LED 조명의 효율성이 더 높은 이유는 무엇입니까?

led lighting

LED 조명 개요

LED의 높은 효율이는 독특한 반도체 소재와 구조에서 비롯됩니다. 필라멘트를 가열하여 빛을 생성하는 백열전구와 달리 LED는 전기발광을 통해 전기를 직접 빛으로 변환합니다. 이 공정을 통해 열 발생으로 인한 에너지 낭비를 없애고 보다 효율적인 조명 생산이 가능해집니다.

LED는 두 가지 유형의 반도체 결정을 결합하여 제조됩니다. 하나는 3-가 물질(예: 인듐 또는 붕소)을 도핑하여 P-형 반도체를 형성하고, 다른 하나는 5-가 물질(예: 인 또는 비소)을 도핑하여 N형 반도체를 만듭니다. 이 도핑 프로세스는 전류가 한 방향으로만 흐르도록 허용하는 pn 접합을 형성합니다.

PN 접합에 적절한 전압이 가해지면 N- 유형 영역의 전자가 이동하여 P- 유형 영역의 "구멍"을 채웁니다(순방향 바이어스라고 알려진 상태). 이 재결합은 광자 형태로 에너지를 방출하여 빛을 생성합니다. 방출된 빛의 색상은 반도체의 에너지 밴드 갭과 사용된 도핑 물질에 따라 결정됩니다. 예를 들어, 갈륨비소 다이오드에 알루미늄을 추가하면 빨간색 LED 조명이 생성됩니다.1

LED 조명의 장점

LED 조명다양한 애플리케이션 전반에 걸쳐 신속한 채택을 촉진하는 다양한 이점을 제공합니다. 최근 연구에서 미시간 대학교 연구원들은 LED가 4피트 형광등보다 최대 44% 더 효율적이고 T8 형광등보다 18%~44% 더 효율적일 수 있음을 보여주었습니다.²

또한 LED는 수명이 최대 25,000시간({3}}기존 백열전구보다 25배 길어서-교체 및 유지 관리 비용이 크게 절감됩니다. 고유한 솔리드 스테이트 설계로 내구성이 보장되어 파손에 강하고 극한의 환경 조건을 견딜 수 있습니다.

또한 LED는 즉각적인 밝기와 다양한 색상 옵션을 제공하며 저전압 시스템(태양 에너지 포함)과{0}호환됩니다. 이러한 특성으로 인해 산업용 및 실외 조명 응용 분야에 이상적인 선택이 됩니다.³

LED의 역사적 발전

조명산업은 백열등, 형광등 시대에 이어 LED가 널리 보급되면서 제3의 대혁명을 맞이하게 되었습니다. 이러한 변화는 1907년 헨리 조셉 라운드(Henry Joseph Round)가 처음 관찰한 현상인 전기발광의 발전으로 가능해졌습니다.

후속 혁신에는 1927년 Oleg Losev의 최초 LED 개발이 포함되었지만, LED 상용화의 시작을 알린 것은 1962년 General Electric에서 Nick Holonyak Jr.가 최초의 실용적인 가시{2}}스펙트럼 LED를 개발한 것이었습니다.

처음에는 LED가 낮은 광속과 단색 광 출력으로 인해 제한되어 일반 조명에서의 사용이 제한되었습니다. 그러나 나카무라 슈지(Shuji Nakamura)의 청색 LED 발명은 백색광의 생성과 다양한 색온도를 가능하게 함으로써 이러한 한계를 해결했습니다.

2000년대에는 백색 LED가 상용화되면서 다양한 조명 응용 분야에서 급속도로 활용되었습니다. 이러한 추세는 효율성, 밝기 및 비용 절감의 향상으로 인해 2010년대까지 계속되었습니다. 오늘날 이 기술은 효율성, 색상 품질, 애플리케이션 다양성이 지속적으로 향상되면서 계속해서 발전하고 있습니다.¹

LED의 최근 연구 및 개발

LED 효율 저하 극복

에 발표된 연구과학 발전{0}}LED 기술의 효율성 저하라는 오랜 과제-는 전기 입력이 증가하더라도 밝기가 특정 임계값 이상으로 감소하는 현상을 해결합니다.

연구팀은 전류 처리를 크게 개선하고 효율 저하 효과를 줄이는 산화아연 핀을 특징으로 하는 나노 규모 LED 디자인을 개발했습니다. 이 고급 LED는 기존 서브마이크론-크기 LED에서 일반적으로 생성되는 22나노와트에 비해 100~1,000배 더 높은 밝기를 달성하고 최대 20마이크로와트의 전력을 생성합니다.

LED 조명 개요

LED 조명의 장점

LED 조명 제공다양한 애플리케이션에 걸쳐 신속한 채택을 촉진하는 다양한 이점이 있습니다. 최근 연구에서 미시간 대학교 연구원들은 LED가 4피트 형광등보다 최대 44% 더 효율적이고 T8 형광등보다 18%~44% 더 효율적일 수 있음을 보여주었습니다.²

LED의 역사적 발전

LED의 최근 연구 및 개발

LED 효율 저하 극복

이 획기적인 발전은 큰 발전을 의미합니다.LED 효율, 잠재적으로 통신 기술 및 소독 시스템을 포함한 다양한 응용 분야를 위한 더 밝고 효율적인 광원을 생성할 수 있습니다.⁴

퀀텀닷 LED 스마트 조명 시스템

캠브리지 대학의 연구원들은 기존 LED에 비해 뛰어난 색상 정확도와 더 넓은 스펙트럼 맞춤 설정을 제공하는 양자점- 기반 스마트 조명 시스템을 개발했습니다. 연구 결과는네이처커뮤니케이션즈.

QD{0}}LED 시스템은 표준 녹색, 빨간색, 파란색 이외의 다양한 기본 색상을 사용하여 자연광을 보다 정확하게 재현합니다. 2243K(따뜻한 붉은빛)부터 9207K(밝은 한낮의 햇빛)까지의 상관색온도(CCT) 범위와 연색지수(CRI) 97을 달성해 현재 상용 스마트 전구의 80~91 CRI 범위를 넘어섰다.

이러한 발전은 사용자 요구와 자연광 조건에 맞춰 더욱 역동적이고 반응성이 뛰어난 조명 환경을 제공함으로써 시각적 편안함과 에너지 효율성을 크게 향상시킬 수 있습니다.⁵

촛불을 모방한 유연한 유기 LED

최근에 발표된 연구에서는ACS 응용전자재료연구진은 멜라토닌 생성을 억제하여 수면을 방해하는 것으로 알려진 청색광-을 최소화하면서 따뜻한 촛불과 같은 빛을 방출하는 유연한 유기 LED를 만들었습니다.{0}}

이 혁신적인 LED유연성과 내구성을 부여하는 운모 뒷면을 사용합니다. 깨지지 않고 최대 50,000번의 굽힘을 견딜 수 있습니다. 테스트 결과, 이 LED 조명을 1.5시간 동안 노출하면 멜라토닌 생성이 1.6%만 억제되는 것으로 나타났습니다. 이는 차가운-백색 소형 형광등(CFL)이 29% 억제하는 것과는 극명한 대조를 이룹니다.

이번 개발은 편안하고 수면에 좋은{0}}조명이 필수적인 가정, 호텔, 의료 시설의 야간 조명을 위한 실용적인 솔루션을 제공합니다.⁶

LED 조명의 과제와 한계

LED 조명의 수많은 장점에도 불구하고 이점을 극대화하려면 해결해야 할 몇 가지 과제와 제한 사항이 남아 있습니다.

전환 과정에서 한 가지 주요 문제가 발생합니다.LED 기술. 예를 들어, 2013년 캘리포니아 주 데이비스 시에서는 2,600개의 가로등을 LED로 교체하는 야심찬 프로젝트를 시작했지만-큰 대중의 반발에 직면했습니다. 새로운 LED는 과도한 눈부심을 유발하고 집 안으로 침입하여(야간 사생활 보호를 방해) 마을의 아늑한 야간 분위기를 변화시켰습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 시에서는 더 낮은 색온도의 LED를 사용하도록 프로젝트를 조정해야 했으며 이에 따라 $350,000의 추가 비용이 발생했습니다. 이 사례는 LED 조명을 대규모로 채택할 때 인간의 편안함과 미적 고려 사항과 에너지 효율성 사이의 균형을 맞추는 신중한 계획의 필요성을 강조합니다.

또 다른 중요한 제한 사항은 많은 LED의 청색광 함량입니다. 블루라이트는 인간의 일주기 리듬을 방해하고 멜라토닌 생성을 억제하여 수면의 질에 부정적인 영향을 미치는 것으로 알려져 있습니다. 이 문제는 유럽 전역에서 관찰되었습니다. 따뜻한 나트륨 가로등에서 차가운-백색 LED로 전환하면서 청색광 노출이 증가하여 인간의 건강에 영향을 미칠 뿐만 아니라 별의 가시성이 감소했습니다(빛 공해라고 알려진 현상).

인간의 건강을 넘어,LED 조명의밝기를 높이면 자연광-암흑주기가 방해되어 야생동물에게 해를 끼칠 수 있습니다. LED의 인공 조명은 철새를 혼란스럽게 하고(항로를 벗어나게 함) 바다거북의 부화(달빛에 의존하여 바다로 이동)의 방향을 혼란스럽게 하여 이러한 종과 생태계에 해로운 결과를 초래합니다.

LED 기술의 미래

초기부터,LED 조명 기술눈에 띄게 발전하여 에너지 효율성, 수명, 다용도 측면에서 상당한 이점을 제공했으며-그 발전은 둔화될 기미가 보이지 않습니다.

현재 연구 노력은 LED 효율을 이론적 한계에 접근시키는 데 초점을 맞추고 있습니다. 이를 달성하면 에너지를 더욱 절약하고 기술의 환경 영향을 줄여 전 세계 조명 요구 사항에 대한 더욱 지속 가능한 선택이 될 것입니다. 또한 LED를 고급 제어 시스템 및 사물 인터넷(IoT) 기술과 통합하면 조명 관리에 혁명이 일어날 것으로 예상됩니다. 이러한 스마트 설정은 점유, 자연광 및 사용자 선호도에 맞게 조정하여 에너지 사용을 최적화하는 동시에 다양한 공간 및 활동에 맞게 고도로 맞춤화된 조명 경험을 가능하게 합니다.

환경에 대한 우려가 커짐에 따라 업계에서는 지속 가능한 제조 관행과 재료에 더욱 중점을 둘 것입니다. 여기에는 에너지 효율적일 뿐만 아니라 생산부터 폐기까지 전체 수명주기 동안 환경에 미치는 영향을 최소화하는- 조명 솔루션 개발을 목표로 하는 LED용 유기 및 생분해성 부품에 대한 지속적인 연구가 포함됩니다.

LED는 전 세계적으로 효율적이고 지속 가능한 조명을 발전시키는 데 중심적인 역할을 할 준비가 되어 있지만, LED의 미래 성공은 남은 과제를 해결하는 데 달려 있습니다. 여기에는 장기적인 환경 영향에 대한 철저한 평가를 수행하고-야생동물과 생태계에 안전한지 확인하기 위한 조치를 구현하는 것이 포함됩니다.-LED 기술인간 사회와 자연계 모두로 확장됩니다. 1⁰

함께하면 더 나은 결과를 얻을 수 있습니다.
심천 Benwei 조명 기술 유한 회사
모바일/Whatsapp :(+86)18673599565
이메일:bwzm15@benweilighting.com
스카이프: benweilight88
편물:www.benweilight.com
추가:F 빌딩, Yuanfen 공업 지대, Longhua, Bao'an 지구, 심천, 중국