Τα τελευταία χρόνια, με τη ραγδαία ανάπτυξη της τεχνολογίας LED και τα ασύγκριτα πλεονεκτήματα της Λάμπα LED , η λάμπα LED ως λαμπτήρες τέταρτης γενιάς μετά από λαμπτήρα πυρακτώσεως, λαμπτήρας φθορισμού, λαμπτήρας εκκένωσης αερίου υψηλής έντασης (HID) έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως στον τομέα του φωτισμού, μικρού σε επιτραπέζιο λαμπτήρα, φακό, διάφορους ηλεκτρικούς δείκτες, φώτα σήματος κ.λπ.
Τόσο μεγάλο όσο ο εσωτερικός και εξωτερικός φωτισμός, ηλιακά φώτα δρόμου , διακοσμητικά φώτα , φώτα αποβάθρας , φώτα κατασκευής , φώτα στούντιο, λάμπες αυτοκινήτου, μονάδα οπίσθιου φωτισμού LCD, κ.λπ. Στις αρχές του 2011, η παγκόσμια αξία των led υψηλής φωτεινότητας είχε φτάσει τα 10,6 δισεκατομμύρια δολάρια.
(I) Πώς λειτουργούν τα φώτα led
Το τσιπ LED είναι η χρήση της διασταύρωσης PN ημιαγωγών, η διασταύρωση pn αποτελείται από ημιαγωγούς ημιαγωγών τύπου p και n, ο βαθύς σχηματισμός σύνδεσης PN και στις δύο πλευρές της διασύνδεσής τους, διασταύρωση pn με αγωγιμότητα μονής κατεύθυνσης, όταν προσθέτουμε τάση προς τα εμπρός στη διασταύρωση του αυτοκινήτου PN στην άλλη περιοχή PN λόγω εξάπλωσης της ηλεκτρικής περιοχής P και στην πλειονότητα. η κινητικότητα είναι πολύ μεγαλύτερη από την κινητικότητα της τρύπας.
Έχετε πολλά ηλεκτρόνια που διαχέονται στην περιοχή P και έχετε μια έγχυση λίγων ηλεκτρονίων στην περιοχή P. Αυτά τα ηλεκτρόνια συνδυάζονται με οπές στη ζώνη σθένους και όταν το κάνουν, εκπέμπουν φωτόνια που εκπέμπουν φως, κάτι που είναι ο τρόπος με τον οποίο μια διασταύρωση PN, ή LED, εκπέμπει φως.
(2) Τα χαρακτηριστικά των φώτων LED
- Η λάμπα LED κινείται από τροφοδοτικό συνεχούς ρεύματος, χαμηλή τάση οδήγησης, μικρή ισχύ, λιγότερη κατανάλωση ενέργειας, εξοικονόμηση ενέργειας.
Καθώς το τμήμα που εκπέμπει φως του LED είναι ένα τσιπ διασταύρωσης PN ημιαγωγών, το οποίο έχει τα χαρακτηριστικά της μονής διέλευσης οδηγού και της ανάστροφης τομής, η λυχνία LED μπορεί να τροφοδοτηθεί μόνο από τροφοδοτικό DC και η τάση οδήγησης είναι πολύ χαμηλή. Η τάση οδήγησης ενός σφαιριδίου είναι 3,2V-3,4V και η ισχύς είναι πολύ μικρή. Το ρεύμα δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 20 m A.
Τα led υψηλής ισχύος χρησιμοποιούνται πλέον συνήθως με 1W και 3W και το πρόβλημα απαγωγής θερμότητας πρέπει να λυθεί για led υψηλής ισχύος, τα οποία μπορούν να ληφθούν με την ενσωμάτωση πολλαπλών τσιπ. Η συνήθως χρησιμοποιούμενη μέθοδος για τη λήψη φωτός εργασίας LED υψηλότερης ισχύος είναι η σύνδεση LED πολλαπλών σφαιριδίων σε σειρά ή υβριδικό, έτσι ώστε να μπορείτε να αποκτήσετε αυθαίρετο φως εργασίας LED ισχύος.
Λόγω αυτών των χαρακτηριστικών, οι λαμπτήρες LED καταναλώνουν πολύ λίγη ισχύ. Λαμβάνοντας ως παράδειγμα την κατανάλωση ενέργειας ενός λαμπτήρα δρόμου, συγκρίνονται ο λαμπτήρας νατρίου υψηλής πίεσης, ο λαμπτήρας δρόμου LED και ο ηλιακός λαμπτήρας δρόμου LED.
Εάν η ημερήσια παροχή ρεύματος είναι 10 ώρες, μεταξύ των οποίων ο ηλιακός λαμπτήρας δρόμου είναι 2 ώρες συν 8 ώρες ηλιακής ενέργειας, η ετήσια κατανάλωση ισχύος των τριών λαμπτήρων είναι 54750KW/h, 21900KW/h και 4380KW/h, αντίστοιχα. Η ετήσια κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας των LED είναι μόνο περίπου το 40% αυτής της λάμπας νατρίου υψηλής πίεσης και η ετήσια κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας των ηλιακών λαμπτήρων δρόμου LED είναι μόνο περίπου το 8% αυτής της λάμπας νατρίου υψηλής πίεσης.
Αντίθετα, η χρήση του τελευταίου ως φώτα του δρόμου θα εξοικονομήσει πολύ ρεύμα και θα εξοικονομήσει λογαριασμούς ρεύματος. Τώρα τέθηκε σε χρήση στη χώρα μας η μεγάλης ισχύος λαμπτήρας δρόμου LED και το ηλιακό σύστημα λαμπτήρων δρόμου LED.
- Το LED μονής χάντρα έχει μικρό μέγεθος, μεγάλη διάρκεια ζωής και μπορεί να πραγματοποιήσει έξυπνο φωτισμό.
Το μέγεθος LED είναι μικρό, ρητίνη συσκευασίας και όχι γυαλί, δεν είναι εύκολο να καταστραφεί, ευέλικτο και βολικό στη χρήση, εργαστηριακή διάρκεια ζωής λαμπτήρων LED έως 100000h, κανονική χρήση έως 5000000h παραπάνω και εφόσον βρίσκεται στο εύρος ονομαστικού ρεύματος, συχνή εναλλαγή ρεύματος ή μέσω του συστήματος ελέγχου για ρύθμιση του ρεύματος, καμία επίδραση στη διάρκεια ζωής των LED.
Επειδή το ρεύμα λειτουργίας της πηγής φωτός LED μπορεί να ελεγχθεί, έτσι μέσω του σχεδιασμού του κυκλώματος, η φωτεινότητα των φτιαγμένων λαμπτήρων μπορεί επίσης να ελεγχθεί, μπορεί να πραγματοποιηθεί ο έξυπνος έλεγχος φωτισμού. επηρεάσει τη ζωή του.
Σε σύγκριση με άλλα φώτα εργασίας, μειώστε σημαντικά το ποσοστό αντικατάστασης, μειώστε το κόστος συντήρησης και εύκολη εγκατάσταση και συντήρηση.
- Χωρίς τρεμόπαιγμα, χωρίς υπεριώδες φως, πολύ χαμηλή ακτινοβολία θερμότητας, χωρίς βλάβη στα ανθρώπινα μάτια.
Η λάμπα LED χρησιμοποιείται για φωτισμό εσωτερικών χώρων και χώρους εργασίας και μελέτης, που μπορούν να προστατεύσουν τα μάτια. Φως LED μονόχρωμο, ισχυρή κατευθυντικότητα, γρήγορη απόκριση, ιδιαίτερα κατάλληλο για φως εργασίας, λάμπες αυτοκινήτου, φώτα βάσης, λαμπτήρες σκηνής και ούτω καθεξής.
(3) Η εφαρμογή των φώτων LED
Λόγω των ασύγκριτων πλεονεκτημάτων των λαμπτήρων LED, το φως εργασίας LED αναπτύσσεται με πολύ γρήγορη ταχύτητα και σταδιακά αντικαθιστά άλλο φως εργασίας.
Τώρα το φως εργασίας LED έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως σε διάφορα πεδία φωτισμού εργασίας. Λόγω του μικρού μεγέθους και της ευέλικτης εφαρμογής του, το LED μπορεί να τακτοποιηθεί σε διάφορα σχήματα και να ελέγχεται από προγράμματα υπολογιστή, ώστε να μπορεί να εμφανίζει στατικά και δυναμικά μοτίβα όπως κείμενο, εικόνα, κινούμενα σχέδια, ταινίες και τηλεόραση.
Στην τελετή έναρξης των Ολυμπιακών Αγώνων του Πεκίνου το 2008, τα φώτα LED έδειξαν την ατελείωτη γοητεία και τα πλεονεκτήματά τους. Το LED χρησιμοποιείται ευρέως σε δημόσιες οθόνες, όπως διάφορα φώτα σηματοδότησης, φωτισμός τοπίου, καλλωπισμός τετράγωνων δρόμων, καλλωπισμός δημόσιας ψυχαγωγίας, φωτισμός εφέ σκηνής, φωτισμός κτιρίων κ.λπ.
Στις οθόνες υγρών κρυστάλλων, τα led χρησιμοποιούνται ως οπίσθιος φωτισμός για οθόνες όπως υπολογιστές, τηλεοράσεις και κινητά τηλέφωνα. Στο δρόμο κυκλοφορίας, το LED έχει χρησιμοποιηθεί για ελεγχόμενο φωτισμό οδών εξοικονόμησης ενέργειας, φωτισμό σήραγγας, φωτισμό υπερυψωμένης διάβασης, φανάρια σηματοδότησης και ούτω καθεξής.
Όσον αφορά τα φώτα αυτοκινήτου, τώρα πολλά αυτοκίνητα φώτα φρένων, φώτα θέσης, φλας, πίσω φώτα ομίχλης, φώτα όπισθεν και άλλα φώτα έχουν αρχίσει να χρησιμοποιούν πηγή φωτός LED.
Όπως το φώτα κατασκευής Με τη συνεχή βελτίωση της τεχνολογίας LED, τα τεχνικά προβλήματα συνεχίζουν να επιλύονται και η συνεχής εμφάνιση λαμπτήρων LED υψηλής ισχύος, LED στον εσωτερικό φωτισμό, λαμπτήρων αυτοκινήτων, στούντιο, φώτα προβολής και άλλων πεδίων εφαρμογής θα είναι πιο δημοφιλής.
(4) Ορισμένα τεχνικά προβλήματα που αντιμετωπίζουν τα φώτα LED
- Τεχνολογία LED υψηλής ισχύος.
Το LED έχει προβλήματα συμφόρησης απόδοσης και απαγωγής θερμότητας, όπως ζημιά ηλεκτροστατικής απελευθέρωσης και συντελεστή θερμικής διαστολής, έτσι ώστε η ισχύς του να μην είναι πολύ μεγάλη και η φωτεινότητά του χαμηλή.
Επί του παρόντος, τα ευρέως χρησιμοποιούμενα τσιπ LED υψηλής ισχύος με σχετικά σταθερή απόδοση είναι 1W και 3W. Η ισχύς των LED μπορεί να βελτιωθεί με ενσωματωμένο τσιπ, αλλά η τρέχουσα τεχνολογία δεν είναι ώριμη, πρέπει κυρίως να λύσει το πρόβλημα της απαγωγής θερμότητας, μπορεί επίσης να επιτύχει λαμπτήρες LED υψηλής ισχύος μέσω σειράς LED πολλαπλών σφαιριδίων, παράλληλων ή υβριδικών.
Τα δύο τελευταία είναι λιγότερο αποδοτικά και λιγότερο χρησιμοποιημένα. Η σειρά LED πολλαπλών σφαιριδίων είναι η κύρια εφαρμογή των λαμπτήρων LED στον τομέα του φωτισμού.
Αλλά η σειρά με μονή χάντρες έχει αχίλλειο πτέρνα. Αν καταστραφεί μια χάντρα, μπλοκάρεται όλη η διαδρομή. Αυτό είναι ένα σημαντικό πρόβλημα που περιορίζει την εφαρμογή λαμπτήρων LED υψηλής ισχύος στον τομέα του φωτισμού.
Για να βελτιωθεί η ισχύς των λαμπτήρων LED, το ένα είναι η βελτίωση της ισχύος από το τσιπ, το άλλο είναι η βελτιστοποίηση του σχεδιασμού του κυκλώματος για τη βελτίωση της ισχύος.
- Τεχνολογία απαγωγής θερμότητας
Η θερμοκρασία είναι ένας σημαντικός παράγοντας που επηρεάζει το LED, η αύξηση της θερμοκρασίας θα επιταχύνει την εξασθένηση του φωτός του LED και η θερμοκρασία στον κόμβο του τσιπ επηρεάζει άμεσα τη διάρκεια ζωής του LED, επομένως η λυχνία LED και η ικανότητα απαγωγής θερμότητας περιορίζονται από την ισχύ της ισχύος LED.
Η θερμότητα μέσα στο LED παράγεται όταν το τσιπ LED και η πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος λειτουργούν. Για LED χαμηλής ισχύος, η θερμότητα μπορεί να διαχέεται με φυσική αγωγιμότητα και μεταφορά, αλλά για LED υψηλής ισχύος, είναι απαραίτητο να ληφθούν υπόψη διάφορες διαρροές θερμότητας.
Στο σχέδιο απαγωγής θερμότητας, συνήθως λαμβάνεται υπόψη η απαγωγή θερμότητας του πακέτου LED, της πλακέτας κυκλώματος και η προσθήκη εξαρτημάτων απαγωγής θερμότητας. Με ενθυλάκωση σιλικόνης καλής θερμικής αγωγιμότητας, πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος με θερμομονωτικό στρώμα, μεταλλική βάση κ.λπ. Για υψηλή ισχύ LED φώτα βάσης , για να λυθεί το πρόβλημα της απαγωγής θερμότητας, εκτός από την καλή δομή απαγωγής θερμότητας του ίδιου του LED, το κέλυφος των φώτων αποβάθρας θα πρέπει να χρησιμοποιείται ως κανάλι απαγωγής θερμότητας.
Το κέλυφος έχει σχεδιαστεί ως επιφάνεια απαγωγής θερμότητας πάνω από το πλάι και πτερύγιο απαγωγής θερμότητας για τη διευκόλυνση της μεταφοράς αέρα, ή το κέλυφος έχει σχεδιαστεί ως διάχυση θερμότητας συναγωγής τύπου οπής αέρα, ψύξη αέρα υποβοηθούμενη από ανεμιστήρα και ψύξη τριχοειδούς νερού και άλλοι τρόποι είναι ακόμα στο στάδιο δοκιμής, εμπρός φανός ομίχλης LED του αυτοκινήτου, κύκλωμα προβολέα ταχύτητας και άλλο κύκλωμα λάμπας. αυξάνουν τη διάχυση θερμότητας.
Στον δομικό σχεδιασμό των λαμπτήρων LED, μερικοί άνθρωποι προβάλλουν τη διάχυση θερμότητας του καλοριφέρ σωλήνα θερμότητας σε λαμπτήρες. Προκειμένου να βελτιωθεί η επίδραση απαγωγής θερμότητας, πρέπει να ληφθούν υπόψη πολλοί παράγοντες στο σχεδιασμό των λαμπτήρων, όπως η διάταξη και η διάταξη του ψυγείου του σώματος του λαμπτήρα για να ληφθεί υπόψη η απόσταση, η κατεύθυνση, η επιφανειακή επεξεργασία κ.λπ., στο μεταλλικό κέλυφος των λαμπτήρων και των φανών, η επίστρωση απαγωγής θερμότητας.
Προς το παρόν, η ανάπτυξη της βιομηχανίας LED επικεντρώνεται σε προϊόντα υψηλής ισχύος, υψηλής φωτεινότητας, μικρού μεγέθους, χρησιμοποιώντας κεραμικά δεσμά απαγωγής θερμότητας ως τρόπο απαγωγής θερμότητας κόκκων LED.
