LED（発光ダイオード）は、電気エネルギーを可視光に変換する固体半導体デバイスであり、電気を直接光に変換します。LEDの心臓部は、一方の端がホルダーに取り付けられた半導体ウェハーで、一方の端が負極で、もう一方の端がダイオードの陽極に接続されています。 LED電源ウェーハ全体がエポキシで封止されるようになります。
半導体ウェハーは2つの部分で構成されており、片方は正孔が支配的なP型半導体で、もう一方は主に電子であるN型半導体です。しかし、2つの半導体を接続すると、PN接合が形成されます。ワイヤを介してウェハーに電流を流すと、電子はP領域に向かって押し出されます。P領域では、電子が正孔と再結合し、エネルギーが光子の形で放出されます。これがLEDの発光原理です。光の色である光の波長は、PN接合を形成する材料によって決まります。
LED は、赤、黄、青、緑、シアン、オレンジ、紫、白の光を直接放射できます。
LEDはもともと計器の表示光源として使用されていました。その後、さまざまな明るい色のLEDが信号機や大面積ディスプレイに広く使用され、良好な経済的および社会的利益をもたらしました。12インチの赤色信号を例にとると、米国では、長寿命、低照度性能を備えた140ワットの白熱電球を光源として使用し、2000ルーメンの白色光を発しました。赤色フィルターを通過すると、光損失は90％で、200ルーメンの赤色光のみが残ります。新しく設計されたランプでは、ルミレッズは回路損失を含めて18個の赤色LED光源を使用し、14ワットの電力を消費し、同じ光効果を生み出しました。自動車の信号灯もLED光源の応用の重要な分野です。
一般照明には白色光源が必要です。1998年に白色LEDの開発に成功しました。このLEDは、GaNチップとイットリウムアルミニウムガーネット（YAG）をカプセル化して作られています。GaNチップは青色光（λp = 465nm、Wd = 30nm）を放射し、高温焼結によって調製されたCe3+含有YAG蛍光体は青色光によって励起されて黄色光を放射し、ピーク値は550n LEDランプmです。青色LED基板は、約200〜500nmのYAGを混合した樹脂の薄い層で覆われたボウル型の反射空洞に取り付けられています。LED基板の青色部分は蛍光体によって吸収され、青色光の残りの部分は蛍光体によって放射された黄色光と混合されて白色光が得られます。
InGaN/YAG白色LEDは、YAG蛍光体の化学組成を変え、蛍光体層の厚さを調整することで、色温度3500～10000Kのさまざまな色の白色光を得ることができます。青色LEDで白色光を得るこの方法は、構造が簡単で、コストが低く、技術的成熟度が高いなどの利点があり、最も多く使用されています。
1.LEDライトバーの起源
1960年代、科学者と技術者は半導体PN接合光の原理を利用してLED発光ダイオードを開発しました。当時使用されていたLEDはGaASP製で、発光色は赤色でした。約30年の開発を経て、誰もがよく知るLEDは、赤、オレンジ、黄色、緑、青などの色を発することができるようになりました。しかし、照明に必要な白色LEDは2000年以降に開発されました。ここでは、照明用の白色LEDについて紹介します。
開発
半導体PN接合光の原理で作られたLED光源の最も初期の応用は、1960年代初頭に導入されました。当時使用されていた材料は、赤色光（λp = 650 nm）を発するGaAsPでした。駆動電流が20mAの場合、光束はわずか数千分の0.1ルーメンで、対応する光学性能は約XNUMX lm / Wです。
1970 年代半ばには、緑色光 (λp=555 nm)、黄色光 (λp=590 nm)、オレンジ色光 (λp=610 nm) を生成するために In 元素と N 元素が導入され、光学性能も 1 lm/W に向上しました。
1980 年代初頭には GaAlAs の LED 光源が登場し、赤色 LED の光学性能はワットあたり最大 10 ルーメンに達しました。
1990 年代初頭、赤色光と黄色光を発する GaAlInP と緑色光と青色光を発する GaInN という XNUMX つの新材料が開発され、LED の光学性能が大幅に向上しました。
2000年に、前者は赤色とオレンジ色の領域（λp=615nm）で100ワットあたり50ルーメンの発光効率のLEDを製造し、後者は緑色領域（λp=530nm）でXNUMXルーメンの発光効率のLEDを製造しました。/ワット。
照明の記念品
- 1879年 エジソンが電灯を発明。
- 1938 蛍光灯が使用可能です。
- 1959 ハロゲンランプが利用可能。
- 1961年に高圧ナトリウムランプが登場しました。
—1962年メタルハライドランプ
—1969 最初の LED ライト (赤)
—1976 緑色 LED ライト。
—1993 青色 LED ライト
—1999 白色 LED ライト。
—屋内照明には2000個のLEDが使用されています。
LEDの開発は、白色熱照明の開発以来120年ぶりの第二の革命です。
- 21世紀初頭、自然、人間、科学の素晴らしい出会いを通じて開発されたLEDは、光の世界の革新、人類に不可欠なグリーンテクノロジーの光革命となるでしょう。
—LED は、エジソンが電球を発明して以来の新たな光革命となるでしょう。
LED照明は主に高出力白色LED単灯を採用しています。世界トップ100のLED照明メーカーが110年間保証しています。大粒子は3ワットあたり3ルーメン以上、小粒子はXNUMXワットあたりXNUMXルーメン以上です。大粒子の光減衰は年間XNUMX％未満、小粒子の光減衰は年間XNUMX％未満です。
LEDソーラー街灯、LED投光器、LED天井灯、LED蛍光灯はすでに量産されています。例えば、10ワットのLED蛍光灯は、40ワットの通常の蛍光灯や省エネランプの代わりに使用できます。
LED省エネランプは一般家庭にもどんどん導入されてきましたが、まだ普及していません。
1. 省エネ：白色LEDのエネルギー消費量は白熱電球の1/10、省エネ電球の1/4です。
2、長寿命：寿命は最大100,000万時間以上で、一般家庭の照明としては「一度使えば万能」と言えます。
3、高速状態で動作可能：省エネランプを頻繁にオンまたはオフにすると、フィラメントが黒くなり、すぐに壊れるので、より安全です。
4、固体パッケージは冷光源の一種であるため、輸送や設置が非常に簡単で、振動を恐れることなく、あらゆる小型密閉型機器に設置できます。
5、LED技術は日々進歩しており、発光効率は驚異的な進歩を遂げ、価格は継続的に低下しています。白色LEDが家庭に入る時代が急速に近づいています。
6、環境保護、水銀などの有害物質は含まれません。LED電球の組み立てられた部品は簡単に分解・組み立てることができ、メーカーからのリサイクルなしでも他人がリサイクルできます。
7. 配光技術により、LED 点光源が面光源に拡大され、発光面が拡大し、グレアが除去され、視覚効果が昇華され、視覚疲労が解消されます。
8. レンズとランプシェードが一体化しており、レンズには集光と保護の機能もあり、光の繰り返しの無駄を防ぎ、製品をよりシンプルで美しくしています。
9. 高出力 LED 平面クラスター パッケージ、ヒートシンクとランプ ホルダーの一体型設計。LED の放熱要件と耐用年数を完全に保証し、LED ランプの構造と形状の任意の設計を基本的に満たし、LED ランプの際立った特徴を備えています。
10. 省エネ効果が顕著です。超高輝度高出力 LED 光源と高効率電源を組み合わせることで、従来の白熱電球に比べて 80% 以上の電力を節約でき、明るさは同じ電力の白熱電球の 10 倍です。
11. 長寿命は 50,000 時間以上で、従来のタングステン ランプの 50 倍以上です。LED は、信頼性の高い先進的なパッケージ プロセスである共晶はんだ付けを採用しており、LED の長寿命を完全に保証します。
12、ストロボなし。純粋な DC 動作により、ストロボ照明による視覚疲労が解消されます。
13、グリーンで環境保護。鉛や水銀などの汚染物質を含まず、環境を汚染しません。
14、耐衝撃性、強力な耐光性、紫外線（UV）および赤外線（IR）放射なし。フィラメントとガラスケースがなく、従来のランプチューブの断片化の問題がなく、人体に害がなく、放射線もありません。
15. 低熱電圧下での動作は安全かつ信頼性があります。表面温度≤60°C（周囲温度Ta = 25°Cの場合）。
16、広い電圧範囲、ユニバーサル LED ライトと電源。85V 〜 264VAC の全電圧範囲の定電流により、寿命と明るさが電圧変動の影響を受けないことを保証します。
17、PWM定電流技術を採用し、高効率、低発熱、高定電流精度を実現。
18. ライン損失を減らし、電力網を汚染しません。力率 ≥ 0.9、高調波歪み ≤ 20%、EMI はグローバル指標を満たし、電源ラインの電力損失を減らし、電力網への高周波干渉汚染を回避します。
19、ユニバーサル標準ランプホルダーは、既存のハロゲンランプ、白熱ランプ、蛍光灯を直接交換できます。
20、発光効率は80lm/wまで高く、LEDライトの色温度はオプションで、演色評価数が高く、演色性が良好です。
当然のことながら、LED 技術の継続的な改善により LED ライトのコストが下がっていく限り、省エネランプや白熱電球は LED ランプに置き換えられていくでしょう。
同国は照明の省エネと環境保護問題にますます注目しており、LEDランプの使用を積極的に推進している。
長所と短所
* 放熱の問題、放熱が良くないと、寿命が大幅に短くなります。
* 低価格の LED ランプは、省エネランプ (冷陰極管、CCFL) よりもエネルギー効率が低くなります。
* 初期購入コストが高くなります。
* LED 光源は指向性が強いため、照明器具の設計では LED の特殊な光学特性を考慮する必要があります。
以下はネオンライトと LED ライトの比較です。比較には最新の LED 技術が追加されており、これまで誰もがネットワークで見てきた情報ではありません。
1. LED 光源の寿命は 100,000 時間ですか?
光減衰率が 7% の場合、実際の使用時間は 50,000 時間程度です。光減衰率が 3% の場合、実際の使用時間は 80,000 時間に達します。
2. LED ストリップは熱くなりませんか?
はい、熱を放散する必要があります。
3. LED は白熱電球の代わりに使えますか?
光束、光効率、演色性は向上しますが、高価すぎるため、近年は低下しません。ただし、製品の光束を増やすことで、白熱電球の交換コストを削減できます。
4. LED は単純に通常の光源として使用できますか?
いいえ、電力、光学 LED ライト、熱伝導を駆動するためです。
5. XNUMXつの光源の性能と利点の比較
ネオンの利点は LED によってカバーされていますが、LED の価格は高すぎます。
6. XNUMXつの光源の電源の比較
LED 低電圧は良好ですが、電流が大きすぎます。大粒子 1 ワット LED 単一ランプの入力電流は 350mA です。
7. XNUMXつの光源の制御技術の比較
LED は実装が簡単ですが、ネオンライトは成熟しています。
8. XNUMXつの光源の安定性の比較
LED は不安定ですが、ネオンライトは非常に安定しています。CREE と AOD チップを組み合わせてそれぞれのチップの利点を生かすなど、比較的安定しているメーカーもいくつかあります。
9. XNUMXつの光源の価格の比較
LED は高価ですが、黄色と赤色はほぼ同じです。最も高価なのは LED の白色光です。
10. 屋外用光源XNUMX種の比較
LEDライトは完全な防水・防塵が可能です。
11. XNUMXつの光源市場の比較
世界の照明製品の年間生産額は42億ドル（中国は15億ドル）で、LED光源は1%未満です。
光源
1. 新しいグリーン環境保護光源：LEDは冷光源を使用し、グレアが少なく、放射線がなく、使用中に有害物質が発生しません。LEDは動作電圧が低く、DC駆動モードを採用し、消費電力が極めて低く（単管0.03〜0.06W）、電気光学電力変換は100％に近く、同じ照明効果の従来の光源よりも80％以上の省エネです。LEDは環境上の利点がより優れており、スペクトルに紫外線や赤外線がなく、廃棄物をリサイクルでき、汚染がなく、水銀がなく、安全に触れることができます。典型的なグリーン光源です。
2.長寿命：LEDは固体冷光源、エポキシ樹脂パッケージ、防振性、ランプ本体に緩み部分がなく、フィラメント発光、熱蓄積、光減衰などの欠点がありません。耐用年数は60,000〜100,000に達します。時間は従来の光源の10倍以上の耐用年数です。LEDの性能は安定しており、-30〜+ 50°Cの環境で正常に動作します。
3. 多変量: LED光源は、赤、緑、青の256原色を使用できます。コンピュータ技術の制御下で、256色は256のグレーレベルを持ち、任意に混合することができ、256X16777216XXNUMX (つまり、XNUMX)色を生成し、異なる光色を形成します。組み合わせ。LEDの組み合わせの色は多様で、さまざまな動的な変化とさまざまな画像を可能にします。
4 ハイテク：従来の光源の発光効果と比較して、LED光源は低電圧マイクロエレクトロニクス製品であり、コンピューター技術、ネットワーク通信技術、画像処理技術、組み込み制御技術をうまく組み合わせています。従来のLEDランプに使用されるチップのサイズは0.25mm×0.25mmで、照明用のLEDのサイズは通常1.0mm×1.0mm以上です。LEDダイ成形ワークテーブル構造、逆ピラミッド構造、フリップチップ設計により、発光効率が向上し、より多くの光を発します。LEDパッケージ設計の革新には、高導電性金属ブロック基板、フリップチップ設計、ベアプレートキャストリードフレームが含まれます。これらの方法を使用して、高出力、低熱抵抗のデバイスを設計でき、これらのデバイスは従来のLEDよりも照度が高く、製品の照度が大きくなります。
一般的な高スループット LED デバイスは、数ルーメンから数十ルーメンのルーメンを生成できます。また、最新の設計では、12 つのデバイスにさらに多くの LED を統合したり、200 つのアセンブリに複数のデバイスをインストールしたりして、同等のルーメン出力を実現できます。小型白熱灯の場合。たとえば、高出力の 10 チップのモノクロ LED デバイスは、15 lm の光エネルギーを出力でき、消費電力は XNUMX ～ XNUMX W です。
LED光源の応用範囲は非常に広く、点、線、面など様々な形状の光、短、短の製品にすることができます。 LEDの制御は非常に良好で、電流を調整する限り、自由に調光できます。異なる光色の組み合わせはマルチエンドであり、タイミング制御回路が利用されています。 、さまざまな動的な変化を実現できます。 LEDは、電池式の懐中電灯、小型音声起動ライト、安全ライト、屋外の道路や屋内の階段ライト、建物や標識の連続ライトなど、さまざまな照明機器に広く使用されています。
