A színpadi világításban használt LED-ek funkcionális jellemzői és piaci fejlődése

A színpadi világításban használt LED-ek funkcionális jellemzői és piaci fejlődése 1. A LED a hagyományos fényforrások legújabb helyettesítője. Előnyei közé tartozik a hosszú élettartam, a kompakt méret, a rezgésállóság, az alacsony feszültségű (LVDC) működés, a minimális karbantartási költségek és a minimális környezeti hatás. A LED-eket nem érintik a fénycsöveket sújtó higanyhulladék-eltávolítási problémák.

A gyártók azonban keményen dolgoznak a LED-chipek energiahatékonyságának további javításán. Itt kezdjük a LED-ek megértésével. A LED-ek megértése című részben összehasonlítjuk a LED-eket a hagyományos fényforrásokkal, elmagyarázzuk a LED-paraméterek jelentőségét és fontosságát, és kiemeljük az új termékeket, amelyek előmozdítják a LED-ek tervezését és funkcionalitását. 1, LED-osztályozás A magyarázathoz a Philips lumileds hivatalos termékeit használjuk. Lásd az alábbi képet. A tápellátás felől nézve lehetnek nagy teljesítményű, közepes és kis teljesítményű, nagyfeszültségű, COB, modulok stb. Szín tekintetében: infravörös hullámhossz: nagyobb, mint 800 nm, piros hullámhossz: 620~630 nm; narancssárga hullámhossz: 600~620 nm; sárga hullámhossz: 585-600 nm; zöld hullámhossz: 555~585 nm; kék hullámhossz: 440-480 nm; Lila hullámhossz: 350-440 nm; Rózsaszín hullámhossz: 360-380 nm; Ultraibolya: kevesebb, mint 350 nm (UV).

Manapság mindenki alacsony és közepes teljesítményű LED hárompontos mintákat (LED sík lámpákat) gyárt, amelyeket főként környezeti fény megvilágítására és LED stroboszkópokra használnak. A nagy teljesítményű modulokat főként LED festett par lámpák (LEDPAR), LED effektlámpák, LED mozgó fejlámpák és COB lámpák gyártásához használják. Főként COBPAR lámpákat, két-, négy- és nyolcszemű közönséglámpákat gyártanak. A nagy teljesítményű modulokat főként LED mozgó fejfények, LED mozgó fejes mintázatú lámpák, LED mozgó fejes három az egyben lámpák és LED mozgó fejes vágólámpák gyártásához használják. Jelenleg néhány LED mozgó fejlámpa 30 W-os, 60 W-os, 80 W-os, 120 W-os, 150 W-os, 350 W-os három az egyben, 400 W-os, 500 W-os, 600 W-os stb. mintázattal kapható. 2. LED-termékek készítéséhez ismerni kell a színdiagramot. A színdiagram a különböző színértékek felülnézete, amelyeket különböző pozíciókban lévő pontok képviselnek.

A Nemzetközi Világítástechnikai Bizottság (CIE) fogalmazta meg 1931-ben, ezért CIE színdiagramnak nevezik. Egyesek spektrális diagramnak és színdiagramnak nevezik. Az ábrán az x koordináta a vörös alapszín aránya, az y koordináta a zöld alapszín aránya, a kék alapszínt reprezentáló z koordináta pedig az x+y+z=1 képletből származtatható. Az ábrán az ív minden pontja egy tiszta spektrális színt jelöl, és ezt az ívet spektrális helynek nevezzük.

A 400 nm-től (ibolya) 700 nm-ig (vörös) húzódó egyenes vonal az ibolya-vörös színsorozat (nem spektrális színek), amely nem szerepel a spektrumon. A C középpont a fehér színt jelöli, amely a déli napfény színének felel meg, színkoordinátái pedig x=0,3101, y=0,3162. Ha egy kis S-t adunk a színdiagramon, azonnal megkaphatjuk az S pont által képviselt szín árnyalatát és telítettségét.

Kösd össze a CS pontot, amelynek meghosszabbított vonala metszi a spektrális helyet az O pontban, az O pontban mért hullámhossz az S szín domináns hullámhossza, amely meghatározza az S szín árnyalatát. A C pontoktól az S és O pontokig mért távolságok CS/CO aránya a szín telítettségét adja. Ha a spektrális hely bármely pontjából egyenest húzunk a C ponton keresztül az ellentétes spektrális hely egy másik pontjába, akkor az egyenes mindkét végén lévő színek kiegészítő színek.

Húzz egy egyenest bármely P pontból a nem spektrális színsorozatot reprezentáló egyenesre a C ponton keresztül, és metszd a spektrális helyet a Q pontban. A Q pontban lévő szín a P pontban lévő nem spektrális szín komplementer színe. A nem spektrális színt úgy fejezzük ki, hogy a komplementer szín hullámhossza után egy c betűt adunk hozzá, például az 528c a zöld komplementer színét jelöli 528 nanométer hullámhosszon, azaz a lilát. Bármely két szín összekeverésekor a kevert szín színpontjának az első két színpont összekötő vonalán kell lennie.

A színdiagramból látható, hogy a három alapszín, a vörös, a zöld és a kék bármilyen színné szintetizálható. A CIE színdiagramjának nagy gyakorlati értéke van. Bármely szín, legyen az a fényforrás színe vagy a felület színe, kalibrálható a színdiagramban, ami egyszerűvé és pontossá teszi a szín leírását, és az egyes színes fények szintézisének útvonala is egy pillantással áttekinthető. A színek helyes azonosítása érdekében a CIE 1983-ban kiadta a "Vizuális jel felületének színe" szabványt. Ez a dokumentum meghatározza a vizuális jel felületének színtartományát a CIE színdiagramján.

3. LED előremenő áram karakterisztikája 4. LED fénykibocsátási karakterisztika és áram 5. LED fénykibocsátási karakterisztika és hőmérséklet 6. A LED élettartama és a hőmérséklet közötti összefüggés 7. LED optikai paraméterek, egységnyi „a”, fényerősség (I, intenzitás): T egységnyi kandela, azaz cd. Egy adott irányban egységnyi térszögben egy fényforrás által kibocsátott fényáramot a fényforrás (fény)intenzitásának (fokban) nevezzük az adott irányban. A fényerősség egy pontszerű fényforrásra vonatkozik, vagy a megvilágító méretét kis időközönként összehasonlítjuk a besugárzási távolsággal. Ez a mennyiség a kibocsátott világítótest térben való gyűjtőképességét jelzi.

Elmondható, hogy a fényerősség leírja, mennyire „fényes” a fény, mivel ez a fényerő és a konvergenciaképesség gyakori leírása. Minél nagyobb a fényerősség, annál fényesebbnek tűnik a fényforrás, és annál fényesebb a fényforrás által megvilágított tárgy azonos körülmények között. Ezért ezt a paramétert használták korábban a zseblámpa leírására. b. LED fényáram (F, Flux): T egység lumen, azaz lm.

Egy fényforrás által időegység alatt kibocsátott fénymennyiséget a fényforrás fényáramának nevezzük. Hasonlóképpen, ez a mennyiség a fényforrásra vonatkozik, és a fényforrás által kibocsátott teljes fénymennyiséget írja le, amely egyenértékű a fényteljesítményével. Minél nagyobb a fényforrás fényárama, annál több fényt bocsát ki. Izotróp fény esetén (azaz a fényforrásból származó fény minden irányban azonos sűrűséggel bocsátódik ki), akkor F = 4πI.

Vagyis, ha a fényforrás I értéke 1cd, a teljes fényáram 4π =12,56 lm. A mechanikus egységhez képest a fényáram megegyezik a nyomással, a fényerősség pedig a nyomással. Ahhoz, hogy a besugárzott pont világosabbnak tűnjön, nemcsak a fényáramot kell növelni, hanem a konvergencia mértékét is növelni kell, ami valójában a terület csökkentését jelenti, hogy nagyobb intenzitást kapjunk.

c. LED megvilágítás (E, Illuminance): A T egysége lux lx (korábban lux). Az a megvilágítás, amelyet 1 lumen fényáram egyenletesen eloszlatva hoz létre 1 négyzetméter felületen. Általában nem használjuk sokat ezt a paramétert, ezért itt nem mutatjuk be részletesen. d. Színvisszaadás: Azt a mértéket, amellyel a fényforrás a tárgy színét adja vissza, színvisszaadásnak, azaz a színhűség mértékének nevezzük; a fényforrás színvisszaadását a színvisszaadási index jelzi, amely azt jelzi, hogy a megvilágított tárgy színe jobb, mint a referenciafény (napfény) színe. A megvilágítás során fellépő színeltérés teljes mértékben tükrözheti a fényforrás színjellemzőit.

A nagy színvisszaadási teljesítményű fényforrás színe jobb, és a látott színek közel vannak a természetes színekhez. Az alacsony színvisszaadási teljesítményű fényforrás színe gyenge, és a látott színeltérés is nagy. A Nemzetközi Világítástechnikai Bizottság (CIE) a nap színvisszaadási indexét 100-ban határozza meg, és a különböző fényforrások színvisszaadási indexe eltérő, például: nagynyomású nátriumlámpák színvisszaadási indexe Ra=23, fénycsövek színvisszaadási indexe Ra=60~90. Kétféle színvisszaadás létezik: Hű színvisszaadás: Az anyag eredeti színének helyes megjelenítéséhez magas színvisszaadási indexű (Ra) fényforrást kell használni. Az érték közel van a 100-hoz, és a színvisszaadás a legjobb.

Gyakori fényforrás színvisszaadási indexe Ra: izzólámpa 97, fehér fénycső 75-85, meleg fehér fénycső 80-90, halogén volfrámlámpa 95-99, nagynyomású higanylámpa 22-51, nagynyomású nátriumlámpa 20-30, fémhalogénlámpa 60-65,8. LED-termékek hőelvezetési elemzése Hővezető képesség A hővezető képesség egy 1 m vastagságú anyag hővezető képességére utal, amelynek hőmérséklete 1 fok (K, ℃) az anyag mindkét oldalán stabil hőátadási körülmények között. A négyzetméter felületre leadott hő mértékegysége watt/méterfok (W/(m²K), ahol K helyettesíthető ℃-val). A hővezető képesség csak a hőátadás azon formáira vonatkozik, amelyekben hővezetés van. Ha a hőátadásnak más formái is vannak, például sugárzás, konvekció és tömegátadás, az összetett hőátadási összefüggést gyakran látszólagos hőátadásnak nevezik. Az együtthatót, a látszólagos hővezető képességet vagy az effektív hővezető képességet (az anyag hőáteresztő képessége) jelöli.

Ezenkívül a hővezető képesség homogén anyagokra vonatkozik. A valóságban léteznek porózus, többrétegű, többszerkezetű és anizotrop anyagok. Az ilyen anyagok által elért hővezető képesség valójában az átfogó hővezető képesség teljesítménye, más néven átlagos hővezető képesség. A hőátadás alapképlete: Φ=KA⊿T.Φ: hőáram. WK: teljes hővezető képesség.

W/(M2.℃)A: hőátadási terület. M2⊿T: A forró folyadék és a hideg folyadék közötti hőmérsékletkülönbség. A hővezetéshez szükséges feltétel, hogy a tárgy belsejében hőmérsékletkülönbség legyen, így a hő a magasabb hőmérsékletű részről az alacsonyabb hőmérsékletű részre adódik át.

A hőátadási folyamatot közismert nevén hőáramlásnak nevezik. A λ fizikai jelentése: 1K/m hőmérsékleti gradiens esetén a hő 1 m2 hővezetési felületen halad át másodpercenként, mértékegysége W/m·K vagy W/m·℃. Különböző anyagok λ értéke kísérletileg meghatározható.

Általánosságban elmondható, hogy a fémek rendelkeznek a legnagyobb, a szilárd nemfémek kisebb, a folyadékok kisebb, a gázok pedig a legkisebb lambda értékekkel.