|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
RADYO ELEKTRONİK VE ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ ANSİKLOPEDİSİ Ultra parlak LED, enerji tasarruflu aydınlatmanın temelidir. Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi
Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi / aydınlatma Yakın zamanda bu makalenin yazarı bir seyyar satıcının metro vagonunda LED ışık reklamı yaptığına tanık oldu. Satıcı, hareket halindeki bir trenin gürültüsü arasında "Bu fenerin süper parlak ampulleri" diye bağırdı, "çok az enerji tüketiyor, bu da pilleri sık sık değiştirmeniz gerekmeyeceği anlamına geliyor." Muhtemelen sözlerinde bazı reklamcılık gerçeği var: Herkes akkor lambaları biliyor, ancak temelde yeni bir ışık kaynağından bahsetmek gerekirse - belki de bu süper parlak LED'lerin gerçekten bu kadar iyi olup olmadığını ve bunlara dayalı bir el fenerinin işe yarayıp yaramayacağını merak edecekler. bu kadar güvenilir bir şekilde bilinmiyor. Her ne kadar pek çok kişi LED'i ışıklı sinyal cihazı olarak kullanmak gibi önemsiz bir görevin farkındadır. Hatta yaygınlık açısından sıradan LED'lerin akkor lambalarla kolayca rekabet edebileceğini ve günlük yaşamda bugün çok yaygın olduklarını söyleyebiliriz - onları karanlıkta bulmak için tasarlanmış ışık göstergeli ev anahtarlarını hatırlayın. Modern sinyalizasyon LED'leri (Işık Yayan Diyot) çok sayıda üretilmekte, sinyalizasyon cihazlarına çok uygun olan farklı parlaklık renklerine ve farklı tasarımlara sahiptir. Giriş sinyallerinin oranına bağlı olarak rengini yumuşak bir şekilde değiştiren iki renkli modelleri satın alabilir, voltaj uygulandığında yanıp sönmesini sağlayabilir, sinyal armatürlerindeki akkor lambaları değiştirmek için standart bir tabana sahip olabilirsiniz. Peki ışık kaynağı olarak anladığımız anlamda hangi standart LED ışık kaynağıdır? Sonuçta, yeterli olan maksimum miktar bir cep telefonunun likit kristal ekranının aydınlatılmasıdır. Bir insanın yarı iletken ışık kaynaklarının ışığında normal bir şekilde yaşayabileceğini, günlük işlerini yaptığını, kitap okuduğunu, rahat bir ortamda keyifli sohbetler yaptığını hayal etmek zor değil mi? Fantazi mi dersiniz? Hayır, bu sadece şimdiki zamanın gerçeği. Işık dalgaları yayan pn bağlantılarının özelliği, tüm yarı iletkenlerin temel bir özelliğidir. Ancak onlara değişen derecelerde bu yetenek bahşedilmiştir. Örneğin, transistörlerin ve geleneksel diyotların yapımında kullanılan silikon pn bağlantıları, geleneksel LED'ler için bile tamamen uygun değildir: çok az ışık dalgası yayarlar. Galyum bileşiklerine (galyum fosfit ve galyum arsenit) dayalı yarı iletkenler çok daha iyi radyasyon yayar, bu nedenle iyi bilinen kırmızı, sarı-yeşil ve yeşil LED'ler bunlara dayanarak üretilir. Geçtiğimiz yüzyılın 60'lı yıllarında bu cihazların ışık verimliliği yalnızca 1,5 lm/W idi. Bir süre sonra araştırma sonuçları yarı iletkenlerin radyasyon verimliliğini 10 lm/W'a çıkarmayı mümkün kıldı. Galyum nitrür üretme teknolojilerinin geliştirilmesi mavi LED'lerin ortaya çıkmasına yol açtı. Artık beyaz ışık yayan LED'leri düşünmenin zamanı geldi. Beyaz LED'ler ilk kez 1998 yılında dünya pazarında ortaya çıktı. Katı hal ışık kaynaklarının bugüne kadar elde edilen verimlilik göstergeleri etkileyici değildir: Spektrumun kırmızı-sarı kısmında yayılan ticari LED örneklerinin ışık verimliliği 65...75 lm/W, yeşil bölgede ise 85...100 lm/W'dir. 150 lm/W ve beyaz bölgede 50 lm/W'a kadar parlıyor. Yaklaşık XNUMX lm/W verimliliğe sahip beyaz ışığın ticari örnekleri yolda ve bu sınır değil. Yani, ortalama olarak, katı hal kaynaklarının XNUMX yıllık varlığı boyunca, verimlilikleri neredeyse iki kat arttı. Genel olarak günümüzde “beyaz” emisyon spektrumuna sahip “çok ortalama” bir LED'in ışık çıkışı, iyi bir floresan lambanın ışık çıkışı düzeyindedir ve ışık çıkışındaki artış devam etmektedir. Katı hal kaynaklarının üretiminin yüksek maliyeti, fantastik bir hizmet ömrüyle karşılanır - 100000 saatten fazla sürekli sorunsuz çalışmanın yanı sıra en yüksek mekanik ve iklimsel güvenilirlik, çok düşük sıcaklıklarda kesintisiz çalışma, cıva gibi zararlı maddeler, temel parlaklık ayarı imkanı ve kısmen yangın güvenliği gereksinimlerini karşılama düşük termal radyasyon, düşük bakım maliyetleri. Doğru, süper parlak LED'lerin fantastik kaynakları hakkındaki bu "zafer şarkısına" bazı uyumsuzluklar getiren bir durum var. Gerçek şu ki, ışık yayan diyotlar çalışma sırasında "yaşlanma" eğilimindedir; bu, emisyon değerlerinin ve dolayısıyla radyasyonun verimliliğinin kaybıyla ifade edilir. Bununla birlikte, ultra parlak LED'lerin saygın global üreticileri, hizmet ömürlerinin yarısı boyunca ilk emisyon değerlerinin %80'inin muhafaza edilmesini garanti etmektedir. İnternet forumlarında makalenin yazarı, LED kaynaklarının gerçek hizmet ömrü hakkında 2...3 bin saat içinde kategorik ifadelerle karşılaştı. Bu yalnızca iki durumda doğru olabilir: Üretimi şüpheli ürünler kullanıldığında, 40 saatlik çalışma sırasında radyasyon verimliliğinin %3000'ına kadarını kaybedebilirler veya LED'ler, nominal olanlar. Şimdi standart LED'lerin "çok renkli" emisyonlarından beyaz "katı hal" ışık üretme teknolojilerini tanıyalım. Şu anda beyaz ışık üretmek için tamamı "katı hal" endüstrisinde aktif olarak kullanılan dört yöntem bulunmaktadır. İncirde. Şekil 1, farklı renkleri, yani klasik RGB üçlüsünü, yani kırmızı, yeşil ve maviyi karıştırmaya yönelik bir yöntemi göstermektedir. LED kaynağının bir çipinde, çok renkli ışık yayan kristaller bir mozaik desende birbirine yakın bir şekilde düzenlenmiştir; bunların ışığı, toplam emisyon spektrumu güneşinkine yakın olacak şekilde bir mercek kullanılarak odaklanır. R, G ve B kanallarını ayrı ayrı kontrol ederek LED ışığının herhangi bir rengini (veya renk tonunu) elde edebilirsiniz. Bu yöntemin dezavantajı da açıktır: farklı renkteki LED'ler farklı radyasyon verimliliklerine sahip olduğundan, imalatta önemli bir emek yoğunluğu (ve dolayısıyla yüksek maliyet) ve R, G, B kanallarının renk dengeleme ihtiyacıdır. Ancak bu yöntem, renkli dış mekan reklam panoları oluşturmak için giderek daha fazla kullanılıyor.
Beyaz ışık üretmenin ikinci yönteminin temel prensipleri, bir flüoresan lambanın çalışma prensiplerinden ödünç alınmıştır. Bu durumda (bkz. Şekil 2), LED muhafazasının iç yüzeyine, radyasyonun etkisi altında beyaz ışıkla parlamaya başlayan UV aralığında dalgalar yayan özel bir üç renkli fosfor uygulanır. Yöntemin dezavantajları arasında ışık çıkış veriminin çok yüksek olmaması da belirtilmelidir. Bu nedenle üçüncü ve dördüncü yöntemlerin teknolojik açıdan en gelişmiş ve ticari açıdan en karlı olduğu ortaya çıktı. Ancak en ilginç olanı, bu yöntemlerin ikinci yöntemin mantıksal bir gelişimi olması, yani lüminesans etkisini de kullanıyor olmalarıdır.
Üçüncü yöntemin teknolojisi mavi bir LED'in kullanımına dayanmaktadır, ancak buradaki ışık yayan kristal, üzerine sarı bir fosforun uygulandığı yapıcı bir reflektörle çevrelenmiştir. Böylece renkler karıştırıldığında, Şekil 3'de gösterildiği gibi spektral bileşimi beyaza çok yakın olan ışık üretilir. XNUMX.
Dördüncü yöntemin üçüncüden çok az farkı vardır ve aslında, yayılan ışığın spektral bileşimini iyileştirmeyi amaçlayan mantıksal gelişimidir. Bu yöntem aynı mavi renkli LED'e dayanmaktadır, aynı tasarım reflektörü sağlanmıştır, ancak buna zaten iki tip fosfor uygulanmıştır - yeşil ve kırmızı parlak renklerle (bkz. Şekil 4).
Beyaz ışığa yakın bir emisyon spektrumuna sahip ticari LED'lerin büyük çoğunluğu, tek ve çift fosforlu ışıldama teknolojisine dayalı olarak üretilmektedir. Bu nedenle, bu tür LED'lerden gelen ışığın hafif mavi-mor "soğuk" bir tonu vardır. “Katı hal ışığının” maliyeti ve uygulanmasının ekonomik fizibilitesi hakkında ne söylenebilir? Şu anda, "katı hal ışığı" en pahalı ışık enerjisi kaynağıdır, tabii ki yalnızca bir birim ışık enerjisinin "üretilmesinin" maliyeti dikkate alınırsa. 1 lümenlik “katı hal ışığının” fiyatı hala klasik akkor lambanın ürettiği 30 lümenlik maliyetten 50...1 kat daha yüksektir. Örneğin yazar, 5 W güç tüketen bir LED lambayı 15 dolara satın almayı başarırken, aynı ışık çıkışına ve 60 W güç tüketimine sahip normal bir akkor lambanın maliyeti 1 dolardan biraz daha azdı. Başka bir hesaplama, toplam maliyeti 20 ABD doları olan 20 ultra parlak LED'den oluşan bir matrisin ışık çıkışı açısından, maliyeti 20 ABD doları olan 1 W halojen lambaya yakın olduğunu göstermektedir. Ancak sonuçlara varmak için acele etmeyin. LED ve klasik akkor lambaların kullanım ömrü ve aydınlatma verimliliği karşılaştırıldığında, tasarrufun açıkça görüldüğünü söyleyebiliriz. Ancak bu tasarruf anlık değil, uzun vadelidir. Uzmanlara göre, katı hal ışık kaynaklarının maliyetini düşürmenin dinamikleri, ışık çıkışlarındaki artış kadar hızlı olmayacak: Kullanım verimliliğinin iki katına çıkmasıyla maliyetin yalnızca %20 oranında düşmesi bekleniyor. LED kaynaklarının pazarlara tanıtımı şu senaryoya göre gerçekleşiyor: İlk başta ikincil (dekoratif) aydınlatma olarak kullanıldılar ve bugün akkor ve halojen lambaların aşamalı olarak kullanımdan kaldırılmasına yönelik çalışmalar aktif olarak devam ediyor. Otomobil üreticileri halihazırda aktif olarak beyaz LED'lere dayalı uzun ve kısa huzmeli farlar geliştiriyor. Geliştirme başarıları etkileyici: Standart bir ksenon lambayla ilişkili olan yaklaşık 1000 lm'lik bir ışık akısı elde edildi. Yurtdışındaki yön göstergeleri ile her şey çok daha basit - teknolojiler geliştirildi ve hızla uygulanıyor. İncirde. Şekil 5, 106 süper parlak LED'den yapılmış, 4 mm çapında endüstriyel bir otomotiv LED kısa huzmeli farını göstermektedir.
Şimdi ultra parlak LED'lerin optik özelliklerinden ve özellikle bu verilerin teknik belgelerde nasıl sunulduğundan bahsedeceğiz. Herhangi bir LED, gözlemciye göre konumuna bağlı olarak, yönsel olarak, yani düzensiz bir şekilde bir ışık akısı yayar. Bazı LED'lerin belirgin bir yönlülüğü vardır: küçük spot ışıkları gibi parlarlar. Diğerleri, reflektörlü akkor lambaya benzer - buradaki ışık dalgaları oldukça geniş bir mekansal sektör üzerinde yayılır. Uzaysal radyasyonun tekdüzeliğini sağlamaya ihtiyaç duyulursa, farklı yönlere yönlendirilmiş LED'lerin yapısal bir montajı kurtarmaya gelir. Bir LED'in ana uzaysal optik özelliği yönlülüğüdür. Üreticiler, yönlülük türünü ilk olarak radyasyon açısına ve ikinci olarak radyasyon düzenine göre tanımlar. İlk karakteristik sadece çıplak bir “sayı” ise, ikincisi çok daha bilgilendirici bir grafik olacaktır. Aydınlatma sistemi tasarım mühendisinin bilmesi için radyasyon modelinin türü son derece önemlidir. İncirde. Şekil 6, LED endüstrisinde dünya liderlerinden biri olan NICHIA tarafından üretilen beyaz LED NSPW515BS'nin en bilgilendirici radyasyon modelini göstermektedir. Diyagramın sağ tarafı kutupsal koordinatlarda, sol tarafı ise Kartezyen koordinatlardadır. Bu tür grafiklerde argüman, ana eksene (maksimum radyasyon çizgisi) göre dönme açısıdır ve fonksiyon boyutsuz bir niceliktir. Fonksiyon çizgisi boyunca grafik, maksimum radyasyon değerine normalleştirilir ve LED'in ileri akımının belirli bir değerinde mcd cinsinden verilen ışık yoğunluğu, normalleştirme değeri görevi görür. Radyasyon modelinde bu parametre boyutsuz bir "birime" karşılık gelir.
Bazı durumlarda, radyasyon deseni yeterince geniş olduğunda (bu tür LED'ler genellikle yalnızca yönsüz aydınlatma amaçlıdır), ışık akısı değeri lm cinsinden verilir; bu, standart yöntemler kullanılarak aydınlatmanın hesaplanması için çok uygundur. Ayrıca şirketler teknik belgelerde LED radyasyonunun spektral özelliklerinin türünü sağlar. Ne için? Gerçek şu ki, ışığın renk sıcaklığı bir kişinin duygusal durumunu büyük ölçüde etkiler. Şimdiye kadar LED aydınlatma “soğuk”, “kasvetli” ve “rahatsız edici” bir imaja sahipti. Ancak son zamanlarda piyasada akkor lambanın ışığını taklit eden sıcak beyaz LED'ler ortaya çıktı. Özellikle bu tür LED'ler NICHIA ürün yelpazesinde de bulunmaktadır. Sıcak beyaz LED'lerin radyasyonu ile beyaz tipin radyasyonu arasındaki fark en açık şekilde Şekil 7'de gösterilmektedir. Şekil XNUMX'de bahsedilen LED'lerin spektrumları gösterilmektedir.
Sunulan spektrumları analiz edelim. Beyaz bir LED'in radyasyonu, spektrumun "mavi" bölgesindeki yüksek amplitüdlü bir zirve tarafından "solgunluk" verir ve sıcak beyaz bir LED'de mavi bileşen, sarı fosforun daha yoğun radyasyonu tarafından "bastırılır". Radyasyonu “sıcak” bir tonda renklendirir. Öte yandan LED'lerin elektriksel parametrelerinin de değerlendirilmesi gerekmektedir. Bu, en açık şekilde akım-gerilim karakteristiği (VC), yani diyottan geçen akımın kendisine uygulanan gerilime bağımlılığı ile açıklanmaktadır (Şekil 8). Ters (blokaj) voltaj uygulandığında LED dahil herhangi bir diyot akımı iletmez. Ancak doğrultucu diyotların aksine LED'ler büyük ters voltajlara izin vermez. Standart maksimum LED ters voltajı 5 V'u geçmez, bu nedenle "kutupların ters çevrilmesi" konusunda dikkatli olunması önerilir.
LED'lerin akım-gerilim özelliklerinin doğrudan dalı, geleneksel diyotların akım-gerilim özelliklerinden yalnızca açılma gerilimi ve açık durumdaki gerilim düşüşü değerinde farklılık gösterir. Eğer germanyum diyotlar 0,1...0,2 V voltajda açılırsa, silikon diyotlar 0,6...0,7 V voltajda açılırsa LED'lerin açılma voltajı 1,2...2,9 V aralığında olur. Açıldıktan sonra voltaj LED'lerdeki akım artışıyla birlikte biraz artar ve yaklaşık 1 mA'lik bir akımda zaten belirli bir seviyede stabilize olur. Şek. Şekil 8 ayrıca LED ateşleme voltajı ile akımın kontrolsüz artışı arasındaki farkın sadece 0,3 V olduğunu açıkça göstermektedir. Herhangi bir yarı iletken gibi bir LED de sonsuz büyük akımları geçemez - ısınma nedeniyle erir. Bu nedenle aşırı voltajı "söndürecek" ve akım akışını sınırlayacak bir balast kullanılması gerekir. LED'ler sabit (veya darbeli) voltajla beslendiğinden, en basit balast ağırlıklı olarak geleneksel aktif dirençtir. Elektronik akım kaynaklarına dayalı daha karmaşık ve daha ekonomik balast türleri de vardır. Yazar: B. Semenov
Optik Sinyalleri Kontrol Etmenin ve Yönetmenin Yeni Bir Yolu
05.05.2024 Primium Seneca klavye
05.05.2024 Dünyanın en yüksek astronomi gözlemevi açıldı
04.05.2024
▪ Samsung, sabit diskli ilk cep telefonunu piyasaya sürdü ▪ Elpida tarafından dirençli bellek prototipi ▪ Metrodaki hava insan vücudunu yok ediyor ▪ Biyokütle atıklarından PET plastik ▪ Rüzgar türbinleri iklimi etkiliyor
▪ sitenin RF güç amplifikatörleri bölümü. Makale seçimi ▪ makale Turbojet uçağı. Buluş ve üretim tarihi ▪ makale Göz neyden yapılmıştır? ayrıntılı cevap ▪ makale Islak yarım süngü. turist ipuçları ▪ makale Saç için sabitleyiciler. Basit tarifler ve ipuçları ▪ makale Dönen kol. Odak Sırrı
Ana sayfa | Kütüphane | Makaleler | Site haritası | Site incelemeleri
www.diagram.com.ua |
Diğer makalelere bakın bölüm 
En son bilim ve teknoloji haberleri, yeni elektronikler:
Bu sayfanın tüm dilleri