|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
ENSIKLOPEDIA ELEKTRONIK RADIO DAN KEJURUTERAAN ELEKTRIK LED super terang - asas pencahayaan penjimatan tenaga. Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik
Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik / lampu Baru-baru ini, penulis artikel ini menyaksikan bagaimana seorang penjaja dalam kereta bawah tanah mengiklankan lampu LED. "Mentol tanglung yang sangat terang ini," penjual terkenal menjerit atas bunyi kereta api yang bergerak, "menggunakan sedikit tenaga, yang bermaksud anda tidak perlu menukar bateri dengan kerap." Mungkin, terdapat beberapa kebenaran pengiklanan dalam kata-katanya: semua orang tahu tentang lampu pijar, tetapi untuk menyebut sumber cahaya yang asasnya baru - mungkin mereka akan memikirkan sama ada LED super terang ini sangat baik, dan sama ada lampu suluh yang dibuat berdasarkannya akan berkhidmat dengan begitu handal tidak diketahui. Walaupun sangat, sangat ramai yang menyedari tugas remeh seperti menggunakan LED sebagai peranti isyarat cahaya. Anda juga boleh mengatakan bahawa dari segi kelazimannya, LED konvensional boleh dengan mudah bersaing dengan lampu pijar, dan dalam kehidupan seharian ia sangat biasa hari ini - hanya ingat suis isi rumah dengan petunjuk cahaya yang direka untuk mencarinya dalam gelap. LED isyarat LED moden (Light Emitting Diod) dihasilkan dalam kuantiti yang banyak, mempunyai warna cahaya yang berbeza, yang sangat mudah untuk peranti isyarat, reka bentuk yang berbeza. Anda boleh membeli model dua warna yang menukar warna dengan lancar bergantung pada nisbah isyarat input, anda boleh - berkelip apabila voltan digunakan, anda boleh - dengan asas standard untuk menggantikan lampu pijar dalam lekapan isyarat. Tetapi antara LED standard yang manakah merupakan sumber cahaya dalam erti kata di mana kita memahami sumber cahaya? Lagipun, maksimum yang cukup adalah untuk menyerlahkan penunjuk kristal cecair telefon mudah alih. Bukankah sukar untuk membayangkan bahawa seseorang boleh hidup secara normal dalam cahaya sumber cahaya semikonduktor, bahawa dia melakukan kerja hariannya, membaca buku, mempunyai perbualan yang menyenangkan dalam suasana yang selesa... Adakah anda katakan fantasi? Tidak, ini hanya realiti masa kini. Sifat memancarkan gelombang cahaya oleh simpang pn adalah sifat asas semua semikonduktor. Tetapi mereka dikurniakan kebolehan ini pada tahap yang berbeza-beza. Sebagai contoh, persimpangan pn silikon yang digunakan untuk membuat transistor dan diod biasa sama sekali tidak sesuai walaupun untuk LED biasa: ia mengeluarkan sedikit gelombang cahaya. Semikonduktor berdasarkan sebatian gallium (gallium phosphide dan gallium arsenide) memancar jauh lebih baik, oleh itu berdasarkannya LED merah, kuning-hijau dan hijau yang terkenal dihasilkan. Kecekapan bercahaya peranti ini pada tahun 60-an abad yang lalu hanya 1,5 lm / W. Tidak lama kemudian, hasil penyelidikan memungkinkan untuk meningkatkan kecekapan sinaran semikonduktor sehingga 10 lm/W. Perkembangan teknologi untuk pengeluaran galium nitrida telah membawa kepada kemunculan LED biru. Dan inilah masanya untuk memikirkan tentang LED yang memancarkan cahaya putih. LED putih pertama kali muncul di pasaran dunia pada tahun 1998. Penunjuk kecekapan sumber cahaya keadaan pepejal yang dicapai setakat ini tidak mengagumkan: kecekapan bercahaya sampel komersial LED yang dipancarkan di bahagian merah-kuning spektrum ialah 65 ... 75 lm / W, di kawasan hijau - ke atas hingga 85 lm / W, dan dalam pendaran kawasan putih sehingga 100 lm/W. Dalam perjalanan - sampel komersial cahaya putih dengan kecekapan kira-kira 150 lm / W, dan ini bukan hadnya. Iaitu, secara purata, selama 50 tahun kewujudan sumber keadaan pepejal, kecekapan mereka telah meningkat hampir dua urutan magnitud. Secara umum, output cahaya LED "sangat purata" dengan spektrum pelepasan "putih" hari ini berada pada tahap output cahaya lampu pendarfluor yang baik, dan peningkatan dalam output cahaya berterusan. Dan kos yang tinggi untuk menghasilkan sumber keadaan pepejal berbaloi dengan hayat perkhidmatan yang hebat - lebih daripada 100000 jam operasi tanpa masalah berterusan, serta kebolehpercayaan mekanikal dan iklim tertinggi, operasi tanpa gangguan pada suhu yang sangat rendah, ketiadaan berbahaya bahan seperti merkuri, kemungkinan pelarasan kecerahan asas, memastikan keperluan keselamatan kebakaran dari segi sinaran haba yang rendah, kos penyelenggaraan yang rendah. Benar, terdapat satu keadaan yang memperkenalkan beberapa percanggahan ke dalam "lagu kemenangan" ini tentang sumber hebat LED super terang. Hakikatnya ialah diod pemancar cahaya cenderung "berumur" dalam proses operasi, yang dinyatakan dalam kehilangan keupayaan pemancarnya, dan oleh itu kecekapan sinaran. Walau bagaimanapun, pengeluar terkemuka dunia bagi LED ultra-terang menjamin bahawa emisitiviti awalnya dikekalkan sebanyak 80% dengan separuh hayat perkhidmatannya. Di forum Internet, pengarang artikel itu bertemu dengan kenyataan yang jelas tentang kehidupan sebenar sumber LED dalam masa 2 ... 3 ribu jam. Ini boleh berlaku hanya dalam dua kes: apabila produk pengeluaran yang meragukan digunakan, mereka benar-benar boleh kehilangan sehingga 40% daripada kecekapan sinaran semasa 3000 jam operasi yang sama, atau apabila LED dikendalikan dalam mod operasi yang jauh lebih tinggi daripada nominal. . Dan sekarang mari kita berkenalan dengan teknologi untuk mendapatkan cahaya "keadaan pepejal" putih daripada sinaran "berbilang warna" LED standard. Pada masa ini, terdapat empat kaedah untuk mendapatkan cahaya putih, semuanya digunakan secara aktif dalam industri "teknologi keadaan pepejal". Pada rajah. 1 menunjukkan kaedah mencampurkan warna yang berbeza iaitu triad RGB klasik iaitu merah, hijau dan biru. Pada satu kristal sumber LED, kristal pemancar cahaya berbilang warna disusun rapat dalam susunan mozek, cahayanya difokuskan oleh kanta supaya jumlah spektrum pelepasan hampir dengan cahaya matahari semula jadi. Dengan mengawal saluran R, G dan B secara berasingan, anda boleh mendapatkan sebarang warna (atau warna warna) cahaya LED. Kelemahan kaedah ini juga jelas: ia adalah kepayahan yang ketara (dan oleh itu kos yang tinggi) pembuatan dan keperluan untuk mengimbangi warna saluran R, G, B, kerana LED warna yang berbeza mempunyai kecekapan sinaran yang berbeza. Walau bagaimanapun, kaedah ini semakin digunakan dalam penciptaan paparan pengiklanan luar berwarna.
Peruntukan utama kaedah kedua untuk mendapatkan cahaya putih dipinjam daripada prinsip operasi lampu pendarfluor. Dalam kes ini (lihat Rajah 2), fosfor tiga warna khas digunakan pada permukaan dalaman perumahan gelombang pemancar LED dalam julat UV, yang, di bawah tindakan sinaran, mula bersinar dengan cahaya putih. Di antara kelemahan kaedah, kita harus menyebut kecekapan output cahaya yang tidak terlalu tinggi. Atas sebab inilah kaedah ketiga dan keempat ternyata menjadi yang paling maju dari segi teknologi dan paling menguntungkan secara komersial. Tetapi perkara yang paling menarik ialah kaedah ini adalah perkembangan logik kaedah kedua, iaitu, mereka juga menggunakan kesan luminescence.
Teknologi kaedah ketiga adalah berdasarkan penggunaan LED biru, tetapi kristal pemancar cahaya di sini dikelilingi oleh reflektor yang membina, di mana fosfor cahaya kuning digunakan. Oleh itu, apabila warna bercampur, cahaya terhasil yang mempunyai komposisi spektrum sangat hampir dengan putih, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah. 3.
Kaedah keempat mempunyai sedikit perbezaan daripada yang ketiga dan, sebenarnya, pembangunan logiknya bertujuan untuk meningkatkan komposisi spektrum cahaya yang dipancarkan. Kaedah ini berdasarkan diod pemancar cahaya biru yang sama, reflektor konstruktif yang sama disediakan, tetapi dua jenis fosfor telah didepositkan di atasnya - dengan warna cahaya hijau dan merah (lihat Rajah 4).
Sebilangan besar LED komersial dengan spektrum pelepasan hampir dengan cahaya putih dibuat berdasarkan teknologi pendarfluor fosfor tunggal dan dua kali ganda. Atas sebab ini, cahaya LED sedemikian mempunyai sedikit warna "sejuk" biru-ungu. Apa yang boleh dikatakan tentang kos "cahaya keadaan pepejal" dan kemungkinan ekonomi pelaksanaannya? Sehingga kini, "cahaya keadaan pepejal" adalah sumber tenaga cahaya yang paling mahal, jika, sudah tentu, hanya kos "menghasilkan" unit tenaga cahaya diambil kira. Harga 1 lumen "cahaya keadaan pepejal" masih 30...50 kali lebih tinggi daripada kos 1 lumen yang dihasilkan oleh lampu pijar klasik. Sebagai contoh, penulis dapat membeli lampu LED 5 W dengan harga $15, manakala lampu pijar biasa dengan output cahaya yang sama dan penggunaan kuasa 60 W berharga kurang daripada $1. Pengiraan lain menunjukkan bahawa matriks 20 LED ultra-terang dengan jumlah kos sebanyak $20 dalam output cahaya adalah hampir dengan lampu halogen 20W dengan kos $1. Tetapi jangan tergesa-gesa membuat kesimpulan. Membandingkan hayat perkhidmatan lampu pijar LED dan klasik, serta kecekapan bercahaya mereka, kita boleh mengatakan bahawa penjimatan adalah jelas. Cuma penjimatan itu bukan jangka pendek, tetapi jangka panjang. Menurut pakar, dinamik penurunan kos sumber cahaya keadaan pepejal tidak akan secepat peningkatan dalam output cahaya mereka: kos dijangka akan jatuh hanya 20% dengan dua kali ganda kecekapan guna. Promosi sumber LED ke pasaran mengikut senario berikut: pada mulanya ia digunakan sebagai pencahayaan sekunder (hiasan), dan hari ini kerja sedang dijalankan untuk memadamkan lampu pijar dan halogen secara berperingkat. Sudah, pengeluar kereta sedang giat membangunkan lampu hadapan rasuk tinggi dan rendah berdasarkan LED putih. Pencapaian pembangunan sangat mengagumkan: fluks bercahaya tertib 1000 lm telah diperoleh, yang berkorelasi dengan lampu xenon standard. Dengan penunjuk arah di luar negara, semuanya lebih mudah - teknologi telah diusahakan dan sedang diperkenalkan dengan pantas. Pada rajah. Rajah 5 menunjukkan lampu hadapan LED pancaran rendah automotif industri berdiameter 106 mm diperbuat daripada 4 LED ultra-terang.
Dan sekarang kita akan bercakap tentang ciri optik LED ultra-terang dan, khususnya, bagaimana data ini dibentangkan dalam dokumentasi teknikal. Mana-mana LED memancarkan fluks bercahaya ke arah, iaitu, tidak sekata, bergantung pada kedudukan relatif kepada pemerhati. Sesetengah LED mempunyai arah yang jelas: ia bersinar seperti lampu sorot kecil. Lain-lain adalah seperti lampu pijar dengan pemantul - gelombang cahaya di sini merambat dalam sektor spatial yang agak luas. Sekiranya terdapat keperluan untuk memastikan keseragaman sinaran spatial, pemasangan konstruktif LED yang diarahkan ke arah yang berbeza membantu. Ciri optik spatial utama LED ialah kearahannya. Pengilang menerangkan jenis kearaharah, pertama, dengan sudut sinaran (sudut sinaran), dan kedua, dengan corak sinaran. Jika ciri pertama hanyalah "nombor" kosong, maka yang kedua ialah graf yang lebih bermaklumat. Jenis corak sinaran amat penting untuk diketahui oleh jurutera reka bentuk pencahayaan. Pada rajah. Rajah 6 menunjukkan corak sinaran paling bermaklumat bagi LED putih NSPW515BS, yang dihasilkan oleh NICHIA, salah satu peneraju dunia dalam industri LED. Bahagian kanan rajah dibuat dalam koordinat kutub, dan bahagian kiri - dalam Cartesian. Dalam graf sedemikian, hujahnya ialah sudut putaran berbanding paksi utama (garis sinaran maksimum), dan fungsinya ialah kuantiti tanpa dimensi. Graf sepanjang garis fungsi dinormalkan kepada nilai sinaran maksimum, dan keamatan bercahaya, diberikan dalam mcd pada nilai tertentu arus hadapan LED, bertindak sebagai nilai normalisasi. Dalam corak sinaran, parameter ini sepadan dengan "unit" tanpa dimensi.
Dalam sesetengah kes, apabila corak sinaran cukup lebar (LED sedemikian biasanya bertujuan hanya untuk pencahayaan bukan arah), nilai fluks bercahaya diberikan dalam lm, yang sangat mudah untuk mengira pencahayaan menggunakan kaedah standard. Firma juga menyediakan dalam dokumentasi teknikal jenis ciri spektrum sinaran LED. Untuk apa? Hakikatnya ialah suhu warna cahaya sangat mempengaruhi keadaan emosi seseorang. Setakat ini, lampu LED mempunyai imej "sejuk", "suram", "tidak selesa". Walau bagaimanapun, LED putih hangat baru-baru ini muncul di pasaran, yang meniru cahaya lampu pijar. Khususnya, LED sedemikian juga dalam tatanama NICHIA. Perbezaan antara sinaran LED putih hangat dan sinaran jenis putih paling jelas ditunjukkan dalam Rajah. 7, yang menunjukkan spektrum LED yang disebutkan.
Marilah kita menganalisis spektrum yang dibentangkan. Pelepasan LED jenis putih dijadikan "pucat" oleh puncak amplitud tinggi di kawasan "biru" spektrum, manakala dalam LED putih hangat, komponen biru "dihancurkan" oleh pelepasan kuning yang lebih sengit. fosfor, yang mewarnakan pelepasan dalam naungan "hangat". Sebaliknya, adalah perlu untuk menilai parameter elektrik LED. Ini paling jelas diterangkan oleh ciri voltan semasa (CVC), iaitu, pergantungan arus yang melalui diod pada voltan yang digunakan padanya (Rajah 8). Apabila voltan terbalik (menyekat) digunakan, sebarang diod, termasuk LED, tidak mengalirkan arus. Tetapi, tidak seperti diod penerus, LED tidak membenarkan voltan terbalik yang besar. Had voltan terbalik LED standard tidak melebihi 5 V, jadi disyorkan untuk berhati-hati dengan "kekutuban terbalik".
Cawangan langsung CVC LED berbeza daripada CVC diod konvensional hanya dalam nilai voltan pembukaan dan penurunan voltan dalam keadaan terbuka. Jika diod germanium dibuka pada voltan 0,1 ... 0,2 V, silikon - pada 0,6 ... 0,7 V, maka voltan pembukaan LED terletak pada julat 1,2 ... 2,9 V. Selepas dibuka, voltan menyala LED meningkat sedikit dengan peningkatan arus, menstabilkan pada tahap tertentu sudah pada arus kira-kira 1 mA. Daripada rajah. 8 juga jelas menunjukkan bahawa perbezaan antara voltan pencucuhan LED dan peningkatan arus yang tidak terkawal melaluinya hanyalah 0,3 V. LED, seperti mana-mana semikonduktor, tidak boleh melepasi arus besar yang tidak terhingga - ia hanya akan cair daripada pemanasan. Oleh itu, adalah perlu untuk menggunakan balast yang akan "membayar balik" lebihan voltan pada dirinya sendiri dan mengehadkan arus yang mengalir. Memandangkan LED dikuasakan oleh voltan malar (atau berdenyut), balast paling mudah adalah kebanyakannya rintangan aktif biasa. Terdapat juga jenis balast yang lebih kompleks dan lebih ekonomik berdasarkan sumber arus elektronik. Pengarang: B. Semenov
Tenaga dari angkasa untuk Starship
08.05.2024 Kaedah baharu untuk mencipta bateri berkuasa
08.05.2024 Kandungan alkohol bir hangat
07.05.2024
▪ Lampu berfungsi tanpa elektrik ▪ Pemproses 32/64-bit daripada Intel ▪ Sistem saraf buatan yang bertindak balas terhadap cahaya ▪ Robot dongeng untuk pendebungaan tumbuhan
▪ bahagian tapak web Peranti semasa baki. Pemilihan artikel ▪ artikel Pemotong manual. Lukisan, penerangan ▪ artikel Bolehkah Kesatuan Soviet menjadi ahli NATO? Jawapan terperinci ▪ Pemasar Perdagangan Artikel. Deskripsi kerja ▪ artikel Peranti kawalan motor inkubator. Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik
Laman utama | Perpustakaan | artikel | Peta Laman | Ulasan laman web
www.diagram.com.ua |
Lihat artikel lain bahagian 
Berita terkini sains dan teknologi, elektronik baharu:
Semua bahasa halaman ini