Кратка дискусија о ЛЕД диодама ултра велике осветљености и њиховој примени

Најраније ГаП и ГаАсП хомојункције црвене, жуте и зелене ЛЕД диоде ниске светлосне ефикасности из 1970-их су примењене на индикаторска светла, дигиталне и текстуалне дисплеје. Од тада, ЛЕД је почео да улази у различите области примене, укључујући ваздухопловство, авионе, аутомобиле, индустријске апликације, комуникације, потрошачке производе, итд., Покривајући различите секторе националне економије и хиљаде домаћинстава. До 1996. године, продаја ЛЕД-а широм света достигла је милијарде долара. Иако су ЛЕД диоде биле ограничене бојом и светлосном ефикасношћу дуги низ година, ГаП и ГаАсЛЕДс су фаворизовани од стране корисника због њиховог дугог века трајања, високе поузданости, ниске радне струје, компатибилности са ТТЛ и ЦМОС дигиталним колима и многих других предности.
У протеклој деценији, висока осветљеност и пуне боје биле су најновије теме у истраживању ЛЕД материјала и технологије уређаја. Ултра висока осветљеност (УХБ) се односи на ЛЕД са интензитетом светлости од 100мцд или више, такође познат као Цандела (цд) ЛЕД ниво. Напредак развоја А1ГаИнП и ИнГаНФЕД високе осветљености је веома брз и сада је достигао ниво перформанси који конвенционални материјали ГаА1Ас, ГаАсП и ГаП не могу да постигну. Године 1991. Тосхиба из Јапана и ХП из Сједињених Држава развили су ИнГаА1П620нм наранџасти ЛЕД ултра-високе осветљености, а 1992. ИнГаА1П590нм жути ЛЕД ултра-високе осветљености стављен је у практичну употребу. Исте године, Тосхиба је развила ИнГаА1П573нм жуто-зелени ЛЕД ултра-високе осветљености са нормалним интензитетом светлости од 2цд. 1994. године јапанска Ницхиа Цорпоратион развила је ИнГаН450нм плаву (зелену) ЛЕД ултра-високу осветљеност. У овом тренутку, три основне боје потребне за дисплеј у боји, црвена, зелена, плава, као и наранџасте и жуте ЛЕД диоде, све су достигле интензитет светлости на нивоу Цандела, постижући ултра-високу осветљеност и приказ у пуној боји, чинећи спољашњу потпуну Приказ у боји цеви које емитују светлост је стварност. Развој ЛЕД-а у нашој земљи започео је седамдесетих година прошлог века, а индустрија се појавила 1980-их. Постоји више од 100 предузећа широм земље, од којих се 95% произвођача бави производњом накнадне амбалаже, а скоро сав потребан чипс се увози из иностранства. Кроз неколико „петогодишњих планова“ за технолошку трансформацију, технолошка открића, увођење напредне стране опреме и неких кључних технологија, кинеска технологија производње ЛЕД-а је направила корак напред.

1、 Перформансе ЛЕД-а ултра-високе осветљености:
У поређењу са ГаАсП ГаПЛЕД, црвени А1ГаАсЛЕД ултра-високе осветљености има већу светлосну ефикасност, а светлосна ефикасност транспарентног ниског контраста (ТС) А1ГаАсЛЕД (640нм) је близу 10лм/в, што је 10 пута веће од црвеног ГаАсП ГаПЛЕД-а. Ултра-висока осветљеност ИнГаАлПЛЕД пружа исте боје као ГаАсП ГаПЛЕД, укључујући: зелено жуту (560нм), светло зелено жуту (570нм), жуту (585нм), светло жуту (590нм), наранџасту (605нм) и светло црвену (625нм) , тамноцрвена (640нм)). Упоређујући светлосну ефикасност провидне подлоге А1ГаИнПЛЕД са другим ЛЕД структурама и ужареним изворима светлости, светлосна ефикасност ИнГаАлПЛЕД апсорбујуће подлоге (АС) је 101 м/в, а светлосна ефикасност провидне подлоге (ТС) је 201 м/в, што је 10 -20 пута већи од ГаАсП ГаПЛЕД у опсегу таласних дужина од 590-626нм; У опсегу таласних дужина од 560-570, он је 2-4 пута већи од ГаАсП ГаПЛЕД-а. ИнГаНФЕД ултра-високе осветљености обезбеђује плаво и зелено светло, са опсегом таласних дужина од 450-480 нм за плаву, 500 нм за плаво-зелену и 520 нм за зелену; Његова светлосна ефикасност је 3-151 м/в. Тренутна светлосна ефикасност ЛЕД диода са ултра-високим осветљењем је надмашила ону сијалица са жарном нити са филтерима и може заменити лампе са жарном нити снаге мање од 1 ват. Штавише, ЛЕД низови могу заменити лампе са жарном нити снаге мање од 150 вати. За многе примене, сијалице са жарном нити користе филтере за добијање црвене, наранџасте, зелене и плаве боје, док коришћењем ЛЕД диода ултра-високе осветљености може се постићи иста боја. Последњих година, ЛЕД диоде ултра-високе осветљености направљене од АлГаИнП и ИнГаН материјала су комбиновале више (црвених, плавих, зелених) ЛЕД чипова ултра-високе осветљености заједно, омогућавајући различите боје без потребе за филтерима. Укључујући црвену, наранџасту, жуту, зелену и плаву, њихова светлосна ефикасност је премашила ефикасност лампи са жарном нити и блиска је ефикасности предњих флуоресцентних сијалица. Осветљеност светлости је премашила 1000 мцд, што може задовољити потребе спољашњег екрана у свим временским условима и у боји. Велики ЛЕД екран у боји може представљати небо и океан и постићи 3Д анимацију. Нова генерација црвених, зелених и плавих ЛЕД диода ултра-високе осветљености постигла је невиђено

2、 Примена ЛЕД ултра-високе осветљености:
Индикатор сигнала аутомобила: Индикаторска светла аутомобила на спољашњој страни аутомобила су углавном светла правца, задња светла и кочиона светла; Унутрашњост аутомобила углавном служи као осветљење и дисплеј за разне инструменте. ЛЕД ултра високе осветљености има многе предности у поређењу са традиционалним сијалицама са жарном нити за аутомобилска индикаторска светла, и има широко тржиште у аутомобилској индустрији. ЛЕД диоде могу издржати јаке механичке ударе и вибрације. Просечан радни век МТБФ ЛЕД кочионих светала је за неколико редова магнитуде већи него код сијалица са жарном нити, далеко премашујући радни век самог аутомобила. Због тога се ЛЕД кочиона светла могу паковати као целина без разматрања одржавања. Транспарентна подлога Ал ГаАс и АлИнГаПЛЕД имају знатно већу светлосну ефикасност у поређењу са сијалицама са жарном нити са филтерима, омогућавајући ЛЕД кочионим светлима и показивачима правца да раде при нижим струјама, обично само 1/4 сијалица са жарном нити, чиме се смањује раздаљина коју аутомобили могу да пређу. Нижа електрична снага такође може да смањи запремину и тежину унутрашњег система ожичења аутомобила, док такође смањује унутрашњи пораст температуре интегрисаних ЛЕД сигналних светала, омогућавајући употребу пластике са нижом температурном отпорношћу за сочива и кућишта. Време одзива ЛЕД кочионих светала је 100нс, што је краће него код светла са жарном нити, остављајући више времена реакције за возаче и побољшавајући безбедност вожње. Осветљење и боја спољашњих индикаторских светала аутомобила су јасно дефинисани. Иако унутрашње осветљење аутомобила не контролишу релевантна владина одељења као што су спољна сигнална светла, произвођачи аутомобила имају захтеве за боју и осветљење ЛЕД диода. ГаПЛЕД се већ дуго користи у аутомобилима, а АлГаИнП и ИнГаНФЕД ултра високе осветљености ће заменити више сијалица са жарном нити у аутомобилима због њихове способности да задовоље захтеве произвођача у погледу боје и осветљења. Из перспективе цене, иако су ЛЕД светла и даље релативно скупа у поређењу са лампама са жарном нити, не постоји значајна разлика у цени између два система у целини. Са практичним развојем ТСАлГаАс и АлГаИнП ЛЕД диода ултра-високе осветљености, цене су последњих година континуирано опадале, а величина смањења ће бити још већа у будућности.

Индикација саобраћајног сигнала: Коришћење ЛЕД-а ултра-високе осветљености уместо сијалица са жарном нити за семафоре, светла упозорења и сигнална светла се сада проширила широм света, са широким тржиштем и брзо растућом потражњом. Према статистици америчког Министарства саобраћаја из 1994. године, у Сједињеним Државама је било 260.000 раскрсница на којима је постављена саобраћајна сигнализација, а свака раскрсница мора имати најмање 12 црвених, жутих и плаво-зелених саобраћајних сигнала. Многе раскрснице имају и додатне прелазне знакове и светла упозорења за пешачки прелаз за прелазак пута. На овај начин на свакој раскрсници може бити 20 семафора, који морају да светле истовремено. Може се закључити да у Сједињеним Државама постоји приближно 135 милиона семафора. Тренутно је употреба ЛЕД диода ултра-високе осветљености за замену традиционалних сијалица са жарном нити постигла значајне резултате у смањењу губитка енергије. Јапан троши око милион киловата електричне енергије годишње на семафорима, а након замене сијалица са жарном нити ЛЕД диодама ултра-високе осветљености, његова потрошња електричне енергије износи само 12% оригиналне.
Надлежни органи сваке земље морају да утврде одговарајуће прописе за семафоре, одређујући боју сигнала, минимални интензитет осветљења, распоред просторне дистрибуције снопа и захтеве за окружење уградње. Иако се ови захтеви заснивају на сијалицама са жарном нити, они су генерално применљиви на тренутно коришћене ЛЕД семафоре ултра-високе осветљености. У поређењу са сијалицама са жарном нити, ЛЕД семафори имају дужи радни век, углавном до 10 година. С обзиром на утицај оштре спољашње средине, очекивани животни век треба смањити на 5-6 година. Тренутно су АлГаИнП црвене, наранџасте и жуте ЛЕД диоде ултра-високе осветљености индустријализоване и релативно су јефтине. Ако се модули састављени од црвених ЛЕД диода ултра-високе осветљености користе за замену традиционалних црвених саобраћајних сигнала са жарном нити, утицај на безбедност изазван изненадним кваром црвених сијалица са жарном нити може се минимизирати. Типичан ЛЕД модул саобраћајне сигнализације састоји се од неколико сетова повезаних ЛЕД светала. Узимајући 12-инчни црвени ЛЕД саобраћајни сигнални модул као пример, у 3-9 сетова повезаних ЛЕД светала, број повезаних ЛЕД светала у сваком сету је 70-75 (укупно 210-675 ЛЕД светала). Када једно ЛЕД светло поквари, то ће утицати само на један сет сигнала, а преостали сетови ће бити смањени на 2/3 (67%) или 8/9 (89%) од оригинала, без узрока отказивања целе сигналне главе као лампе са жарном нити.
Главни проблем са ЛЕД модулима саобраћајне сигнализације је што су производни трошкови још увек релативно високи. Узимајући 12-инчни ТС АлГаАс црвени ЛЕД саобраћајни сигнални модул као пример, први пут је примењен 1994. по цени од 350 долара. До 1996. године, 12-инчни АлГаИнП ЛЕД саобраћајни сигнални модул са бољим перформансама коштао је 200 долара.

Очекује се да ће у блиској будућности цена ИнГаН плаво-зелених ЛЕД модула саобраћајне сигнализације бити упоредива са АлГаИнП. Иако је цена глава саобраћајне сигнализације са жарном нити ниска, оне троше много електричне енергије. Потрошња енергије ужареног саобраћајног сигнала пречника 12 инча је 150В, а потрошња енергије семафора који прелази пут и тротоар је 67В. Према прорачунима, годишња потрошња енергије сигналних сијалица са жарном нити на свакој раскрсници је 18133КВх, што је еквивалент годишњем рачуну за струју од 1450$; Међутим, модули ЛЕД саобраћајне сигнализације су веома енергетски ефикасни, са сваким црвеним ЛЕД саобраћајним сигналом од 8-12 инча који троши 15В односно 20В електричне енергије. ЛЕД знакови на раскрсницама могу бити приказани помоћу прекидача са стрелицама, уз потрошњу енергије од само 9В. Према прорачунима, свака раскрсница може уштедети 9916КВх електричне енергије годишње, што је еквивалентно уштеди од 793$ на рачунима за струју годишње. На основу просечне цене од 200 УСД по модулу ЛЕД саобраћајне сигнализације, црвени ЛЕД саобраћајни сигнални модул може да поврати своју почетну цену након 3 године користећи само уштеђену електричну енергију и почне да добија континуиране економске повраћаје. Због тога је тренутно коришћење АлГаИнЛЕД модула за информације о саобраћају, иако се цена може чинити високим, још увек исплатива на дуге стазе.

 


Време поста: 25.10.2024