LED'lerin ampul olarak görünmesi neden bu kadar uzun sürdü?

LED'ler eski bir teknolojidir, endüstriler neden ampulleri koymak için bu kadar uzun sürdü? Herhangi bir teknolojik eksiklik var mıydı?

RGB LED'ler veya mavi LED + sarı fosfor kullanarak, verimli mavi LED olmadan beyaz ışık üretmek mümkün değildir.

Atılım, 1990'ların başlarında Nichia'daki Shuji Nakamura tarafından üretilen yüksek parlaklıktaki Gallium-Nitride mavi LED'in icadıydı.

Genel verimliliğin flüoresan ampul seviyesine ulaşması biraz zaman aldı ve sadece son on yılda LED'lerin nihayet zirveye ulaştığı görüldü.

Makul bir "renk sıcaklığına" (beyaz gölge) sahip ve uygun şekilde yüksek verime sahip olan LED'lerin üretilmesi uzun zaman aldı. LED'lerin normal çalışma prensibi, lazer gibi yalnızca tek bir ışık bandı üretir. Böylece beyazlar mavi veya UV LED'den ve fosfor yeniden yayıcıdan yapılmıştır.

Geleneksel aydınlatma armatürlerinin kolayca değiştirilebilmesi için, LED ampullerin küçük, ucuz, sabit akımlı bir AC-DC dönüştürücüye de ihtiyacı vardır. Bu genellikle bir tür anahtar modu güç kaynağıdır. Bunlar da son on yılda yalnızca gerçekten ucuz ve yaygın olarak kullanıldı.

Ayrıca bakınız L-Ödülü.

Şimdiye kadar verilen cevapların çoğu, beyaz ışığın LED'lerle çoğaltılmasının teknik zorluğuna odaklandı, mavi LED'in gelişimi bu cephede ana atılım oldu. Pratik bir lamba yapmak için yeterli verimlilikle mavi LED'lerin geliştirilmesinin zorluğundan bazılarından bahsedilmiştir. Bu, EE'leri uygulamak için açık olsa da, verimliliğin neden ticarileşmeye karşı böyle bir engel teşkil ettiğini daha az ayrıntılandırdığını düşünüyorum: yani eski sıcak .

LED'lerin sıklıkla alıntılanan bir avantajı, ısı üretmeme ve dokunmaya karşı serin olmalarıdır. Gerçek mi kurgu mu?

Bir anlamda bu doğrudur: LED'ler dokunulamayacak kadar soğuktur çünkü genellikle kızılötesi (IR) radyasyon şeklinde ısı üretmezler (tabii ki IR LED olmadıkça). IR radyasyonu, akkor ampullerin ve diğer kaynakların çevresini ve çevresini ısıtır ve dokunma sıcaklığına neden olur. IR ışınımının olmaması, LED armatürlerin geleneksel kaynaklardan ısıtmanın belirli bir soruna neden olacağı yerlerde, örneğin yiyecek veya tekstil ürünlerini aydınlatan yerlerde konumlandırılmasını sağlar.

Bununla birlikte, kritik olarak, ışık üreten yarı iletken işlemlerin verimsizliği nedeniyle LED cihazının kendisinde ısı üretilir. LED paketlerinin duvar prizi verimi (elektrik gücünün elektrik gücü ile bölünmesi) tipik olarak% 5-40 arasındadır, bu da giriş gücünün% 60 ila% 95'i arasında bir yerde ısı kaybı olduğu anlamına gelir .

100 watt'lık bir GLS akkor ampulün tükettiği enerji,% 12 civarında ısı,% 83 IR ve sadece% 5 görünür ışık üretir. Buna karşılık, tipik bir LED% 15 görünür ışık ve% 85 ısı üretebilir. Özellikle yüksek güçlü LED'lerde, bu ısının etkin termal yönetim ile giderilmesi çok önemlidir. İyi ısı emmesi olmadan, LED'in iç (birleşme) sıcaklığı artar ve bu, LED özelliklerinin değişmesine neden olur.

...

En önemlisi, birleşme sıcaklığı LED'in ömrünü etkiler. Diğer ışık kaynaklarından farklı olarak, LED'ler feci bir şekilde başarısız olma eğiliminde değillerdir (az sayıda olmasına rağmen, özellikle onları pişirirseniz); bunun yerine, LED'in çıkışı zamanla azalır.

_{(vurgu eklendi)}

_{- T. Whitaker. "Gerçek veya Kurgu - LED'ler ısı üretmez". LED Dergisi, Mayıs 2005. http://www.ledsmagazine.com/articles/2005/05/fact-or-fiction-leds-don-t-produce-heat.html}

"Led ampul ısı emici" için bir Google Görseller araması , soğutucu tasarımlarının gerçek bir hayvanat bahçesini açar:

                 
          _{(Daha büyük versiyonlar için resimlere tıklayınız)}

Termal yönetim için gerekli olan form faktörü çarpıcı farkından dolayı pazar penetrasyonunda bir miktar gecikme olduğundan şüpheleniyorum.

Birkaç yıl gecikmeye neden olan diğer bir küçük, teknik olmayan yön de mavi LED üretimi ile ilgili patent sorunlarıydı.

Nakamura'nın çalıştığı Nichia'nın birçok önemli GaN (Gallium Nitride) patenti vardı ancak hepsinde yoktu. Cree (SiC patentleri) ve Toyoda Gosei (diğer LED patentleri) gibi diğerleri, yüksek hacimli mavi LED'ler üretmek için gerekli diğer kilit patentlere sahipti.

Teknik sorunlar genellikle 1990'ların sonunda ortaya çıkarıldı, ancak büyük LED oynatıcılar patent davaları nedeniyle herhangi bir miktarda mavi LED üretmiyordu (kısmen, çoğunlukla?).

2002 yılının sonlarına doğru, birkaç kilit çapraz geçiş anlaşması yapıldı ve 1-2 yıl içinde üretilen mavi LED'lerin hacminde büyük bir artış oldu.

Cree ve Nichia, Patent Çapraz Lisans Anlaşmasını ve Dava Anlaşmasını Açıkladılar http://www.nichia.co.jp/en/about_nichia/2002/2002_111301.html

Nichia ve Toyoda Gosei, LED anlaşmazlığını çözdü http://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1178214

Ya maliyetin basit gerçeğini de gözden kaçırmayın.
Sıradan akkor ampuller, paralar için yapılabilir ve daha fazlası için satılamaz.

Bu bir ekonomi ve kamu atalet sorunudur. Altyapı ve seri üretime yapılan uzun vadeli yatırımlar nedeniyle eski teknoloji, daha ucuzdur. Yeni teknolojilerin finansman sorunları, ilk yatırımlar, altyapı oluşturma, pazarlama, yavaş erken evlat edinme aşamaları, dağıtım anlaşmaları vb. Mevcut akkor karışımı yerine, CFL, açtı. Serbest piyasa güçlerinin doğal bir kapitalist görünmez eli değil, zorunlu bir evlat edinmedir.

LED'lerin faydaları, özellikle daha yüksek başlangıç ​​maliyetleri karşısında , teknoloji kullanımında uyuşuk olan çoğu insan için ikinci sıradadır . . Çoğu insan 20 dolarlık bir ampulde 3 $ akkor ampulle karşılaştırıldığında, bir ampulün işletme maliyetinin yarısında 20 akkor ampulü aşmasına rağmen, 3 dolarlık akkor ampulü kullanmaktan kaçınır. Sadece şimdi bireysel led ampuller insanların gerçekten ona doğru hareket ettiği 5 ~ 10 dolar aralığında.

Sorun, doğal beyaz ışık yaratmaktı. Normal gün ışığının içinde bir frekans aralığı vardır, ancak led'ler yalnızca belirli dalga boylarında üretebilir. Bu yüzden mühendisler farklı dalga boylarını üretmek için farklı malzemeler icat ettiler. Daha sonra farklı ledler birbirine karıştırılır, böylece ortaya çıkan ışık hemen hemen doğal beyaz olur.

İlk olarak, yaklaşık 40 yıl önce, kırmızı LED'i icat ettiler. Ardından, farklı teknolojilerin evrimini takiben aşamalı olarak mavi / yeşil / diğer renkler geldi. Ayrıca, ilk diyotlar çok güçlü değildi.

Dolayısıyla, sorun, beyaz ışık yayan diyotlar yapmak ve onları sadece 10 yıldan daha kısa bir süre önce gerçekleşen ampullere karşı rekabet edebilecek kadar güçlü kılmaktı . Ve beyaz diyotlar hala çok pahalıdır, ancak maliyetler dayanıklılıkları ile büyük ölçüde telafi edilmektedir. Tek bir Audi / BMW / tam led far fiyatı ne olursa olsun aramaya çalışın.

Her aydınlatmanın kendi talepleri vardır ve bunlar genellikle yüz yıldan fazla bir süredir çözülmektedir. Yeni çözümler başlangıçta hem kalite hem de maliyet açısından nadiren üstündür. Henüz bahsedilmemiş bir başka örnek, CRI'dir (Renk Dönüşüm İndeksi).

Akkor ampuller, siyah gövdeye benzer bir spektral tepkiye sahipken (dolayısıyla renk sıcaklık sistemimiz var), beyaz LED aydınlatması yok.

Yukarıdaki resimde olduğu gibi neredeyse 100'lük "ultra yüksek CRI" piyasaya sürülenler bile (bazı google resim arama isabetleri) akkor ampuller veya güneş gibi yalnızca yüzeysel olarak benzer ışık çıktısı üretir.

Bir çok uygulama için bu iyidir, ancak özellikle cilt rengini oluşturmadaki zorluklar onu yalnızca bir çok medya uygulaması için uygun hale getirmez, aynı zamanda oturma odanızdaki insanları da biraz hasta gösterir.

Ayrıca, bazı diğer alanlarda, rengin önemli olduğu şeyleri satanlar gibi, doğru renk oluşturma gereksinimi vardır.

Bu küçük bir parça olabilir, ancak diğer cevaplar kendi başlarına küçük olabilecek diğer noktalardan bahsetti, ancak toplamda piyasaya, başlangıçta bu kadar küçük bir sorun çıkmamış gibi yeterince atalet kazandırdı.

Yarınlar teknolojisini ucuz SMPS ve 99CRI beyaz LED'lerle 1997'ye götürün; herkes neredeyse anında bu teknolojiye geçecektir.

Ayrıca, LED'lerin neredeyse sonsuza dek sürmesini sağlamak için doğru voltaj ve amperi almak zorunda kaldılar ve beyaz LED'lerde kırmızı, yeşil, vb. LED'lerde olduğu kadar önemli olmadığı en parlak beyazı elde etmek zorunda kaldılar. Akkor ampuller, para kazanmak için pahalı olabilir, ancak yıllarca sürmesi beklenen Spiral Kompakt Floresan Ampuller çıktığından beri, hiçbir zaman yapılmadığı için, akkor ampuller, satın aldığınız yerde ve daha az fiyatla gittiğinden beri düşük voltaj kullanıyorlar, CFL ampullerin ucuzlaştıklarını ve ucuz olduklarını, uzun süre dayanmadıklarını ve akkor ampullerin yükseldiğini görüyorum.