Det tekniska stöd som krävs för utveckling av högeffekts-lysdioder i inomhusbelysning
1. Affärsmöjligheterna på LED-belysningsmarknaden har gett oändlig fantasi till branschen. LED-belysningsapplikationer har hoppat från utomhus lysdioder till inomhusbelysningsapplikationer tidigare. Enligt Strategies Unlimited kommer utvecklingen av LED inomhusbelysning att ha en exponentiell tillväxttrend under de kommande fem åren. Enligt uppskattningar kommer dess produktionsvärde att nå tiotals miljarder dollar år 2011. Särskilt under 2009 gick EU i bräschen för genomförandet av planen att förbjuda glödlampor, och energibesparande frågor har väckt stor uppmärksamhet, vilket har skapat enorma marknadsmöjligheter och optimistiska utsikter för LED-inomhusbelysning. Nedan analyseras utvecklingen av högeffekts-lysdioder inom inomhusbelysning utifrån behoven hos armaturteknik som värmeavledningsteknik, optisk design och drivdesign.
Utveckling av högeffektad LED-belysning Utvecklingen av högeffektad LED-belysning beror på två huvudelement: ett är själva chipet; den andra är lampteknik, inklusive värmeavledning, optik och körning.
Stöd för 2 chip
För närvarande ligger nyckeln till utvecklingen av LED-chipteknik i substratmaterialet och epitaxial tillväxttekniken. Basmaterialet har utvecklats från traditionella safirmaterial, kisel- och kiselkarbid till nya material som zinkoxid och galliumnitrid. Oavsett om det är högeffektschips för accentbelysning och övergripande belysning, eller lågeffektschips för dekorativ belysning och enkel hjälpbelysning, är nyckeln till tekniska uppgraderingar hur man utvecklar effektivare och stabilare chips. På bara några år, med hjälp av en rad tekniska förbättringar inklusive spånstruktur, ytjämnhetsbehandling och multikvant brunnsstrukturdesign, har LED uppnått ett enormt genombrott inom ljuseffektivitet. Figur 1 är ett schematiskt diagram över utvecklingen av LED-chipstrukturen. Med den gradvisa mognaden av produktionsteknik kommer LED-kvanteffektiviteten att förbättras ytterligare, och LED-chipsens ljuseffektivitet kommer också att förbättras.
Tunnfilmschipteknik är kärntekniken vid tillverkning av ultraljusa LED-chips, vilket kan minska ljuseffektförlusten på alla sidor och kan använda den reflekterande ytan längst ner för att göra mer än 97% av ljuseffekten framifrån (se figur 2). Detta förbättrar inte bara ledens ljusstyrka avsevärt, utan skapar också överlägsna bekväma förhållanden för linsdesign.
3 Behovet av belysningsteknik
3.1 Värmeavledningsteknik
Allmänheten har alltid oroat sig för livslängden för lampor och lyktor. Om endast beroende av användning av LED-komponenter med låg värmebeständighet inte kan bygga ett bra värmeavledningssystem för armaturanordningen, och det termiska motståndet från PN-noden till den omgivande miljön måste minskas effektivt, för att kraftigt minska lysdiodens PN-nodtemperatur, och framgångsrik praxis förlänger LED-lampornas livslängd och målet att öka det faktiska ljusflödet. Till skillnad från vanliga traditionella lampor är det tryckta kretskortet inte bara LED:ns strömförsörjningsbärare, utan också LED:ns värmeavledningsbärare, så värmeavledningsdesignen för kylflänsen och det tryckta kretskortet är mycket viktig. Dessutom måste armaturtillverkaren också beakta faktorer som värmeavledningsmaterialets kvalitet, tjocklek och storlek samt behandling och anslutning av värmeavledningsgränssnittet.
3.2 Optisk design
Jämfört med traditionella lampor är direktivitet och punktljuskälla de två mest typiska egenskaperna hos lysdioder, och hur man utnyttjar dessa två egenskaper hos lysdioder är nyckeln till lampornas optiska design.
Genom ledens dubbla optiska design kan LED-lampor uppnå en bättre ljusfördelningskurva. Till exempel, i inomhusbelysningsapplikationer måste lampans ljus vara mycket ljust, och lampskärmar med högt ljus kan användas för att förbättra ljusutsugningseffektiviteten. Eller applicera ljusstyrningsplattans teknik på lamporna och ändra därmed LED-punktljuskällan till en ytljuskälla, vilket inte bara kan förbättra enhetligheten hos lampans ljusfördelning utan också förhindra bländning. Dessutom krävs en specifik kondenseffekt i vissa extra belysnings- och accentbelysningstillämpningar för att markera det objekt som ska belysas. I det här fallet kan den användas med vissa kondenslinser eller reflektorer för att uppnå den idealiska optiska effekten. .
3.3 Drevdesign
Måste se till att LED-drivenströmmen är en konstant strömutgång. När lysdioden arbetar under framåtström är den relativa förändringen i nodspänning mycket liten. Därför är säkerställning av en konstant LED-drivström i princip detsamma som att säkerställa en konstant LED-utgångsström. Dessutom är ljusstyrningsdesign en av de nuvarande vanliga drivdesignerna. Det används främst i omgivande belysningsapplikationer. Det kan uppnå olika ljusstyrka nivåer enligt olika miljöer och fullt ut uppnå energibesparande mål. För närvarande fokuserar huvudtrenden för drivdesign på att förbättra effektfaktorn, minska driveffektförbrukningen, optimera kontrollnoggrannheten och påskynda svarshastigheten. I konstruktionsprocessen är strömförsörjningens utformning, det tryckta kretskortets layout och den serie-parallella anslutningen alla faktorer som måste beaktas.
4 Tekniska utmaningar med högeffekts LED-belysning
Även om lysdioder har fungerat tillfredsställande i inomhus accentbelysning och dekorativa belysningsapplikationer, står de fortfarande inför många utmaningar i allmänna belysnings- och omgivande belysningsapplikationer, inklusive initial kostnad, ljuseffektivitet vid låga färgtemperaturer, färgåtergivningsindex och systemtillförlitlighet etc.
4.1 Ytterligare minska de ursprungliga inköpskostnaderna
Kostnaden är en relativt känslig faktor för inomhusbelysning, särskilt i hembelysningstillämpningar. Även om det finns fler och fler modeller av LED-lampor och ljusstyrkan ständigt förbättras, finns problemet med höga priser fortfarande. Men när priset på LED-ljuskällor reduceras och den övergripande systemdesignen optimeras kommer den totala kostnaden oundvikligen att sjunka. Kom ihåg att när den kompakta energibesparande lysrören först sattes på marknaden var kostnaden cirka 15 US-dollar, men den har nu fallit till mindre än 1,50 US-dollar. Därför kan man dra slutsatsen att med den kontinuerliga utvecklingen av marknaden kommer priset på LED-lampor snart att nå en nivå som är acceptabel för allmänheten.
4.2 Förbättra ljuseffekten vid låg färgtemperatur
Låg färgtemperatur under 4 000 000 000 är vanligtvis förstahandsvalet för inomhusbelysning. Varmt vitt ljus gör hela miljön mer varm och avkopplande; medan kallt vitt ljus ger människor en ren, effektiv och ljus känsla, som är mer lämplig för kontors- och utomhusbelysning. På grund av fosforn är lysdiodens ljuseffektivitet vid låg färgtemperatur vanligtvis cirka 30% lägre än vid hög färgtemperatur.
4.3 Hantering av ljuseffektivitet och färgåtergivningsindex
I allmänhet, ju högre lysdiodens lysande effektivitet, desto lägre färgåtergivningsindex. Inomhusbelysning kräver vanligtvis att lysdioder har ett högre färgåtergivningsindex för att objektivt visa objektens ljusstyrka och färg och uppnå den sanna effekten av direkt observation av det yttre landskapet med blotta ögat. Av denna anledning, samtidigt som man förbättrar ljusstyrkan hos lysdioder, är det också nödvändigt att ytterligare öka färgåtergivningsindexet. En annan metod är att lägga till lite rött ljus på lampans yta, för att uppnå effekten av färgåtergivningsindex över 90.
4.4 Förbättra effektiviteten vid högströmskörning
För närvarande är det vanligtvis möjligt att öka strömmen av 1W LED från 350mA till 1000mA. Men under högströmskörning, även om ljusflödet ökar, kommer den totala prestandan vanligtvis att minskas relativt avsevärt. Därför måste den totala systemkostnaden och ljuseffektiviteten balanseras. Om lysdiodernas ljuseffektivitet kan förbättras under högströmskörning, så länge högre systemluminös effektivitet kan säkerställas, kan antalet lysdioder som krävs minskas avsevärt och därmed avsevärt minska kostnaderna.
4.5 Minska led-lysdiodens paketstorlek ytterligare
Förutom miljöskydd, energibesparing och föroreningsfria lysdioder inomhus har de också egenskaper som konstnärskap, liten storlek och individualitet. Och genom att ytterligare minska storleken på LED-paketet kan lampans design vara mer flexibel och innovativ. För applikationer som kräver blandad belysning för att förbättra färgåtergivningen är den mindre paketstorleken till stor hjälp för att realisera blandad ljuslins och design med blandade ljuseffekter.
4.6 Förläng livslängden och förbättra systemets tillförlitlighet
I allmänna belysningstillämpningar måste lysdiodernas totala effektivitet, livslängd och tillförlitlighet förbättras genom systemoptimering. Systemmonteringen av traditionella lampor är relativt enkel, medan LED-belysningssystemet involverar flera komponenter, vilket visas i figur 3.
LED-ljuskälla: kompakt, effektiv, med en mängd olika färger och utgångseffekt att välja mellan.
Strömomvandling: Omvandla ac-, batteri- och andra strömkällor till säkra lågspännings-, konstantströmskraftkällor effektivt.
Styrning och enhet: Använd elektroniska kretsar för att uppnå konstant strömdrift och styrning av lysdioder.
Termisk hantering: För att uppnå en längre livslängd är det mycket viktigt att kontrollera temperaturen på LED-noderna, och värmeavledningsanalys är också oumbärlig.
Optiska komponenter: Lins-, reflektor- eller ljusstyrningsmaterial är nödvändiga optiska komponenter för att fokusera ljuset på målområdet.
5 Introduktion till LED-ljuskällor som används vid inomhusbelysning
Som nämnts ovan är liten storlek och hög effektivitet viktiga överväganden när du väljer LED som ljuskälla. OSLON SSL LED är den senaste produkten av Osram Opto Halvledare, och dess effekt är ca 1W. Som visas i figur 4 är denna lysdiod huvudsakligen avsedd för allmän inomhusbelysning. Den har en liten storlek och en paketstorlek på endast 3mm x 3mm. Den har stabil och pålitlig prestanda och utmärkt ljusstyrka. Den maximala ljusstyrkan överstiger 100lm/w. Även under hög ström kan den upprätthålla utmärkt ljusstyrka, vilket effektivt minskar lampans totala kostnad. Och den har extremt hög tillförlitlighet och en strålvinkel på 80°, så att den smidigt kan projicera ljus på den yttre linsen. Denna LYSDIOD är också en idealisk ljuskälla för inomhusstrålkastare, bordslampor och takbelysning.
Eftersom denna lysdiod effektivt kan hantera höga strömmar kan den hjälpa konsumenterna att skapa extremt energibesparande och kostnadsbesparande belysningslösningar. I detta avseende har OSLON SSL LED alla egenskaper för att bli en "grön" ljuskälla i framtiden. Den termiska resistansen hos denna LYSDIOD är så låg som 7K/W, värmeavledningshanteringen är enklare och dess kompakta form gör det möjligt för designers att skapa komplexa och sofistikerade belysningslösningar mer flexibelt. Om du behöver vänta på annat starkt ljus kan du använda det med några lampor. Förutom den ultravita ljusversionen (färgtemperatur 5 700 ~ 6 500 000) finns det också medelvitt ljus och varmt vitt ljus (färgtemperatur 2 700 ~ 4 500 000) version
OSLON SSL LED tillverkas med den senaste chiptekniken för att säkerställa extremt hög ljuseffektivitet. Huvudparametrarna för OSLON SSL LED visas i tabell 1. För närvarande, när arbetsströmmen är 350mA, är den typiska ljusstyrkan hos det ultravita ljuset (färgtemperaturen 5 700K och 6 500K) av ljuskällan så hög som 110lm, och det maximala ljusflödet är 130lm. När arbetsströmmen är 350mA och färgtemperaturen är 3 000K kan den typiska ljuseffektiviteten nå 75lm/W och ljusstyrkan kan nå 85lm. När arbetsströmmen är 700mA (varmt vitt ljus) är ljusstyrkan så hög som 155lm, vilket kan minska kostnaden per lumen och bibehålla extremt hög ljusstyrka. Även ett litet antal lysdioder kan uppnå höga belysningsstandarder.
Till exempel behövs endast sju OSLON SSL-lysdioder för att utforma en LED-strålkastare på ca 15W (se figur 5). När körströmmen är 700mA kan LED-lampans ljusstyrka nå nästan 1 400lm och storleken är mycket liten. Tack vare sin 80° strålvinkel, när den är utrustad med en reflektor eller lins, är ljuseffektiviteten fortfarande mycket hög. Även med hänsyn till värmeavledning och ljusförlust kan lampans slutliga ljusflöde överstiga 1 000lm. Dessutom, när en annan färgtemperatur eller färgåtergivning index krävs, endast några av dessa sju lysdioder måste ersättas med varmvit eller andra monokromatiska OSLON SSL lysdioder. På detta sätt kan alla färgtemperaturer eller högre färgåtergivning erhållas, och LED-lampans designflexibilitet ökar kraftigt.
Med den snabba utvecklingen av LED-teknik och den gradvisa förbättringen av LED-ljuseffektiviteten kommer LED-applikationerna att bli mer och mer omfattande. Särskilt med det allt allvarligare problemet med global energibrist uppmärksammar människor i allt högre grad utvecklingsutsikterna till LED på belysningsmarknaden. LED kommer att vara en potentiell ljuskälla för att ersätta glödlampor, volframlampor och lysrör. Dessutom, när det gäller inomhusbelysningsdesign, tenderar LED att vara energibesparande, human och konstnärlig.
OSLON SSL LED uppfyller de olika kraven för inomhusbelysningsapplikationer: inte bara paketstorleken är så liten som 3 mm x 3 mm, utan också prestandan är stabil och pålitlig; dess maximala ljusstyrka överstiger 100lm/w, och det kan upprätthålla utmärkt ljuseffektivitet även vid höga strömmar. , Därigenom effektivt minska den totala kostnaden för lampan; Dessutom, på grund av dess 80° strålvinkel, kan den smidigt projicera ljuset på den yttre linsen eller reflektorn.
