Твердотельное освещение ( Solid State Lighting ) относится к типу освещения , в котором устройства , такие как светоизлучающие диоды (используется LED ), органические светоизлучающие диоды ( OLED ) или легкие – полимеры на основе светоизлучающих диодов ( PLED ), в качестве источника освещения, в отличие от систем, которые используют нити или газы . Термин «твердый» относится к тому факту, что свет от твердотельного устройства излучается твердым объектом (обычно полупроводником) перед вакуумными или газовыми трубами, где свет излучается элементом в другом состоянии или элемент вмешивается в другое состояние; Это относится к люминесцентным лампам и лампам накаливания , традиционно используемым в освещении.
Устройства, использующие твердотельное освещение, могут получить свет с меньшим количеством тепла и большей энергоэффективностью. Кроме того, твердотельное состояние позволяет создавать устройства с большей устойчивостью и надежностью в различных условиях эксплуатации, что дает многочисленные преимущества в критических системах освещения. Примерами устройств, использующих твердотельное освещение, являются светодиодные лампы.
Что такое светодиод?
Светодиод, светоизлучающий диод или светодиод, представляет собой полупроводниковое устройство, которое непосредственно преобразует электрическую энергию в свет с помощью электролюминесценции. Прочность, долговечность и высокая светоотдача с потенциалом дополнительного увеличения являются выдающимися свойствами светодиодов.
Светодиоды считаются типом твердотельного освещения (SSL, твердотельное освещение ), а также OLED ( органические светодиоды ) и PLED ( полимерные светоизлучающие диоды ). Недавно появился PLET.
Термин «твердое состояние » обычно относится к свету, излучаемому твердотельной люминесценцией, в отличие от ламп накаливания (которые используют тепловое излучение) или флуоресцентных ламп. По сравнению с лампами накаливания SSL создает видимый свет с наименьшей теплоотдачей или рассеиванием паразитной энергии. Наиболее распространенный «белый » светодиод преобразует синий свет из твердотельного устройства в спектр белого света с помощью фотолюминесценции, тот же принцип, который используется в обычных флуоресцентных лампах.
Как построен светодиод?
Основной тип светодиода ( светоизлучающий диод ) – это диод, состоящий из суперпозиции нескольких слоев полупроводникового материала, который излучает свет на длине волны (в цветах), когда он правильно поляризован. Это устройство позволяет пропускать ток в одном направлении. Диод и соответствующая ему электрическая схема герметизируются в корпусе, эпоксидной смоле или керамике в соответствии с различными технологиями. Эта инкапсуляция состоит из покрытого вида на устройстве. Внутри этой инкапсуляции может содержаться один или несколько светодиодов (этот последний случай называется многопроцессорной технологией).
Излучение света
Люминесцентные диоды или светоизлучающие диоды, светодиоды и светодиодные линейки на алюминиевой основе характеризуются очень долгим сроком службы, устойчивостью к ударам и низким потреблением энергии. При регулировании цвет света остается постоянным. При подключении их к сети нам необходимо дополнительное оборудование для получения правильного тока обслуживания. Точечный источник света позволяет точно направить свет. Инкапсуляция диода синтетическим материалом выполняет функции защиты и линзы. Мощность светодиодного излучения уменьшается с увеличением температуры. Поэтому важно иметь хорошую теплоотдачу во время работы. Целесообразно избегать непосредственного воздействия солнечных лучей, а также того, что сборка производится вблизи других источников тепла.
Светодиодная рабочая температура
Работа светодиода, по-видимому, очень проста, но этот ток, создающий электронные удары, также высвобождает энергию в виде тепла, тем больше ток, и это должно рассеиваться, потому что это главный враг оптимальной работы и может сократить срок службы светодиодного диода.
Тип света, излучающего светодиод
Цветовая температура измеряется в градусах Кельвина (K) и относится к уровню тепла, необходимого для того, чтобы предполагаемое «черное тело» появилось в одном цвете. Когда мы говорим, что лампа имеет цветовую температуру 3000 K, это означает, что кусок металла «черного тела» должен быть нагрет до 3000 K, чтобы получить тот же цвет, что и лампа. Но если этот кусок металла будет нагреваться до 4100 К, он затем произведет более белый свет. Для сравнения, прямой солнечный свет имеет значение 5300 К, а дневной свет, прошедший через облака, имеет значения 6000 К или более.
Цветопередача является важной особенностью качества света. В зависимости от использования искусственный свет должен показывать объекты как можно более естественным. Источник света, содержащий весь диапазон цветов (Ra = 100), делает цвета подсвеченных элементов естественными.
Добавляя фосфор на синий светодиод, получается белый свет, и в зависимости от количества люминофоров и их типа белый свет более или менее холодный, то есть с более или менее цветовой температурой. Таким образом, вы можете получать светодиоды белого света с температурой 6000 K (холодный свет), 5000 K, 4000 K, 3000 K или даже 2700 K (теплый свет).
Еще один способ получить белый свет – использовать технологию RGB (красный, зеленый и синий), то есть с использованием многочиповых светодиодов, которые включают красный чип, зеленый чип и синий чип, чтобы свет, возникающий в результате добавления Три цвета – белый свет с разными тональностями.
Обычно белый свет является общим от синего светодиода или даже ультрафиолета, к которому добавляется серия люминофоров (твердых неорганических материалов, которые показывают люминесценцию благодаря так называемым активаторам) в капсуле, поглощающей ультрафиолетовое излучение и они излучают белый свет на видимых частотах в процессе, очень похожем на тот, который встречается в флуоресцентных лампах. Наиболее распространенный метод использует светодиод с соединением индий-галлий-нитрид (InGaN) и фосфорным слоем для создания белого света.
Преимущества светодиодной технологии
Осветительные приложения уже успешно установлены в жилых, коммерческих и промышленных секторах по всему миру. Преимущества светодиодной технологии для освещения:
• Снижение потребления энергии: светодиод требует меньше энергии для производства такого же количества света, например, лампа накаливания мощностью 100 Вт с красным фильтром производит 1 Вт красного света (как на светофоре), в то время как для генерации Такое же количество красного света, один светодиод требует всего 12 Вт; то есть он имеет большую эффективность использования энергии.
• Меньший электрический риск: светодиоды обычно питаются от 24 В постоянного тока, что минимизирует возможные риски поражения электрическим током.
• Более высокая скорость переключения (включение и повторное зажигание): светодиод имеет гораздо более быстрый отклик, чем галогенные или люминесцентные лампы, разница составляет порядка микросекунд.
• Лучшая непрерывность работы: светодиодная система лучше реагирует на возможные изменения в источнике питания, поскольку, поскольку в ней отсутствует люминесцентная нить, исключаются изменения яркости и возможный поломка.
• Более продолжительный срок службы: срок службы светодиода больше по сравнению с традиционными системами освещения.
• Управление цветом: светодиодные системы имеют преимущество, позволяющее контролировать цвет; например, обеспечивая определенный оттенок света.
Технология OLED
Органическое светоизлучающее устройство (OLED) состоит из очень тонкого слоя (около 100 нм) органического материала, вставленного между двумя различными металлическими электродами. Один из этих металлов обладает очень высокой функцией работы для облегчения впрыскивания отверстий (анода), а другой – очень низкой функцией работы в пользу введения электронов (катода). Впрыск облегчается дополнительными транспортными слоями, которые выполняют функцию блокировки. Электроны, впрыскиваемые катодом, и промежутки, которые проникают через анодное продвижение, обусловленное электрическим полем, к эмиссионному слою, где они образуют экситоны и рекомбинируют излучающий свет.