В последние годы, с быстрым развитием светодиодной технологии и несравненными преимуществами светодиодная лампа , светодиодная лампа как лампы четвертого поколения после ламп накаливания, люминесцентных ламп, газоразрядных ламп высокой интенсивности (HID) широко используется в области освещения, небольших настольных ламп, фонариков, различных электрических индикаторов, сигнальных огней и т. д.
Такой же большой, как внутреннее и наружное освещение, солнечные уличные фонари , декоративные светильники , доковые огни , строительные фонари , студийные светильники, автомобильные лампы, модули подсветки ЖК-дисплеев и т. д. К началу 2011 года мировая стоимость светодиодов высокой яркости достигла 10,6 миллиардов долларов.
(I)Как работают светодиодные фонари
В светодиодном чипе используется полупроводниковый PN-переход с подсветкой, pn-переход состоит из полупроводниковых полупроводников p-типа и n-типа, глубокое образование PN-перехода с обеих сторон их интерфейса, pn-переход с однонаправленной проводимостью, при добавлении прямого напряжения к PN-переходу основной носитель области P и N распространяется на другую сторону, поскольку подвижность электронов намного превышает подвижность дырок.
У вас есть много электронов, диффундирующих в P-область, и у вас есть инжекция нескольких электронов в P-область. Эти электроны соединяются с дырками в валентной зоне, и когда они это делают, они испускают фотоны, излучающие свет, как PN-переход или светодиод излучает свет.
(2) Характеристики светодиодных фонарей
- Светодиодная лампа питается от источника постоянного тока, имеет низкое напряжение питания, малую мощность, меньшее энергопотребление, энергосбережение.
Поскольку светоизлучающая часть светодиода представляет собой полупроводниковый кристалл PN-перехода, который имеет характеристики одного направляющего прохода и обратного перехвата, светодиодная лампа может питаться только от источника постоянного тока, а напряжение управления очень низкое. Напряжение возбуждения одного шарика составляет 3,2–3,4 В, а мощность очень мала. Ток не должен превышать 20 м А.
В настоящее время обычно используются мощные светодиоды мощностью 1 Вт и 3 Вт, и для мощных светодиодов необходимо решить проблему рассеивания тепла, которую можно получить путем интеграции нескольких чипов. Обычно используемый метод получения светодиодного рабочего освещения большей мощности заключается в последовательном или гибридном соединении нескольких светодиодов, что позволяет получить светодиодное рабочее освещение произвольной мощности.
Благодаря этим особенностям светодиодные лампы потребляют очень мало энергии. На примере энергопотребления уличного фонаря сравниваются натриевая лампа высокого давления, светодиодный уличный фонарь и светодиодный уличный фонарь на солнечной энергии.
Если ежедневное электропитание составляет 10 часов, из которых солнечный уличный фонарь составляет 2 часа плюс 8 часов солнечной энергии, годовое энергопотребление трех ламп составит 54750 кВт/ч, 21900 кВт/ч и 4380 кВт/ч соответственно. Годовое потребление электроэнергии светодиодами составляет всего около 40% от потребления натриевой лампы высокого давления, а годовое потребление электроэнергии солнечными светодиодными уличными фонарями составляет всего около 8% от потребления натриевой лампы высокого давления.
Напротив, использование последних в качестве уличных фонарей позволит значительно сэкономить электроэнергию и сэкономить на счетах за электроэнергию. Теперь в нашей стране используются мощные крупномасштабные светодиодные уличные фонари и солнечные светодиодные уличные фонари.
- Одинарный светодиод имеет небольшой размер, длительный срок службы и обеспечивает интеллектуальное освещение.
Размер светодиода небольшой, упаковка из смолы, а не стекла, его нелегко повредить, он гибок и удобен в использовании, лабораторный срок службы светодиодной лампы до 100 000 часов, нормальное использование до 5 000 000 часов и выше, и пока он находится в диапазоне номинального тока, частое переключение источника питания или через систему управления для регулировки тока, не влияет на срок службы светодиода.
Поскольку рабочий ток светодиодного источника света можно контролировать, поэтому с помощью схемотехники также можно контролировать яркость изготовленных ламп, можно реализовать интеллектуальное управление освещением, в соответствии с вышеуказанными характеристиками можно превратить в различные светодиодные декоративные светильники, динамические узоры и т. д. Для светодиодных док-станций, в зависимости от различной яркости, необходимой в разное время в рабочем состоянии, можно настроить яркость в разное время, что может не только лучше экономить энергию, но и не влиять на срок ее службы.
По сравнению с другими рабочими фарами значительно снижается частота замены, снижаются затраты на техническое обслуживание, а также простота установки и обслуживания.
- Нет мерцания, нет ультрафиолетового света, очень низкое тепловое излучение, нет вреда для глаз человека.
Светодиодная лампа используется для внутреннего освещения, а также рабочих и учебных мест, что позволяет защитить глаза. Светодиодный светильник монохромный, сильная направленность, быстрый отклик, особенно подходит для рабочего освещения, автомобильных ламп, док-станций, сценических ламп и так далее.
(3)Применение светодиодных фонарей
Благодаря несравненным преимуществам светодиодных ламп светодиодное рабочее освещение развивается очень быстрыми темпами и постепенно вытесняет другое рабочее освещение.
В настоящее время светодиодные рабочие фонари широко используются в различных областях рабочего освещения. Благодаря небольшому размеру и гибкому применению светодиод может принимать различные формы и управляться с помощью компьютерных программ, поэтому он может отображать статические и динамические шаблоны, такие как текст, изображения, анимация, фильмы и телевидение.
На церемонии открытия Олимпийских игр в Пекине в 2008 году светодиодные фонари продемонстрировали свое бесконечное очарование и преимущества. Светодиод широко используется в общественных дисплеях, таких как различные сигнальные огни, ландшафтное освещение, украшение площадных улиц, украшение общественных развлечений, освещение сценических эффектов, освещение зданий и т. д.
В жидкокристаллических дисплеях светодиоды используются в качестве подсветки экранов компьютеров, телевизоров и мобильных телефонов. На дорогах светодиоды используются для управляемого энергосберегающего уличного освещения, освещения туннелей, освещения эстакад, светофоров и т. д.
Что касается автомобильных ламп, то в настоящее время во многих автомобилях стоп-сигналы, габаритные огни, указатели поворота, задние противотуманные фары, фонари заднего хода и другие лампы начали использовать светодиодные источники света.
Как строительные фонари , Благодаря постоянному совершенствованию светодиодной технологии технические проблемы продолжают решаться, и постоянное появление мощных светодиодных ламп, светодиодов для внутреннего освещения, автомобильных ламп, студий, обзорных ламп и других областей применения будет более популярным.
(4) Некоторые технические проблемы, с которыми сталкиваются светодиодные фонари.
- Мощная светодиодная технология.
Светодиод имеет узкие места в производительности и проблемы с рассеиванием тепла, такие как повреждение от электростатического разряда и коэффициент теплового расширения, поэтому его мощность не может быть очень большой, а яркость низкой.
В настоящее время обычно используемые мощные светодиодные чипы с относительно стабильной производительностью имеют мощность 1 Вт и 3 Вт. Мощность светодиодов можно улучшить с помощью интегрированного чипа, но текущая технология еще не развита, в основном необходимо решить проблему рассеивания тепла, а также можно получить мощные светодиодные лампы с помощью серии светодиодов с несколькими шариками, параллельных или гибридных.
Последние два менее эффективны и используются реже. Серия светодиодов с несколькими шариками является основным применением светодиодных ламп в области освещения.
Но у однобусинной серии есть ахиллесова пята. Если один борт поврежден, блокируется весь маршрут. Это является основным узким местом, ограничивающим применение мощных светодиодных ламп в сфере освещения.
Чтобы улучшить мощность светодиодных ламп, нужно улучшить мощность чипа, а другой — оптимизировать конструкцию схемы для повышения мощности.
- Технология рассеивания тепла
Температура является важным фактором, влияющим на светодиод, повышение температуры ускоряет затухание света светодиода, а температура в узле чипа напрямую влияет на срок службы светодиода, поэтому мощность светодиода и рассеивание тепла ограничиваются мощностью светодиода.
Тепло внутри светодиода генерируется при работе светодиодного чипа и печатной платы. Для маломощных светодиодов тепло может рассеиваться за счет естественной проводимости и конвекции, но для мощных светодиодов необходимо учитывать различные способы рассеивания тепла.
При проектировании рассеивания тепла обычно учитывается рассеяние тепла от корпуса светодиода, печатной платы и дополнительных компонентов рассеивания тепла. С силиконовой капсулой с хорошей теплопроводностью, печатной платой с теплоизоляционным слоем, металлическим основанием и т. д. Для высокой мощности Светодиодные фонари для причалов Чтобы решить проблему рассеивания тепла, помимо хорошей структуры рассеивания тепла самого светодиода, в качестве канала рассеивания тепла следует использовать корпус док-станции.
Корпус спроектирован как поверхность рассеивания тепла над боковой стороной и ребро рассеивания тепла для облегчения конвекции воздуха, или корпус выполнен в виде конвекционного теплоотвода с воздушным отверстием, воздушного охлаждения с помощью вентилятора и капиллярного водяного охлаждения, а другие способы все еще находятся на стадии испытаний, светодиодная передняя противотуманная фара автомобиля, фара и другие лампы в конструкции алюминиевой монтажной платы, кронштейна и т. д. для ускорения отвода тепла.
В конструкции светодиодных ламп некоторые люди предлагают рассеивание тепла радиатором с тепловой трубкой в лампах. Чтобы улучшить эффект рассеивания тепла, при проектировании ламп необходимо учитывать множество факторов, таких как расположение и расположение радиатора корпуса лампы, чтобы учитывать расстояние, направление, обработку поверхности и т. д. на металлическом корпусе ламп и фонарей, теплоотводящее покрытие.
В настоящее время развитие светодиодной промышленности сосредоточено на производстве продуктов высокой мощности, высокой яркости и небольших размеров с использованием керамических оков для рассеивания тепла в качестве способа рассеивания тепла от зерна светодиодов.
