σωστά αυτά τα δύο χαρακτηριστικά των LED είναι το κλειδί για τον οπτικό σχεδιασμό των λαμπτήρων.
Μέσω του διπλού οπτικού σχεδιασμού των LED, οι λαμπτήρες LED μπορούν να επιτύχουν μια καλύτερη καμπύλη κατανομής φωτός. Για παράδειγμα, σε εφαρμογές εσωτερικού φωτισμού, το φως των λαμπτήρων πρέπει να είναι πολύ φωτεινό και οι αμπαζούρ με υψηλή διαπερατότητα φωτός μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη βελτίωση της απόδοσης εξαγωγής φωτός. Or εφαρμόστε την τεχνολογία της πλάκας οδηγού φωτός στους λαμπτήρες, αλλάζοντας έτσι την πηγή φωτός σημείου LED σε μια επιφανειακή πηγή φωτός, η οποία μπορεί όχι μόνο να βελτιώσει την ομοιομορφία της κατανομής φωτός της λάμπας, αλλά και να αποτρέψει την αντανάκλαση. Επιπλέον, σε ορισμένες εφαρμογές βοηθητικού φωτισμού και φωτισμού με έμφαση, για να επισημανθεί το προς φωτισμό αντικείμενο, απαιτείται ένα συγκεκριμένο αποτέλεσμα συμπύκνωσης. Σε αυτή την περίπτωση, μπορεί να χρησιμοποιηθεί με μερικούς φακούς συμπύκνωσης ή ανακλαστήρες για να επιτευχθεί το ιδανικό οπτικό αποτέλεσμα. Το
3.3 Σχεδιασμός μονάδας δίσκου
Πρέπει να διασφαλίσετε ότι το ρεύμα οδήγησης LED είναι σταθερή έξοδος ρεύματος. Όταν η λυχνία LED λειτουργεί υπό ρεύμα προς τα εμπρός, η σχετική αλλαγή στην τάση του κόμβου είναι πολύ μικρή. Επομένως, η διασφάλιση ενός σταθερού ρεύματος κίνησης LED είναι βασικά ισοδύναμη με τη διασφάλιση ενός σταθερού ρεύματος εξόδου LED. Επιπλέον, ο σχεδιασμός ελέγχου φωτισμού είναι ένα από τα τρέχοντα βασικά σχέδια κίνησης. Χρησιμοποιείται κυρίως σε εφαρμογές φωτισμού περιβάλλοντος. Μπορεί να επιτύχει διαφορετικά επίπεδα φωτεινότητας σύμφωνα με διαφορετικά περιβάλλοντα και να επιτύχει πλήρως στόχους εξοικονόμησης ενέργειας. Προς το παρόν, η κύρια τάση του σχεδιασμού της μονάδας δίσκου επικεντρώνεται στη βελτίωση του συντελεστή ισχύος, τη μείωση της κατανάλωσης ισχύος της μονάδας δίσκου, τη βελτιστοποίηση της ακρίβειας του ελέγχου και την επιτάχυνση της ταχύτητας απόκρισης. Κατά τη διαδικασία σχεδιασμού, ο σχεδιασμός του τροφοδοτικού, η διάταξη της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος και η σειρά παράλληλης σύνδεσης είναι όλοι παράγοντες που πρέπει να ληφθούν υπόψη.
4 Τεχνικές προκλήσεις φωτισμού LED υψηλής ισχύος
Παρόλο που οι λυχνίες LED έχουν αποδώσει ικανοποιητικά σε εφαρμογές φωτισμού εσωτερικού χώρου και διακοσμητικού φωτισμού, εξακολουθούν να αντιμετωπίζουν πολλές προκλήσεις σε εφαρμογές γενικού φωτισμού και φωτισμού περιβάλλοντος, συμπεριλαμβανομένου του αρχικού κόστους, της απόδοσης φωτός σε χαμηλές θερμοκρασίες χρώματος, του δείκτη απόδοσης χρωμάτων και της αξιοπιστίας του συστήματος κ.λπ.
4.1 Περαιτέρω μείωση του αρχικού κόστους αγοράς
Το κόστος είναι ένας σχετικά ευαίσθητος παράγοντας στον εσωτερικό φωτισμό, ειδικά σε εφαρμογές φωτισμού σπιτιού. Αν και υπάρχουν όλο και περισσότερα μοντέλα φώτων LED και η φωτεινή απόδοση βελτιώνεται συνεχώς, το πρόβλημα των υψηλών τιμών εξακολουθεί να υπάρχει. Ωστόσο, όταν μειωθεί η τιμή των πηγών φωτός LED και βελτιστοποιηθεί ο συνολικός σχεδιασμός του συστήματος, το συνολικό κόστος αναπόφευκτα θα μειωθεί. Θυμηθείτε ότι όταν κυκλοφόρησε για πρώτη φορά στην αγορά ο συμπαγής λαμπτήρας φθορισμού εξοικονόμησης ενέργειας, το κόστος ήταν περίπου 15 δολάρια ΗΠΑ, αλλά τώρα έχει πέσει σε λιγότερο από 1,50 δολάρια ΗΠΑ. Ως εκ τούτου, μπορεί να συναχθεί ότι με τη συνεχή ανάπτυξη της αγοράς, η τιμή των φώτων LED θα φτάσει σύντομα σε ένα επίπεδο αποδεκτό από το κοινό.
4.2 Βελτιώστε το εφέ φωτισμού σε χαμηλή θερμοκρασία χρώματος
Η χαμηλή θερμοκρασία χρώματος κάτω από 4.000K είναι συνήθως η πρώτη επιλογή για φωτισμό εσωτερικού χώρου. Το ζεστό λευκό φως κάνει όλο το περιβάλλον πιο ζεστό και χαλαρωτικό. ενώ το κρύο λευκό φως δίνει στους ανθρώπους μια καθαρή, αποτελεσματική και φωτεινή αίσθηση, η οποία είναι πιο κατάλληλη για φωτισμό γραφείων και εξωτερικών χώρων. Λόγω του φωσφόρου, η φωτεινή απόδοση της λυχνίας LED σε χαμηλή θερμοκρασία χρώματος είναι συνήθως περίπου 30% χαμηλότερη από εκείνη σε υψηλή θερμοκρασία χρώματος.
4.3 Διαχείριση της απόδοσης του φωτός και του δείκτη απόδοσης χρωμάτων
Γενικά, όσο υψηλότερη είναι η φωτεινή απόδοση του LED, τόσο χαμηλότερος είναι ο δείκτης απόδοσης χρώματος. Ο εσωτερικός φωτισμός απαιτεί συνήθως οι λυχνίες LED να έχουν υψηλότερο δείκτη απόδοσης χρωμάτων, ώστε να εμφανίζεται αντικειμενικά η φωτεινότητα και το χρώμα των αντικειμένων και να επιτυγχάνεται το πραγματικό αποτέλεσμα της άμεσης παρατήρησης του εξωτερικού τοπίου με γυμνό μάτι. Για το λόγο αυτό, ενώ βελτιώνεται η φωτεινή απόδοση των LED, είναι επίσης απαραίτητο να αυξηθεί περαιτέρω ο δείκτης απόδοσης χρώματος. Μια άλλη μέθοδος είναι να προσθέσετε λίγο κόκκινο φως στην επιφάνεια του λαμπτήρα, έτσι ώστε να επιτευχθεί το αποτέλεσμα του δείκτη απόδοσης χρώματος πάνω από 90.
4.4 Βελτιώστε την αποδοτικότητα κατά την οδήγηση υψηλής έντασης
Προς το παρόν, είναι συνήθως δυνατό να αυξηθεί το ρεύμα του LED 1W από 350mA σε 1.000mA. Ωστόσο, υπό οδήγηση υψηλού ρεύματος, ακόμη και αν αυξηθεί η φωτεινή ροή, η συνολική απόδοση συνήθως μειώνεται σχετικά σημαντικά. Επομένως, το συνολικό κόστος του συστήματος και η απόδοση φωτισμού πρέπει να είναι ισορροπημένα. Εάν η φωτεινή απόδοση των LED μπορεί να βελτιωθεί σε οδήγηση υψηλού ρεύματος, εφόσον μπορεί να διασφαλιστεί υψηλότερη φωτεινή απόδοση συστήματος, ο αριθμός των απαιτούμενων LED μπορεί να μειωθεί σημαντικά, μειώνοντας έτσι σημαντικά το κόστος.
4.5 Μειώστε περαιτέρω το μέγεθος της συσκευασίας των LED
Εκτός από την προστασία του περιβάλλοντος, την εξοικονόμηση ενέργειας και τη ρύπανση, τα LED εσωτερικού χώρου έχουν επίσης χαρακτηριστικά καλλιτεχνίας, μικρού μεγέθους και ατομικότητας. Και μειώνοντας περαιτέρω το μέγεθος του πακέτου LED, ο σχεδιασμός της λάμπας μπορεί να είναι πιο ευέλικτος και καινοτόμος. Για εφαρμογές που απαιτούν μικτό φωτισμό για βελτίωση της απόδοσης χρώματος, το μικρότερο μέγεθος συσκευασίας είναι πολύ χρήσιμο για την πραγματοποίηση σχεδιασμού μικτού φακού και εφέ μικτού φωτός.
4.6 Επεκτείνετε τη διάρκεια ζωής και βελτιώστε την αξιοπιστία του συστήματος
Σε γενικές εφαρμογές φωτισμού, η συνολική απόδοση, η διάρκεια ζωής και η αξιοπιστία των LED πρέπει να βελτιωθούν μέσω της βελτιστοποίησης του συστήματος. Η συναρμολόγηση συστήματος των παραδοσιακών λαμπτήρων είναι σχετικά απλή, ενώ το σύστημα φωτισμού LED περιλαμβάνει πολλά εξαρτήματα, όπως φαίνεται στο σχήμα 3.
Πηγή φωτός LED: συμπαγής, αποτελεσματική, με ποικιλία χρωμάτων και ισχύ εξόδου για να διαλέξετε.
Μετατροπή ισχύος: Μετατρέψτε αποτελεσματικά AC, μπαταρία και άλλες πηγές ενέργειας σε ασφαλείς πηγές ενέργειας χαμηλής τάσης, σταθερού ρεύματος.
Έλεγχος και κίνηση: Χρησιμοποιήστε ηλεκτρονικά κυκλώματα για να επιτύχετε σταθερή ροή ρεύματος και έλεγχο των LED.
Θερμική διαχείριση: Για να επιτευχθεί μεγαλύτερη διάρκεια ζωής, είναι πολύ σημαντικό να ελέγχετε τη θερμοκρασία των κόμβων LED και η ανάλυση διάχυσης θερμότητας είναι επίσης απαραίτητη.
Οπτικά εξαρτήματα: Τα υλικά του φακού, του ανακλαστήρα ή της πλάκας οδηγού φωτός είναι απαραίτητα οπτικά στοιχεία για την εστίαση του φωτός στην περιοχή -στόχο.
5 Εισαγωγή στις πηγές φωτός LED που χρησιμοποιούνται στον εσωτερικό φωτισμό
Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, το μικρό μέγεθος και η υψηλή απόδοση είναι σημαντικές παραμέτρους κατά την επιλογή LED ως πηγή φωτός. Το OSLON SSL LED είναι το πιο πρόσφατο προϊόν της Osram Opto Semiconductors και η ισχύς του είναι περίπου 1W. Όπως φαίνεται στο σχήμα 4, αυτό το LED έχει σχεδιαστεί κυρίως για γενικό εσωτερικό φωτισμό. Έχει μικρό μέγεθος και μέγεθος συσκευασίας μόλις 3mm x 3mm. Έχει σταθερή και αξιόπιστη απόδοση και εξαιρετική φωτεινή απόδοση. Η μέγιστη απόδοση φωτεινότητας υπερβαίνει τα 100lm/w. Ακόμη και υπό υψηλό ρεύμα, μπορεί να διατηρήσει εξαιρετική φωτεινή απόδοση, μειώνοντας έτσι αποτελεσματικά το συνολικό κόστος της λάμπας. Και έχει εξαιρετικά υψηλή αξιοπιστία και γωνία δέσμης 80 °, ώστε να μπορεί να προβάλει ομαλά το φως στον εξωτερικό φακό. Αυτό το LED είναι επίσης μια ιδανική πηγή φωτός για εσωτερικούς προβολείς, επιτραπέζιους λαμπτήρες και προβολείς οροφής.
Επειδή αυτό το LED μπορεί να χειριστεί αποτελεσματικά υψηλά ρεύματα, μπορεί να βοηθήσει τους καταναλωτές να δημιουργήσουν εξαιρετικά φωτεινές λύσεις εξοικονόμησης ενέργειας και εξοικονόμησης κόστους. Από αυτή την άποψη, το LED OSLON SSL έχει όλα τα χαρακτηριστικά για να γίνει" πράσινο" πηγή φωτός στο μέλλον. Η θερμική αντίσταση αυτού του LED είναι μόλις 7K/W, η διαχείριση της διάχυσης της θερμότητας είναι απλούστερη και το συμπαγές σχήμα του επιτρέπει στους σχεδιαστές να δημιουργούν πιο ευέλικτες πολύπλοκες και εξελιγμένες λύσεις φωτισμού. Εάν πρέπει να περιμένετε για άλλο δυνατό φως, μπορείτε να το χρησιμοποιήσετε με μερικές λάμπες. Εκτός από την έκδοση υπερ-λευκού φωτός (θερμοκρασία χρώματος 5.700 ~ 6.500Κ), υπάρχει επίσης έκδοση μεσαίου λευκού φωτός και ζεστού λευκού φωτός (θερμοκρασία χρώματος 2.700 ~ 4.500Κ)
Το OSLON SSL LED κατασκευάζεται με την τελευταία τεχνολογία τσιπ για να εξασφαλίσει εξαιρετικά υψηλή απόδοση φωτισμού. Οι κύριες παράμετροι του OSLON SSL LED φαίνονται στον Πίνακα 1. Προς το παρόν, όταν το ρεύμα λειτουργίας είναι 350mA, η τυπική φωτεινότητα του υπέρλευκου φωτός (θερμοκρασία χρώματος 5.700Κ και 6.500Κ) της πηγής φωτός είναι τόσο υψηλή όσο 110lm και η μέγιστη φωτεινή ροή είναι 130lm. Όταν το ρεύμα εργασίας είναι 350mA και η θερμοκρασία χρώματος είναι 3.000K, η τυπική απόδοση φωτός μπορεί να φτάσει τα 75lm/W και η φωτεινότητα μπορεί να φτάσει τα 85lm. Όταν το ρεύμα λειτουργίας είναι 700mA (ζεστό λευκό φως), η φωτεινότητα είναι έως και 155lm, γεγονός που μπορεί να μειώσει το κόστος ανά lumens και να διατηρήσει εξαιρετικά υψηλή απόδοση φωτεινότητας. Ακόμη και ένας μικρός αριθμός LED μπορεί να επιτύχει υψηλά πρότυπα φωτισμού.
Για παράδειγμα, χρειάζονται μόνο επτά LEDs OSLON SSL για να σχεδιάσετε έναν προβολέα LED περίπου 15W (δείτε το Σχήμα 5). Όταν το ρεύμα οδήγησης είναι 700mA, η φωτεινότητα της λυχνίας LED μπορεί να φτάσει σχεδόν τα 1.400lm και το μέγεθος είναι πολύ μικρό. Χάρη στη γωνία δέσμης 80 °, όταν είναι εξοπλισμένη με ανακλαστήρα ή φακό, η απόδοση φωτός είναι ακόμα πολύ υψηλή. Ακόμη και λαμβάνοντας υπόψη τη διάχυση θερμότητας και την απώλεια φωτός, η τελική φωτεινή ροή του λαμπτήρα μπορεί να υπερβεί τα 1.000 lm. Επιπλέον, όταν απαιτείται διαφορετική θερμοκρασία χρώματος ή δείκτης απόδοσης χρώματος, μόνο μερικά από αυτά τα επτά LED πρέπει να αντικατασταθούν με ζεστά λευκά ή άλλα μονόχρωμα LED OSLON SSL. Με αυτόν τον τρόπο, μπορεί να επιτευχθεί οποιαδήποτε θερμοκρασία χρώματος ή υψηλότερη απόδοση χρώματος και η ευελιξία σχεδιασμού της λάμπας LED αυξάνεται σημαντικά.
Με την ταχεία ανάπτυξη της τεχνολογίας LED και τη σταδιακή βελτίωση της απόδοσης του φωτός LED, οι εφαρμογές LED θα γίνονται όλο και πιο εκτεταμένες. Ειδικά με το ολοένα και πιο σοβαρό πρόβλημα της παγκόσμιας έλλειψης ενέργειας, οι άνθρωποι δίνουν όλο και περισσότερη προσοχή στην προοπτική ανάπτυξης του LED στην αγορά φωτισμού. Το LED θα είναι μια πιθανή πηγή φωτός που θα αντικαταστήσει τους λαμπτήρες πυρακτώσεως, τους λαμπτήρες βολφραμίου και τους λαμπτήρες φθορισμού. Επιπλέον, όσον αφορά τον σχεδιασμό εσωτερικού φωτισμού, τα LED θα τείνουν να είναι εξοικονόμηση ενέργειας, ανθρώπινα και καλλιτεχνικά.
Το OSLON SSL LED πληροί τις διάφορες απαιτήσεις των εφαρμογών εσωτερικού φωτισμού: όχι μόνο το μέγεθος της συσκευασίας είναι τόσο μικρό όσο 3mm x 3mm, αλλά και η απόδοση είναι σταθερή και αξιόπιστη. Η μέγιστη απόδοση φωτεινότητας υπερβαίνει τα 100lm/w και μπορεί να διατηρήσει εξαιρετική απόδοση φωτισμού ακόμη και σε υψηλά ρεύματα. , Μειώνοντας έτσι αποτελεσματικά το συνολικό κόστος της λάμπας. Επιπλέον, λόγω της γωνίας δέσμης 80 °, μπορεί να προβάλει ομαλά το φως στον εξωτερικό φακό ή τον ανακλαστήρα.
