Dėl ko LED apšvietimas yra efektyvesnis?
LED apšvietimo apžvalga
Didelis šviesos diodų efektyvumaskyla iš jų unikalių puslaidininkinių medžiagų ir struktūros. Skirtingai nuo kaitrinių lempučių, kurios skleidžia šviesą kaitindamos kaitinimo siūlą, šviesos diodai paverčia elektrą tiesiai į šviesą per elektroliuminescenciją. Šis procesas pašalina energijos švaistymą, atsirandantį dėl šilumos gamybos, ir leidžia efektyviau gaminti šviesą.
Šviesos diodai gaminami derinant dviejų tipų puslaidininkinius kristalus: vienas legiruotas 3-valente medžiaga (pvz., indis arba boras), kad sudarytų P-tipo puslaidininkį, o kitas legiruotas 5-valente medžiaga (pvz., fosforu arba arsenu), kad būtų sukurtas N tipo puslaidininkis. Šis dopingo procesas sudaro pn sandūrą, kuri leidžia srovei tekėti tik viena kryptimi.
Kai tinkama įtampa yra taikoma per PN sandūrą, elektronai iš N-tipo srities juda, kad užpildytų "skyles" P-tipo srityje (būsena, vadinama pirminiu poslinkiu). Ši rekombinacija išskiria energiją fotonų pavidalu, generuojančią šviesą. Skleidžiamos šviesos spalvą lemia puslaidininkio energijos juostos tarpas ir naudojamos legiravimo medžiagos; pavyzdžiui, pridedant aliuminio į galio arsenido diodą, gaunama raudona LED šviesa.¹
LED apšvietimo pranašumai
LED apšvietimassiūlo daugybę privalumų, kurie paskatino jį greitai pritaikyti įvairiose programose. Neseniai atliktame tyrime Mičigano universiteto mokslininkai parodė, kad šviesos diodai gali būti iki 44 % efektyvesni už 4 pėdų fluorescencines lempas ir 18–44 % efektyvesni už T8 liuminescencines lempas.²
Be to, šviesos diodų tarnavimo laikas pailgėja iki 25 000 valandų{3}}25 kartus ilgesnis nei tradicinės kaitrinės lemputės-, todėl labai sumažėja keitimo ir priežiūros išlaidos. Jiems būdingas kietojo kūno dizainas užtikrina ilgaamžiškumą, todėl jie yra atsparūs lūžimui ir gali atlaikyti ekstremalias aplinkos sąlygas.
Be to, šviesos diodai suteikia akimirksniu ryškumą ir platų spalvų pasirinkimą, be to, jie yra suderinami su žemos{0} įtampos sistemomis (įskaitant saulės energiją). Dėl šių savybių jie yra idealus pasirinkimas pramoniniam ir lauko apšvietimui.³
Istorinė šviesos diodų raida
Apšvietimo pramonė pradėjo savo trečiąją didelę revoliuciją, kai po kaitrinių lempų ir fluorescencinių vamzdžių eros buvo plačiai naudojami šviesos diodai. Šis pokytis buvo įmanomas dėl elektroliuminescencijos pažangos, reiškinio, kurį pirmą kartą pastebėjo Henry Joseph Round 1907 m.
Vėlesni laimėjimai apėmė Olego Losevo sukurtą pirmąjį šviesos diodą 1927 m., tačiau būtent Nickas Holonyakas jaunesnysis 1962 m. „General Electric“ sukūrė pirmąjį praktinį matomo -spektro šviesos diodą, kuris pažymėjo LED komercializavimo pradžią.
Iš pradžių šviesos diodus ribojo mažas šviesos srautas ir vienspalvis šviesos srautas, o tai ribojo jų naudojimą bendrame apšvietime. Tačiau Shuji Nakamura mėlynojo šviesos diodo išradimas pašalino šiuos apribojimus, suteikdamas galimybę gaminti baltą šviesą ir įvairias spalvų temperatūras.
Iki 2000-ųjų baltųjų šviesos diodų komercializavimas paskatino jų spartų įsisavinimą įvairiose apšvietimo srityse. Ši tendencija tęsėsi ir 2010 m., pagerėjus efektyvumui, ryškumui ir sumažinus išlaidas. Šiandien technologija toliau tobulėja, nuolat tobulinant efektyvumą, spalvų kokybę ir pritaikymo universalumą.¹
Naujausi šviesos diodų tyrimai ir plėtra
LED efektyvumo kritimo įveikimas
Tyrimas, paskelbtas mMokslo pažangasprendžia ilgalaikį -LED technologijos efektyvumo sumažėjimo iššūkį-, kai ryškumas sumažėja viršijant tam tikrą slenkstį, net ir didėjant elektros įvadui.
Mokslininkų grupė sukūrė nanoskalės LED dizainą su cinko oksido briaunomis, kurios žymiai pagerina elektros srovės valdymą ir sumažina efektyvumo sumažėjimo poveikį. Šis pažangus šviesos diodas pasiekė 100–1 000 kartų didesnį ryškumą ir iki 20 mikrovatų galią, palyginti su 22 nanovatais, kuriuos paprastai gamina tradiciniai submikronų{6} dydžio šviesos diodai.
LED apšvietimo apžvalga
Didelis šviesos diodų efektyvumaskyla iš jų unikalių puslaidininkinių medžiagų ir struktūros. Skirtingai nuo kaitrinių lempučių, kurios skleidžia šviesą kaitindamos kaitinimo siūlą, šviesos diodai paverčia elektrą tiesiai į šviesą per elektroliuminescenciją. Šis procesas pašalina energijos švaistymą, atsirandantį dėl šilumos gamybos, ir leidžia efektyviau gaminti šviesą.
Šviesos diodai gaminami derinant dviejų tipų puslaidininkinius kristalus: vienas legiruotas 3-valente medžiaga (pvz., indis arba boras), kad sudarytų P-tipo puslaidininkį, o kitas legiruotas 5-valente medžiaga (pvz., fosforu arba arsenu), kad būtų sukurtas N tipo puslaidininkis. Šis dopingo procesas sudaro pn sandūrą, kuri leidžia srovei tekėti tik viena kryptimi.
Kai tinkama įtampa yra taikoma per PN sandūrą, elektronai iš N-tipo srities juda, kad užpildytų "skyles" P-tipo srityje (būsena, vadinama pirminiu poslinkiu). Ši rekombinacija išskiria energiją fotonų pavidalu, generuojančią šviesą. Skleidžiamos šviesos spalvą lemia puslaidininkio energijos juostos tarpas ir naudojamos legiravimo medžiagos; pavyzdžiui, pridedant aliuminio į galio arsenido diodą, gaunama raudona LED šviesa.¹
LED apšvietimo pranašumai
LED apšvietimo pasiūlymaidaugybė privalumų, kurie paskatino greitą jo pritaikymą įvairiose programose. Neseniai atliktame tyrime Mičigano universiteto mokslininkai parodė, kad šviesos diodai gali būti iki 44 % efektyvesni už 4 pėdų fluorescencines lempas ir 18–44 % efektyvesni už T8 liuminescencines lempas.²
Be to, šviesos diodų tarnavimo laikas pailgėja iki 25 000 valandų{3}}25 kartus ilgesnis nei tradicinės kaitrinės lemputės-, todėl labai sumažėja keitimo ir priežiūros išlaidos. Jiems būdingas kietojo kūno dizainas užtikrina ilgaamžiškumą, todėl jie yra atsparūs lūžimui ir gali atlaikyti ekstremalias aplinkos sąlygas.
Be to, šviesos diodai suteikia akimirksniu ryškumą ir platų spalvų pasirinkimą, be to, jie yra suderinami su žemos{0} įtampos sistemomis (įskaitant saulės energiją). Dėl šių savybių jie yra idealus pasirinkimas pramoniniam ir lauko apšvietimui.³
Istorinė šviesos diodų raida
Apšvietimo pramonė pradėjo savo trečiąją didelę revoliuciją, kai po kaitrinių lempų ir fluorescencinių vamzdžių eros buvo plačiai naudojami šviesos diodai. Šis pokytis buvo įmanomas dėl elektroliuminescencijos pažangos, reiškinio, kurį pirmą kartą pastebėjo Henry Joseph Round 1907 m.
Vėlesni laimėjimai apėmė Olego Losevo sukurtą pirmąjį šviesos diodą 1927 m., tačiau būtent Nickas Holonyakas jaunesnysis 1962 m. „General Electric“ sukūrė pirmąjį praktinį matomo -spektro šviesos diodą, kuris pažymėjo LED komercializavimo pradžią.
Iš pradžių šviesos diodus ribojo mažas šviesos srautas ir vienspalvis šviesos srautas, o tai ribojo jų naudojimą bendrame apšvietime. Tačiau Shuji Nakamura mėlynojo šviesos diodo išradimas pašalino šiuos apribojimus, suteikdamas galimybę gaminti baltą šviesą ir įvairias spalvų temperatūras.
Iki 2000-ųjų baltųjų šviesos diodų komercializavimas paskatino jų spartų įsisavinimą įvairiose apšvietimo srityse. Ši tendencija tęsėsi ir 2010 m., pagerėjus efektyvumui, ryškumui ir sumažinus išlaidas. Šiandien technologija toliau tobulėja, nuolat tobulinant efektyvumą, spalvų kokybę ir pritaikymo universalumą.¹
Naujausi šviesos diodų tyrimai ir plėtra
LED efektyvumo kritimo įveikimas
Tyrimas, paskelbtas mMokslo pažangasprendžia ilgalaikį -LED technologijos efektyvumo sumažėjimo iššūkį-, kai ryškumas sumažėja viršijant tam tikrą slenkstį, net ir didėjant elektros įvadui.
Mokslininkų grupė sukūrė nanoskalės LED dizainą su cinko oksido briaunomis, kurios žymiai pagerina elektros srovės valdymą ir sumažina efektyvumo sumažėjimo poveikį. Šis pažangus šviesos diodas pasiekė 100–1 000 kartų didesnį ryškumą ir iki 20 mikrovatų galią, palyginti su 22 nanovatais, kuriuos paprastai gamina tradiciniai submikronų{6} dydžio šviesos diodai.
Šis proveržis reiškia didelę pažangąLED efektyvumo srityje, kuris gali sudaryti sąlygas sukurti ryškesnius ir efektyvesnius šviesos šaltinius įvairioms reikmėms, įskaitant ryšių technologijas ir dezinfekavimo sistemas.⁴
Quantum Dot LED išmanioji apšvietimo sistema
Kembridžo universiteto mokslininkai sukūrė kvantiniu tašku{0}}pagrįstą išmaniojo apšvietimo sistemą, kuri, palyginti su tradiciniais šviesos diodais, pasižymi geresniu spalvų tikslumu ir platesniu spektro pritaikymu. Išvados buvo paskelbtos mGamtos komunikacijos.
QD{0}}LED sistemoje naudojamos kelios pagrindinės spalvos, išskyrus standartinę žalią, raudoną ir mėlyną, todėl galima tiksliau atkurti natūralią dienos šviesą. Jis pasiekė koreliuojamą spalvų temperatūros (CCT) diapazoną nuo 2243K (raudonai šilta šviesa) iki 9207K (skaisčios vidurdienio saulės šviesos), o spalvų perteikimo indeksą (CRI) – 97, viršijantį dabartinių komercinių išmaniųjų lempučių diapazoną nuo 80 iki 91 CRI.
Ši pažanga galėtų žymiai pagerinti vizualinį komfortą ir energijos vartojimo efektyvumą, nes būtų sukurta dinamiškesnė ir jautresnė apšvietimo aplinka, prisitaikanti prie naudotojų poreikių ir natūralaus apšvietimo sąlygų.⁵
Lanksti organinė LED žvakių šviesa
Neseniai paskelbtame tyrimeACS taikomosios elektroninės medžiagos, mokslininkai sukūrė lankstų organinį šviesos diodą, kuris skleidžia šiltą, žvakių šviesą{0}}kaip šviečiant, kartu sumažinant mėlyną šviesą- – komponentą, kuris, kaip žinoma, sutrikdo miegą, nes slopina melatonino gamybą.
Šis naujoviškas LEDnaudoja žėručio pagrindą, kuris suteikia lankstumo ir ilgaamžiškumo; jis gali atlaikyti iki 50 000 lenkimų nesulaužydamas. Bandymai parodė, kad 1,5 valandos veikiant šiai LED šviesai melatonino gamyba sumažėjo tik 1,6 %, o tai visiškai skiriasi nuo 29 % slopinimo, kurį sukelia šaltos -baltos kompaktinės fluorescencinės lempos (CFL).
Ši plėtra siūlo praktišką sprendimą naktiniam apšvietimui namuose, viešbučiuose ir sveikatos priežiūros įstaigose, kur būtinas patogus, miegui{0} nekenksmingas apšvietimas.⁶
LED apšvietimo iššūkiai ir apribojimai
Nepaisant daugybės LED apšvietimo pranašumų, vis dar išlieka keletas iššūkių ir apribojimų, kuriuos reikia išspręsti norint maksimaliai padidinti jo naudą.
Viena iš pagrindinių problemų iškyla pereinant prieLED technologija. Pavyzdžiui, 2013 m. Deiviso mieste, Kalifornijoje, buvo pradėtas ambicingas projektas pakeisti 2 600 gatvių žibintų šviesos diodais, -kad susidurtų su dideliu visuomenės pasipriešinimu. Naujieji šviesos diodai sukėlė pernelyg didelį akinimą, įsiskverbė į namus (sutrikdė nakties privatumą) ir pakeitė jaukią miesto nakties atmosferą. Kad išspręstų šias problemas, miestas turėjo pakoreguoti projektą, kad būtų naudojami žemesnės spalvos temperatūros šviesos diodai, o tai papildomai kainuoja 350 000 USD. Šis atvejis pabrėžia kruopštaus planavimo būtinybę, kad energijos vartojimo efektyvumas būtų suderintas su žmogaus patogumu ir estetiniais sumetimais diegiant LED apšvietimą plačiu mastu.
Kitas svarbus apribojimas yra mėlynos šviesos kiekis daugelyje šviesos diodų. Yra žinoma, kad mėlyna šviesa sutrikdo žmogaus cirkadinį ritmą ir slopina melatonino gamybą, o tai neigiamai veikia miego kokybę. Ši problema buvo pastebėta visoje Europoje, kur perėjimas nuo šiltų natrio gatvių žibintų prie šaltų-baltų šviesos diodų padidino mėlynos šviesos poveikį, o tai ne tik paveikė žmonių sveikatą, bet ir sumažino žvaigždžių matomumą (reiškinys vadinamas šviesos tarša).
Be žmonių sveikatos,LED apšvietimaspadidėjęs ryškumas gali sutrikdyti natūralios šviesos{0}}tamsos ciklus ir pakenkti laukinei gamtai. Dirbtinė šviesos diodų šviesa klaidina migruojančius paukščius (išveda juos iš kurso) ir dezorientuoja jūrinių vėžlių jauniklius (kurie į vandenyną patenka į mėnulio šviesą), todėl šioms rūšims ir jų ekosistemoms kyla žalingų padarinių.⁷,⁸,⁹
LED technologijos ateitis
Nuo pirmųjų dienų,LED apšvietimo technologijanepaprastai pažengė į priekį, suteikdama didelę naudą energijos vartojimo efektyvumo, ilgaamžiškumo ir universalumo srityse,{0}}o jo raida nerodo lėtėjimo požymių.
Dabartinės mokslinių tyrimų pastangos yra nukreiptos į LED efektyvumo didinimą, kad jis priartėtų prie teorinių ribų. Pasiekus tai, bus galima sutaupyti daugiau energijos ir sumažinti technologijos poveikį aplinkai, todėl tai bus dar tvaresnis pasirinkimas pasauliniam apšvietimo poreikiams. Be to, tikimasi, kad šviesos diodų integravimas su pažangiomis valdymo sistemomis ir daiktų interneto (IoT) technologija pakeis apšvietimo valdymą: šios išmaniosios sąrankos optimizuos energijos naudojimą, prisitaikydami prie užimtumo, natūralios šviesos ir naudotojų pageidavimų, taip pat leis pritaikyti įvairioms erdvėms ir veiklai pritaikytą apšvietimą.
Augant aplinkosaugos problemoms, pramonė vis labiau akcentuos tvarią gamybos praktiką ir medžiagas. Tai apima nuolatinius organinių ir biologiškai skaidžių šviesos diodų komponentų tyrimus, kuriais siekiama sukurti apšvietimo sprendimus, kurie būtų ne tik efektyvūs naudojant{1} energiją, bet ir sumažintų poveikį aplinkai per visą jų gyvavimo ciklą-nuo gamybos iki šalinimo.
Nors šviesos diodai vaidins pagrindinį vaidmenį kuriant efektyvų ir tvarų apšvietimą visame pasaulyje, jų sėkmė ateityje priklausys nuo likusių iššūkių sprendimo. Tai apima išsamų jų ilgalaikio poveikio aplinkai{1}}vertinimą ir priemonių įgyvendinimą, siekiant užtikrinti, kad jie būtų saugūs laukinei gamtai ir ekosistemoms,{2}}užtikrinant, kadLED technologijaapima ir žmonių visuomenes, ir gamtos pasaulį.¹⁰
Kartu mes tai darome geriau.
Shenzhen Benwei Lighting Technology Co., Ltd
Mobilusis / WhatsApp :(+86)18673599565
El. paštas:bwzm15@benweilighting.com
Skype: benweilight88
Tinklalapis:www.benweilight.com
Pridėti: F pastatas, Yuanfen pramoninė zona, Longhua, Bao'an rajonas, Šendženas, Kinija
