الدعم الفني اللازم لتطوير مصابيح LED عالية الطاقة في الإضاءة الداخلية
1. جلبت الفرص التجارية في سوق الإضاءة LED الخيال لا نهاية لها لهذه الصناعة. وقد قفزت تطبيقات الإضاءة LED من المصابيح في الهواء الطلق لتطبيقات الإضاءة في الأماكن المغلقة في الماضي. وفقا لاستراتيجيات غير محدود، وتطوير الإضاءة في الأماكن المغلقة LED سيكون لها اتجاه النمو الأسي في السنوات الخمس المقبلة. ووفقا للتقديرات، ستصل قيمة إنتاجها بحلول عام 2011 إلى عشرات البلايين من الدولارات. وفي عام 2009 على وجه الخصوص، أخذ الاتحاد الأوروبي زمام المبادرة في تنفيذ خطة حظر المصابيح المتوهجة، واجتذبت قضايا توفير الطاقة الكثير من الاهتمام، مما خلق فرصا سوقية ضخمة وآفاقا متفائلة للإضاءة الداخلية LED. فيما يلي تحليل لتطوير المصابيح عالية الطاقة في مجال الإضاءة الداخلية من احتياجات تكنولوجيا الإنارة مثل تكنولوجيا تبديد الحرارة والتصميم البصري وتصميم محرك الأقراص.
تطوير الإضاءة LED عالية الطاقة وتطوير الإضاءة LED عالية الطاقة يعتمد على عنصرين رئيسيين: واحد هو رقاقة نفسها; والآخر هو تكنولوجيا المصباح ، بما في ذلك تبديد الحرارة والبصريات والقيادة.
2 دعم رقاقة
في الوقت الحاضر ، يكمن مفتاح تطوير تكنولوجيا رقاقة LED في المواد الركيزة وتكنولوجيا النمو الظهارية. وقد تطورت المواد الأساسية من مواد الياقوت التقليدية والسيليكون وكربيد السيليكون إلى مواد جديدة مثل أكسيد الزنك والنيتريد الغاليوم. سواء كان ذلك رقائق عالية الطاقة للإضاءة لهجة والإضاءة الشاملة، أو رقائق منخفضة الطاقة للإضاءة الزخرفية وبعض الإضاءة المساعدة بسيطة، والمفتاح للترقيات التكنولوجية هو كيفية تطوير رقائق أكثر كفاءة واستقرارا. في غضون سنوات قليلة ، بمساعدة سلسلة من التحسينات التكنولوجية بما في ذلك هيكل الرقائق ، ومعالجة الخشونة السطحية وتصميم هيكل البئر متعدد الكم ، حققت LED طفرة كبيرة في كفاءة الضوء. الشكل 1 هو مخطط تخطيطي لتطوير بنية رقاقة LED. مع النضج التدريجي لتكنولوجيا الإنتاج، سيتم تحسين كفاءة الكم LED، وسيتم أيضا تعزيز كفاءة الضوء من رقائق LED.
تقنية رقاقة رقيقة هو التكنولوجيا الأساسية في إنتاج رقائق LED فائقة السطوع، والتي يمكن أن تقلل من فقدان الناتج الخفيفة على جميع الجوانب، ويمكن استخدام السطح العاكس في الجزء السفلي لجعل أكثر من 97٪ من إخراج الضوء من الجبهة (انظر الشكل 2). هذا ليس فقط يحسن بشكل كبير من كفاءة مضيئة من الصمام ، ولكن أيضا يخلق ظروف مريحة متفوقة لتصميم العدسة.
3 الحاجة إلى تكنولوجيا الإضاءة
3.1 تكنولوجيا تبديد الحرارة
كان الجمهور دائما قلقا بشأن الحياة الخدمية للمصابيح والفوانيس. إذا كان الاعتماد فقط على استخدام مكونات LED المقاومة الحرارية المنخفضة لا يمكن بناء نظام تبديد الحرارة جيدة لجهاز الإنارة، والمقاومة الحرارية من عقدة PN إلى البيئة المحيطة بها يجب أن تخفض بشكل فعال، من أجل خفض كبير في درجة حرارة عقدة PN من الصمام، والممارسة الناجحة يمتد طول العمر من مصابيح LED والهدف من زيادة تدفق مضيئة الفعلية. تختلف عن المصابيح التقليدية العادية، لوحة الدوائر المطبوعة ليست فقط الناقل إمدادات الطاقة من الصمام، ولكن أيضا الناقل تبديد الحرارة من الصمام، وبالتالي فإن تصميم تبديد الحرارة من بالوعة الحرارة ولوحة الدوائر المطبوعة مهم جدا. بالإضافة إلى ذلك ، يجب على الشركة المصنعة للإضاءة أيضا النظر في عوامل مثل جودة وسمك وحجم مادة تبديد الحرارة ، وكذلك معالجة واتصال واجهة تبديد الحرارة.
3.2 التصميم البصري
بالمقارنة مع المصابيح التقليدية، والمباشرة ومصدر ضوء نقطة هي الخصائص الأكثر شيوعا اثنين من المصابيح، وكيفية الاستفادة الجيدة من هاتين الصفتين من المصابيح هو المفتاح للتصميم البصري للمصابيح.
من خلال التصميم البصري المزدوج للمصابيح LED، يمكن أن تحقق مصابيح LED منحنى توزيع أفضل للضوء. على سبيل المثال، في تطبيقات الإضاءة الداخلية، يجب أن يكون ضوء المصابيح ساطعا جدا، ويمكن استخدام مصابيح نقل الضوء العالي لتحسين كفاءة استخراج الضوء. أو تطبيق تكنولوجيا لوحة دليل الضوء على المصابيح، وبالتالي تغيير مصدر ضوء نقطة LED إلى مصدر ضوء السطح، والتي لا يمكن أن تحسن فقط من توحيد توزيع الضوء من المصباح، ولكن أيضا منع الوهج. بالإضافة إلى ذلك ، في بعض تطبيقات الإضاءة الإضافية والإضاءة ، من أجل تسليط الضوء على الكائن الذي سيتم إضاءة ، مطلوب تأثير مكثف محدد. في هذه الحالة، يمكن استخدامه مع بعض العدسات المكثفة أو عاكسات لتحقيق التأثير البصري المثالي. .
3.3 تصميم محرك الأقراص
يجب التأكد من أن تيار محرك LED هو مخرج تيار ثابت. عندما يعمل الصمام تحت التيار الأمامي، التغيير النسبي في الجهد العقدة صغيرة جدا. لذلك، ضمان استمرار تيار محرك LED هو أساسا ما يعادل ضمان تيار إخراج LED ثابت. بالإضافة إلى ذلك ، يعد تصميم التحكم في الإضاءة أحد تصاميم محرك الأقراص السائدة الحالية. ويستخدم في الغالب في تطبيقات الإضاءة المحيطة. يمكن أن يحقق مستويات سطوع مختلفة وفقا لبيئات مختلفة وتحقيق أهداف توفير الطاقة بشكل كامل. في الوقت الحاضر، يركز الاتجاه الرئيسي لتصميم محرك الأقراص على تحسين عامل الطاقة، والحد من استهلاك الطاقة محرك الأقراص، وتحسين دقة التحكم وتسريع سرعة الاستجابة. في عملية التصميم ، وتصميم امدادات الطاقة ، وتخطيط لوحة الدوائر المطبوعة والاتصال سلسلة موازية كلها عوامل يجب النظر فيها.
4 تحديات تقنية لإضاءة LED عالية الطاقة
على الرغم من أن أداء المصابيح كان مرضيا في الإضاءة الداخلية ذات اللهجة وتطبيقات الإضاءة الزخرفية ، إلا أنها لا تزال تواجه العديد من التحديات في تطبيقات الإضاءة العامة والإضاءة المحيطة ، بما في ذلك التكلفة الأولية وكفاءة الضوء في درجات حرارة منخفضة اللون ومؤشر تقديم الألوان وموثوقية النظام ، إلخ.
4.1 زيادة خفض تكاليف الشراء الأولية
التكلفة هي عامل حساس نسبيا في الإضاءة الداخلية، وخاصة في تطبيقات الإضاءة المنزلية. على الرغم من أن هناك المزيد والمزيد من نماذج أضواء LED والكفاءة المضيئة تتحسن باستمرار، فإن مشكلة ارتفاع الأسعار لا تزال قائمة. ومع ذلك ، عندما يتم تخفيض سعر مصادر ضوء LED وتحسين تصميم النظام العام ، فإن التكلفة الإجمالية ستنخفض حتما. تذكر أنه عندما تم طرح مصباح الفلورسنت الموفر للطاقة المدمج لأول مرة في السوق ، كانت التكلفة حوالي 15 دولارا أمريكيا ، ولكنها انخفضت الآن إلى أقل من 1.50 دولارا أمريكيا. لذلك ، يمكن استنتاج أنه مع التطوير المستمر للسوق ، سيصل سعر أضواء LED قريبا إلى مستوى مقبول للجمهور.
4.2 تحسين تأثير الضوء في درجة حرارة منخفضة اللون
انخفاض درجة حرارة اللون أقل من 4000K عادة ما يكون الخيار الأول للإضاءة المنزلية في الأماكن المغلقة. الضوء الأبيض الدافئ يجعل البيئة كلها أكثر دفئا والاسترخاء. في حين أن الضوء الأبيض البارد يعطي الناس شعورا نظيفا وفعالا ومشرقا ، وهو أكثر ملاءمة للمكاتب والإضاءة في الهواء الطلق. بسبب الفوسفور، فإن الكفاءة المضيئة لل LED عند درجة حرارة منخفضة اللون عادة ما تكون أقل بنحو 30٪ من تلك التي في درجة حرارة عالية اللون.
4.3 إدارة كفاءة الضوء ومؤشر تقديم الألوان
بشكل عام، وارتفاع كفاءة مضيئة من الصمام، وانخفاض مؤشر تقديم اللون. الإضاءة الداخلية عادة ما يتطلب المصابيح لديها أعلى لون تقديم مؤشر من أجل عرض موضوعي سطوع ولون الكائنات وتحقيق التأثير الحقيقي للمراقبة المباشرة للمناظر الطبيعية الخارجية بالعين المجردة. لهذا السبب، في حين تحسين كفاءة مضيئة من المصابيح، فمن الضروري أيضا لزيادة مؤشر تقديم اللون. طريقة أخرى هي إضافة بعض الضوء الأحمر إلى سطح المصباح ، وذلك لتحقيق تأثير مؤشر تقديم اللون أكثر من 90.
4.4 تحسين الكفاءة أثناء القيادة الحالية العالية
في الوقت الحاضر، فإنه عادة ما يكون من الممكن زيادة التيار من 1W الصمام من 350mA إلى 1000mA. ومع ذلك، في ظل القيادة عالية الحالية، حتى لو زاد تدفق مضيئة، وعادة ما يكون الأداء العام انخفاضا كبيرا نسبيا. ولذلك، يجب أن تكون تكلفة النظام الإجمالية وكفاءة الضوء متوازنة. إذا كان من الممكن تحسين الكفاءة المضيئة للمصابيح في ظل القيادة عالية التيار ، طالما يمكن ضمان كفاءة أعلى للنظام مضيئة ، يمكن تقليل عدد المصابيح المطلوبة إلى حد كبير ، وبالتالي تقليل التكاليف بشكل كبير.
4.5 زيادة تقليل حجم الحزمة من الصمام
بالإضافة إلى حماية البيئة، وتوفير الطاقة، وخالية من التلوث، والمصابيح في الأماكن المغلقة لديها أيضا خصائص الفن، والحجم الصغير والفردية. ومن خلال زيادة تقليل حجم حزمة LED ، يمكن أن يكون تصميم المصباح أكثر مرونة وابتكارا. للتطبيقات التي تتطلب إضاءة مختلطة لتحسين تقديم اللون ، وحجم حزمة أصغر مفيد جدا في تحقيق عدسة الضوء المختلط وتصميم تأثير الضوء المختلط.
4.6 إطالة عمر الخدمة وتحسين موثوقية النظام
في تطبيقات الإضاءة العامة، يجب تحسين الكفاءة العامة وعمر الخدمة وموثوقية المصابيح من خلال تحسين النظام. تجميع النظام من المصابيح التقليدية بسيط نسبيا، في حين أن نظام الإضاءة LED ينطوي على مكونات متعددة، كما هو مبين في الشكل 3.
مصدر ضوء LED: مدمج وفعال، مع مجموعة متنوعة من الألوان وقوة الإخراج للاختيار من بينها.
تحويل الطاقة: تحويل التيار المتردد والبطارية ومصادر الطاقة الأخرى إلى مصادر طاقة آمنة منخفضة الجهد وثابتة التيار بكفاءة.
التحكم والقيادة: استخدم الدوائر الإلكترونية لتحقيق محرك الأقراص الحالي المستمر والتحكم في المصابيح.
الإدارة الحرارية: لتحقيق عمر خدمة أطول، من المهم جدا التحكم في درجة حرارة عقد LED، وتحليل تبديد الحرارة أمر لا غنى عنه أيضا.
المكونات البصرية: تعد مواد العدسات أو العاكس أو لوحات الإرشاد الضوئي مكونات بصرية ضرورية لتركيز الضوء على المنطقة المستهدفة.
5 مقدمة لمصادر ضوء LED المستخدمة في الإضاءة الداخلية
كما ذكر أعلاه، الحجم الصغير والكفاءة العالية هي اعتبارات هامة عند اختيار LED كمصدر للضوء. أوسلون SSL LED هو أحدث منتج لأشباه الموصلات أوسرام أوبتو، وقوته حوالي 1W. كما هو موضح في الشكل 4، تم تصميم هذا الصمام أساسا للإضاءة الداخلية العامة. لديها حجم صغير وحجم حزمة من 3mm فقط × 3mm. لديها أداء مستقر وموثوق بها وكفاءة مضيئة ممتازة. تتجاوز الكفاءة القصوى المضيئة 100lm/w. حتى في ظل التيار العالي ، فإنه يمكن الحفاظ على كفاءة مضيئة ممتازة ، وبالتالي تقليل التكلفة الإجمالية للمصباح بشكل فعال. ولها موثوقية عالية للغاية وزاوية شعاع من 80 درجة ، حتى تتمكن من عرض الضوء بسلاسة على العدسة الخارجية. هذا الصمام هو أيضا مصدر الضوء المثالي للأضواء في الأماكن المغلقة، ومصابيح الطاولة والأضواء الكاشفة السقف.
نظرا لأن هذا الصمام يمكنه التعامل بفعالية مع التيارات العالية ، فإنه يمكن أن يساعد المستهلكين على إنشاء حلول إضاءة موفرة للطاقة وموفرة للتكلفة. في هذا الصدد، أوزن SSL LED لديه كل خصائص أن تصبح "الخضراء" مصدر الضوء في المستقبل. المقاومة الحرارية لهذا الصمام منخفضة مثل 7K / W ، وإدارة تبديد الحرارة أبسط ، وشكلها المضغوط يسمح للمصممين بإنشاء حلول إضاءة معقدة ومتطورة بشكل أكثر مرونة. إذا كنت بحاجة إلى الانتظار للضوء قوية أخرى، يمكنك استخدامه مع بعض المصابيح. بالإضافة إلى الضوء الأبيض الفائق (درجة حرارة اللون 5700 ~ 6500K) الإصدار ، وهناك أيضا الضوء الأبيض المتوسط والضوء الأبيض الدافئ (درجة حرارة اللون 2700 ~ 4500K) نسخة
يتم تصنيع أوسلون SSL LED مع أحدث تكنولوجيا رقاقة لضمان كفاءة عالية للغاية ضوء. تظهر المعلمات الرئيسية ل خدمة SSL LED في الجدول 1. في الوقت الحاضر ، عندما يكون تيار العمل هو 350mA ، فإن السطوع النموذجي للضوء الأبيض الفائق (درجة حرارة اللون 5700K و 6500K) لمصدر الضوء يصل إلى 110lm ، والحد الأقصى للتدفق المضيئ هو 130lm. عندما يكون التيار العامل 350mA ودرجة حرارة اللون هو 3000K، وكفاءة الضوء نموذجية يمكن أن تصل إلى 75lm / W، وسطوع يمكن أن تصل إلى 85lm. عندما يكون التيار العامل 700mA (ضوء أبيض دافئ) ، يكون السطوع مرتفعا يصل إلى 155lm ، مما يمكن أن يقلل من تكلفة التجويف ويحافظ على كفاءة مضيئة عالية للغاية. حتى عدد قليل من المصابيح يمكن أن يحقق معايير عالية من الإضاءة.
على سبيل المثال، هناك حاجة إلى سبعة فقط من مصابيح أوسلون SSL لتصميم أضواء LED تبلغ حوالي 15 واط (انظر الشكل 5). عندما يكون تيار القيادة 700mA، يمكن أن تصل سطوع مصباح LED إلى ما يقرب من 1400lm، والحجم صغير جدا. بفضل زاوية الحزمة 80 درجة ، عندما تكون مجهزة عاكس أو عدسة ، وكفاءة الضوء لا تزال مرتفعة جدا. حتى مع أخذ تبديد الحرارة وفقدان الضوء في الاعتبار ، يمكن أن يتجاوز التدفق النهائي للمصباح 1000lm. بالإضافة إلى ذلك، عندما تكون درجة حرارة اللون مختلفة أو لون تقديم مؤشر مطلوب، فقط عدد قليل من هذه المصابيح السبعة يجب أن تحل محلها أبيض دافئ أو غيرها من المصابيح أوسلون SSL أحادية اللون. وبهذه الطريقة، يمكن الحصول على أي درجة حرارة اللون أو أعلى لون التقديم، وزيادة مرونة تصميم مصباح LED إلى حد كبير.
مع التطور السريع لتكنولوجيا LED والتحسين التدريجي لكفاءة ضوء LED ، ستصبح تطبيقات LED أكثر وأكثر شمولا. خاصة مع المشكلة الخطيرة المتزايدة لنقص الطاقة العالمية ، والناس يولون المزيد والمزيد من الاهتمام لاحتمال التنمية من الصمام في سوق الإضاءة. وسوف يكون الصمام مصدر ضوء محتمل ليحل محل المصابيح المتوهجة، ومصابيح التنغستن والمصابيح الفلورية. وبالإضافة إلى ذلك، من حيث تصميم الإضاءة في الأماكن المغلقة، وسوف تميل إلى أن تكون الصمام توفير الطاقة، والإنسانية والفنية.
أوسلون SSL LED يلبي مختلف متطلبات تطبيقات الإضاءة في الأماكن المغلقة: ليس فقط حجم الحزمة صغيرة مثل 3mm × 3mm، ولكن أيضا الأداء مستقر وموثوق بها. تتجاوز كفاءتها القصوى المضيئة 100lm/w ، ويمكنها الحفاظ على كفاءة مضيئة ممتازة حتى في التيارات العالية. ، وبالتالي خفض التكلفة الإجمالية للمصباح بشكل فعال؛ بالإضافة إلى ذلك ، بسبب زاوية الحزمة 80 درجة ، يمكنها عرض الضوء بسلاسة على العدسة الخارجية أو العاكس.
