İç mekan aydınlatmasında yüksek güçlü LED'lerin geliştirilmesi için gerekli teknik destek
1. LED aydınlatma pazarındaki iş fırsatları sektöre sonsuz hayal gücü getirdi. LED aydınlatma uygulamaları geçmişte dış mekan LED'lerinden iç aydınlatma uygulamalarına sıçradı. Strategies Unlimited'a göre, LED iç mekan aydınlatmasının gelişimi, önümüzdeki beş yıl içinde katlanarak artacak. Tahminlere göre, 2011 yılına kadar çıktı değeri on milyarlarca dolara ulaşacak. Özellikle 2009'da Avrupa Birliği, akkor lambaları yasaklama planının uygulanmasına öncülük etti ve enerji tasarrufu konuları büyük ilgi gördü ve LED iç mekan aydınlatması için büyük pazar fırsatları ve iyimser beklentiler yarattı. Aşağıdakiler, ısı yayma teknolojisi, optik tasarım ve sürücü tasarımı gibi armatür teknolojisinin ihtiyaçlarından iç mekan aydınlatması alanında yüksek güçlü LED'lerin gelişimini analiz etmektedir.
Yüksek güçlü LED aydınlatmanın geliştirilmesi Yüksek güçlü LED aydınlatmanın geliştirilmesi iki ana unsura bağlıdır: biri çipin kendisidir; diğeri ise ısı dağılımı, optikler ve sürüş dahil olmak üzere lamba teknolojisidir.
2 Çip desteği
Şu anda, LED çip teknolojisinin geliştirilmesinin anahtarı, alt tabaka malzemesi ve epitaksiyel büyüme teknolojisinde yatmaktadır. Temel malzeme, geleneksel safir malzemeler olan silikon ve silisyum karbürden çinko oksit ve galyum nitrür gibi yeni malzemelere doğru geliştirilmiştir. Vurgulu aydınlatma ve genel aydınlatma için yüksek güçlü yongalar veya dekoratif aydınlatma ve bazı basit yardımcı aydınlatmalar için düşük güçlü yongalar olsun, teknolojik yükseltmelerin anahtarı daha verimli ve istikrarlı yongaların nasıl geliştirileceğidir. Sadece birkaç yıl içinde, çip yapısı, yüzey pürüzlendirme işlemi ve çoklu kuantum kuyu yapısı tasarımı gibi bir dizi teknolojik gelişmenin yardımıyla, LED ışık verimliliğinde büyük bir atılım gerçekleştirdi. Şekil 1, LED çip yapısının gelişiminin şematik bir diyagramıdır. Üretim teknolojisinin kademeli olarak olgunlaşması ile LED kuantum verimliliği daha da geliştirilecek ve LED çiplerinin ışık verimliliği de artırılacaktır.
İnce film çip teknolojisi, her taraftaki ışık çıkışı kaybını azaltabilen ve ışık çıkışının %97'sinden fazlasını yapmak için alttaki yansıtıcı yüzeyi kullanabilen ultra parlak LED çiplerinin üretiminde temel teknolojidir. ön (bkz. Şekil 2). Bu, yalnızca LED'in ışık verimliliğini önemli ölçüde iyileştirmekle kalmaz, aynı zamanda lens tasarımı için üstün uygun koşullar yaratır.
3 Aydınlatma teknolojisine duyulan ihtiyaç
3.1 Isı yayma teknolojisi
Halk her zaman lambaların ve fenerlerin kullanım ömrü konusunda endişe duymuştur. Yalnızca düşük termal dirençli LED bileşenlerinin kullanımına güvenmek, armatür cihazı için iyi bir ısı dağıtma sistemi oluşturamazsa ve PN düğümünü büyük ölçüde azaltmak için PN düğümünden çevreleyen ortama termal direnç etkin bir şekilde azaltılmalıdır. LED'in sıcaklığı ve başarılı uygulama, LED lambaların ömrünü uzatır ve gerçek ışık akısını artırma hedefi. Sıradan geleneksel lambalardan farklı olarak, baskılı devre kartı sadece LED'in güç kaynağı taşıyıcısı değil, aynı zamanda LED'in ısı dağılımı taşıyıcısıdır, bu nedenle ısı emicinin ve baskılı devre kartının ısı dağılımı tasarımı çok önemlidir. Buna ek olarak, armatür üreticisi, ısı dağıtan malzemenin kalitesi, kalınlığı ve boyutu ile ısı dağıtma arayüzünün işlenmesi ve bağlantısı gibi faktörleri de dikkate almalıdır.
3.2 Optik tasarım
Geleneksel lambalarla karşılaştırıldığında, yönlülük ve nokta ışık kaynağı LED'lerin en tipik iki özelliğidir ve LED'lerin bu iki özelliğinden nasıl iyi yararlanılacağı, lambaların optik tasarımının anahtarıdır.
LED'in ikili optik tasarımı sayesinde, LED lambalar daha iyi bir ışık dağılım eğrisi elde edebilir. Örneğin, iç mekan aydınlatma uygulamalarında, lambaların ışığının çok parlak olması gerekir ve ışık alma verimini artırmak için yüksek ışık geçirgenliği olan abajurlar kullanılabilir. Veya lambalara ışık kılavuzu plakası teknolojisini uygulayın, böylece LED nokta ışık kaynağını, yalnızca lambanın ışık dağılımının homojenliğini iyileştirmekle kalmayıp aynı zamanda parlamayı da önleyebilen bir yüzey ışık kaynağına dönüştürün. Ayrıca bazı yardımcı aydınlatma ve vurgulu aydınlatma uygulamalarında aydınlatılacak nesneyi öne çıkarmak için belirli bir yoğunlaştırma efekti gerekir. Bu durumda, ideal optik etkiyi elde etmek için bazı yoğunlaştırıcı lensler veya reflektörlerle birlikte kullanılabilir. .
3.3 Sürücü tasarımı
LED sürücü akımının sabit bir akım çıkışı olmasını sağlamalıdır. LED ileri akım altında çalışırken, düğüm voltajındaki nispi değişiklik çok küçüktür. Bu nedenle, sabit bir LED sürücü akımı sağlamak, temelde sabit bir LED çıkış akımı sağlamakla eşdeğerdir. Ayrıca aydınlatma kontrol tasarımı, mevcut ana akım sürücü tasarımlarından biridir. Daha çok ortam aydınlatma uygulamalarında kullanılır. Farklı ortamlara göre farklı parlaklık seviyelerine ulaşabilir ve enerji tasarrufu hedeflerine tam olarak ulaşabilir. Şu anda, sürücü tasarımının ana eğilimi, güç faktörünü iyileştirmeye, sürücü güç tüketimini azaltmaya, kontrol doğruluğunu optimize etmeye ve yanıt hızını artırmaya odaklanıyor. Tasarım sürecinde, güç kaynağının tasarımı, baskılı devre kartının yerleşimi ve seri-paralel bağlantı dikkate alınması gereken faktörlerdir.
4 Yüksek güçlü LED aydınlatmanın teknik zorlukları
LED'ler iç mekan vurgulu aydınlatma ve dekoratif aydınlatma uygulamalarında tatmin edici bir performans sergilemiş olsalar da, genel aydınlatma ve ortam aydınlatması uygulamalarında başlangıç maliyeti, düşük renk sıcaklıklarında ışık verimliliği, renk geriverim indeksi ve Sistem güvenilirliği vb. dahil olmak üzere hala birçok zorlukla karşı karşıyadırlar.
4.1 İlk satın alma maliyetlerini daha da azaltın
Maliyet, özellikle ev aydınlatma uygulamalarında, iç mekan aydınlatmasında nispeten hassas bir faktördür. Gittikçe daha fazla LED ışık modeli olmasına ve ışık verimliliği sürekli artmasına rağmen, yüksek fiyat sorunu hala devam etmektedir. Ancak LED ışık kaynaklarının fiyatı düşürüldüğünde ve genel sistem tasarımı optimize edildiğinde, toplam maliyet kaçınılmaz olarak düşecektir. Kompakt enerji tasarruflu floresan lamba piyasaya ilk sürüldüğünde, maliyetin yaklaşık 15 ABD Doları olduğunu, ancak şimdi 1,50 ABD Dolarının altına düştüğünü hatırlayın. Bu nedenle, pazarın sürekli gelişmesiyle birlikte, LED ışıkların fiyatının yakında halk tarafından kabul edilebilir bir seviyeye ulaşacağı sonucuna varılabilir.
4.2 Düşük renk sıcaklığında ışık etkisini iyileştirin
4.000K'nin altındaki düşük renk sıcaklığı, genellikle iç mekan ev aydınlatması için ilk tercihtir. Sıcak beyaz ışık, tüm ortamı daha sıcak ve rahatlatıcı hale getirir; soğuk beyaz ışık insanlara daha temiz, verimli ve parlak bir his verirken, ofis ve dış mekan aydınlatması için daha uygundur. Fosfor nedeniyle, LED'in düşük renk sıcaklığındaki ışık verimliliği, genellikle yüksek renk sıcaklığından yaklaşık %30 daha düşüktür.
4.3 Işık verimliliği ve renksel geriverim indeksi yönetimi
Genel olarak, LED'in ışık verimliliği ne kadar yüksek olursa, renksel geriverim indeksi o kadar düşük olur. İç mekan aydınlatması, nesnelerin parlaklığını ve rengini objektif olarak görüntülemek ve dış manzaranın çıplak gözle doğrudan gözlemlenmesinin gerçek etkisini elde etmek için genellikle LED'lerin daha yüksek bir renksel geriverim indeksine sahip olmasını gerektirir. Bu nedenle LED'lerin ışık verimini artırırken renksel geriverim indeksini daha da artırmak gerekiyor. Diğer bir yöntem de, 90'ın üzerinde renk oluşturma indeksinin etkisini elde etmek için lambanın yüzeyine biraz kırmızı ışık eklemektir.
4.4 Yüksek akımlı sürüş sırasında verimliliği artırın
Şu anda, 1W LED'in akımını 350mA'dan 1.000mA'ya çıkarmak genellikle mümkündür. Bununla birlikte, yüksek akımlı sürüş altında, ışık akısı artsa bile, genel performans genellikle nispeten önemli ölçüde azalacaktır. Bu nedenle, toplam sistem maliyeti ve ışık verimliliği dengelenmelidir. LED'lerin ışık verimliliği, yüksek akımlı sürüş altında iyileştirilebilirse, daha yüksek sistem ışık verimliliği sağlanabildiği sürece, gereken LED sayısı büyük ölçüde azaltılabilir ve böylece maliyetler önemli ölçüde azaltılabilir.
4.5 LED'in paket boyutunu daha da küçültün
Çevre koruma, enerji tasarrufu ve kirlilik içermeyen iç mekan LED'lerinin yanı sıra sanat, küçük boyut ve bireysellik özelliklerine de sahiptir. LED paketinin boyutunu daha da küçülterek, lambanın tasarımı daha esnek ve yenilikçi olabilir. Renk oluşturmayı iyileştirmek için karışık aydınlatma gerektiren uygulamalar için, daha küçük paket boyutu, karışık ışık merceği ve karışık ışık efekti tasarımının gerçekleştirilmesinde çok yardımcı olur.
4.6 Hizmet ömrünü uzatın ve sistem güvenilirliğini artırın
Genel aydınlatma uygulamalarında, sistem optimizasyonu yoluyla LED'lerin genel verimliliği, hizmet ömrü ve güvenilirliği iyileştirilmelidir. Geleneksel lambaların sistem montajı nispeten basittir, LED aydınlatma sistemi ise Şekil 3'te gösterildiği gibi birden fazla bileşen içerir.
LED ışık kaynağı: kompakt, verimli, aralarından seçim yapabileceğiniz çeşitli renkler ve çıkış gücü.
Güç Dönüşümü: AC, pil ve diğer güç kaynaklarını güvenli düşük voltajlı, sabit akımlı güç kaynaklarına verimli bir şekilde dönüştürün.
Kontrol ve sürücü: Sabit akım sürücü ve LED'lerin kontrolünü sağlamak için elektronik devreler kullanın.
Termal yönetim: Daha uzun bir hizmet ömrü elde etmek için LED düğümlerinin sıcaklığını kontrol etmek çok önemlidir ve ısı dağılımı analizi de vazgeçilmezdir.
Optik bileşenler: Lens, reflektör veya ışık kılavuz plakası malzemeleri, ışığı hedef alana odaklamak için gerekli optik bileşenlerdir.
5 İç aydınlatmada kullanılan LED ışık kaynaklarına giriş
Yukarıda belirtildiği gibi, ışık kaynağı olarak LED seçerken küçük boyut ve yüksek verimlilik önemli hususlardır. OSLON SSL LED, Osram Opto Semiconductors'ın son ürünü olup, gücü yaklaşık 1W'dir. Şekil 4'te gösterildiği gibi, bu LED esas olarak genel iç mekan aydınlatması için tasarlanmıştır. Küçük bir boyuta ve sadece 3mm x 3mm'lik bir paket boyutuna sahiptir. Kararlı ve güvenilir performansa ve mükemmel ışık verimliliğine sahiptir. Maksimum ışık verimliliği 100lm/w'yi aşıyor. Yüksek akım altında bile mükemmel ışık verimini koruyabilir ve böylece lambanın toplam maliyetini etkin bir şekilde azaltabilir. Ve son derece yüksek güvenilirliğe ve 80° ışın açısına sahiptir, böylece ışığı harici merceğe sorunsuz bir şekilde yansıtabilir. Bu LED aynı zamanda iç mekan spot lambaları, masa lambaları ve tavan projektörleri için ideal bir ışık kaynağıdır.
Bu LED, yüksek akımları etkili bir şekilde idare edebildiği için, tüketicilerin son derece enerji tasarrufu sağlayan ve maliyet tasarrufu sağlayan aydınlatma çözümleri oluşturmasına yardımcı olabilir. Bu bağlamda, OSLON SSL LED, bir"yeşil" gelecekte ışık kaynağı. Bu LED'in termal direnci 7K/W kadar düşüktür, ısı dağılımı yönetimi daha basittir ve kompakt şekli, tasarımcıların karmaşık ve sofistike aydınlatma çözümlerini daha esnek bir şekilde oluşturmasına olanak tanır. Diğer güçlü ışık için beklemeniz gerekiyorsa, bazı lambalarla kullanabilirsiniz. Ultra beyaz ışık (renk sıcaklığı 5.700 ~ 6.500K) versiyonuna ek olarak, orta beyaz ışık ve sıcak beyaz ışık (renk sıcaklığı 2.700 ~ 4.500K) versiyonu da vardır.
OSLON SSL LED, son derece yüksek ışık verimliliği sağlamak için en son çip teknolojisi ile üretilmiştir. OSLON SSL LED'in ana parametreleri Tablo 1'de gösterilmektedir. Şu anda, çalışma akımı 350mA olduğunda, ışık kaynağının ultra-beyaz ışığının (5,700K ve 6,500K renk sıcaklığı) tipik parlaklığı, aşağıdaki kadar yüksektir. 110lm ve maksimum ışık akısı 130lm'dir. Çalışma akımı 350mA ve renk sıcaklığı 3,000K olduğunda, tipik ışık verimliliği 75lm/W'a ulaşabilir ve parlaklık 85lm'ye ulaşabilir. Çalışma akımı 700mA (sıcak beyaz ışık) olduğunda, parlaklık 155lm kadar yüksektir, bu da lümen başına maliyeti azaltabilir ve son derece yüksek ışık verimliliği sağlayabilir. Az sayıda LED bile yüksek aydınlatma standartlarına ulaşabilir.
Örneğin, yaklaşık 15W'lık bir LED spot ışığı tasarlamak için yalnızca yedi OSLON SSL LED'e ihtiyaç vardır (bkz. Şekil 5). Sürüş akımı 700mA olduğunda, LED lambanın parlaklığı yaklaşık 1400lm'ye ulaşabilir ve boyutu çok küçüktür. 80° ışın açısı sayesinde, bir reflektör veya lens ile donatıldığında ışık verimliliği hala çok yüksektir. Isı dağılımı ve ışık kaybı dikkate alındığında bile, lambanın nihai ışık akısı 1.000 lm'yi geçebilir. Ayrıca, farklı bir renk sıcaklığı veya renksel geriverim indeksi gerektiğinde, bu yedi LED'den sadece birkaçı sıcak beyaz veya diğer monokromatik OSLON SSL LED'leri ile değiştirilmelidir. Bu şekilde, herhangi bir renk sıcaklığı veya daha yüksek renksel geriverim elde edilebilir ve LED lambanın tasarım esnekliği büyük ölçüde artırılır.
LED teknolojisinin hızlı gelişimi ve LED ışık verimliliğinin kademeli olarak iyileştirilmesi ile LED uygulamaları giderek daha kapsamlı hale gelecektir. Özellikle giderek daha ciddi hale gelen küresel enerji kıtlığı sorunuyla birlikte, insanlar aydınlatma pazarında LED'in gelişme beklentisine giderek daha fazla önem veriyorlar. LED, akkor lambaların, tungsten lambaların ve flüoresan lambaların yerini alacak potansiyel bir ışık kaynağı olacaktır. Ayrıca iç mekan aydınlatma tasarımı açısından LED, enerji tasarruflu, insancıl ve sanatsal olma eğiliminde olacaktır.
OSLON SSL LED, iç mekan aydınlatma uygulamalarının çeşitli gereksinimlerini karşılar: sadece paket boyutu 3mm x 3mm kadar küçük olmakla kalmaz, aynı zamanda performans istikrarlı ve güvenilirdir; maksimum ışık verimliliği 100lm/w'yi aşıyor ve yüksek akımlarda bile mükemmel ışık verimini koruyabiliyor. , Böylece lambanın toplam maliyetini etkin bir şekilde azaltır; ek olarak, 80° ışın açısı sayesinde, ışığı harici merceğe veya reflektöre sorunsuzca yansıtabilir.
