Während wir unsere High-Tech-Anforderungen weiterentwickeln, LED-Leuchten spielen im Alltag eine immer wichtigere Rolle. Von LED-Fernsehern bis hin zu elektronischen Anzeigetafeln, LED-Leuchten erobern die Welt. daher, Die Bedeutung von LED-Leuchten liegt auf der Hand. Aber wissen wir genug über LEDs?? Daher konzentriert sich dieser Artikel hauptsächlich auf die Aspekte im Hinblick auf das Leuchtprinzip von LED, seine Typen, Eigenschaften, Anwendungen, Entwicklungsperspektiven, usw.
Grundlagen einer LED
LED, oder Leuchtdiode, ist ein lichtemittierendes Halbleiterbauelement. Als Leuchtstoff wird ein fester Halbleiterchip verwendet. Die Grundstruktur ist ein Stück elektrolumineszierendes Halbleitermaterial, auf einem Leadframe platziert, umgeben von Epoxidharzversiegelung, um die Rolle des internen Chips zu schützen. Die negativ geladenen Elektronen wandern in den positiv geladenen Lochbereich und rekombinieren mit diesem, Es entstehen Photonen, wenn die Elektronen und Löcher verschwinden. Und dann erzeugen LEDs Licht, indem sie von elektrischem Strom durchflossen werden.
Funktionsprinzip von LEDs
Der Kernbestandteil einer Leuchtdiode ist ein Chip, der aus einem Halbleiter vom P-Typ besteht, dominiert von Elektronenlöchern, und ein Halbleiter vom N-Typ, von Elektronen dominiert. Zwischen ihnen befindet sich eine Übergangsschicht, die P-N-Übergang genannt wird. Wenn ein Vorwärtsstrom durch einen Draht zum Chip fließt, Elektronen werden in Richtung P-Region gedrückt, Dort verbinden sie sich mit den Löchern und geben Wärme in Form von Photonen ab, So strahlen LEDs Licht aus. Jedoch, Minoritätsträger lassen sich nur schwer injizieren, wenn eine Sperrspannung angelegt wird, wodurch sie daran gehindert werden, Licht auszusenden. Der PN-Übergang erzeugt Licht mit einer bestimmten Wellenlänge oder Farbe, je nach dem Material, aus dem es besteht. Über einen weiten Bereich von Betriebsströmen, Die Helligkeit von LEDs nimmt mit steigendem Strom zu. LEDs wandeln Strom direkt in Licht um, im Gegensatz zu herkömmlichen Lichtquellen, die es zunächst in Wärme umwandeln, und dann ins Licht, Dadurch wird effizientes Licht erzeugt, ohne viel Energie zu verschwenden.
Herstellungsmaterialien für LEDs
Zur Herstellung von LEDs verwenden wir üblicherweise die folgenden Verbindungshalbleitermaterialien:
- Grün, Blaue und ultraviolette superhelle LEDs bestehen aus Indium-Gallium-Nitrid (InGaN);
- Rot, Orange und gelbe Hochleistungs-LEDs bestehen aus Aluminiumgalliumindiumphosphid (AlGaInP);
- Rote und infrarote LEDs bestehen aus Galliumaluminiumarsenid (AlGaAs);
- Grüne und gelbe LEDs bestehen aus Galliumphosphid (Lücke).
Entwicklungsgeschichte der LED-Technologie
Das Konzept der Elektrolumineszenz(ER)
Elektrolumineszenz ist das Kernkonzept in der Entwicklungsgeschichte von LED-Leuchten. In 1907, Der britische Wissenschaftler Henry Joseph Round bemerkte dieses Phänomen erstmals bei Karborund, das gelbliches Licht aussendet, wenn ein Potential anliegt 10 Volt wird daran angelegt. Es war George Destriau, der den Begriff „Elektrolumineszenz“ prägte 1936. Er fand heraus, dass Licht erzeugt wurde, wenn Zinksulfidpulver an Strom angeschlossen wurde.
Die erste LED, die in praktischen Anwendungen eingesetzt wurde
Gary Pittman und Bob Biard von Texa Instruments entwickelten die erste Infrarot-LED im Jahr 1961. Jedoch, es ist für unsere Menschen unsichtbar, Daher hat es eigentlich kaum einen praktischen Nutzen. Nick Holonyak, von General Electric, war der erste, der eine rote LED entwickelte 1962, Dies brachte ihm den Titel „Vater der LED“ ein.. Im Laufe der Zeit, Auch orangefarbene LEDs erfreuten sich großer Beliebtheit. M. George Craftord, ein Doktorand von Holonyak, erfand die erste gelbe LED 1972, unter Verwendung von zwei Galliumphosphid-Chips – eine rote und eine grüne und stellte außerdem eine rote LED her, die zehnmal heller war als Holonyaks Version. LEDs konnten Mitte der 1970er Jahre blassgrünes Licht emittieren, indem sie nur Galliumphosphid verwendeten. Später, Es wurden verbesserte Versionen von LEDs erfunden, die reines grünes Licht ausstrahlen konnten. In diesem Jahrzehnt, Es wurde eine breite Palette kostengünstiger Geräte hergestellt, trägt zur Beliebtheit von LED-Leuchten bei.
Superhelle LEDs sind auf dem Vormarsch
Die erste Generation von Rot, Grün, und gelbe LEDs in superhellen Farben entwickelten sich vor allem aufgrund kontinuierlicher und gründlicher Forschung in der LED-Technologie in den frühen 1980er Jahren. Mit Indiumgalliumnitrid, Shuji Nakamura entwickelte hochintensive blaue LEDs 1994, Anschließend entwickelten sie unter Verwendung von Indiumgalliumnitrid hochhelle blaue und grüne LEDs. Die Erfindung der ultrahellen blauen LEDs legte den Grundstein für die Entwicklung weißer LEDs. Eine Beschichtung aus fluoreszierenden Leuchtstoffen könnte dafür sorgen, dass die Dioden helles weißes Licht abgeben. Denn die weiße LED-Technologie könnte kostengünstige Lösungen bieten, Die zuständigen Regierungsbehörden förderten seine Entwicklung.
Heutzutage, Fast jedes Gebäude wurde mit LED-Leuchten ausgestattet. Sie sind viel effizienter und haben eine noch längere Lebensdauer als die herkömmlichen Glühlampen. Parallel dazu arbeiten Forscher weiter an der LED-Technologie. In den letzten Jahren, LEDs, die reines und sogar ultraviolettes Licht erzeugen, sind mittlerweile auch auf dem Markt erhältlich. LEDs werden von Geschäftsinhabern häufig in ihren Büros eingesetzt, Industriebetriebe, und kommerzielle Entwicklungen als Möglichkeit zur Kosteneinsparung.
Arten von LEDs
In der Vergangenheit, Der Einsatz von LED-Beleuchtung war begrenzt, da nur wenige Designs zur Auswahl standen und sie allgemein als teuer galt. Mittlerweile sind diese Probleme einigermaßen gelöst, Denn es gibt für uns alle Arten von LED-Produkten, aus denen wir auf vielfältige Weise wählen können. Auch die Kosten für LED-Lampen sind mittlerweile mit denen anderer Glühbirnen vergleichbar, Dies führt zu erheblichen Einsparungen bei den Stromrechnungen.
Dimmerschalter
Ein Dimmerschalter kann bei LED-Beleuchtung wie bei anderen herkömmlichen Beleuchtungen verwendet werden. Allerdings ist zu beachten, dass die Dimmschalter bei normalen Glühlampen weniger effektiv sind als bei LED-Lampen. LED-Lampen haben eine geringere Wattzahl als andere herkömmliche Glühbirnen, infolge, Es ist ratsam, Standardlampen durch LED-Lampen zu ersetzen, da diese mit einer geringeren Wattzahl arbeiten als andere Standardlampen.
Beleuchtungs-LEDs
Beleuchtungs-LEDs, eine der häufigsten Arten von LED-Lichtern, haben alle möglichen Formen und Größen. Entlang der Länge der Röhre sind eine Reihe kleinerer LED-Leuchten angeordnet, Sie können also die meisten Größen davon erwarten. Wie bei anderen LEDs auch, Auch Hitze ist hier ein Thema. Glücklicherweise, Das Hitzeproblem wurde von vielen Herstellern gelöst. Rund um die Glühbirnen, Sie haben Lamellen aus Keramik und Aluminium verwendet, die den Bereich erweitern, in dem Wärme entweichen kann. Und angesichts der Vielfalt der Verwendungszwecke und Anwendungen, für die diese Art von Beleuchtung eingesetzt werden kann, Die Formen der Wärmesteuerung bei LED-Beleuchtung sind sehr unterschiedlich.
RGB-LEDs
RGB (rot-grün-blau) LEDs sind im Wesentlichen eine Kombination aus drei LEDs. Das heißt nicht, dass sie nur drei Farben erzeugen können, aber sie bestehen aus Rot, grüne und blaue Emitter. Aufgrund der Komplexität der Controller, solange diese drei Lichter richtig kombiniert werden, Wir können praktisch jede gewünschte Farbe produzieren. Sie werden häufig für verschiedene Zwecke und Funktionen verwendet, beispielsweise als Statusanzeigen, Akzentlichter, Lichtshows und Videovorführungen.
SMD-LEDs
SMD, auch als oberflächenmontierte Geräte bekannt, Dabei handelt es sich um Festkörperhalbleiterbauelemente, die Elektrizität direkt in Licht umwandeln können. Bei der Oberflächenmontage handelt es sich um eine spezielle Verpackungstechnologie, wodurch SMD-Patches einfach auf der Leiterplatte angebracht werden können. Die SMD-Chips in Glühbirnen können für zusätzliche Helligkeit sorgen, Dies macht SMD-LEDs für viele Haushalte und Büros zu einer attraktiveren Wahl. SMD-Patches sind für Produktivitätssteigerungen und Anwendungen in einer Vielzahl von Einrichtungen von Vorteil.
COB -LEDs
COB bezieht sich auf Chip on Board. Es handelt sich um eine neue LED-Technologie, bei der nackte Chips mit leitendem oder nicht leitendem Klebstoff auf dem Verbindungssubstrat befestigt werden. COB-LEDs können eine viel dichtere Lichtmenge als SMD-LEDs liefern und der Benutzer hat verschiedene Möglichkeiten, den Strahl zu steuern. Zusätzlich, Sie sind hocheffizient, da sie mit weniger Watt mehr Lumen erzeugen können.
Graphen-LEDs
Die BBC berichtete kürzlich über die Entwicklung einer mit Graphen beschichteten fadenförmigen LED, die zuletzt als die am besten verfügbare LED galt 2015. Es stellt sich heraus, dass Graphen-LED-Lampen billiger und energieeffizienter sind als herkömmliche Glühbirnen. Die Verwendung von Graphen in der Beleuchtung wurde erfunden 2004. Jetzt arbeiten wir daran, neue und innovative Einsatzmöglichkeiten für das äußerst langlebige Material zu finden.
Hochleistungs-LEDs
Hochleistungs-LEDs beziehen Sie sich auf LEDs mit hoher Betriebsleistung. Während die LED-Industrie expandiert, um den Wünschen der Menschen nach hoher Leistung gerecht zu werden, Hochleistungs-LEDs entstanden im historischen Moment. Die sehr hellen LEDs bieten mehr Lumen und erzeugen somit eine viel höhere Leistung als andere Typen auf dem Markt. Es gibt viele Arten von Hochleistungs-LEDs, wie Hochleistungs-LED-Straßenlaternen, Hochleistungs-LED-Strahler, Hochleistungs-LED-Unterwasserlampe, Hochleistungs-LED-Waschwand und so weiter. Darunter, Hochleistungs-LED-Straßenlaternen und Hochleistungs-LED-Waschwände sind die am weitesten verbreiteten und beliebtesten. Hochleistungs-LEDs zeichnen sich durch hervorragende Eigenschaften wie einen geringen Stromverbrauch aus, langes Leben, hohe Lichtausbeute, Flexible Design, Hervorragende Farbwiedergabe und gut für den Umweltschutz. Es wird erwartet, dass es traditionelle Beleuchtungsprodukte ersetzt und zu einer der modernen neuen Lichtquellen wird.
Organische LEDs (OLED)
OLED (Organische Leuchtdiode), auch bekannt als organische Elektrolumineszenzanzeige, ist ein elektrolumineszierendes Gerät, das die mehrschichtige Struktur eines organischen Films nutzt. Licht leuchtet, wenn ein elektrischer Strom durch die organischen Moleküle fließt. Darüber hinaus sind sie dünner und leichter als LCDs, OLED-Displays bieten eine höhere Helligkeit, geringerer Stromverbrauch, schnellere Reaktion, höhere Auflösung, bessere Flexibilität und höhere Lichtausbeute, was die Verbraucher zufrieden stellen kann’ neue Anforderungen an die Displaytechnik. Die OLED-Technologie wird weiter verbreitet als die LCD-Technologie, die auf elektronische Produkte ausgeweitet werden kann, kommerziellen Bereich, Transportbereich, industrieller Kontrollbereich und medizinischer Bereich. In den letzten Jahren, Große internationale Unternehmen verstärken ständig die Forschung zur OLED-Technologie, und die OLED-Technologie wird weiter verbessert.
Vorteile der LED-Beleuchtung
Lange Lebensdauer
Die lange Lebenserwartung von LEDs ist der offensichtlichste Vorteil gegenüber herkömmlichen Beleuchtungsprodukten. Die Komponenten von LEDs und die Art und Weise, wie sie Licht abstrahlen, verlängern die Lebensdauer dieser Lampen erheblich. LEDs unterscheiden sich von Glühlampen dadurch, dass sie nicht durchbrennen oder eine Fehlfunktion aufweisen, wie es bei Glühbirnen oft der Fall ist. LEDs haben eine durchschnittliche Betriebsdauer von 50,000 Stunden und erreichen können 100,000 Stunden bei sachgemäßer Verwendung. Das bedeutet, dass sie ungefähr halten 40 mal länger als eine durchschnittliche Glühbirne. Mit ihrer längeren Lebensdauer, LEDs können die Arbeitskosten für den Austausch von Glühbirnen in gewerblichen Umgebungen senken, Dies trägt zu einem geringeren Wartungsaufwand für Beleuchtungssysteme bei.
Hohe Energieeffizienz
Ein weiterer großer Vorteil der LED-Beleuchtung ist ihr energieeffizienter Betrieb. Im Gegensatz zu Glühlampen und Leuchtstofflampen, LED-Lampen benötigen weniger Strom, da sie den Großteil der Energie in Licht umwandeln und zu viel Energieverschwendung in Form von Wärme vermeiden. Anstatt zuerst Wärme zu erzeugen, es erzeugt direkt Licht. Das bedeutet, dass LED-Lampen mehr nützliche Lumen erzeugen können und eine höhere Lichtausbeute haben. Dies bedeutet auch, dass es auch bei kühleren Bedingungen gut funktionieren kann, was mit normalen Glühbirnen nicht möglich ist. Wenn alle Beleuchtungseinrichtungen auf LEDs umgerüstet würden, Die Gesamtenergieeffizienz würde sich um verbessern 60 Zu 90 Prozent.
Umweltfreundlich
LED ist ein vollständig massiver Leuchtkörper, frei von Quecksilber, Natrium und andere gefährliche Stoffe. Abfälle können recycelt werden, nahezu ohne Umweltverschmutzung, und kann gefahrlos berührt werden, als grüne Lichtquelle beschrieben. Aufgrund der besseren Lichtqualität von LED, Im Vergleich zu herkömmlichen Glühbirnen werden im Allgemeinen weniger Glühbirnen benötigt, Dies führt zu einer Reduzierung des Energieverbrauchs und der CO2-Emissionen. Im Prozess der Energieumwandlung, Glühbirnen erzeugen große Mengen schädlicher Strahlung. Jedoch, LEDs geben wenig Infrarot- oder Ultraviolettlicht ab. Zusätzlich, Auch längeres Arbeiten unter Leuchtstofflampen kann Kopfschmerzen verursachen, visuelle Müdigkeit und andere Symptome.
Starke Sicherheit und Zuverlässigkeit
LEDs verwenden eine Niederspannungsversorgung und die Versorgungsspannung liegt zwischen 6 und 24 V. Anstatt Hochspannungsstrom zu verwenden, Es ist eine sicherere Lichtquelle, da sie nur wenig Wärme erzeugt, wodurch die Glühbirnen nicht extrem heiß werden. Auch wenn es lange läuft, Es besteht grundsätzlich keine Brand- oder Verbrennungsgefahr. LEDs eignen sich ideal für den Einsatz im Freien und für Deckenventilatoren, da sie bei kälteren Temperaturen funktionieren und mehr Vibrationen und Stößen standhalten als Glühlampen mit einem sie umgebenden Glas. LEDs sind sehr langlebig und müssen nicht häufig ausgetauscht werden, Daher sind die Wartungskosten relativ gering.
Designflexibilität
Die Vorteile von LEDs wie geringe Größe und hohe Helligkeit machen sie für eine Vielzahl von Beleuchtungsanwendungen geeignet. LEDs können in Bündeln kombiniert oder einzeln als kleine Geräteleuchten verwendet werden. Im Gegensatz zu herkömmlichen Leuchten, LEDs geben Licht nur in eine Richtung ab. Das Licht wird nicht in den Reflektoren und Diffusoren eingeschlossen, Somit wird das gesamte erzeugte Licht vollständig genutzt und nicht verschwendet. Aufgrund ihres gerichteten Charakters sind LEDs ideal für Anwendungen wie Arbeitsbeleuchtung und Einbau-Downlights. Das Beste an LED-Leuchten ist, dass Sie Ihre Leuchten mit einzigartigen Designs ganz einfach an Ihre Bedürfnisse anpassen können.
AAnwendungS von LEDs in verschiedenen Bereichen
LED-Wachstumsbeleuchtung
LEDs gehören zu den effektivsten Pflanzenlichtern. Denn LEDs bestehen aus mehreren Leuchtdioden (LEDs), Sie können Licht in der richtigen Farbtemperatur für das Pflanzenwachstum ausgeben. Es ermöglicht Menschen, im Garten zu arbeiten, auch wenn nicht viel Licht vorhanden ist, zum Beispiel in einer Garage, Keller, oder drinnen im Winter, wenn die Natur nicht genug Licht für das Wachstum der Pflanzen bieten kann.
LEDs verwendet für AutomobilS
Der Einsatz von LED-Leuchten in der Automobilindustrie erfreut sich immer größerer Beliebtheit. Sie können als Innen- und Außenbeleuchtung der Autos verwendet werden, beispielsweise als Bremslicht, Scheinwerfer, Rücklichter, Seitenlichter, Richtungslichter, Armaturenbretter und Leselampen. Nehmen wir zum Beispiel Bremslichter, Aufgrund ihrer hohen Helligkeit sind sie bei Tageslicht gut zu erkennen. Sie tragen auch zur Sicherheit der Fahrer bei, da sie während der Fahrt für eine bessere Sicht sorgen und ein schnelles Ein- und Ausschalten ermöglichen.
LED-Hintergrundbeleuchtung
Wir verwenden LED-Hintergrundbeleuchtungen, die für intensive Beleuchtung sorgen, Gleichmäßige Ausleuchtung einer großen Fläche für eine Vielzahl bildgebender oder optischer Anwendungen. LED-Hintergrundbeleuchtungen werden mit breiter Breite hergestellt, flache Beleuchtungsflächen zur Beleuchtung von Objekten von hinten. Der Markt für LCD-Hintergrundbeleuchtung ist einer der größten Anwendungsmärkte für LED-Produkte, Der Schwerpunkt liegt hauptsächlich auf der Hintergrundbeleuchtung des TFT-Farbbildschirms. Die LED-Hintergrundbeleuchtung verfügt über eine hervorragende Farbwiedergabe. Es ist umweltfreundlich und hat sich zum Mainstream auf dem Markt für LCD-Hintergrundbeleuchtung entwickelt.
LED-Anzeigen
Ein LED-Display ist eine neuartige bildgebende Elektronik aus aneinandergereihten Leuchtdioden. Eine LED-Anzeige besteht aus vielen roten, grüne und blaue LEDs. Diese drei Lichtfarben können zu vielen verschiedenen Farben gemischt werden. Durch Anpassen ihrer Helligkeit können die Dioden gemeinsam ein Bild auf dem Display erzeugen. Wegen ihrer hohen Helligkeit, großer Betrachtungswinkel, lange Lebensdauer und andere Eigenschaften, Sie werden häufig in Werbetafeln verwendet, Ladenschilder und andere Produkte. Zusätzlich, In den letzten Jahren sind sie auch häufig auf Schildern an öffentlichen Verkehrsmitteln und Hinweisschildern auf Autobahnen zu sehen. LED-Anzeigen werden zunehmend zur aufstrebenden Industrie, und es ist mit einem relativ stabilen Wachstum zu rechnen.
LED-Lichtquelle
In der Vergangenheit, Herkömmliche Beleuchtungsprodukte hatten eine geringe Lichtausbeute und waren im Allgemeinen nur für Innenräume geeignet. Derzeit, Der Trend scheint dahin zu gehen, dass LED-Beleuchtung nach und nach andere herkömmliche Lichtquellen ersetzt. Egal, ob Sie draußen oder drinnen sind, LED-Beleuchtungsanwendungen sind überall zu sehen. Nehmen wir als Beispiel die Bürobeleuchtung. Laut einer Umfrage, Arbeitnehmer am Arbeitsplatz, die LED-Leuchten verwenden, sind tendenziell aufmerksamer, weniger müde und besser konzentrationsfähig.
Entwicklungsperspektiven von LEDs
Aktueller Stand der LED-Industrie
Derzeit, Die LED-Beleuchtung ist mit den kontinuierlichen Verbesserungen der LED-Technologie in eine Phase rasanter Entwicklung eingetreten, die Reduzierung der Herstellungskosten, und die starke Unterstützung durch die Politik der Regierung.
In den letzten Jahren, Die Kerntechnologie der LED-Beleuchtungsprodukte in China hat rasante Fortschritte gemacht, und die technologische Kluft zwischen China und der internationalen Ebene verringert sich. Da die LED-Anwendungstechnologie immer ausgereifter wird, LED-Beleuchtungsprodukte werden häufig in der Landschaftsbeleuchtung eingesetzt, Straßenbeleuchtung, Innenbeleuchtung und Stimmungsbeleuchtung.
Einerseits, Die LED-Beleuchtung wird eine starke Entwicklungsdynamik beibehalten, da die Produktionskosten für LEDs gesunken sind und ihr Marktanteil schrittweise gestiegen ist. Auf der anderen Seite, Die Politik der nationalen Regierungen hat die Förderung der LED-Beleuchtung durch die Förderung der Verwendung neuer Lichtquellen erheblich beschleunigt. Glühlampen sind mittlerweile in vielen Ländern der Welt verboten. Zusätzlich, LED-Beleuchtung hat ihre eigenen Vorteile, wie zum Beispiel eine hohe Effizienz, Energieeinsparung, Ungiftigkeit und lange Lebensdauer. Mit diesen Stärken, LED-Leuchten haben große Teile des Beleuchtungsmarktes erfolgreich erobert.
Zukünftige Trends von LEDs
Mit der rasanten Entwicklung der LED-Technologie, LED-Leuchten werden innovativere Einsatzmöglichkeiten haben, wie LED „virtueller Himmel“.”, LED-Tapete und so weiter. Branchenexperten gehen davon aus, dass sich LED-Beleuchtung zu intelligenter Beleuchtung entwickeln wird, Damit können Verbraucher ihre Beleuchtungssysteme mit anderen Haushaltsgeräten verbinden, Zum Beispiel, Erstellen eines vollständig “verbunden” heim. Intelligente LED-Leuchten mit automatischem Sensorschalter, Einschalten, wenn Sie nachts von der Arbeit nach Hause kommen, und ausschalten, wenn Sie das Haus verlassen.
Mit einem Wort, LED-Beleuchtung als grüne Lichtquelle, in naher Zukunft, wird in Tausende von Haushalten gelangen, und schließlich alle vorhandenen Beleuchtungsprodukte ersetzen. Das Potenzial der LED-Technologie übersteigt unsere Vorstellungskraft bei weitem und die Entwicklung von LED hat noch einen langen Weg vor sich.
