실내조명용 고출력 LED 개발에 필요한 기술지원
1. LED 조명 시장의 비즈니스 기회는 업계에 무한한 상상력을 불러일으켰습니다. LED 조명 애플리케이션은 과거에 실외 LED에서 실내 조명 애플리케이션으로 뛰어올랐습니다. Strategies Unlimited에 따르면 LED 실내 조명의 개발은 향후 5년 동안 기하급수적인 성장 추세를 보일 것입니다. 추정에 따르면 2011년까지 그 생산량은 수백억 달러에 달할 것입니다. 특히 2009년에는 유럽연합(EU)이 백열등 금지 계획을 주도적으로 시행했으며 에너지 절약 문제가 많은 주목을 받아 LED 실내 조명에 대한 거대한 시장 기회와 낙관적인 전망을 창출했습니다. 다음은 방열 기술, 광학 설계 및 구동 설계와 같은 등기구 기술의 요구에서 실내 조명 분야의 고출력 LED 개발을 분석합니다.
고전력 LED 조명의 개발 고전력 LED 조명의 개발은 두 가지 주요 요소에 따라 달라집니다. 하나는 칩 자체입니다. 다른 하나는 방열, 광학 및 운전을 포함한 램프 기술입니다.
2 칩 지원
현재 LED 칩 기술 발전의 관건은 기판 재료와 에피택시 성장 기술에 있다. 기본 소재는 기존의 사파이어 소재인 실리콘 및 탄화규소에서 산화아연 및 질화갈륨과 같은 새로운 소재로 발전했습니다. 악센트 조명 및 전체 조명용 고출력 칩이든 장식용 조명 및 일부 간단한 보조 조명용 저전력 칩이든 기술 업그레이드의 핵심은 보다 효율적이고 안정적인 칩을 개발하는 방법입니다. 칩 구조, 표면 거칠기 처리 및 다중 양자 우물 구조 설계를 포함한 일련의 기술 개선 덕분에 단 몇 년 만에 LED는 광 효율에서 엄청난 혁신을 달성했습니다. 그림 1은 LED 칩 구조의 개발 개략도이다. 생산 기술의 점진적인 성숙으로 LED 양자 효율이 더욱 향상되고 LED 칩의 광 효율도 향상됩니다.
박막 칩 기술은 초고휘도 LED 칩 생산의 핵심 기술로, 모든 면에서 광출력 손실을 줄일 수 있고 바닥의 반사면을 사용하여 광출력의 97% 이상을 만들 수 있습니다. 전면(그림 2 참조). 이는 LED의 발광 효율을 크게 향상시킬 뿐만 아니라 렌즈 설계를 위한 탁월한 편리한 조건을 생성합니다.
3 조명 기술의 필요성
3.1 방열 기술
대중은 항상 램프와 랜턴의 수명에 대해 우려해 왔습니다. 낮은 열 저항 LED 구성 요소의 사용에만 의존하면 등기구 장치에 대한 우수한 방열 시스템을 구축할 수 없으며 PN 노드에서 주변 환경으로의 열 저항을 효과적으로 줄여야 PN 노드를 크게 줄일 수 있습니다. LED의 온도, 그리고 성공적인 연습은 LED 램프의 수명과 실제 광속을 증가시키는 목표를 연장합니다. 일반 기존 램프와 달리 인쇄 회로 기판은 LED의 전원 공급 장치일 뿐만 아니라 LED의 방열 캐리어이므로 방열판과 인쇄 회로 기판의 방열 설계가 매우 중요합니다. 또한 조명 기구 제조업체는 방열 재료의 품질, 두께 및 크기는 물론 방열 인터페이스의 처리 및 연결과 같은 요소도 고려해야 합니다.
3.2 광학 설계
기존 램프와 비교하여 지향성과 점광원은 LED의 가장 대표적인 두 가지 특성이며 LED의 이 두 가지 특성을 어떻게 잘 활용하느냐가 램프의 광학 설계의 핵심입니다.
LED의 이중 광학 설계를 통해 LED 램프는 더 나은 배광 곡선을 얻을 수 있습니다. 예를 들어, 실내 조명 응용 분야에서 램프의 빛은 매우 밝아야 하며 높은 광선 투과율의 갓을 사용하여 광 추출 효율을 높일 수 있습니다. 또는 도광판 기술을 램프에 적용하여 LED 점광원을 면광원으로 변경하면 램프의 배광 균일성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 눈부심을 방지할 수 있습니다. 또한 일부 보조 조명 및 악센트 조명 응용 프로그램에서는 조명할 대상을 강조 표시하기 위해 특정 집광 효과가 필요합니다. 이 경우 이상적인 광학 효과를 얻기 위해 일부 집광 렌즈 또는 반사경과 함께 사용할 수 있습니다. .
3.3 드라이브 설계
LED 구동 전류가 정전류 출력인지 확인해야 합니다. LED가 순방향 전류에서 작동할 때 노드 전압의 상대적 변화는 매우 작습니다. 따라서 일정한 LED 구동 전류를 보장하는 것은 기본적으로 일정한 LED 출력 전류를 보장하는 것과 동일합니다. 또한 조명 제어 설계는 현재 주류 드라이브 설계 중 하나입니다. 주로 주변 조명 응용 프로그램에 사용됩니다. 다른 환경에 따라 다른 밝기 수준을 달성하고 에너지 절약 목표를 완전히 달성할 수 있습니다. 현재 드라이브 설계의 주요 추세는 역률 개선, 드라이브 전력 소비 감소, 제어 정확도 최적화 및 응답 속도 가속화에 중점을 둡니다. 설계 과정에서 전원 공급 장치의 설계, 인쇄 회로 기판의 레이아웃 및 직렬 병렬 연결은 모두 고려해야 하는 요소입니다.
4 고출력 LED 조명의 기술적 과제
LED가 실내 액센트 조명 및 장식 조명 응용 분야에서 만족스럽게 작동했지만 초기 비용, 낮은 색온도에서의 광 효율, 연색 지수 및 시스템 신뢰성 등을 포함하여 일반 조명 및 주변 조명 응용 분야에서 여전히 많은 문제에 직면해 있습니다.
4.1 초기 구매 비용 추가 절감
비용은 실내 조명, 특히 가정용 조명 응용 분야에서 상대적으로 민감한 요소입니다. LED 조명의 모델이 점점 더 많아지고 발광 효율이 지속적으로 향상되고 있지만 높은 가격의 문제는 여전히 존재합니다. 그러나 LED 광원의 가격을 낮추고 전체 시스템 설계를 최적화하면 총 비용은 필연적으로 떨어집니다. 초소형 에너지 절약형 형광등이 처음 출시되었을 때 가격은 약 15달러였으나 지금은 1.50달러 미만으로 떨어졌습니다. 따라서 시장이 지속적으로 발전함에 따라 LED 조명의 가격은 곧 대중이 수용할 수 있는 수준에 도달할 것으로 유추할 수 있습니다.
4.2 낮은 색온도에서 조명 효과 향상
4,000K 미만의 낮은 색온도는 일반적으로 실내 가정 조명의 첫 번째 선택입니다. 따뜻한 백색광은 전체 환경을 더 따뜻하고 편안하게 만듭니다. 차가운 백색광은 사람들에게 깨끗하고 효율적이며 밝은 느낌을 주어 사무실 및 실외 조명에 더 적합합니다. 형광체 때문에 낮은 색온도에서 LED의 발광 효율은 일반적으로 높은 색온도에서보다 약 30% 낮습니다.
4.3 광효율 및 연색성 관리
일반적으로 LED의 발광 효율이 높을수록 연색 지수가 낮아집니다. 실내 조명은 일반적으로 물체의 밝기와 색상을 객관적으로 표시하고 육안으로 외부 풍경을 직접 관찰하는 진정한 효과를 얻기 위해 LED가 더 높은 연색 지수를 필요로 합니다. 이러한 이유로 LED의 발광 효율을 향상시키면서 연색 지수를 더욱 높일 필요도 있다. 또 다른 방법은 램프 표면에 약간의 붉은 빛을 추가하여 90 이상의 연색 지수 효과를 얻는 것입니다.
4.4 대전류 구동 시 효율 향상
현재 일반적으로 1W LED의 전류를 350mA에서 1,000mA로 높이는 것이 가능합니다. 그러나 고전류 구동에서는 광속이 증가하더라도 일반적으로 전체 성능이 상대적으로 크게 저하됩니다. 따라서 전체 시스템 비용과 광효율이 균형을 이루어야 합니다. 고전류 구동에서 LED의 발광 효율을 향상시킬 수 있다면 더 높은 시스템 발광 효율을 보장할 수 있는 한 필요한 LED의 수를 크게 줄일 수 있어 비용을 크게 절감할 수 있습니다.
4.5 LED 패키지 크기 추가 축소
환경 보호, 에너지 절약 및 무공해 외에도 실내 LED는 예술성, 작은 크기 및 개성의 특성을 가지고 있습니다. 또한 LED 패키지의 크기를 더욱 줄임으로써 램프 디자인을 보다 유연하고 혁신적으로 만들 수 있습니다. 연색성을 향상시키기 위해 혼합 조명이 필요한 응용 프로그램의 경우 더 작은 패키지 크기가 혼합 조명 렌즈 및 혼합 조명 효과 디자인을 구현하는 데 매우 유용합니다.
4.6 서비스 수명 연장 및 시스템 신뢰성 향상
일반 조명 응용 분야에서는 시스템 최적화를 통해 LED의 전반적인 효율성, 수명 및 신뢰성을 향상시켜야 합니다. 기존 램프의 시스템 조립은 비교적 간단하지만 LED 조명 시스템은 그림 3과 같이 여러 구성 요소를 포함합니다.
LED 광원: 선택 가능한 다양한 색상과 출력을 제공하는 컴팩트하고 효율적입니다.
전력 변환: AC, 배터리 및 기타 전원을 안전한 저전압, 정전류 전원으로 효율적으로 변환합니다.
제어 및 구동: 전자 회로를 사용하여 LED의 정전류 구동 및 제어를 달성합니다.
열 관리: 더 긴 서비스 수명을 달성하려면 LED 노드의 온도를 제어하는 것이 매우 중요하며 방열 분석도 필수적입니다.
광학 부품: 렌즈, 반사판 또는 도광판 재료는 대상 영역에 빛을 집중시키는 데 필요한 광학 부품입니다.
5 실내 조명에 사용되는 LED 광원 소개
위에서 언급했듯이 LED를 광원으로 선택할 때 작은 크기와 고효율이 중요한 고려 사항입니다. OSLON SSL LED는 오스람옵토반도체의 최신 제품으로 전력은 약 1W이다. 그림 4와 같이 이 LED는 주로 일반 실내 조명용으로 설계되었습니다. 3mm x 3mm의 작은 크기와 패키지 크기를 가지고 있습니다. 안정적이고 안정적인 성능과 우수한 발광 효율을 가지고 있습니다. 최대 발광 효율은 100lm/w를 초과합니다. 고전류에서도 우수한 발광효율을 유지할 수 있어 전체 램프 비용을 효과적으로 절감할 수 있습니다. 또한 매우 높은 신뢰성과 80°의 빔 각도를 가지므로 외부 렌즈에 원활하게 빛을 투사할 수 있습니다. 이 LED는 실내 스포트라이트, 테이블 램프 및 천장 투광 조명에도 이상적인 광원입니다.
이 LED는 고전류를 효과적으로 처리할 수 있기 때문에 소비자가 에너지를 매우 절약하고 비용을 절약하는 조명 솔루션을 만드는 데 도움이 될 수 있습니다. 이와 관련하여 OSLON SSL LED는&'녹색&'이되는 모든 특성을 가지고 있습니다. 미래의 광원. 이 LED의 열 저항은 7K/W로 낮고, 방열 관리가 더 간단하며, 컴팩트한 모양으로 설계자가 복잡하고 정교한 조명 솔루션을 보다 유연하게 만들 수 있습니다. 다른 강한 빛을 기다려야 하는 경우 일부 램프와 함께 사용할 수 있습니다. 초백색광(색온도 5,700~6,500K) 버전 외에 중백색광(색온도 2,700~4,500K) 버전도 있습니다.
OSLON SSL LED는 최신 칩 기술로 제조되어 매우 높은 광효율을 보장합니다. OSLON SSL LED의 주요 매개변수는 표 1과 같습니다. 현재 작동 전류가 350mA일 때 광원의 일반적인 초백색광(색온도 5,700K 및 6,500K)의 밝기는 다음과 같습니다. 110lm이고 최대 광속은 130lm입니다. 작동 전류가 350mA이고 색온도가 3,000K일 때 일반적인 광 효율은 75lm/W에 도달하고 밝기는 85lm에 도달할 수 있습니다. 작동 전류가 700mA(따뜻한 백색광)일 때 밝기는 155lm만큼 높기 때문에 루멘당 비용을 줄이고 매우 높은 발광 효율을 유지할 수 있습니다. 적은 수의 LED로도 높은 수준의 조명을 얻을 수 있습니다.
예를 들어, 약 15W의 LED 스포트라이트를 설계하는 데 7개의 OSLON SSL LED만 필요합니다(그림 5 참조). 구동 전류가 700mA일 때 LED 램프의 밝기는 거의 1,400lm에 달할 수 있으며 크기는 매우 작습니다. 80° 빔 각도 덕분에 반사경이나 렌즈를 장착해도 광 효율이 여전히 매우 높습니다. 방열과 광손실을 고려하더라도 램프의 최종 광속은 1,000lm을 초과할 수 있습니다. 또한 다른 색온도 또는 연색성 지수가 필요한 경우 이 7개 LED 중 몇 개만 따뜻한 백색 또는 기타 단색 OSLON SSL LED로 교체해야 합니다. 이러한 방식으로 모든 색온도 또는 더 높은 연색성을 얻을 수 있으며 LED 램프의 설계 유연성이 크게 향상됩니다.
LED 기술의 급속한 발전과 LED 조명 효율의 점진적인 개선으로 LED 응용 분야는 점점 더 광범위해질 것입니다. 특히 전 세계적으로 에너지 부족 문제가 심각해짐에 따라 사람들은 조명 시장에서 LED의 발전 전망에 점점 더 많은 관심을 기울이고 있습니다. LED는 백열등, 텅스텐 램프 및 형광등을 대체할 잠재적인 광원이 될 것입니다. 또한 실내 조명 디자인 측면에서 LED는 에너지 절약형, 인도적, 예술적 경향이 있습니다.
OSLON SSL LED는 실내 조명 응용 프로그램의 다양한 요구 사항을 충족합니다. 패키지 크기가 3mm x 3mm로 작을 뿐만 아니라 성능이 안정적이고 신뢰할 수 있습니다. 최대 발광 효율이 100lm/w를 초과하여 고전류에서도 우수한 발광 효율을 유지할 수 있습니다. , 따라서 램프의 전체 비용을 효과적으로 절감합니다. 또한 80° 빔 각도로 인해 외부 렌즈나 반사판에 원활하게 빛을 투사할 수 있습니다.
