Kas padara LED apgaismojumu ar lielāku efektivitāti?
LED apgaismojuma pārskats
Gaismas diožu augstā efektivitāteizriet no to unikālajiem pusvadītāju materiāliem un struktūras. Atšķirībā no kvēlspuldzēm, kas rada gaismu, sildot kvēldiegu, gaismas diodes pārveido elektroenerģiju tieši gaismā ar elektroluminiscences palīdzību. Šis process novērš enerģijas izšķērdēšanu, ko rada siltuma ražošana, nodrošinot efektīvāku gaismas ražošanu.
Gaismas diodes tiek ražotas, apvienojot divu veidu pusvadītāju kristālus: viens leģēts ar 3-valentu materiālu (piemēram, indiju vai boru), lai veidotu P-tipa pusvadītāju, bet otrs leģēts ar 5-valentu materiālu (piemēram, fosforu vai arsēnu), lai izveidotu pusvadītāju. Šis dopinga process veido pn savienojumu, kas ļauj strāvai plūst tikai vienā virzienā.
Ja pāri PN savienojumam tiek pielikts piemērots spriegums, elektroni no N-tipa apgabala pārvietojas, lai aizpildītu "caurumus" P- tipa apgabalā (stāvoklis, kas pazīstams kā tiešā novirze). Šī rekombinācija atbrīvo enerģiju fotonu veidā, radot gaismu. Izstarotās gaismas krāsu nosaka pusvadītāja enerģijas joslas sprauga un izmantotie dopingmateriāli; piemēram, pievienojot alumīniju gallija arsenīda diodei, tiek iegūta sarkana LED gaisma.¹
LED apgaismojuma priekšrocības
LED apgaismojumspiedāvā virkni priekšrocību, kas ir veicinājušas tā ātru ieviešanu dažādās lietojumprogrammās. Nesenā pētījumā Mičiganas Universitātes pētnieki parādīja, ka gaismas diodes var būt līdz pat 44% efektīvākas nekā 4 pēdu dienasgaismas lampas un par 18% līdz 44% efektīvākas nekā T8 dienasgaismas spuldzes.²
Gaismas diodēm ir arī pagarināts kalpošanas laiks līdz pat 25 000 stundām{3}}25 reizes ilgāks nekā tradicionālajām kvēlspuldzēm-, tādējādi ievērojami samazinot nomaiņas un apkopes izmaksas. Tiem raksturīgais cietvielu dizains nodrošina izturību, padarot tos izturīgus pret lūzumiem un spējīgus izturēt ārkārtējus vides apstākļus.
Turklāt gaismas diodes nodrošina tūlītēju spilgtumu un plašu krāsu iespēju klāstu, un tās ir saderīgas ar zemsprieguma sistēmām (tostarp saules enerģiju). Šīs īpašības padara tos par ideālu izvēli rūpnieciskam un āra apgaismojumam.³
LED vēsturiskā attīstība
Apgaismojuma nozare uzsāka savu trešo lielo revolūciju, plaši ieviešot gaismas diodes, kas sekoja kvēlspuldžu un dienasgaismas lampu laikmetam. Šīs izmaiņas bija iespējamas, pateicoties elektroluminiscences attīstībai, ko pirmo reizi novēroja Henrijs Džozefs Raunds 1907. gadā.
Sekojošie sasniegumi bija Oļega Loseva pirmā gaismas diodes izveide 1927. gadā, bet Niks Holonyaks Jr. 1962. gadā uzņēmumā General Electric izstrādāja pirmo praktisko redzamā-spektra LED, kas iezīmēja LED komercializācijas sākumu.
Sākotnēji gaismas diodes ierobežoja zema gaismas plūsma un monohromatiskā gaismas jauda, ierobežojot to izmantošanu vispārējā apgaismojumā. Tomēr Shuji Nakamura zilās gaismas diodes izgudrojums risināja šos ierobežojumus, ļaujot ražot baltu gaismu un dažādas krāsu temperatūras.
Līdz 2000. gadiem balto gaismas diožu komercializācija izraisīja to strauju ieviešanu dažādos apgaismojuma lietojumos. Šī tendence turpinājās 2010. gados, ko atbalstīja efektivitātes, spilgtuma un izmaksu samazinājuma uzlabojumi. Mūsdienās tehnoloģija turpina attīstīties, pastāvīgi uzlabojot efektivitāti, krāsu kvalitāti un lietojumu daudzpusību.¹
Jaunākie pētījumi un attīstība LED jomā
LED efektivitātes krituma pārvarēšana
gadā publicēts pētījumsZinātnes attīstībarisina ilgstošo-problēmu saistībā ar LED tehnoloģiju efektivitātes samazināšanos-, parādību, kad spilgtums samazinās, pārsniedzot noteiktu slieksni, pat palielinoties elektrības ievadei.
Pētnieku komanda izstrādāja nanomēroga LED dizainu ar cinka oksīda spurām, kas ievērojami uzlabo elektriskās strāvas apstrādi un samazina efektivitātes samazināšanās ietekmi. Šī uzlabotā gaismas diode sasniedza 100–1000 reižu lielāku spilgtumu un ģenerēja līdz 20 mikrovatiem jaudu, salīdzinot ar 22 nanvatiem, ko parasti ražo tradicionālās submikronu{6}izmēra gaismas diodes.
LED apgaismojuma pārskats
Gaismas diožu augstā efektivitāteizriet no to unikālajiem pusvadītāju materiāliem un struktūras. Atšķirībā no kvēlspuldzēm, kas rada gaismu, sildot kvēldiegu, gaismas diodes pārveido elektroenerģiju tieši gaismā ar elektroluminiscences palīdzību. Šis process novērš enerģijas izšķērdēšanu, ko rada siltuma ražošana, nodrošinot efektīvāku gaismas ražošanu.
Gaismas diodes tiek ražotas, apvienojot divu veidu pusvadītāju kristālus: viens leģēts ar 3-valentu materiālu (piemēram, indiju vai boru), lai veidotu P-tipa pusvadītāju, bet otrs leģēts ar 5-valentu materiālu (piemēram, fosforu vai arsēnu), lai izveidotu pusvadītāju. Šis dopinga process veido pn savienojumu, kas ļauj strāvai plūst tikai vienā virzienā.
Ja pāri PN savienojumam tiek pielikts piemērots spriegums, elektroni no N-tipa apgabala pārvietojas, lai aizpildītu "caurumus" P- tipa apgabalā (stāvoklis, kas pazīstams kā tiešā novirze). Šī rekombinācija atbrīvo enerģiju fotonu veidā, radot gaismu. Izstarotās gaismas krāsu nosaka pusvadītāja enerģijas joslas sprauga un izmantotie dopingmateriāli; piemēram, pievienojot alumīniju gallija arsenīda diodei, tiek iegūta sarkana LED gaisma.¹
LED apgaismojuma priekšrocības
LED apgaismojuma piedāvājumivirkne priekšrocību, kas ir veicinājušas tā ātru ieviešanu dažādās lietojumprogrammās. Nesenā pētījumā Mičiganas Universitātes pētnieki parādīja, ka gaismas diodes var būt līdz pat 44% efektīvākas nekā 4 pēdu dienasgaismas lampas un par 18% līdz 44% efektīvākas nekā T8 dienasgaismas spuldzes.²
Gaismas diodēm ir arī pagarināts kalpošanas laiks līdz pat 25 000 stundām{3}}25 reizes ilgāks nekā tradicionālajām kvēlspuldzēm-, tādējādi ievērojami samazinot nomaiņas un apkopes izmaksas. Tiem raksturīgais cietvielu dizains nodrošina izturību, padarot tos izturīgus pret lūzumiem un spējīgus izturēt ārkārtējus vides apstākļus.
Turklāt gaismas diodes nodrošina tūlītēju spilgtumu un plašu krāsu iespēju klāstu, un tās ir saderīgas ar zemsprieguma sistēmām (tostarp saules enerģiju). Šīs īpašības padara tos par ideālu izvēli rūpnieciskam un āra apgaismojumam.³
LED vēsturiskā attīstība
Apgaismojuma nozare uzsāka savu trešo lielo revolūciju, plaši ieviešot gaismas diodes, kas sekoja kvēlspuldžu un dienasgaismas lampu laikmetam. Šīs izmaiņas bija iespējamas, pateicoties elektroluminiscences attīstībai, ko pirmo reizi novēroja Henrijs Džozefs Raunds 1907. gadā.
Sekojošie sasniegumi bija Oļega Loseva pirmā gaismas diodes izveide 1927. gadā, bet Niks Holonyaks Jr. 1962. gadā uzņēmumā General Electric izstrādāja pirmo praktisko redzamā-spektra LED, kas iezīmēja LED komercializācijas sākumu.
Sākotnēji gaismas diodes ierobežoja zema gaismas plūsma un monohromatiskā gaismas jauda, ierobežojot to izmantošanu vispārējā apgaismojumā. Tomēr Shuji Nakamura zilās gaismas diodes izgudrojums risināja šos ierobežojumus, ļaujot ražot baltu gaismu un dažādas krāsu temperatūras.
Līdz 2000. gadiem balto gaismas diožu komercializācija izraisīja to strauju ieviešanu dažādos apgaismojuma lietojumos. Šī tendence turpinājās 2010. gados, ko atbalstīja efektivitātes, spilgtuma un izmaksu samazinājuma uzlabojumi. Mūsdienās tehnoloģija turpina attīstīties, pastāvīgi uzlabojot efektivitāti, krāsu kvalitāti un lietojumu daudzpusību.¹
Jaunākie pētījumi un attīstība LED jomā
LED efektivitātes krituma pārvarēšana
gadā publicēts pētījumsZinātnes attīstībarisina ilgstošo-problēmu saistībā ar LED tehnoloģiju efektivitātes samazināšanos-, parādību, kad spilgtums samazinās, pārsniedzot noteiktu slieksni, pat palielinoties elektrības ievadei.
Pētnieku komanda izstrādāja nanomēroga LED dizainu ar cinka oksīda spurām, kas ievērojami uzlabo elektriskās strāvas apstrādi un samazina efektivitātes samazināšanās ietekmi. Šī uzlabotā gaismas diode sasniedza 100–1000 reižu lielāku spilgtumu un ģenerēja līdz 20 mikrovatiem jaudu, salīdzinot ar 22 nanvatiem, ko parasti ražo tradicionālās submikronu{6}izmēra gaismas diodes.
Šis sasniegums ir liels progressLED efektivitātē, kas potenciāli ļauj izveidot spilgtākus un efektīvākus gaismas avotus dažādiem lietojumiem, tostarp sakaru tehnoloģijām un dezinfekcijas sistēmām.⁴
Quantum Dot LED viedā apgaismojuma sistēma
Pētnieki no Kembridžas Universitātes izstrādāja kvantu punktu{0}}viedā apgaismojuma sistēmu, kas piedāvā izcilu krāsu precizitāti un plašāku spektra pielāgošanu salīdzinājumā ar tradicionālajām LED. Rezultāti tika publicētiDabas sakari.
QD{0}}LED sistēma izmanto vairākas primārās krāsas papildus standarta zaļajai, sarkanajai un zilajai, ļaujot precīzāk atveidot dabisko dienasgaismu. Tas sasniedza korelēto krāsu temperatūras (CCT) diapazonu no 2243K (sarkanīgi silta gaisma) līdz 9207K (spilgta pusdienas saules gaisma) un krāsu atveides indeksu (CRI) 97, kas pārsniedz pašreizējo komerciālo viedo spuldžu diapazonu no 80 līdz 91 CRI.
Šis uzlabojums varētu ievērojami uzlabot vizuālo komfortu un energoefektivitāti, nodrošinot dinamiskāku un atsaucīgāku apgaismojuma vidi, kas pielāgojas lietotāju vajadzībām un dabiskā apgaismojuma apstākļiem.⁵
Elastīga organiskā LED sveču gaisma
Nesenā pētījumā, kas publicētsACS lietišķie elektroniskie materiāli, pētnieki izveidoja elastīgu organisko gaismas diožu, kas izstaro siltu, sveču gaismu -līdzīgu spīdumu, vienlaikus samazinot zilo gaismu-, kas ir komponents, kas traucē miegu, nomācot melatonīna veidošanos.
Šī novatoriskā LEDizmanto vizlas pamatni, kas piešķir tai elastību un izturību; tas var izturēt līdz 50 000 līkumiem bez lūzuma. Pārbaudes parādīja, ka 1,5 stundu ilga šīs LED gaismas iedarbība nomāca melatonīna veidošanos tikai par 1,6%, kas ir krasā pretstatā 29% samazinājumam, ko izraisīja aukstās-baltās kompaktās luminiscences spuldzes (CFL).
Šī izstrāde piedāvā praktisku risinājumu nakts apgaismojumam mājās, viesnīcās un veselības aprūpes iestādēs, kur svarīgs ir ērts,{0}}miegam draudzīgs apgaismojums.⁶
LED apgaismojuma izaicinājumi un ierobežojumi
Neskatoties uz daudzajām LED apgaismojuma priekšrocībām, joprojām ir vairāki izaicinājumi un ierobežojumi, kas ir jārisina, lai maksimāli palielinātu tā priekšrocības.
Viena no galvenajām problēmām rodas pārejas laikā uzLED tehnoloģija. Piemēram, 2013. gadā Kalifornijas štata Deivisas pilsēta uzsāka vērienīgu projektu, lai aizstātu 2600 ielu apgaismojumu ar gaismas diodēm, -lai saskartos ar ievērojamu sabiedrības reakciju. Jaunās gaismas diodes izraisīja pārmērīgu atspīdumu, iekļuva mājās (traucējot nakts privātumu) un mainīja pilsētas mājīgo nakts gaisotni. Lai atrisinātu šīs problēmas, pilsētai bija jāpielāgo projekts, lai izmantotu zemākas krāsu temperatūras gaismas diodes, radot papildu izmaksas 350 000 USD apmērā. Šis gadījums uzsver nepieciešamību pēc rūpīgas plānošanas, kas līdzsvaro energoefektivitāti ar cilvēka komfortu un estētiskiem apsvērumiem, kad tiek pieņemts LED apgaismojums plašā mērogā.
Vēl viens būtisks ierobežojums ir zilās gaismas saturs daudzās gaismas diodēs. Ir zināms, ka zilā gaisma izjauc cilvēka diennakts ritmus un nomāc melatonīna ražošanu, negatīvi ietekmējot miega kvalitāti. Šī problēma ir novērota visā Eiropā, kur pāreja no siltā nātrija ielu apgaismojuma uz vēsām-baltām gaismas diodēm ir palielinājusi zilās gaismas iedarbību, ne tikai ietekmējot cilvēku veselību, bet arī samazinot zvaigžņu redzamību (parādība, kas pazīstama kā gaismas piesārņojums).
Ārpus cilvēka veselības,LED apgaismojumspalielināts spilgtums var izjaukt dabiskās gaismas{0}}tumsas ciklus, kaitējot savvaļas dzīvniekiem. Mākslīgā gaismas diožu radītā gaisma mulsina gājputnus (izvedot tos no kursa) un dezorientē jūras bruņurupuču mazuļus (kuri paļaujas uz mēness gaismu, lai virzītos uz okeānu), izraisot kaitīgas sekas šīm sugām un to ekosistēmām.⁷,⁸,⁹
LED tehnoloģiju nākotne
Kopš tā sākuma,LED apgaismojuma tehnoloģijair ievērojami progresējis, sniedzot ievērojamas priekšrocības energoefektivitātes, ilgmūžības un daudzpusības jomā,{0}}un tā attīstība neliecina par palēnināšanos.
Pašreizējie pētniecības centieni ir vērsti uz LED efektivitātes palielināšanu, lai sasniegtu tās teorētiskās robežas. To panākot, tiks nodrošināts papildu enerģijas ietaupījums un samazināta tehnoloģijas ietekme uz vidi, padarot to par vēl ilgtspējīgāku izvēli globālajām apgaismojuma vajadzībām. Turklāt ir sagaidāms, ka LED integrēšana ar progresīvām vadības sistēmām un lietu interneta (IoT) tehnoloģiju radīs revolūciju apgaismojuma pārvaldībā: šie viedie iestatījumi optimizēs enerģijas patēriņu, pielāgojoties noslogojumam, dabiskajam apgaismojumam un lietotāju vēlmēm, vienlaikus nodrošinot ļoti pielāgotu apgaismojuma pieredzi dažādām telpām un aktivitātēm.
Pieaugot vides problēmām, nozare lielāku uzsvaru liks uz ilgtspējīgu ražošanas praksi un materiāliem. Tas ietver pastāvīgu izpēti par gaismas diožu organiskajām un bioloģiski noārdāmajām sastāvdaļām, kuru mērķis ir izstrādāt apgaismojuma risinājumus, kas ir ne tikai energoefektīvi{1}lietošanā, bet arī samazina ietekmi uz vidi visā to dzīves ciklā-no ražošanas līdz iznīcināšanai.
Lai gan gaismas diodes ir gatavas ieņemt galveno lomu efektīva, ilgtspējīga apgaismojuma veicināšanā visā pasaulē, to turpmākie panākumi būs atkarīgi no atlikušo problēmu risināšanas. Tas ietver rūpīgu novērtēšanu par to ilgtermiņaLED tehnoloģijaattiecas gan uz cilvēku sabiedrībām, gan uz dabas pasauli.¹⁰
Kopā mēs to padarām labāku.
Shenzhen Benwei Lighting Technology Co, Ltd
Mobilais/Whatsapp :(+86)18673599565
E-pasts:bwzm15@benweilighting.com
Skype: benweilight88
Tīmeklis:www.benweilight.com
Pievienot: F ēka, Yuanfen industriālā zona, Longhua, Bao'an rajons, Šenžeņa, Ķīna
