Закрити

  Авторизація

Логін
Пароль
Запам'ятати на 2 тижні?

Забули пароль?
Якщо ви незареєстровані, пройдіть реєстрацію
Останні новини
Останні новини
І села продають електрику державі…
20.10.2017р.

Більше двох сотень іранських сіл займаються...

«АББ» поставила рішення для сонячної енергетики в пустелю Атакама
20.10.2017р.

Компанія «АББ», провідний постачальник технологій,...

Буде побудована найбільша сонячна електростанція в Західній Україні
19.10.2017р.

У Закарпатській області в селі Тийглаш будують...

Оптимальна електрична схема для двокімнатної квартири
19.10.2017р.

Однією із найважливіших робіт при благоустрої або...

Урагани призвели до буму систем зберігання енергії
19.10.2017р.

Небувале зростання продажів систем зберігання...

Опитування
Опитування

Вам подобається оновлений портал?

2775
18.12.2008р. |
Ера LED освітлення розпочалась!?

Першу публікацію про кристалічні детектори (SiC), що випромінюють світло, якщо через них пропускати постійний струм, було вміщено в англійському журналі Electrical World ще 1907 р. Уже тоді було встановлено, що світлова емісія відбувається без помітного нагрівання кристалу, тобто, електрична енергія практично повністю перетворюється в світлову. Однак цьому феномену не надали значення. Вдруге «холодне світло» відкрив у 1921 р. росіянин О. Лосєв також під час дослідження SiC радіодетекторів. Пізніше йому вдалось змоделювати це нове світло за допомогою обертального дзеркала для застосування у радіопередаванні. У тридцятих роках минулого століття француз Ж. Дестріо відкрив подібний ефект у кристалі ZnS. Лише в 1951 р. фізикам на підставі відкриттів у напівпровідниковій техніці вдалося пояснити світлову емісію кристалів. У 1957 р. почались фундаментальні дослідження з новими напівпровідниками зі сплавів ІІІ – VI груп елементів, зокрема, вивчалася мала світлова емісія видимого спектра на базі кристалів з арсеніду галію (GaAs) та фосфіду галію (GaP), яку відкрив у 1962 р. Нік Голоняк з компанії General Electric. Наприкінці 1993 професор Накамура представив розроблені ним для японської промисловості перші зелені та блакитні, а в 1995 – білі світлові діоди на базі сплаву індію та нітриду галію (InGaN), що набагато ефективніші за попередні аналоги. Відтоді ефективність та якість світлових діодів постійно зростає.

Будова і конструкція LED

Світловий діод складається з n-провідного напівпровідника з великою густиною вільних електронів, на який нанесено в найпростішому випадку дуже тонкий прозорий шар р-провідного напівпровідника з великою густиною позитивних носіїв заряду – дірок (рис.1). Таким чином, як і звичайний, світловий діод має р-n-перехід з притаманними йому електрофізичними властивостями: пропускає або не пропускає струм залежно від полярності прикладеної напруги. Відповідно до термінології, прийнятої щодо вакуумних діодів, виводи і напівпровідникового діода позначаються як анод та катод, причому, анодом вважається р-шар, а катодом – n-шар. Анод і катод з’єднуються з відповідними металевими електродами для підведення струму. Якщо через р-n-перехід світлового діода пропускати струм у певному напрямку, електрони інтенсивно рекомбінують з дірками, кожна рекомбінація супроводжується виділенням світлової енергії у вигляді фотона певної довжини хвилі (згідно із законом збереження енергії) та фонона (за законом збереження імпульсу). Ця енергія випромінюється через прозорий р-шар і далі, залежно від потреби, концентрується або розсіюється. Для одержання гами кольорів у більш складних LED на n-основу наносяться кілька неоднаково насичених р-шарів, які надають випромінюванню потрібні фотолюмінесцентні властивості.


Рис. 1. Світловий діод.

Для використання випромінювання передбачена відповідна оптико-механічна конструкція діода. Для прикладу, на рис. 2 схематично показана будова одного з простих LED.

Колірна гама світлодіодів

Нині лише незначна кількість напівпровідникових матеріалів придатна для створення ефективних LED. Добрими випромінювачами є прямозонні напівпровідники типу AІІІBV (наприклад, GaAs чи InP) та AIIBVI (наприклад, ZnSe або ж CdTe). Довжина хвилі (колір) випромінювання залежить від застосованого напівпровідника. Наприклад, для нітриду галію (GaN) вона становить 490 нм (блакитний), для арсеніду галію (GaAs) – 900 нм (інфрачервоний), для арсенідфосфіду галію (GaAsP) – між 583 нм (жовтий) та 655 нм (червоний), для фосфіду галію (GaP) – 565 нм (зелений), для алюмінійіндійгалійфосфату (AlInGaP) – червоний, оранжевий та амбровий, для індійгалійнітрогену (InGaN) – зелений та синій тощо. Ефективні білі LED вдалося створити, наносячи внутрішній шар білого фотолюмінофору на блакитні та ультрафіолетові чіпи. Завдяки кольору фотолюмінофору можна одержувати змішані кольори випромінювання, тобто отримувати LED з пастельним світлом і кольорами, відсутніми у стандартному спектрі. Тон кольору світла LED описується, переважно, значеннями координат x та y поля нормованих кольорів CIE (Commission Internationale de l'Eclairage). У цьому полі білий колір має координати х = у = 0,33. Іноді вказується також наближено температура кольору (температура кольору джерела світла визначається як температура, яку повинно мати чорне тіло, щоб спричинити таке ж сприйняття кольору, як джерело, наприклад, для сонячного світла – 4870 К, вищі температури зміщують колір у бік білого і блакитного).


Рис. 2. Будова LED.

Оскільки шари р-n-переходу мають різну насиченість, тому світлові діоди витримують зворотну напругу не більше 5 В. Пряма напруга в робочій точці залежить від виду діода і міститься в межах від 2 до 4 В. Сила світла LED у відповідних межах пропорційна силі струму. Зазвичай, LED працюють зі струмом близько 20 мА, хоча є й деякі види, наприклад, SuperFlux LED чи Luxeon фірми Lumileds, в яких струм досягає 70 і навіть 350 мА. Для LED, які працюють з підвищеними струмами, мають бути передбачені пристосування для відведення теплоти від корпусу напівпровідника.

Основними технічними та енергетичними характеристиками для оцінки LED як джерел світла слугують осьова сила світла за даного кута випромінювання І (кд), яскравість Y [кд/м2], світловий потік Ф (лм), світловіддача або ефективність Ф/W (лм/Вт), коефіцієнт корисної дії, що обчислюється як відношення випромінюваної енергії до споживаної електричної. Зважаючи на чутливість людського зору, світловіддача LED розраховується як спектральна емісія, , віднесена до сумарної випромінюваної потужності. Теоретично найвищу світловіддачу 683 лм/Вт має монохроматичне світло довжиною хвилі 555 нм. Ефективність тобто світловіддача LED з матеріалів типу AIIIBIV зараз стала вищою, ніж у ламп розжарювання в усіх основних кольорах видимого діапазону. Вона становить 20-30 лм/Вт. Коефіцієнт корисної дії LED 9-16% у приладах на основі нітриду галію GaN та його твердих розчинів InxGa1–xN, AlxGa1–xN та досягає 25-55% у світлових діодах на основі гетероструктур з твердих розчинів InyAlxGa1–x–yP.

Не менш важливими для проeктантів приладів зі світловими діодами є їх електричні характеристики, як-от прямі та зворотні вольт-амперні характеристики, залежності прямого струму та напруги від температури, люмен-амперні характеристики тощо. Для LED, які використовуються в приладах для відображення інформації, сигналізації, світлових ефектів в архітектурі, важливі також їх колірнометричні характеристики.

Надзвичайно важливою якістю LED як освітлювального приладу є його довговічність, яка характеризується часом напрацювання на відмову τ. Для стандартних LED цей час τ становить щонайменше 100 000 годин (що відповідає 11½ рокам безперервного світіння). Для LED з підвищеними струмами τ дещо нижче – від 25 000 до 50 000 годин.

Провідними виробниками напівпровідникових кристалів та LED на їх основі, окрім вже згаданих Nicha Chemical та Lumileds Nichia, у світі вважаються Toyoda Gosei, Hewlett Packard, Cree, Osram, Epistar, а також південноазійські Brightek, ETR, Guangyi, Lanbaoli elektroniks, Golden Valley Opto, Lite-Max optо, Sino, Ultralight Electronic, Sitronics Co., LED YI LIU, Кena, Shuen, Ningbo Foryard Opt., SanderR, Ledman та ін. Цікаво, що хоча продукція цих фірм має подібні споживчі технічні характеристики, конструкції кристалів власної розробки принципово різняться.

Вже кілька років освітлювальні LED-лампи є на ринку, ціна на них постійно знижується і зараз така ж, як на так звані енергоощадні лампи (газорозрядні люмінесцентні). Американські та європейські енергетики-економісти вважають, що якщо тенденція і темпи впровадження LED–освітлення утримаються хоча б на нинішньому рівні, то через 10-15 років лампи розжарювання будуть витіснені, а, крім того, буде заощаджено на енергоресурсах лише у США кілька десятків млрд. доларів.

Крім звичайного побутового освітлення, джерела світла на основі LED дедалі більше застосовують у техніці, будівництві та архітектурі, рекламі тощо. На рис. 3 показане застосування LED-стрічок для створення світлового ефекту під залізничним мостом у Бохумі під час проходження по мосту поїзда.

Основні переваги і недоліки джерел світла з LED з точки зору німецького споживача:

Економічні переваги:
- незначне енергоспоживання;
- незначне теплоутворення;
- зменшення коштів кондиціонування;
- майже безмежна тривалість життя лампи;
- відсутність затрат на обслуговування та очищення;
- незначні транспортні затрати;
- незначні кошти на утилізацію.
Економічні недоліки:
- теоретично максимальної світловіддачі ще не досягнуто;
- не досить висока тривалість напрацювання на відмову LED великої яскравості;
- високі затрати на розробку і виготовлення основ для LED.
Переваги для дизайну:
- малі будівельні форми, мініатюрне виконання;
- придатні до традиційних світильників;
- новий, тонкоструктурований дизайн;
- індивідуалізоване формування світильників;
- регулювання сили світла можливе без зміни температури кольору світла;
- можливе регулювання кольору світла;
- можливі будь-які кольори світла;
- велика різноманітність типів. 
 
Переваги для навколишнього середовища:
- незначне споживання енергоресурсів;
- не приваблює велику кількість комах. 

Недоліки для довкілля:

- значні енергозатрати на виготовлення (енергобаланс).
Технічні переваги:
- ударна та вібростійкість;
- вибухобезпечність;
- незначна ймовірність раптового виходу з ладу;
- докладне керування напрямом випромінення без додаткових рефлекторів за допомогою LED з визначеним кутом випромінення;
- обмеження засліплення (зустрічного автотранспорту);
- безшумність;
- відсутність ультрафіолетового та інфрачервоного випромінювання;
- безпека завдяки малим напругам
- добра модульованість;
- добрі властивості для правильної передачі кольору при змішуванні. 
Технічні недоліки:
- ефективність та колір світла трохи залежать від температури;
- потрібні прилади для приєднання до мережі;
- тривалість напрацювання на відмову важко оцінити.

Вказані переваги та прийнятна ціна сприяють переходу на освітлення із застосуванням LED-ламп та світильників як у побуті, так і в громадських та промислових спорудах Німеччини.

За матерілами Всеукраїнської галузевої газети "Електротема"

http://www.eltema.com.ua/

Теги та ключові фрази
ера лампа масве, чи існує програма впровадження лед освітлення для шкіл, переваги led освітлення, Програма для змішаня пісень для Nokia C2-01 скачать програми, led стрічки, світло LED, діод світловий = w, світловий діод споживання, світловий діод складається, LED Світло


Поділіться цією інформацією в соцмережах, дякуємо за популяризацію порталу:
Також Ви можете:

Додати до закладок Підписатись Версія для друку




Інші статті
26.03.2010р.

Обмежники перенапруги нелінійні у районних і розподільних мережах

Вентильні розрядники, що застосовувалися раніше для захисту від перенапруг у районних і розподільних мережах, заміняють обмежники перенапруги (ОПН). Не маючи іскрових проміжків, ОПН ефективніше захищають електроустаткування від усіх видів перенапруг, які можуть виникнути в електричних мережах.

26.03.2010р.

Енергія, принесена вітром

Річний приріст енергії, одержуваної останнім часом у Європі за допомогою вітроенергетичних установок (ВЕУ), перевищує 30%. Настільки потужне зростання причинене збільшенням кількості подібних установок і підвищення їх потужності. Стрімкий розвиток технологій виробництва напівпровідників, зниження рівня втрат силових ключів і підвищення їх ефективності, поява нових засобів моделювання й проектування дає змогу створювати перетворювачі з унікальними техніко-економічними показниками.

Більше статей за тегами
При використанні матеріалів посилання на www.proelectro.info (для інтернет ресурсів з гіперссилкою) обов'язкове.