Stutt umræða um LED ljósdíóða með mjög háum birtu og notkun þeirra

Elstu GaP og GaAsP homojunction rauður, gulur og grænn ljósdíóða með lítilli skilvirkni á áttunda áratugnum hefur verið notaður á gaumljós, stafræna og textaskjái. Upp frá því byrjaði LED að fara inn á ýmis notkunarsvið, þar á meðal flugvélar, flugvélar, bíla, iðnaðarforrit, fjarskipti, neysluvörur osfrv., sem nær til ýmissa geira þjóðarbúsins og þúsunda heimila. Árið 1996 hafði LED sala um allan heim náð milljörðum dollara. Þrátt fyrir að ljósdíóða hafi verið takmörkuð af litum og birtuskilvirkni í mörg ár, hafa GaP og GaAsLED notendur notið góðs af langri líftíma, mikilli áreiðanleika, lágum rekstrarstraumi, samhæfni við TTL og CMOS stafrænar hringrásir og margra annarra kosta.
Á síðasta áratug hefur hár birta og fullur litur verið háþróað efni í rannsóknum á LED efnum og tækjatækni. Ofurhá birta (UHB) vísar til LED með ljósstyrk 100mcd eða meira, einnig þekkt sem Candela (cd) stig LED. Þróunarframfarir A1GaInP og InGaNFED með mikilli birtu er mjög hröð og hefur nú náð frammistöðustigi sem hefðbundin efni GaA1As, GaAsP og GaP geta ekki náð. Árið 1991 þróuðu Toshiba frá Japan og HP í Bandaríkjunum InGaA1P620nm appelsínugult ljósdíóða með ofurhári birtu og árið 1992 var InGaA1P590nm gulur ljósdíóða með ofurhári birtu tekinn í notkun. Sama ár þróaði Toshiba InGaA1P573nm gulgrænn LED með ofurhári birtu með venjulegum ljósstyrk upp á 2cd. Árið 1994 þróaði japanska Nichia Corporation InGaN450nm bláa (græna) LED með ofurhári birtu. Á þessum tímapunkti hafa þrír aðallitirnir sem krafist er fyrir litaskjáinn, rauður, grænn, blár, sem og appelsínugulur og gulur ljósdíóða, allir náð Candela stigi ljósstyrks, sem hefur náð ofurhári birtu og fullum litaskjá, sem gerir úti full- litaskjár ljósgeislaröra að veruleika. Þróun LED í okkar landi hófst á áttunda áratugnum og iðnaðurinn kom fram á níunda áratugnum. Það eru meira en 100 fyrirtæki á landsvísu, þar sem 95% framleiðenda stunda eftirpökkunarframleiðslu og næstum allar nauðsynlegar flísar eru fluttar inn erlendis frá. Með nokkrum „fimm ára áætlunum“ fyrir tæknibreytingar, tæknibyltingar, kynningu á háþróuðum erlendum búnaði og nokkrum lykiltækni, hefur LED framleiðslutækni Kína tekið skref fram á við.

1、 Afköst LED með ofurhári birtu:
Í samanburði við GaAsP GaPLED hefur rautt A1GaAsLED með ofurhári birtu meiri birtuskilvirkni og birtuskilvirkni gagnsærrar lítillar birtuskila (TS) A1GaAsLED (640nm) er nálægt 10lm/w, sem er 10 sinnum meiri en rauð GaAsP GaPLED. Ofurhá birta InGaAlPLED gefur sömu liti og GaAsP GaPLED, þar á meðal: grængulur (560nm), ljósgrænn gulur (570nm), gulur (585nm), ljósgulur (590nm), appelsínugulur (605nm) og ljósrautt (625nm) , djúprauður (640nm)). Samanburður á ljósnýtni gagnsæs undirlags A1GaInPLED við önnur LED mannvirki og glóandi ljósgjafa, er birtuvirkni InGaAlPLED gleypa undirlags (AS) 101m/w og ljósnýtni gagnsæs undirlags (TS) er 201m/w, sem er 10 -20 sinnum hærri en GaAsP GaPLED á bylgjulengdarsviðinu 590-626nm; Á bylgjulengdarbilinu 560-570 er það 2-4 sinnum hærra en GaAsP GaPLED. Ofurhá birta InGaNFED veitir blátt og grænt ljós, með bylgjulengdarsviði 450-480nm fyrir blátt, 500nm fyrir blágrænt og 520nm fyrir grænt; Ljósnýting þess er 3-151m/w. Núverandi birtuskilvirkni LED ljósdíóða með ofurhári birtu hefur farið fram úr glóperum með síum og getur komið í stað glóperu sem er minna en 1 watt. Þar að auki geta LED fylki komið í stað glóperu með afl sem er minna en 150 vött. Í mörgum forritum nota glóperur síur til að fá rauða, appelsínugula, græna og bláa liti, á meðan notkun ljósdíóða með mjög mikilli birtu getur náð sama lit. Undanfarin ár hafa ljósdíóðir með ofurhári birtu, úr AlGaInP og InGaN efnum, sameinað marga (rauða, bláa, græna) LED flís með mjög mikilli birtu, sem gerir kleift að nota ýmsa liti án þess að þurfa síur. Að meðtöldum rauðum, appelsínugulum, gulum, grænum og bláum, hefur birtuskilvirkni þeirra farið fram úr glóperum og er nálægt því að vera með framflúrperum. Lýsandi birta hefur farið yfir 1000mcd, sem getur mætt þörfum úti í öllum veðri og fullum litaskjá. Stóri LED litaskjárinn getur táknað himininn og hafið og náð 3D hreyfimyndum. Nýja kynslóðin af rauðum, grænum og bláum ljósdíóðum með ofurhári birtu hefur náð áður óþekktum árangri

2、 Notkun á ofurhári birtu LED:
Bílmerki: Bílaljósin að utan á bílnum eru aðallega stefnuljós, afturljós og bremsuljós; Innra rými bílsins þjónar aðallega sem lýsing og skjár fyrir ýmis hljóðfæri. Ofurhá birta LED hefur marga kosti samanborið við hefðbundna glóperur fyrir bifreiðaljós og hefur breiðan markað í bílaiðnaðinum. LED þola sterk vélræn áföll og titring. Meðallíftími MTBF LED bremsuljósa er nokkrum stærðargráðum hærri en glóperanna, langt umfram endingartíma bílsins sjálfs. Þess vegna er hægt að pakka LED bremsuljósum í heild án þess að huga að viðhaldi. Gegnsætt undirlag Al GaAs og AlInGaPLED hafa umtalsvert meiri birtuskilvirkni samanborið við glóperur með síum, sem gerir LED bremsuljósum og stefnuljósum kleift að virka við lægri akstursstrauma, venjulega aðeins 1/4 af glóperum, og minnkar þar með vegalengdina sem bílar geta ferðast. Lægra raforku getur einnig dregið úr rúmmáli og þyngd innra raflagnakerfis bílsins, en einnig dregið úr innri hitahækkun samþættra LED merkjaljósa, sem gerir kleift að nota plast með lægri hitaþol fyrir linsur og hús. Viðbragðstími LED bremsuljósa er 100ns, sem er styttri en glóperuljós, sem skilur eftir meiri viðbragðstíma fyrir ökumenn og eykur öryggi í akstri. Lýsing og litur ytri gaumljósa bílsins eru skýrt skilgreind. Þrátt fyrir að innri ljósaskjár bíla sé ekki stjórnað af viðeigandi ríkisdeildum eins og ytri merkjaljósum, hafa bílaframleiðendur kröfur um lit og lýsingu LED. GaPLED hefur lengi verið notað í bíla og ofurhá birta AlGaInP og InGaNFED munu leysa fleiri glóperur af hólmi í bílum vegna getu þeirra til að uppfylla kröfur framleiðenda hvað varðar lit og lýsingu. Frá verðsjónarmiði, þó að LED ljós séu enn tiltölulega dýr miðað við glóperuljós, þá er enginn marktækur munur á verði á kerfunum tveimur í heild. Með hagnýtri þróun TSAlGaAs og AlGaInP LED ljósa með ofurhári birtu hefur verð stöðugt verið að lækka á undanförnum árum og umfang lækkunarinnar mun verða enn meiri í framtíðinni.

Umferðarmerki: Notkun ljósdíóða með mjög mikilli birtu í stað glóaljósa fyrir umferðarmerkjaljós, viðvörunarljós og skiltaljós hefur nú breiðst út um allan heim, með breiðum markaði og ört vaxandi eftirspurn. Samkvæmt tölfræði frá bandaríska samgönguráðuneytinu árið 1994 voru 260000 gatnamót í Bandaríkjunum þar sem umferðarmerki voru sett upp og á hver gatnamót verða að vera að minnsta kosti 12 rauð, gul og blágræn umferðarmerki. Á mörgum gatnamótum eru einnig viðbótarskilti og viðvörunarljós fyrir gangandi vegfarendur til að fara yfir veginn. Þannig geta verið 20 umferðarljós við hver gatnamót og þurfa þau að loga samtímis. Það má álykta að það séu um það bil 135 milljónir umferðarljósa í Bandaríkjunum. Sem stendur hefur notkun ljósdíóða með ofurhári birtu til að skipta um hefðbundnar glóperur náð umtalsverðum árangri í að draga úr orkutapi. Japan eyðir um 1 milljón kílóvöttum af rafmagni á ári á umferðarljósum og eftir að hafa skipt út glóperum fyrir ljósdíóða með mjög mikilli birtu er raforkunotkunin aðeins 12% af upprunalegu.
Lögbær yfirvöld hvers lands verða að setja samsvarandi reglur um umferðarmerkjaljós, þar sem tilgreint er lit merkja, lágmarksljósastyrk, staðbundið dreifingarmynstur geisla og kröfur um uppsetningarumhverfi. Þrátt fyrir að þessar kröfur séu byggðar á glóperum eiga þær almennt við um þau LED umferðarmerkjaljós sem nú eru notuð með mjög háum birtu. Í samanburði við glóperur hafa LED umferðarljós lengri endingartíma, yfirleitt allt að 10 ár. Með hliðsjón af áhrifum erfiðs útivistarumhverfis ætti að minnka væntanlegur líftíma í 5-6 ár. Sem stendur hafa AlGaInP rauð, appelsínugul og gul ljósdíóða með ofurhá birtustig verið iðnvædd og eru tiltölulega ódýr. Ef einingar sem samanstanda af rauðum ljósdíóðum með mjög mikilli birtu eru notaðar til að koma í stað hefðbundinna rauðra glóandi umferðarmerkjahausa er hægt að lágmarka áhrif á öryggi af völdum skyndilegrar bilunar á rauðum glóperum. Dæmigerð LED umferðarmerkjaeining samanstendur af nokkrum settum af tengdum LED ljósum. Með því að taka 12 tommu rauða LED umferðarmerkjaeiningu sem dæmi, í 3-9 settum af tengdum LED ljósum er fjöldi tengdra LED ljósa í hverju setti 70-75 (samtals 210-675 LED ljós). Þegar eitt LED ljós bilar mun það aðeins hafa áhrif á eitt sett af merkjum, og eftirstandandi settin verða lækkuð í 2/3 (67%) eða 8/9 (89%) af upprunalegu, án þess að allt merkjahausinn bili. eins og glóperur.
Helsta vandamálið við LED umferðarmerkjaeiningar er að framleiðslukostnaðurinn er enn tiltölulega hár. Með því að taka 12 tommu TS AlGaAs rauða LED umferðarmerkjaeininguna sem dæmi, var það fyrst notað árið 1994 á kostnað $350. Árið 1996 kostaði 12 tommu AlGaInP LED umferðarmerkjaeiningin með betri afköstum $200.

Búist er við að í náinni framtíð verði verð á InGaN blágrænum LED umferðarmerkjaeiningum sambærilegt við AlGaInP. Þó að kostnaður við glóandi umferðarmerkjahausa sé lágur, eyða þeir miklu rafmagni. Orkunotkun glóandi umferðarmerkjahauss með 12 tommu þvermál er 150W og orkunotkun umferðarviðvörunarljóss sem fer yfir veginn og gangstéttina er 67W. Samkvæmt útreikningum er árleg orkunotkun glóandi merkjaljósa við hver gatnamót 18133KWh, jafngildir árlegum rafmagnsreikningi upp á $1450; Hins vegar eru LED umferðarmerkjaeiningar mjög orkusparandi, þar sem hver 8-12 tommu rauð LED umferðarmerkjaeining eyðir 15W og 20W af rafmagni í sömu röð. Hægt er að sýna LED merki á gatnamótum með örvarofum, með orkunotkun upp á aðeins 9W. Samkvæmt útreikningum getur hver gatnamót sparað 9916KWst ​​af rafmagni á ári sem jafngildir því að spara 793 dollara í rafmagnsreikning á ári. Miðað við meðalkostnað upp á $200 á hverja LED umferðarmerkjaeiningu getur rauða LED umferðarmerkjaeiningin endurheimt upphafskostnað sinn eftir 3 ár með því að nota aðeins rafmagnið sem sparast og byrjað að fá stöðuga efnahagslega ávöxtun. Þess vegna er notkun AlGaInLED umferðarupplýsingaeininga, þó að kostnaðurinn kunni að virðast hár, enn hagkvæmur til lengri tíma litið.

 


Birtingartími: 25. október 2024