Светодиоды – цифровая революция в освещении?

2 Что обьединяет ?

3 Когда появилась возможность использовать светодиоды для общего освещения ? В 90- х 20- го века появились СД синего / желтого / фиолетового / УФ цветов, что позволило создать также белый цвет Увеличение эффективности : Эффективность (лм/Вт) Газоразряд- ные лампы Люминесцентные Накаливания Металлогалогенные Ртутные Галогенные Стандартные накаливания Лучшие LEDы Светодиоды Натриевые высокого давления Рефлекторные

4 Существующая и будущая эффективность светодиодов по сравнению с лампами Будущее Люминесцентные Галогенные Накаливания Эффективность лм / Вт Год Без ускорения С ускорением

5 Долгий срок службы не нужна замена Ударопрочные надежность Цвета не нужны фильтры Малые вес и объем дизайн Низковольтные безопасность Быстрый пуск возможна динамика Регулирование оптимальная яркость, цвет не изменяется Работа при низких температурах ( до – 40 о C) Без ртути экология Нет ИК или УФ составляющих в излучении Свойства светодиодов

6 Что же такое светодиоды ? чип LEDs = Light Emitting Diodes полупроводник кристалл Светодиоды происходят из полупроводниковой промышленности, а не из светотехнической промышленности ! Просто другие лампы ?

7 Твердотельные источники света Светодиоды могут быть сделаны из органических и неорганических полупроводников Твердотельное излучающее устройство, основанное на неорганическом полупроводнике, называется светодиодом (LED) Излучающее устройство, основанное на органическом полупроводнике называется OLED

8 Две основных светодиодных технологии Неорганическая – Очень яркие точечные источники – Быстрый рост на рынке спец. освещения – Начальная стадия применения в общем освещении Органическая ( молекулы и полимеры ) – источники рассеянного света – Мобильные дисплеи – В начальной стадии применения

9 Что такое LED? Light Emitting Diode ( светодиод ) Маленькое полупроводниковое устройство, излучающее свет при подаче электрического напряжения определенной полярности Катод Чип LED Анод Рефлектор Эпоксидная линза Золотой проводник 5 мм LED

10 Что внутри у светодиодов ? кристалл => светоизлучающий элемент – « чип » ~ нить накала в лампе накаливания светодиод => кристалл в корпусе ~ лампа накаливания ( в колбе ) кристалл

11 Основы работы светодиодов np Диод => p-n переход Инжекция носителей заряда через электрическое поле Завершается излучающей рекомбинацией каждого светодиода !

12 Принцип действия светодиодов np Излучательная рекомбинация, но также Неизлучательная рекомбинация => тепло ! +-

13 Отвод тепла Светодиоды излучают « холодный » свет ( определенный спектр, без ИК излучения ) Светодиоды не 100% эффективны => тепло (50-90%) Светодиоды не выдерживают высоких температур (125°- 150°) При этих температурах тепловое излучение сравнительно мало и тепло должно отводиться с помощью переноса и конвекции

14 Как выглядит система на светодиодах ? Теплоотвод Электронный блок питания Линейка светодиодов с оптикой Светодиоды генерируют тепло !

15 Три метода получения белого света в светодиодах

16 Зеленый / синий / фиолетовый / УФ Сложный техпроцесс, первый успех в начале 90- х Сниженная температурная чувствительность Основа для создания белых светодиодов ! Изобретение синего светодиода Mr. Nakamura

17 Как создать цвета np В зависимости от использованных n- и p- материалов излучаемый свет имеет определенную длину волны или

18 Материалы для светодиодов IIIVIVIIVI

19 Материалы для светодиодов длина волны / нм диапазон энергии / эВ AlGaAs AlInGaP InGaN Желтый : Нет светодиодов с длиной волны от 550 до 585 нм ?

20 Характеристики светодиодов касательно промышленности Быстрая разработка Новые производители Нет стандартов и норм Сортировка

21 Все ли светодиоды одинаковы ? НЕТ !…..LED ы могут различаться по : – Световому потоку : от 2 лм до 150 лм – Эффективности ( лм / Вт ): от 10 лм / Вт до 60 лм / Вт ( в зависимости от цвета ) – Цветопередаче – Постоянству цвета – Сроку службы = деградация во времени ( в зависимости от используемого блока питания ) – До ч для белых LED ов – До ч для цветных LED ов – Большой разброс в качестве : 50% деградации после 2000 ч против 50% деградации после ч

22 Световой поток светодиодов Все светодиоды постепенно деградируют со сроком службы даже без выхода их из строя – Деградация наполнителя и первичной оптики ( пожелтение ) – Деградация полупроводникового материала

23 Стандарты и нормы для освещения Для продукции освещения существуют международные стандарты : – Европа : EN/IEC Светильники : EN60598 Электронные ПРА : EN60928/EN60929 – США : ANSI Знаки соответствия на продукте означают, что его параметры находятся в нормируемых пределах : ENEC, UL

24 Каковы стандарты для светодиодов ? Светодиоды пришли из полупроводниковой промышленности Из - за этого для них пока не существуют нормы и стандарты, что ведет к беспорядку, недоверию, проблемам с совместимостью и др. Предпринимаются действия для установления таких стандартов и норм ( в том числе с помощью Philips, но процесс может занять несколько лет ).

25 Сортировка ( три параметра – оптические ( световой поток, цвет ) – электрические ( напряжение ) Возникает из - за трудности управления параметрами процесса производства – смесь газов – температура субстрата Сортировка Измерение свойств готовых продуктов и последующая их категоризация

26 Сортировка (Binning)

27 Светодиоды – особенности и выгоды 1 Срок службы (до ч) гораздо больший, чем у других источников Снижение (даже отмена) затрат на обслуживание 2 Более энергоэффективные (лм/Вт), чем лампы накаливания и большинство галогенных – сниженное энергопотребление Сниженная стоимость обладания; экология 3 Намного меньше других источников света – малые объем и вес Гибкость в дизайне светильников 4 Низковольтные (12В, 24В)Безопасность 5 Прочные, ударо- и виброзащищенные, нет нити накала и электродов Чрезвычайно прочные и надежные

28 Светодиоды – особенности и выгоды 6 Нет тепла, УФ и ИК излучения в спектре ( для цветных светодиодов ) Лучшее качество света Уменьшенные непрямые затраты 7 Стабильные ( пере ) поджиг, цвет и 100% света Не мерцания и разогрева Возможно мигание 8 Нет ртути ( в отличие от люмламп ) Не загрязняют среду, соответствуют законодательству 9 Полностью регулируются без цветовых сдвигов Легко оптимизировать яркость 10 Насыщенные живые цвета без фильтров Много применений ( вывески, знаки, предупреждающие огни )

29 LumiLeds (100% собственность Philips Lighting): – Постоянный рост и улучшение технологии – В настоящее время концентрация на применении в автомобилях и подсветке ЖКИ дисплеев Пало Альто Калифорния Сан Хосе, Калифорния Малайзия Бест, Нидерланды Пенанг, 1200 сотрудников Сингапур

30 Большой ток Большой чип Отличные термохарактеристики Оптимизированный свет Отличная надежность Ударопрочность вследствие применения мягкого наполнителя Высокояркие светодиоды Обычный светодиод (5 мм) 0,5-1 люмен мВт Высокояркий светодиод люмен мВт Поток Мощность

31 Светодиоды Luxeon На основе технологии Luxeon Белый, зеленый, синий, голубой, красный, оранжевый и янтарный цвета Различные способы излучения света 1 и 5 Вт Световые потоки (1 Вт /5 Вт ): – Красный 50 лм /led – Янтарный 36 лм /led – Зеленый 35 лм /led / 120 лм /led – Голубой 40 лм /led / 130 лм /led – Синий 10 лм /led / 30 лм /led – Белый (5500K)30 лм /led / 120 лм /led

32 Что изменится благодаря светодиодам ? Новые применения и новая культура освещения Эти новые применения и культура изменят способ использования и взаимодействия со светом

33