LED können direkt rotes, gelbes, blaues, grünes, cyanfarbenes, orangefarbenes, violettes und weißes Licht ausstrahlen.
LED (Light Emitting Diode), ein Halbleiterbauelement, das elektrische Energie in sichtbares Licht umwandelt, wandelt Elektrizität direkt in Licht um. Das Herzstück der LED ist ein Halbleiterwafer, dessen eines Ende an einem Halter befestigt ist, wobei ein Ende der Minuspol und das andere Ende mit der Anode des LED-Stromversorgung, so dass der gesamte Wafer mit Epoxidharz eingekapselt ist.
Der Halbleiterwafer besteht aus zwei Teilen, ein Teil ist ein P-Typ-Halbleiter, in dem das Loch dominiert, und das andere Ende ist ein N-Typ-Halbleiter, der hier hauptsächlich aus Elektronen besteht. Aber wenn die beiden Halbleiter verbunden sind, bilden sie einen PN-Übergang. Wenn über den Draht ein Strom an den Wafer angelegt wird, werden die Elektronen in Richtung der P-Region gedrückt. In der P-Region rekombinieren die Elektronen mit den Löchern und dann wird die Energie in Form von Photonen emittiert. Dies ist das Prinzip der LED-Lichtemission. Die Wellenlänge des Lichts, also die Farbe des Lichts, wird durch das Material bestimmt, das den PN-Übergang bildet.
LED können direkt rotes, gelbes, blaues, grünes, cyanfarbenes, orangefarbenes, violettes und weißes Licht ausstrahlen.
Die LED wurde ursprünglich als Anzeigelichtquelle für Instrumente verwendet. Später wurden verschiedene helle LEDs häufig in Ampeln und großflächigen Anzeigen verwendet, was zu guten wirtschaftlichen und sozialen Vorteilen führte. Nehmen wir als Beispiel eine 12-Zoll-rote Ampel: In den Vereinigten Staaten wurde eine 140-Watt-Glühlampe mit langer Lebensdauer und schwacher Lichtleistung als Lichtquelle verwendet, die 2000 Lumen weißes Licht erzeugte. Nach dem Passieren des roten Filters beträgt der Lichtverlust 90 %, sodass nur 200 Lumen rotes Licht übrig bleiben. In der neu entwickelten Lampe verwendete Lumileds 18 rote LED-Lichtquellen, einschließlich Schaltungsverlusten, um 14 Watt Strom zu verbrauchen und den gleichen Lichteffekt zu erzielen. Auch Fahrzeugsignalleuchten sind ein wichtiger Bereich für LED-Lichtquellenanwendungen.
Für die allgemeine Beleuchtung wird eine weiße Lichtquelle benötigt. 1998 wurden erfolgreich weiße LEDs entwickelt. Diese LED wird durch Einkapseln eines GaN-Chips und Yttrium-Aluminium-Granats (YAG) hergestellt. Der GaN-Chip emittiert blaues Licht (λp = 465 nm, Wd = 30 nm), und der durch Hochtemperatursintern hergestellte Ce3+-haltige YAG-Leuchtstoff wird durch das blaue Licht angeregt, gelbes Licht zu emittieren, und der Spitzenwert beträgt 550 nm der LED-Lampe. Das blaue LED-Substrat ist in einer schalenförmigen reflektierenden Hohlkammer montiert, die mit einer dünnen Schicht Harz bedeckt ist, das mit YAG vermischt ist (ca. 200–500 nm). Der blaue Teil des LED-Substrats wird vom Leuchtstoff absorbiert, und der andere Teil des blauen Lichts wird mit dem vom Leuchtstoff emittierten gelben Licht gemischt, um weißes Licht zu erhalten.
Bei der InGaN/YAG-Weiß-LED kann durch Ändern der chemischen Zusammensetzung des YAG-Leuchtstoffs und Anpassen der Dicke der Leuchtstoffschicht Weißlicht verschiedener Farben mit einer Farbtemperatur von 3500 bis 10000 K erzeugt werden. Diese Methode zur Erzeugung von Weißlicht durch eine blaue LED hat die Vorteile einer einfachen Struktur, niedriger Kosten und hoher technischer Reife und wird daher am häufigsten verwendet.
1. Herkunft der LED-Lichtleiste
In den 1960er Jahren entwickelten Wissenschaftler und Techniker LED-Leuchtdioden nach dem Prinzip des Halbleiter-PN-Übergangslichts. Die damals verwendete LED bestand aus GaASP und ihre Leuchtfarbe war rot. Nach fast 30 Jahren Entwicklung konnten LEDs, die jedem gut bekannt sind, Rot, Orange, Gelb, Grün, Blau und andere Farben ausstrahlen. Die für die Beleuchtung erforderlichen weißen LEDs wurden jedoch erst nach dem Jahr 2000 entwickelt. Hier werden den Lesern weiße LEDs zur Beleuchtung vorgestellt.
Entwicklung
Die erste Anwendung einer LED-Lichtquelle nach dem Prinzip der Halbleiter-PN-Übergangslichtquelle wurde Anfang der 1960er Jahre eingeführt. Das damals verwendete Material war GaAsP, das rotes Licht (λp = 650 nm) emittiert. Bei einem Antriebsstrom von 20 mA beträgt der Lichtstrom nur wenige Tausendstel Lumen und die entsprechende optische Leistung beträgt etwa 0.1 lm/W.
Mitte der 1970er Jahre wurden die Elemente In und N eingeführt, um grünes Licht (λp=555 nm), gelbes Licht (λp=590 nm) und oranges Licht (λp=610 nm) zu erzeugen, und die optische Leistung wurde ebenfalls auf 1 lm/W verbessert.
Anfang der 1980er Jahre kam die LED-Lichtquelle aus GaAlAs auf den Markt, mit der die optische Leistung der roten LED bis zu 10 Lumen pro Watt betrug.
Anfang der 1990er Jahre wurde die optische Leistung von LEDs durch die Entwicklung zweier neuer Materialien erheblich verbessert: GaAlInP, das rotes und gelbes Licht aussendet, und GaInN, das grünes und blaues Licht aussendet.
Im Jahr 2000 produzierte ersteres LEDs im roten und orangenen Bereich (λp=615nm) mit einer Lichtausbeute von 100 Lumen pro Watt, während letzteres LEDs mit einer Lichtausbeute von 50 Lumen pro Watt im grünen Bereich (λp=530nm) herstellte.
Beleuchtungs-Erinnerungsstücke
- 1879 erfand Edison das elektrische Licht;
- 1938 Leuchtstofflampen sind verfügbar;
- Halogenlampe 1959 ist verfügbar;
- 1961 kam die Natriumhochdrucklampe heraus;
—1962 Halogen-Metalldampflampe;
—1969 Das erste LED-Licht (rot);
—1976 grünes LED-Licht;
—1993 blaues LED-Licht;
—1999 weißes LED-Licht;
—In der Innenbeleuchtung werden 2000 LEDs verwendet.
Die Entwicklung der LED ist die zweite Revolution in den 120 Jahren seit der Entwicklung der weißen Wärmebeleuchtung.
- Zu Beginn des 21. Jahrhunderts werden LEDs, die durch die wunderbare Begegnung zwischen Natur, Mensch und Wissenschaft entwickelt wurden, zur Innovation der Lichtwelt, zur für die Menschheit unverzichtbaren grünen Technologie-Lichtrevolution.
—LED wird eine neue Lichtrevolution seit der Erfindung der Glühbirne durch Edison darstellen.
LED-Beleuchtung basiert hauptsächlich auf einer Hochleistungs-Einzellampe aus weißen LEDs. Die drei weltweit führenden Hersteller von LED-Beleuchtung gewähren eine Garantie von drei Jahren. Große Partikel sind größer oder gleich 100 Lumen pro Watt und kleine Partikel sind größer oder gleich 110 Lumen pro Watt. Der Lichtzerfall großer Partikel beträgt weniger als 3 % pro Jahr und der Lichtzerfall kleiner Partikel beträgt weniger als 3 % pro Jahr.
LED-Solarstraßenlaternen, LED-Flutlichter, LED-Deckenleuchten und LED-Leuchtstofflampen werden bereits in Massenproduktion hergestellt. Beispielsweise kann eine 10-Watt-LED-Leuchtstofflampe eine 40-Watt-Leuchtstofflampe oder eine Energiesparlampe ersetzen.
Immer mehr LED-Energiesparlampen halten Einzug in die Haushalte der Normalbürger, sind aber noch nicht populär!
1. Energieeinsparung: Der Energieverbrauch weißer LEDs beträgt nur 1/10 des Energieverbrauchs von Glühlampen und 1/4 des Energieverbrauchs von Energiesparlampen.
2. Langlebigkeit: Die Lebenserwartung beträgt bis zu 100,000 Stunden oder mehr, was für gewöhnliche Haushaltsbeleuchtung als „einmalig und für immer“ beschrieben werden kann.
3. Kann im Hochgeschwindigkeitszustand arbeiten: Wenn die Energiesparlampe häufig ein- oder ausgeschaltet wird, wird der Glühfaden schwarz und bricht schnell, daher ist sie sicherer.
4. Festkörpergehäuse, eine Art Kaltlichtquelle. Sie ist daher sehr leicht zu transportieren und zu installieren und kann in jedes Miniatur- und geschlossene Gerät eingebaut werden, ohne Angst vor Vibrationen zu haben.
5. Die LED-Technologie entwickelt sich mit jedem Tag weiter, ihre Lichtausbeute erzielt erstaunliche Durchbrüche und die Preise sinken ständig. Das Zeitalter der weißen LEDs im Haushalt naht schnell.
6. Umweltschutz, keine schädlichen Quecksilberstoffe. Die zusammengebauten Komponenten der LED-Lampen können leicht auseinandergebaut und zusammengebaut werden und können von anderen recycelt werden, ohne dass ein Recycling durch den Hersteller erforderlich ist.
7. Die Lichtverteilungstechnologie erweitert die LED-Punktlichtquelle zu einer Flächenlichtquelle, vergrößert die Leuchtfläche, eliminiert Blendung, sublimiert den visuellen Effekt und eliminiert visuelle Ermüdung.
8. Die Linse und der Lampenschirm sind integriert. Die Linse hat auch die Funktion der Konzentration und des Schutzes, wodurch die wiederholte Lichtverschwendung vermieden wird und das Produkt einfacher und schöner wird.
9. Hochleistungs-LED-Planarclusterpaket und integriertes Design von Kühlkörper und Lampenfassung. Es garantiert vollständig die Wärmeableitungsanforderungen und die Lebensdauer der LED, erfüllt grundsätzlich das beliebige Design der Struktur und Form der LED-Lampe und verfügt über die besonderen Merkmale der LED-Lampe.
10. Die Energieeinsparung ist bemerkenswert. Ultrahelle Hochleistungs-LED-Lichtquellen in Kombination mit einem hocheffizienten Netzteil sparen im Vergleich zu herkömmlichen Glühlampen mehr als 80 % Strom und die Helligkeit ist bei gleicher Leistung zehnmal so hoch wie bei Glühlampen.
11. Die Lebensdauer beträgt mehr als 50,000 Stunden, also mehr als das 50-fache einer herkömmlichen Wolframlampe. Die LED verwendet ein äußerst zuverlässiges und fortschrittliches Verpackungsverfahren – eutektisches Löten, um die lange Lebensdauer der LED vollständig zu gewährleisten.
12, kein Stroboskop. Reiner Gleichstrombetrieb verhindert visuelle Ermüdung durch stroboskopisches Licht.
13. Grün und Umweltschutz. Es enthält keine Schadstoffe wie Blei und Quecksilber und belastet die Umwelt nicht.
14, Schlagfestigkeit, starke Lichtbeständigkeit, keine ultraviolette (UV) und infrarote (IR) Strahlung. Kein Glühfaden und Glasgehäuse, kein herkömmliches Fragmentierungsproblem der Lampenröhre, keine Schädigung des menschlichen Körpers, keine Strahlung.
15. Das Arbeiten unter niedriger Thermospannung ist sicher und zuverlässig. Oberflächentemperatur ≤ 60 °C (bei Umgebungstemperatur Ta = 25 °C).
16. Großer Spannungsbereich, universelle LED-Leuchten und Netzteile. Konstantstrom im gesamten Spannungsbereich von 85 V bis 264 V AC, um sicherzustellen, dass Lebensdauer und Helligkeit nicht durch Spannungsschwankungen beeinträchtigt werden.
17, mit PWM-Konstantstromtechnologie, hoher Wirkungsgrad, geringe Wärmeentwicklung, hohe Konstantstromgenauigkeit.
18. Reduzieren Sie den Leitungsverlust und vermeiden Sie die Verschmutzung des Stromnetzes. Leistungsfaktor ≥ 0.9, harmonische Verzerrung ≤ 20 %, EMI erfüllt globale Indikatoren, wodurch der Leistungsverlust der Stromversorgungsleitung verringert und die Verschmutzung des Stromnetzes durch hochfrequente Störungen vermieden wird.
19. Der universelle Standardlampenhalter kann die vorhandene Halogenlampe, Glühlampe und Leuchtstofflampe direkt ersetzen.
20. Die Lichtausbeute kann bis zu 80 lm/W betragen, die Farbtemperatur verschiedener LED-Leuchten ist optional, der Farbwiedergabeindex ist hoch und die Farbwiedergabe ist gut.
Sofern die Kosten für LED-Leuchten durch die kontinuierliche Verbesserung der LED-Technologie sinken, ist es klar, dass Energiesparlampen und Glühlampen zwangsläufig durch LED-Lampen ersetzt werden.
Das Land schenkt der Einsparung von Energie bei der Beleuchtung und dem Umweltschutz immer mehr Aufmerksamkeit und fördert energisch die Verwendung von LED-Lampen.
Vorteile und Nachteile
* Wärmeableitungsproblem: Wenn die Wärmeableitung nicht gut ist, wird die Lebensdauer erheblich verkürzt.
* Die Low-End-LED-Lampe ist immer noch weniger energieeffizient als die Energiesparlampe (Cold Cathode Tube, CCFL).
* Die anfänglichen Anschaffungskosten sind höher.
* Aufgrund der starken Richtungsabhängigkeit der LED-Lichtquelle muss das Leuchtendesign die besonderen optischen Eigenschaften der LED berücksichtigen.
Nachfolgend finden Sie einen Vergleich zwischen Neonlichtern und LED-Lichtern. Dabei wird die neueste LED-Technologie zum Vergleich herangezogen, nicht die Informationen, die jeder zuvor im Netz gesehen hat.
1. Hat die LED-Lichtquelle eine Lebensdauer von 100,000 Stunden?
Bei einem Lichtabfall von 7 % beträgt die tatsächliche Lebensdauer nur etwa 50,000 Stunden. Bei einem Lichtabfall von 3 % kann die tatsächliche Lebensdauer 80,000 Stunden betragen.
2. Wird der LED-Streifen nicht heiß?
Ja, die Wärme muss abgeführt werden.
3. Können LEDs Glühlampen ersetzen?
Lichtstrom, Lichtausbeute und Farbwiedergabe können zwar verbessert werden, sind aber zu teuer und werden in den letzten Jahren nicht abnehmen. Die Kosten für den Austausch von Glühlampen können jedoch durch eine Erhöhung des Lichtstroms des Produkts gesenkt werden.
4. Können LEDs einfach als gewöhnliche Lichtquellen verwendet werden?
Nein, zum Antrieb der Stromversorgung, der optischen LED-Beleuchtung und der Wärmeleitung.
5. Vergleich der Leistung und Vorteile zweier Lichtquellen
Die Vorteile von Neon werden durch LEDs ausgeglichen, der Preis von LEDs ist jedoch zu hoch.
6. Vergleich der Stromquellen für zwei Lichtquellen
Die Niederspannung der LED ist gut, aber der Strom ist zu hoch. Der Eingangsstrom einer 1-Watt-LED-Einzellampe mit großen Partikeln beträgt 350 mA.
7. Vergleich von Steuerungstechniken für zwei Lichtquellen
LEDs lassen sich leicht implementieren, aber Neonlichter sind schon ausgereift.
8. Vergleich der Stabilität der beiden Lichtquellen
Die LEDs sind inkonsistent und die Neonlichter sind ziemlich stabil. Einige Hersteller können relativ stabil sein, indem sie beispielsweise CREE- mit AOD-Chips kombinieren, um die Vorteile ihrer jeweiligen Chips zu nutzen.
9. Vergleich der Preise der beiden Lichtquellen
LEDs sind teurer, aber Gelb und Rot sind ziemlich gleich. Am teuersten ist LED-Weißlicht.
10. Vergleich zweier Arten von Lichtquellen für den Außenbereich
LED-Leuchten können vollständig wasser- und staubdicht sein.
11. Vergleich zweier Lichtquellenmärkte
Der jährliche Produktionswert für Beleuchtungsprodukte liegt weltweit bei 42 Milliarden US-Dollar (China 15 Milliarden US-Dollar). LED-Lichtquellen machen dabei weniger als 1 % aus.
Lichtquelle
1 Neue grüne Lichtquelle zum Umweltschutz: LED verwendet Kaltlichtquelle, Blendung ist gering, keine Strahlung, während des Gebrauchs werden keine schädlichen Substanzen erzeugt. Die LED hat eine niedrige Betriebsspannung, verwendet den Gleichstrom-Antriebsmodus, einen extrem niedrigen Stromverbrauch (Einzelröhre 0.03 bis 0.06 W) und die elektrooptische Leistungsumwandlung liegt bei nahezu 100 %, was bei gleicher Lichtwirkung mehr als 80 % Energieeinsparung gegenüber herkömmlichen Lichtquellen bedeutet. LEDs sind umweltfreundlicher, enthalten keine Ultraviolett- und Infrarotstrahlen im Spektrum, und Abfälle können recycelt werden, verursachen keine Umweltverschmutzung, kein Quecksilber und können sicher berührt werden. Es ist eine typische grüne Lichtquelle.
2 Lange Lebensdauer: LED ist eine solide Kaltlichtquelle, Epoxidharzgehäuse, vibrationshemmend, es gibt keine losen Teile im Lampenkörper, es gibt keine Mängel wie Glühfadenlichtemission, Wärmeablagerung, Lichtabfall usw. Die Lebensdauer kann 60,000 bis 100,000 Stunden erreichen. Das ist mehr als das Zehnfache der Lebensdauer herkömmlicher Lichtquellen. Die LED-Leistung ist stabil und kann in Umgebungen von -10 bis +30 °C normal funktionieren.
3 Mehrfachtransformation: Die LED-Lichtquelle kann die drei Grundfarben Rot, Grün und Blau verwenden. Unter der Kontrolle der Computertechnologie haben die drei Farben 256 Graustufen und können beliebig gemischt werden, wodurch 256 x 256 x 256 (dh 16777216) Farben erzeugt werden können, die unterschiedliche Lichtfarben bilden. Die Kombination. Die Farbe der LED-Kombination ist unterschiedlich und ermöglicht eine Vielzahl dynamischer Änderungen und verschiedener Bilder.
4 Hightech: Verglichen mit der Lichtemissionswirkung herkömmlicher Lichtquellen ist die LED-Lichtquelle ein Niederspannungs-Mikroelektronikprodukt, das erfolgreich Computertechnologie, Netzwerkkommunikationstechnologie, Bildverarbeitungstechnologie und eingebettete Steuerungstechnologie kombiniert. Die Größe des in der herkömmlichen LED-Lampe verwendeten Chips beträgt 0.25 mm × 0.25 nm, und die Größe der LED zur Beleuchtung beträgt im Allgemeinen 1.0 mm × 1.0 mm oder mehr. Die LED-Matrizen-Arbeitstischstruktur, die umgekehrte Pyramidenstruktur und das Flip-Chip-Design können die Lichtausbeute verbessern und mehr Licht emittieren. Zu den Innovationen im LED-Gehäusedesign gehören Metallblocksubstrate mit hoher Leitfähigkeit, Flip-Chip-Designs und Bare-Plate-Guss-Leadframes. Mit diesen Methoden können Hochleistungsgeräte mit geringem Wärmewiderstand entworfen werden, und diese Geräte haben eine höhere Beleuchtungsstärke als herkömmliche LEDs. Die Beleuchtungsstärke des Produkts ist höher.
Ein typisches LED-Gerät mit hohem Durchsatz kann Lumen von mehreren Lumen bis zu Dutzenden Lumen erzeugen, und ein aktualisiertes Design kann mehr LEDs in einem einzigen Gerät integrieren oder mehrere Geräte in einer einzigen Baugruppe installieren, was zu einer gleichwertigen Lumenleistung führt. Für kleine Glühlampen. Beispielsweise kann ein Hochleistungs-12-Chip-Monochrom-LED-Gerät 200 lm Lichtenergie ausgeben, was zwischen 10 und 15 W verbraucht.
Die Anwendung von LED-Lichtquellen ist sehr flexibel und kann zu Licht, kurzen und kurzen Produkten verschiedener Formen wie Punkt, Linie und Oberfläche verarbeitet werden. Die Steuerung von LEDs ist sehr gut. Solange der Strom angepasst wird, kann er nach Belieben gedimmt werden; die Kombination verschiedener Lichtfarben ist mehrseitig und die Zeitsteuerungsschaltung wird verwendet. , kann eine Vielzahl dynamischer Änderungen erreichen. LEDs werden häufig in einer Vielzahl von Beleuchtungsgeräten verwendet, beispielsweise in batteriebetriebenen Taschenlampen, Miniatur-Sprachaktivierungslichtern, Sicherheitslichtern, Straßen- und Treppenlichtern im Freien und in Gebäuden sowie in markierten Dauerlichtern.
