پشتیبانی فنی مورد نیاز برای توسعه LED های پرقدرت در روشنایی داخلی
1. فرصتهای تجاری در بازار روشنایی LED تخیلات بی پایان را به صنعت آورده است. کاربردهای روشنایی LED در گذشته از LED های بیرونی به کاربردهای روشنایی داخلی تبدیل شده است. بر اساس استراتژی های نامحدود ، توسعه چراغ های داخلی LED طی پنج سال آینده روند رشد تصاعدی خواهد داشت. طبق برآوردها ، تا سال 2011 ، ارزش خروجی آن به ده ها میلیارد دلار می رسد. به ویژه در سال 2009 ، اتحادیه اروپا در اجرای طرح ممنوعیت لامپ های رشته ای پیش قدم شد و مسائل مربوط به صرفه جویی در مصرف انرژی توجه بسیاری را به خود جلب کرده است و فرصت های عظیمی در بازار و چشم اندازهای خوش بینانه برای روشنایی داخلی LED ایجاد کرده است. در زیر توسعه LED های پرقدرت در زمینه روشنایی داخلی از نیازهای فناوری چراغ مانند فناوری اتلاف گرما ، طراحی نوری و طراحی درایو مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد.
توسعه روشنایی LED قدرتمند توسعه نورپردازی LED با قدرت بالا به دو عنصر اصلی بستگی دارد: یکی خود تراشه. دیگری فناوری لامپ است ، از جمله اتلاف گرما ، اپتیک و رانندگی.
2 پشتیبانی از تراشه
در حال حاضر ، کلید توسعه فناوری تراشه های LED در مواد بستر و فناوری رشد اپیتاکسیال نهفته است. مواد اولیه از مواد یاقوت کبود سنتی ، سیلیکون و کاربید سیلیکون تا مواد جدید مانند اکسید روی و نیترید گالیم توسعه یافته است. چه تراشه های پرقدرت برای نورپردازی برجسته و نورپردازی کلی ، چه تراشه های کم مصرف برای نورپردازی تزئینی و برخی از نورهای کمکی ساده ، کلید ارتقاء تکنولوژیکی این است که چگونه تراشه های کارآمدتر و پایدارتری توسعه دهیم. تنها در چند سال ، با کمک یک سری پیشرفت های تکنولوژیکی از جمله ساختار تراشه ، عملیات زبری سطح و طراحی ساختار چاه چند کوانتومی ، LED به پیشرفت بزرگی در بازده نوری دست یافته است. شکل 1 یک نمودار کلی از توسعه ساختار تراشه LED است. با بلوغ تدریجی تکنولوژی تولید ، بازده کوانتومی LED بیشتر بهبود می یابد و بازده نوری تراشه های LED نیز افزایش می یابد.
فناوری تراشه های نازک ، فناوری اصلی در تولید تراشه های LED بسیار روشن است ، که می تواند از دست دادن نور خروجی را در همه طرف کاهش دهد و می تواند از سطح بازتابنده در پایین برای تولید بیش از 97 of از نور خروجی از نور استفاده کند. جلو (شکل 2 را ببینید). این نه تنها کارایی درخشندگی LED را به میزان قابل توجهی بهبود می بخشد ، بلکه شرایط مناسب تری را برای طراحی لنز ایجاد می کند.
3 نیاز به فناوری روشنایی
3.1 فناوری اتلاف گرما
عموم مردم همیشه نگران عمر مفید لامپ ها و فانوس ها بوده اند. اگر تنها با استفاده از اجزای LED با مقاومت حرارتی پایین نمی توان یک سیستم اتلاف گرما را برای دستگاه چراغ ایجاد کرد ، و مقاومت حرارتی از گره PN به محیط اطراف باید به طور م reducedثر کاهش یابد تا گره PN تا حد زیادی کاهش یابد. طول عمر لامپهای LED و افزایش شار نوری واقعی. متفاوت از لامپهای معمولی ، برد مدار چاپی نه تنها حامل منبع تغذیه LED ، بلکه حامل اتلاف گرما از LED است ، بنابراین طراحی اتلاف گرما از گرمکن و برد مدار چاپی بسیار مهم است. علاوه بر این ، تولید کننده چراغ باید عواملی مانند کیفیت ، ضخامت و اندازه مواد اتلاف گرما ، و همچنین نحوه درمان و اتصال رابط اتلاف گرما را در نظر بگیرد.
3.2 طراحی نوری
در مقایسه با لامپ های سنتی ، هدایت و منبع نور نقطه ای دو مشخصه اصلی LED ها هستند و نحوه استفاده خوب از این دو ویژگی LED ها کلید طراحی نوری لامپ ها است.
از طریق طراحی نوری دوگانه LED ، لامپ های LED می توانند منحنی توزیع نور بهتری را بدست آورند. به عنوان مثال ، در کاربردهای نورپردازی داخلی ، نور لامپ ها باید بسیار روشن باشد و از آباژورهای با عبور نور بالا می توان برای افزایش بازده استخراج نور استفاده کرد. یا فناوری صفحه راهنمای نور را روی لامپ ها اعمال کنید ، در نتیجه منبع نور نقطه LED را به منبع نور سطحی تغییر دهید ، که نه تنها می تواند یکنواختی توزیع نور لامپ را بهبود بخشد ، بلکه از تابش خیره کننده نیز جلوگیری می کند. علاوه بر این ، در برخی از کاربردهای نورپردازی کمکی و نورپردازی لهجه ، به منظور برجسته سازی شیئی که باید روشن شود ، به یک اثر متراکم کننده خاص نیاز است. در این حالت ، می توان آن را با برخی از لنزهای متراکم یا بازتابنده ها برای رسیدن به اثر نوری ایده آل استفاده کرد. به
3.3 طراحی درایو
باید اطمینان حاصل شود که جریان درایو LED خروجی جریان ثابت است. هنگامی که LED تحت جریان جلو کار می کند ، تغییر نسبی ولتاژ گره بسیار کوچک است. بنابراین ، اطمینان از جریان ثابت درایو LED اساساً معادل اطمینان از جریان خروجی LED ثابت است. علاوه بر این ، طراحی کنترل روشنایی یکی از طراحی های اصلی درایو اصلی است. بیشتر در کاربردهای روشنایی محیط استفاده می شود. این می تواند سطوح مختلف روشنایی را با توجه به محیط های مختلف به دست آورد و به طور کامل به اهداف صرفه جویی در انرژی برسد. در حال حاضر ، روند اصلی طراحی درایو بر بهبود ضریب توان ، کاهش مصرف برق درایو ، بهینه سازی دقت کنترل و افزایش سرعت پاسخ متمرکز است. در فرآیند طراحی ، طراحی منبع تغذیه ، طرح برد مدار چاپی و اتصال سری موازی همه عواملی هستند که باید در نظر گرفته شوند.
4 چالش های فنی روشنایی LED با قدرت بالا
اگرچه LED ها در زمینه نورپردازی داخلی و نورپردازی تزئینی عملکرد مطلوبی داشته اند ، اما هنوز هم در زمینه روشنایی عمومی و کاربردهای روشنایی محیط با چالش های زیادی روبرو هستند ، از جمله هزینه اولیه ، راندمان نور در دمای پایین رنگ ، شاخص رندر رنگ و قابلیت اطمینان سیستم و غیره.
4.1 هزینه های خرید اولیه را بیشتر کاهش دهید
هزینه یک عامل نسبتاً حساس در نورپردازی داخلی است ، به ویژه در کاربردهای روشنایی خانه. اگرچه مدلهای بیشتری از چراغ های LED وجود دارد و بازده درخشان به طور مداوم در حال بهبود است ، اما مشکل قیمت بالا هنوز وجود دارد. با این حال ، هنگامی که قیمت منابع نور LED کاهش می یابد و طراحی کلی سیستم بهینه می شود ، هزینه کل ناگزیر کاهش می یابد. به یاد بیاورید که هنگامی که لامپ فلورسنت کم مصرف صرفه جویی کرد ، هزینه آن حدود 15 دلار آمریکا بود ، اما اکنون به کمتر از 1.50 دلار آمریکا کاهش یافته است. بنابراین ، می توان استنباط کرد که با توسعه مداوم بازار ، قیمت چراغ های LED به زودی به حدی می رسد که برای عموم قابل قبول باشد.
4.2 بهبود اثر نور در دمای رنگ پایین
دمای رنگ پایین کمتر از 4000K معمولاً اولین انتخاب برای روشنایی خانه داخلی است. نور سفید گرم کل محیط را گرم و آرامش بخش می کند. در حالی که نور سفید سرد احساس تمیز ، کارآمد و روشن به افراد می دهد ، که بیشتر برای روشنایی اداری و بیرونی مناسب است. به دلیل فسفر ، بازده نورانی LED در دمای رنگ پایین معمولاً حدود 30٪ کمتر از دمای رنگ بالا است.
4.3 مدیریت بازده نور و شاخص رندر رنگ
به طور کلی ، هرچه بازده نوری LED بیشتر باشد ، شاخص رندر رنگ پایین تر است. برای روشنایی داخلی معمولاً LED ها نیاز به شاخص رندر رنگ بالاتری دارند تا به وضوح روشنایی و رنگ اشیا را نشان دهند و به اثر واقعی مشاهده مستقیم چشم انداز خارجی با چشم غیر مسلح دست یابند. به همین دلیل ، در حالی که بازده نوری LED ها بهبود می یابد ، همچنین باید شاخص رندر رنگ را بیشتر افزایش داد. روش دیگر این است که مقداری نور قرمز به سطح لامپ اضافه کنید تا به اثر شاخص رندر رنگ بیش از 90 برسید.
4.4 بهبود کارایی در هنگام رانندگی با جریان زیاد
در حال حاضر ، معمولاً می توان جریان LED 1W را از 350mA به 1000mA افزایش داد. با این حال ، در رانندگی با جریان زیاد ، حتی اگر شار نورانی افزایش یابد ، عملکرد کلی معمولاً به طور قابل توجهی کاهش می یابد. بنابراین ، هزینه کل سیستم و راندمان نور باید متعادل باشد. اگر می توان راندمان نورانی LED ها را در رانندگی با جریان زیاد بهبود بخشید ، تا زمانی که راندمان نور سیستم بالاتر باشد ، می توان تعداد LED های مورد نیاز را تا حد زیادی کاهش داد ، در نتیجه هزینه ها را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد.
4.5 اندازه بسته LED را بیشتر کاهش دهید
LED های داخلی علاوه بر حفاظت از محیط زیست ، صرفه جویی در انرژی و عاری از آلودگی ، ویژگی های هنری ، اندازه کوچک و فردیت را نیز دارند. و با کاهش بیشتر اندازه بسته LED ، طراحی لامپ می تواند انعطاف پذیرتر و ابتکاری تر باشد. برای برنامه هایی که برای بهبود رندر نیاز به نور مختلط دارند ، اندازه بسته کوچکتر در درک لنزهای ترکیبی و طراحی جلوه های نور مختلط بسیار مفید است.
4.6 افزایش عمر مفید و افزایش قابلیت اطمینان سیستم
در کاربردهای کلی روشنایی ، کارایی کلی ، عمر مفید و قابلیت اطمینان LED ها باید از طریق بهینه سازی سیستم بهبود یابد. مونتاژ سیستم لامپ های سنتی نسبتاً ساده است ، در حالی که سیستم روشنایی LED شامل اجزای متعددی است ، همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است.
منبع نور LED: جمع و جور ، کارآمد ، با تنوع رنگ و قدرت خروجی برای انتخاب.
تبدیل برق: AC ، باتری و سایر منابع قدرت را به طور مlyثر به منبع تغذیه با ولتاژ پایین و جریان ثابت ایمن تبدیل کنید.
کنترل و رانندگی: برای دستیابی به جریان ثابت و کنترل LED ها از مدارهای الکترونیکی استفاده کنید.
مدیریت حرارتی: برای دستیابی به طول عمر بیشتر ، کنترل درجه حرارت گره های LED بسیار مهم است و تجزیه و تحلیل گرما نیز ضروری است.
اجزای نوری: لنز ، بازتابنده یا مواد صفحه راهنمای نور ، اجزای نوری لازم برای تمرکز نور بر روی ناحیه مورد نظر هستند.
5 آشنایی با منابع نوری LED مورد استفاده در نورپردازی داخلی
همانطور که در بالا ذکر شد ، اندازه کوچک و کارایی بالا در انتخاب LED به عنوان منبع نور ملاحظات مهمی هستند. OSLON SSL LED جدیدترین محصول Osram Opto Semiconductors است و قدرت آن حدود 1 وات است. همانطور که در شکل 4 نشان داده شده است ، این LED عمدتا برای روشنایی عمومی داخلی طراحی شده است. دارای اندازه کوچک و اندازه بسته فقط 3 میلی متر در 3 میلی متر است. دارای عملکرد پایدار و قابل اعتماد و کارایی درخشان عالی است. حداکثر بازده نوری بیش از 100lm/w است. حتی تحت جریان زیاد ، می تواند بازده نوری عالی را حفظ کند ، در نتیجه هزینه کلی لامپ را به طور م reducingثر کاهش می دهد. و دارای قابلیت اطمینان بسیار بالا و زاویه تابش 80 درجه است ، بنابراین می تواند نور را به طور هموار بر روی لنز خارجی پخش کند. این LED همچنین یک منبع نور ایده آل برای چراغهای داخلی ، لامپهای رومیزی و نورافکن سقفی است.
از آنجا که این LED می تواند به طور موثر جریانهای بالا را کنترل کند ، می تواند به مصرف کنندگان کمک کند راه حل های روشنایی بسیار کم مصرف و کم هزینه ایجاد کنند. در این راستا ، OSLON SSL LED دارای تمام ویژگی های تبدیل شدن به"؛ سبز"؛ منبع نور در آینده مقاومت حرارتی این LED تا 7K/W پایین است ، مدیریت اتلاف گرما ساده تر است و شکل جمع و جور آن به طراحان اجازه می دهد تا راه حل های پیچیده و پیچیده نورپردازی را با انعطاف پذیری بیشتری ایجاد کنند. اگر باید منتظر نور قوی دیگر باشید ، می توانید از آن با چند لامپ استفاده کنید. علاوه بر نسخه فوق العاده سفید (دمای رنگ 5،700 ~ 6،500K) ، نور سفید متوسط و نور سفید گرم (دمای رنگ 2700 ~ 4،500K) نسخه نیز وجود دارد
OSLON SSL LED با جدیدترین فناوری تراشه تولید شده است تا از کارایی بسیار بالا در نور اطمینان حاصل شود. پارامترهای اصلی OSLON SSL LED در جدول 1 نشان داده شده است. در حال حاضر ، هنگامی که جریان کار 350 میلی آمپر است ، روشنایی معمولی نور فوق سفید (دمای رنگ 5،700K و 6500K) منبع نور به اندازه 110lm ، و حداکثر شار نورانی 130lm است. هنگامی که جریان کار 350 میلی آمپر باشد و دمای رنگ 3000 کلوین باشد ، بازده نور معمولی می تواند به 75 لیتر بر وات برسد و روشنایی می تواند به 85 لیتر برسد. هنگامی که جریان کار 700 میلی آمپر (نور سفید گرم) باشد ، روشنایی آن تا 155 لیتر افزایش می یابد ، که می تواند هزینه هر لومن را کاهش داده و بازده نوری بسیار بالا را حفظ کند. حتی تعداد کمی از LED ها می توانند استانداردهای بالایی از نور را بدست آورند.
به عنوان مثال ، تنها 7 LED OSLON SSL برای طراحی لامپ LED با قدرت حدود 15 وات مورد نیاز است (شکل 5 را ببینید). هنگامی که جریان رانندگی 700 میلی آمپر باشد ، روشنایی لامپ LED می تواند به 1400 لیتر برسد و اندازه آن بسیار کوچک است. با توجه به زاویه پرتو 80 درجه آن ، هنگامی که مجهز به بازتابنده یا لنز هستید ، بازده نور هنوز بسیار بالا است. حتی با در نظر گرفتن اتلاف گرما و کاهش نور ، شار نوری نهایی لامپ می تواند از 1000lm تجاوز کند. علاوه بر این ، در صورت نیاز به درجه حرارت رنگ یا نمای رنگ بندی متفاوت ، فقط چند مورد از این هفت LED باید با سفید گرم یا سایر LED های تک رنگ OSLON SSL جایگزین شوند. به این ترتیب ، هر درجه حرارت رنگ یا رندر رنگ بالاتر را می توان بدست آورد ، و انعطاف پذیری طراحی لامپ LED تا حد زیادی افزایش می یابد.
با توسعه سریع فناوری LED و بهبود تدریجی راندمان نور LED ، کاربردهای LED بیشتر و گسترده تر می شود. به ویژه با مشکل فزاینده کمبود انرژی جهانی ، مردم بیشتر و بیشتر به چشم انداز توسعه LED در بازار روشنایی توجه می کنند. LED یک منبع نوری بالقوه برای جایگزینی لامپ های رشته ای ، لامپ های تنگستن و لامپ های فلورسنت خواهد بود. علاوه بر این ، از نظر طراحی نورپردازی داخلی ، LED دارای صرفه جویی در انرژی ، انسانی و هنری خواهد بود.
OSLON SSL LED الزامات مختلف برنامه های کاربردی روشنایی داخلی را برآورده می کند: نه تنها اندازه بسته به اندازه 3 میلی متر در 3 میلی متر است ، بلکه عملکرد آن نیز پایدار و قابل اعتماد است. حداکثر بازده نوری آن از 100lm/w فراتر می رود و می تواند بازده نورانی عالی را حتی در جریانهای زیاد حفظ کند. ، در نتیجه به طور کلی هزینه کلی لامپ را کاهش می دهد. علاوه بر این ، به دلیل زاویه پرتو 80 درجه ، می تواند نور را به آرامی بر روی لنز یا بازتابنده خارجی منتقل کند.
