Funktionale Eigenschaften und Marktentwicklung von LEDs in der Bühnenbeleuchtung

Funktionale Eigenschaften und Marktentwicklung von LEDs in der Bühnenbeleuchtung 1. LEDs sind der neueste Ersatz für herkömmliche Lichtquellen. Zu ihren Vorteilen zählen lange Lebensdauer, kompakte Größe, Vibrationsfestigkeit, Niederspannungsbetrieb (LVDC), minimale Wartungskosten und geringe Umweltbelastung. LEDs sind nicht von den Quecksilberentsorgungsproblemen betroffen, die Leuchtstoffröhren plagen.

Allerdings arbeiten die Hersteller hart daran, die Energieeffizienz von LED-Chips weiter zu verbessern. Hier beginnen wir mit dem Verständnis von LEDs. „Understanding LEDs“ vergleicht LEDs mit herkömmlichen Lichtquellen, erklärt die Relevanz und Bedeutung von LED-Parametern und hebt neue Produkte hervor, die LED-Design und -Funktionalität vorantreiben. 1. LED-Klassifizierung Wir verwenden offizielle Produkte von Philips Lumileds zur Erklärung, siehe Abbildung unten. Vom Leistungspunkt aus gesehen kann es Hochleistung, mittlere und kleine Leistung, Hochspannung, COB, Module usw. sein. In Bezug auf Farbe: Infrarotwellenlänge: größer als 800 nm, Rotwellenlänge: 620–630 nm; Orangewellenlänge: 600–620 nm; Gelbwellenlänge: 585–600 nm; Grünwellenlänge: 555–585 nm; Blauwellenlänge: 440–480 nm Violettwellenlänge: 350–440 nm Pinkwellenlänge: 360–380 nm Ultraviolett: weniger als 350 nm (UV).

Heutzutage werden überall LED-Tri-Primary-Swatches (LED-Flachlichter) mit niedriger und mittlerer Leistung hergestellt, die hauptsächlich zur Beleuchtung von Umgebungslicht und als LED-Blitzlicht verwendet werden. Hohe Leistung wird hauptsächlich zur Herstellung von LED-Dyed-PAR-Licht (LEDPAR), LED-Effektlichtern, LED-Moving-Head-Lichtern und COB verwendet. Hauptsächlich werden COBPAR-Lichter sowie Zwei-, Vier- und Acht-Augen-Publikumslichter hergestellt. Hochleistungsmodule werden hauptsächlich zur Herstellung von LED-Moving-Head-Strahllichtern, LED-Moving-Head-Musterlichtern, LED-Moving-Head-Drei-in-Eins-Lichtern und LED-Moving-Head-Cutting-Lichtern verwendet. Derzeit sind einige LED-Moving-Head-Lichter mit 30-W-Mustern, 60-W-Mustern, 80-W-Strahlen, 120-W-Mustern, 150-W-Mustern, 350-W-Drei-in-Eins, 400-W-Cutting, 500-W-Cutting, 600-W-Cutting usw. erhältlich. 2. Um LED-Produkte herzustellen, müssen Sie das Farbdiagramm kennen. Das Farbdiagramm ist eine Draufsicht auf verschiedene Farbarten, die durch Punkte an unterschiedlichen Positionen dargestellt werden.

Es wurde 1931 von der Internationalen Beleuchtungskommission (CIE) entwickelt und wird daher CIE-Farbtafel genannt. Manche nennen es auch Spektraldiagramm oder Farbtafel. In der Abbildung stellt die x-Koordinate das Verhältnis der roten Grundfarbe dar, die y-Koordinate das Verhältnis der grünen Grundfarbe und die z-Koordinate, die die blaue Grundfarbe darstellt, lässt sich aus x+y+z=1 ableiten. Jeder Punkt auf dem Bogen in der Abbildung stellt eine reine Spektralfarbe dar, und dieser Bogen wird als Spektralort bezeichnet.

Die Gerade von 400 nm (Violett) bis 700 nm (Rot) ist die violett-rote Farbreihe (nicht-spektrale Farben), die nicht im Spektrum liegt. Der Mittelpunkt C repräsentiert Weiß, was der Farbe des Sonnenlichts am Mittag entspricht, und seine Farbkoordinaten sind x=0,3101, y=0,3162. Wenn Sie im Farbdiagramm ein kleines S eingeben, können Sie sofort den Farbton und die Sättigung der durch den Punkt S dargestellten Farbe ermitteln.

Verbinde CS. Die verlängerte Linie schneidet den Spektralort im Punkt O. Die Wellenlänge im Punkt O ist die dominante Wellenlänge der Farbe S, die den Farbton der Farbe S bestimmt. Das Verhältnis CS/CO der Abstände von C zu den Punkten S und O ist die Sättigung der Farbe. Zieht man eine Gerade von einem beliebigen Punkt des Spektralorts durch Punkt C zu einem anderen Punkt des gegenüberliegenden Spektralorts, sind die Farben an beiden Enden der Geraden Komplementärfarben.

Zeichnen Sie eine Gerade von einem beliebigen Punkt P auf der Geraden, die die nicht-spektrale Farbreihe darstellt, durch Punkt C und schneiden Sie den Spektralort im Punkt Q. Die Farbe im Punkt Q ist die Komplementärfarbe der nicht-spektralen Farbe im Punkt P. Die nicht-spektrale Farbe wird durch Anhängen des Buchstabens c an die Wellenlänge ihrer Komplementärfarbe ausgedrückt. Beispielsweise stellt 528c die Komplementärfarbe von Grün mit einer Wellenlänge von 528 Nanometern dar, also Violett. Beim Mischen zweier beliebiger Farben muss der Farbpunkt der Mischfarbe auf der Verbindungslinie der ersten beiden Farbpunkte liegen.

Aus der Farbtafel ist ersichtlich, dass die drei Grundfarben Rot, Grün und Blau zu jeder beliebigen Farbe synthetisiert werden können. Die CIE-Farbtafel hat einen hohen praktischen Nutzen. Jede Farbe, sei es die Farbe der Lichtquelle oder die Farbe einer Oberfläche, kann in der Farbtafel kalibriert werden. Dies macht die Farbbeschreibung einfach und präzise, ​​und der Syntheseweg jeder Lichtfarbe ist auf einen Blick ersichtlich. Um die korrekte Identifizierung von Farben zu gewährleisten, veröffentlichte die CIE 1983 den Standard „Visual Signal Surface Color“. Dieses Dokument spezifiziert den spezifischen Bereich der visuellen Signaloberflächenfarben in der CIE-Farbtafel.

3. LED-Durchlassstromeigenschaften 4. LED-Lichtleistungseigenschaften und -strom 5. LED-Lichtleistungseigenschaften und -temperatur 6. Beziehung zwischen LED-Lebensdauer und Temperatur 7. Optische LED-Parameter, Einheit a, Lichtstärke (I, Intensität): T Einheit Candela, d. h. cd. Der von einer Lichtquelle in einem Einheitsraumwinkel in eine bestimmte Richtung emittierte Lichtstrom wird als die (Licht-)Stärke (Grad) der Lichtquelle in dieser Richtung definiert. Die Lichtstärke gilt für eine punktförmige Lichtquelle, oder die Größe des Leuchtmittels wird im Verhältnis zur Bestrahlungsdistanz bei kleinen Gelegenheiten angegeben. Diese Menge gibt die Konvergenzfähigkeit des im Raum emittierten Leuchtkörpers an.

Man kann sagen, dass die Lichtstärke beschreibt, wie „hell“ das Licht ist, da sie eine allgemeine Beschreibung der Lichtleistung und des Konvergenzvermögens ist. Je höher die Lichtstärke, desto heller erscheint die Lichtquelle und desto heller erscheint das von der Lichtquelle beleuchtete Objekt unter den gleichen Bedingungen. Daher wurde dieser Parameter früher zur Beschreibung der Taschenlampe verwendet. b. LED-Lichtstrom (F, Flux): T-Einheit Lumen, dh lm.

Die von einer Lichtquelle pro Zeiteinheit emittierte Lichtmenge wird als Lichtstrom der Lichtquelle bezeichnet. Dieser Wert bezieht sich auf die Lichtquelle selbst und beschreibt die Gesamtmenge des von der Lichtquelle emittierten Lichts, was der Lichtleistung entspricht. Je größer der Lichtstrom der Lichtquelle, desto mehr Licht wird emittiert. Bei isotropem Licht (d. h. das Licht der Lichtquelle wird in alle Richtungen mit der gleichen Dichte emittiert) gilt F = 4πI.

Das heißt, wenn der I der Lichtquelle 1 cd beträgt, beträgt der Gesamtlichtstrom 4π = 12,56 lm. Verglichen mit der mechanischen Einheit entspricht der Lichtstrom dem Druck und die Lichtintensität dem Druck. Um den bestrahlten Punkt heller erscheinen zu lassen, müssen wir nicht nur den Lichtstrom erhöhen, sondern auch die Konvergenzmittel erhöhen, was eigentlich bedeutet, die Fläche zu reduzieren, um eine höhere Intensität zu erzielen.

c. LED-Beleuchtungsstärke (E, Beleuchtungsstärke): Die Einheit Lux ist lx (früher Lux genannt). Die Beleuchtungsstärke wird durch den Lichtstrom von 1 Lumen erzeugt, der gleichmäßig auf einer Fläche von 1 Quadratmeter verteilt ist. Da wir diesen Parameter normalerweise nicht oft verwenden, werden wir ihn hier nicht im Detail vorstellen. d. Farbwiedergabe: Der Grad, in dem die Lichtquelle die Farbe des Objekts selbst wiedergibt, wird als Farbwiedergabe bezeichnet, d. h. der Grad der Farbtreue; die Farbwiedergabe der Lichtquelle wird durch den Farbwiedergabeindex angegeben, der angibt, dass die Farbe des Objekts unter dem Licht besser ist als das Referenzlicht (Sonnenlicht). Die Farbabweichung während der Beleuchtung kann die Farbeigenschaften der Lichtquelle vollständig widerspiegeln.

Eine Lichtquelle mit hoher Farbwiedergabeleistung hat eine bessere Farbwiedergabe, und die Farben, die wir sehen, kommen natürlichen Farben nahe. Eine Lichtquelle mit geringer Farbwiedergabeleistung hat eine schlechte Farbwiedergabe, und die Farbabweichung, die wir sehen, ist ebenfalls groß. Die CIE der Internationalen Beleuchtungskommission legt den Farbwiedergabeindex der Sonne auf 100 fest, und der Farbwiedergabeindex verschiedener Lichtquellen ist unterschiedlich, z. B.: Farbwiedergabeindex von Natriumdampflampen Ra = 23, Farbwiedergabeindex von Leuchtstoffröhren Ra = 60–90. Es gibt zwei Arten der Farbwiedergabe: Originalgetreue Farbwiedergabe: Um die Originalfarbe des Materials korrekt wiederzugeben, muss eine Lichtquelle mit einem hohen Farbwiedergabeindex (Ra) verwendet werden. Der Wert liegt nahe bei 100, und die Farbwiedergabe ist optimal.

Farbwiedergabeindex Ra gängiger Lichtquellen: Glühlampe 97, weiße Leuchtstofflampe 75–85, warmweiße Leuchtstofflampe 80–90, Halogen-Wolframlampe 95–99, Quecksilberhochdrucklampe 22–51, Natriumhochdrucklampe 20–30, Metallhalogenidlampe 60–65,8. Wärmeableitungsanalyse von LED-Produkten Wärmeleitfähigkeit Unter Wärmeleitfähigkeit versteht man die Wärmeleitfähigkeit eines 1 m dicken Materials und einem Temperaturunterschied von 1 Grad (K, ℃) auf beiden Seiten des Materials unter stabilen Wärmeübertragungsbedingungen. Die von einer Fläche von einem Quadratmeter übertragene Wärme hat die Einheit Watt/Metergrad (W/(m K), wobei K durch ℃ ersetzt werden kann). Wärmeleitfähigkeit gilt nur für die Form der Wärmeübertragung, bei der Wärmeleitung stattfindet. Wenn andere Formen der Wärmeübertragung vorliegen, wie Strahlung, Konvektion und Massenübertragung, wird die zusammengesetzte Wärmeübertragungsbeziehung häufig als scheinbare Wärmeübertragung bezeichnet. Koeffizient, scheinbare Wärmeleitfähigkeit oder effektive Wärmeleitfähigkeit (Wärmedurchlässigkeit des Materials).

Die Wärmeleitfähigkeit gilt für homogene Materialien. Tatsächlich gibt es poröse, mehrschichtige, mehrstrukturierte und anisotrope Materialien. Die Wärmeleitfähigkeit solcher Materialien ist eine Kennzahl der Gesamtwärmeleitfähigkeit. , auch als durchschnittliche Wärmeleitfähigkeit bezeichnet. Die Grundformel der Wärmeübertragung lautet: Φ=KA⊿T. Φ: Wärmestrom. WK: Gesamtwärmeleitfähigkeit.

W/(M2.℃)A: Wärmeübertragungsfläche. M2⊿T: Der Temperaturunterschied zwischen der heißen und der kalten Flüssigkeit. Die notwendige Voraussetzung für die Wärmeleitung ist, dass im Inneren des Objekts ein Temperaturunterschied besteht, sodass die Wärme vom Hochtemperaturteil zum Niedertemperaturteil übertragen wird.

Der Wärmeübertragungsprozess wird allgemein als Wärmestrom bezeichnet. Die physikalische Bedeutung von λ lautet: Bei einem Temperaturgradienten von 1 K/m wird die Wärme pro Sekunde durch eine Wärmeleitungsfläche von 1 m2 geleitet. Die Einheit ist W/m·K oder W/m·℃. Das λ verschiedener Substanzen kann experimentell bestimmt werden.

Im Allgemeinen haben Metalle den größten Lambda-Wert, feste Nichtmetalle haben kleinere Lambda-Werte, Flüssigkeiten haben kleinere Lambda-Werte und Gase haben die kleinsten Lambda-Werte.