진정한 흰색을 얻는 기술의 발명이 아니었다면 불가능했을 것입니다. 결국 가장 강력한 LED 램프라도 흰색으로 빛나지 않으면 널리 사용되지 않을 것입니다. LED에서는 전류가 직접 빛의 방사로 변환되며 이론적으로는 거의 손실이 없습니다. 실제로 LED는 발열이 거의 없어 매우 편리합니다. LED는 스펙트럼의 좁은 부분에서 방출되며 색상이 순수하고 유해한 추가 자외선 및 적외선 방사선 구성 요소가 없습니다.
내구성과 신뢰성이 뛰어나며 서비스 수명은 20년에 이릅니다. 그러나 이것이 한계는 아닙니다. 일부 회사에서는 최신 개발 기술을 생산에 도입하기 시작하여 LED 장치의 서비스 수명을 100년으로 늘리고 있습니다. 그렇다면 LED는 어떻게 백색광을 생성합니까? 백색 LED를 만드는 방법에는 여러 가지가 있습니다.
1. 황록색 또는 녹색 및 빨간색 형광체를 파란색 LED에 적용하여 방출이 혼합되어 거의 흰색에 가까운 빛을 형성합니다.
2. 자외선 범위를 방출하는 LED 표면에 3개의 형광체를 적용하여 청색, 녹색, 적색광을 방출합니다.
3. RGB 기술을 이용한 색상 혼합. 빨간색, 파란색, 녹색 LED를 하나의 매트릭스에 촘촘하게 배치하고 광학 시스템을 통해 방사선을 혼합하여 백색광을 생성합니다.
실제로 가장 일반적으로 사용되는 것은 황색 형광체를 사용한 청색 LED와 백색 형광체를 사용한 자외선 LED입니다. 이러한 조명을 생활과 산업의 모든 영역에 도입하는 것이 가능해졌습니다. 이제 LED 램프를 광원으로 사용하는 것은 부인할 수 없는 장점으로 인해 기존 광원을 사용하는 조명 장치보다 몇 배 더 우수합니다.
강력한 백색 LED는 접착제나 추가 장치를 사용하지 않고 인쇄 회로 기판의 완제품 생산과 표준 납땜 공정에 매우 효율적인 기술을 사용할 수 있는 표면 실장 패키지로 제공됩니다. 매년 세계 유수의 기업들은 LED의 광속과 광효율, 신뢰성을 높이기 위해 새로운 개선을 실시하고 있습니다.
백색 LED 기사에 대해 토론하십시오.
노란색 영역에 최대값이 있는 밴드(가장 일반적인 디자인). LED와 형광체의 방출은 혼합될 때 다양한 색조의 백색광을 생성합니다.
발명의 역사
산업용으로 사용되는 최초의 적색 반도체 이미터는 1962년 N. Holonyak에 의해 획득되었습니다. 70년대 초반에는 노란색과 녹색 LED가 등장했다. 당시에는 여전히 비효율적이었던 이들 장치의 광 출력은 1990년에 1루멘에 도달했습니다. 1993년 일본 Nichia의 엔지니어인 Shuji Nakamura는 최초의 고휘도 청색 LED를 만들었습니다. 거의 즉시 LED RGB 장치가 등장했습니다. 파란색, 빨간색 및 녹색 색상을 사용하면 흰색을 포함한 모든 색상을 얻을 수 있기 때문입니다. 백색형광체 LED는 1996년 처음 등장했다. 이후 기술이 급속도로 발전해 2005년에는 LED의 발광효율이 100lm/W 이상에 이르렀다. LED는 다양한 빛의 색조로 나타 났으며 빛의 품질로 인해 백열등 및 기존 형광등과 경쟁 할 수있었습니다. LED 조명기구가 일상생활, 실내외 조명에 활용되기 시작했습니다.
RGB LED
다양한 색상의 LED에서 나오는 방출을 혼합하여 백색광을 생성할 수 있습니다. 가장 일반적인 삼색성 디자인은 빨간색(R), 녹색(G) 및 파란색(B) 소스로 만들어지지만 이색성, 사색성 및 더 많은 다색성 변형이 발견됩니다. 다색 LED는 다른 RGB 반도체 이미터(램프, 램프, 클러스터)와 달리 하나의 완전한 하우징을 갖고 있으며 대부분 단색 LED와 유사합니다. LED 칩은 서로 옆에 위치하며 공통 렌즈와 반사경을 공유합니다. 반도체 칩은 유한한 크기와 고유한 방사 패턴을 가지므로 이러한 LED는 각도 색상 특성이 고르지 않은 경우가 많습니다. 또한 각 칩의 광 출력은 미리 알 수 없고 작동 중에 변경될 수 있기 때문에 정확한 색상 비율을 얻으려면 설계 전류를 설정하는 것만으로는 충분하지 않은 경우가 많습니다. 원하는 색상을 설정하기 위해 RGB 램프에 특수 제어 장치가 장착되는 경우도 있습니다.
RGB LED의 스펙트럼은 구성 반도체 이미터의 스펙트럼에 의해 결정되며 뚜렷한 선 모양을 갖습니다. 이 스펙트럼은 태양의 스펙트럼과 매우 다르기 때문에 RGB LED의 연색 지수는 낮습니다. RGB LED를 사용하면 "트라이어드"에 포함된 각 LED의 전류를 변경하고 작동 중에 직접 방출되는 백색광의 색조를 조정하여 개별 독립적인 색상을 얻을 때까지 글로우 색상을 쉽고 광범위하게 제어할 수 있습니다.
다색 LED는 장치를 구성하는 발광 칩의 특성이 다르기 때문에 온도에 따라 발광 효율과 색상이 달라지며, 이로 인해 작동 중에 발광 색상이 약간 변경됩니다. 다색 LED의 수명은 반도체 칩의 내구성에 따라 결정되고 설계에 따라 달라지며 대부분 형광체 LED의 수명을 초과합니다.
다색 LED는 주로 장식 및 건축 조명, 전자 간판 및 비디오 화면에 사용됩니다.
형광체 LED
청색(더 자주), 보라색 또는 자외선(대량 생산에는 사용되지 않음) 반도체 이미터와 인광체 변환기를 결합하면 좋은 특성을 지닌 저렴한 광원을 생산할 수 있습니다. 이러한 LED의 가장 일반적인 설계에는 인듐(InGaN)으로 변형된 청색 갈륨 질화물 반도체 칩과 노란색 영역에서 최대 재방출을 갖는 인광체(3가 세륨(YAG)으로 도핑된 이트륨-알루미늄 가넷)이 포함되어 있습니다. 칩의 초기 복사 전력 중 일부는 LED 본체를 떠나 형광체 층에서 소멸되고, 다른 부분은 형광체에 흡수되어 에너지 값이 더 낮은 영역에서 다시 방출됩니다. 재방출 스펙트럼은 빨간색에서 녹색까지 넓은 영역을 포괄하지만, 이러한 LED의 결과 스펙트럼은 녹색-청록색 영역에서 뚜렷한 딥을 갖습니다.
형광체의 구성에 따라 LED는 다양한 색온도("따뜻함" 및 "차가움")로 생산됩니다. 다양한 유형의 형광체를 결합하면 연색성 지수(CRI 또는 Ra)가 크게 증가합니다. 2017년 현재 연색성이 중요한 사진 및 영화용 LED 패널이 이미 있지만 이러한 장비는 가격이 비싸고 제조업체가 거의 없습니다.
인광체 LED의 밝기를 높이면서 비용을 유지하거나 낮추는 한 가지 방법은 크기를 늘리지 않고 반도체 칩을 통해 전류를 증가시켜 전류 밀도를 높이는 것입니다. 이 방법은 칩 자체의 품질과 방열판의 품질에 대한 요구 사항이 동시에 증가하는 것과 관련이 있습니다. 전류 밀도가 증가하면 활성 영역의 전기장이 광 출력을 감소시킵니다. 한계 전류에 도달하면 불순물 농도와 밴드 갭이 다른 LED 칩의 영역에 따라 전류가 다르게 흐르기 때문에 칩 영역의 국부적인 과열이 발생하여 LED 전체의 광 출력 및 내구성에 영향을 미칩니다. 스펙트럼 특성과 열 조건의 품질을 유지하면서 출력 전력을 높이기 위해 하나의 패키지에 LED 칩 클러스터를 포함하는 LED가 생산됩니다.
다색 LED 기술 분야에서 가장 많이 논의되는 주제 중 하나는 신뢰성과 내구성입니다. 다른 많은 광원과 달리 LED는 시간이 지남에 따라 광 출력(효율), 방사 패턴 및 색상 색조가 바뀌지만 완전히 고장나는 경우는 거의 없습니다. 따라서 조명 등의 유효 수명을 평가하려면 원래 값(L70)의 최대 70%까지 발광 효율 감소 수준이 사용됩니다. 즉, 동작 중 밝기가 30% 감소한 LED는 고장으로 간주됩니다. 장식 조명에 사용되는 LED의 경우 50%(L50)의 조광 수준이 수명 추정치로 사용됩니다.
형광체 LED의 수명은 다양한 매개변수에 따라 달라집니다. LED 어셈블리 자체의 제조 품질(칩을 크리스탈 홀더에 부착하는 방법, 전류가 흐르는 도체를 부착하는 방법, 밀봉 재료의 품질 및 보호 특성) 외에도 수명은 주로 다음 사항에 따라 달라집니다. 발광 칩 자체의 특성과 작동 과정에서 형광체의 특성이 변화(열화)됩니다. 또한 수많은 연구에서 알 수 있듯이 LED의 수명에 영향을 미치는 주요 요인은 온도입니다.
온도가 LED 수명에 미치는 영향
작동 중에 반도체 칩은 전기 에너지의 일부를 복사 형태로 방출하고 일부는 열 형태로 방출합니다. 또한, 이러한 변환 효율에 따라 열량은 가장 효율적인 방사체의 경우 약 절반 이상입니다. 반도체 재료 자체는 열전도율이 낮으며, 케이스의 재료와 디자인도 특정 비이상적인 열전도율을 가지므로 칩이 고온으로 가열됩니다(반도체 구조의 경우). 최신 LED는 70~80도 정도의 칩 온도에서 작동합니다. 그리고 질화갈륨을 사용할 때 이 온도를 더 높이는 것은 허용되지 않습니다. 온도가 높으면 활성층의 결함 수가 증가하고 확산이 증가하며 기판의 광학 특성이 변경됩니다. 이 모든 것이 칩 재료에 의한 비방사성 재결합 및 광자 흡수 비율의 증가로 이어집니다. 반도체 구조 자체의 개선(국부적 과열 감소)과 LED 어셈블리의 설계 개발, 칩 활성 영역의 냉각 품질 향상을 통해 전력 및 내구성이 향상되었습니다. 다른 반도체 소재나 기판을 이용한 연구도 진행 중이다.
인광체는 또한 고온에 취약합니다. 온도에 장기간 노출되면 재발광 중심이 억제되고 변환 계수와 형광체의 스펙트럼 특성이 저하됩니다. 초기 및 일부 최신 다색 LED 설계에서는 형광체가 반도체 재료에 직접 적용되어 열 효과가 최대화되었습니다. 방출 칩의 온도를 낮추기 위한 조치 외에도 제조업체에서는 칩 온도가 형광체에 미치는 영향을 줄이기 위해 다양한 방법을 사용합니다. 형광체를 이미터로부터 물리적으로 분리하는 절연 형광체 기술과 LED 램프 설계는 광원의 수명을 늘릴 수 있습니다.
광학적으로 투명한 실리콘 플라스틱 또는 에폭시 수지로 만들어진 LED 하우징은 온도의 영향으로 노화되고 시간이 지남에 따라 어두워지고 노란색으로 변하기 시작하여 LED에서 방출되는 에너지의 일부를 흡수합니다. 반사 표면도 가열되면 성능이 저하됩니다. 신체의 다른 요소와 상호 작용하여 부식되기 쉽습니다. 이러한 모든 요인이 합쳐져 방출된 빛의 밝기와 품질이 점차 감소한다는 사실로 이어집니다. 그러나 효율적인 열 제거를 보장하면 이 프로세스를 성공적으로 늦출 수 있습니다.
형광체 LED 디자인
최신 형광체 LED는 독창적이고 독특한 기술 솔루션을 많이 결합한 복잡한 장치입니다. LED에는 여러 가지 주요 요소가 있으며, 각 요소는 중요한 기능을 수행하며 종종 하나 이상의 기능을 수행합니다.
모든 LED 디자인 요소는 열 스트레스를 받기 때문에 열팽창 정도를 고려하여 선택해야 합니다. 그리고 좋은 디자인을 위한 중요한 조건은 LED 소자를 조립하고 램프에 설치하는 비용과 제조 용이성이다.
빛의 밝기와 품질
가장 중요한 매개변수는 LED의 밝기가 아니라 발광 효율, 즉 LED가 소비하는 전기 에너지 1와트당 광 출력입니다. 최신 LED의 발광 효율은 190lm/W에 이릅니다. 이 기술의 이론적 한계는 300lm/W 이상으로 추정됩니다. 평가할 때 LED 기반 램프의 효율은 전원의 효율성, 디퓨저, 반사경 및 기타 설계 요소의 광학적 특성으로 인해 상당히 낮다는 점을 고려해야 합니다. 또한 제조업체는 정상 온도에서 이미 터의 초기 효율을 나타내는 경우가 많지만 작동 중에 칩 온도가 크게 증가합니다. ] . 이로 인해 이미터의 실제 효율은 5~7% 더 낮아지고, 램프의 효율은 두 배나 낮아지는 경우가 많습니다.
두 번째로 똑같이 중요한 매개변수는 LED에서 생성되는 빛의 품질입니다. 연색성 품질을 평가하는 데는 세 가지 매개변수가 있습니다.
자외선 방사체를 기반으로 한 형광체 LED
이미 널리 보급된 청색 LED와 YAG 조합 외에도 자외선 LED를 기반으로 한 디자인도 개발되고 있습니다. 근자외선 영역에서 방출할 수 있는 반도체 재료는 구리와 알루미늄에 의해 활성화되는 유로퓨움과 황화아연을 기반으로 하는 인광체의 여러 층으로 코팅됩니다. 이러한 형광체 혼합물은 스펙트럼의 녹색, 파란색 및 빨간색 영역에서 최대 재방출을 제공합니다. 생성된 백색광은 매우 우수한 품질 특성을 갖지만 이러한 변환 효율은 여전히 낮습니다. 여기에는 세 가지 이유가 있습니다 [ ]: 첫 번째는 입사된 양자와 방출된 양자의 에너지 사이의 차이가 형광 중에 손실되고(열로 전환됨) 자외선 여기의 경우 훨씬 더 크다는 사실 때문입니다. 두 번째 이유는 청색 이미터를 기반으로 한 LED와 달리 형광체에 흡수되지 않은 UV 방사선의 일부가 광속 생성에 참여하지 않으며 형광체 코팅의 두께가 증가하면 광속 생성이 증가하기 때문입니다. 그 안에 발광성 빛을 흡수합니다. 마지막으로 자외선 LED의 효율은 청색 LED의 효율보다 훨씬 낮습니다.
형광체 LED의 장점과 단점
기존 램프에 비해 LED 광원의 가격이 높다는 점을 고려할 때 이러한 장치를 사용해야 하는 이유는 다음과 같습니다.
그러나 단점도 있습니다.
조명 LED는 또한 가장 성공적인 응용 분야(예: 방사 방향)를 고려하여 모든 반도체 이미터에 내재된 기능을 가지고 있습니다. LED는 추가적인 반사경과 확산판을 사용하지 않고 한 방향으로만 빛납니다. LED 등기구는 국부 조명과 방향 조명에 가장 적합합니다.
백색 LED 기술 발전 전망
조명 목적에 적합한 백색 LED를 생산하는 기술이 활발히 개발되고 있습니다. 이 분야에 대한 연구는 대중의 관심 증가로 인해 자극을 받고 있습니다. 에너지를 크게 절약할 수 있다는 전망으로 공정 연구, 기술 개발 및 신소재 검색에 대한 투자가 유치되고 있습니다. LED 및 관련 재료 제조업체, 반도체 및 조명 엔지니어링 분야 전문가의 간행물을 토대로 판단하면 이 분야의 개발 경로를 개략적으로 설명할 수 있습니다.
또한보십시오
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관엽 식물은 집에 항상 충분한 빛을 가지고 있지 않습니다. 이것이 없으면 개발이 느리거나 부정확해집니다. 이를 방지하기 위해 식물용 LED를 설치할 수 있습니다. 필요한 색상 스펙트럼을 제공할 수 있는 것이 바로 이 램프입니다. 조명 온실, 온실, 실내 정원 및 수족관에 널리 사용됩니다. 햇빛을 잘 대체하고 많은 비용이 필요하지 않으며 수명이 길다.
식물의 광합성은 충분한 빛이 있을 때 일어나는 과정입니다. 주변 온도, 습도, 광 스펙트럼, 낮과 밤의 길이, 탄소 충분량 등의 요소도 정확성에 기여합니다.
빛의 충분성 결정
식물용 램프를 설치하기로 결정했다면 최대한 정확하게 설치해야 합니다. 이렇게하려면 광선이 부족한 식물과 불필요한 식물을 결정해야합니다. 온실 조명을 설계하는 경우 다양한 스펙트럼을 갖는 구역을 제공해야 합니다. 다음으로 LED 자체의 수를 결정해야 합니다. 전문가들은 럭스 미터라는 특수 장치를 사용하여 이를 수행합니다. 직접 계산을 할 수도 있습니다. 하지만 조금 더 자세히 살펴보고 원하는 모델을 디자인해야 합니다.
온실에 대한 프로젝트를 수행하는 경우 모든 유형의 광원에 대해 하나의 보편적인 규칙이 있습니다. 서스펜션 높이가 증가하면 조명이 감소합니다.
LED
색 복사의 스펙트럼은 매우 중요합니다. 최적의 솔루션은 식물용 빨간색과 파란색 LED를 2:1 비율로 사용하는 것입니다. 장치의 전력이 몇 와트인지는 실제로 중요하지 않습니다.
그러나 더 자주 그들은 1와트 제품을 사용합니다. 다이오드를 직접 설치해야 하는 경우 기성 테이프를 구입하는 것이 좋습니다. 접착제, 단추 또는 나사로 고정할 수 있습니다. 그것은 모두 제공된 구멍에 따라 다릅니다. 그러한 제품을 생산하는 제조업체가 많이 있으므로 제품에 대한 보증을 제공할 수 없는 얼굴 없는 판매자보다는 잘 알려진 판매자를 선택하는 것이 좋습니다.
빛의 파장
자연광의 스펙트럼에는 파란색과 빨간색이 모두 포함되어 있습니다. 그들은 식물이 대량으로 성장하고 열매를 맺을 수 있도록 돕습니다. 450nm 파장의 청색 스펙트럼만 조사하면 식물군 대표가 위축됩니다. 그러한 식물은 큰 녹색 덩어리를 자랑할 수 없습니다. 또한 열매를 맺지 못할 것입니다. 620nm 파장의 붉은색 영역을 흡수하면 뿌리가 나고 꽃이 잘 피며 열매를 맺는다.
LED의 장점
식물에 조명이 들어오면 새싹부터 열매까지 모든 과정이 진행됩니다. 동시에, 이 시간 동안에는 발광 장치가 작동할 때만 꽃이 피게 됩니다. 식물용 LED는 발열이 없어 자주 환기할 필요가 없습니다. 또한 식물상 대표자의 열 과열 가능성이 없습니다.
이러한 램프는 묘목 재배에 없어서는 안될 필수 요소입니다. 방사선 스펙트럼의 방향성은 싹이 짧은 시간에 더 강하게 자라는 데 도움이 됩니다. 낮은 에너지 소비도 장점입니다. LED는 다음으로 두 번째이지만 최대 10년까지 지속되는 식물용 LED보다 10배 더 경제적입니다. - 3~5년. 이러한 램프를 설치하면 오랫동안 교체에 대해 걱정할 필요가 없습니다. 이러한 램프에는 유해 물질이 포함되어 있지 않습니다. 그럼에도 불구하고 온실에서의 사용은 매우 바람직합니다. 오늘날 시장에는 이러한 램프의 다양한 디자인이 많이 나와 있습니다. 벽이나 천장에 걸거나 장착할 수 있습니다.
마이너스
방사 강도를 높이기 위해 LED는 큰 구조로 조립됩니다. 이는 작은 방에만 해당되는 단점입니다. 대형 온실에서는 이는 중요하지 않습니다. 단점은 아날로그 형광등에 비해 비용이 높다는 점입니다. 그 차이는 8배에 달할 수 있습니다. 그러나 다이오드는 몇 년 동안 사용하면 스스로 비용을 지불할 것입니다. 에너지를 크게 절약할 수 있습니다. 보증 기간이 만료된 후에는 빛의 감소가 관찰됩니다. 온실 면적이 넓기 때문에 다른 유형의 램프에 비해 더 많은 조명 지점이 필요합니다.
램프용 라디에이터
장치에서 열을 제거하는 것이 필요합니다. 알루미늄 프로파일이나 강판으로 만든 라디에이터를 사용하는 것이 더 좋습니다. U자형 마감 프로파일을 사용하면 노동력이 덜 필요합니다. 라디에이터 면적을 계산하는 것은 쉽습니다. 1와트당 최소 20cm 2 이상이어야 합니다. 모든 재료를 선택한 후 모든 것을 하나의 체인으로 조립할 수 있습니다. 식물 성장을 위해 LED를 색상별로 교대로 사용하는 것이 좋습니다. 이렇게 하면 균일한 조명이 보장됩니다.
파이토LED
Phyto-LED와 같은 최신 개발은 한 가지 색상으로만 빛나는 기존 아날로그를 대체할 수 있습니다. 새로운 장치는 식물에 필요한 LED 스펙트럼을 하나의 칩에 결합합니다. 성장의 모든 단계에 필요합니다. 가장 단순한 식물등은 일반적으로 LED와 팬이 있는 블록으로 구성됩니다. 후자는 높이를 조정할 수 있습니다.
형광등
형광등은 오랫동안 가정용 정원과 채소밭에서 인기가 최고조에 달해 왔습니다. 그러나 이러한 식물용 램프는 색상 스펙트럼에 맞지 않습니다. 점점 더 식물 LED나 특수 목적 형광등으로 교체되고 있습니다.
나트륨
나트륨 장치만큼 포화도가 강한 조명은 아파트에 배치하기에 적합하지 않습니다. 식물이 조명되는 대형 온실, 정원 및 온실에서 사용하는 것이 좋습니다. 이러한 램프의 단점은 성능이 낮다는 것입니다. 그들은 에너지의 3분의 2를 열로 변환하고 단지 작은 부분만이 빛 방사에 사용됩니다. 또한 이러한 램프의 빨간색 스펙트럼은 파란색 스펙트럼보다 더 강렬합니다.
우리는 장치를 직접 만듭니다
식물용 램프를 만드는 가장 쉬운 방법은 LED가 달린 스트립을 사용하는 것입니다. 빨간색과 파란색 스펙트럼에 필요합니다. 전원 공급 장치에 연결됩니다. 후자는 테이프와 같은 장소, 철물점에서 구입할 수 있습니다. 또한 조명 영역 크기의 패널인 고정 장치가 필요합니다.
제조는 패널을 청소하는 것부터 시작되어야 합니다. 다음으로 다이오드 테이프를 붙일 수 있습니다. 이렇게 하려면 보호 필름을 제거하고 접착면을 패널에 붙입니다. 테이프를 잘라야 하는 경우 납땜 인두를 사용하여 테이프 조각을 연결할 수 있습니다.
식물용 LED에는 추가 환기가 필요하지 않습니다. 그러나 방 자체의 환기가 잘 안되는 경우 금속 프로파일 (예 : 알루미늄으로 만든)에 테이프를 설치하는 것이 좋습니다. 방에 있는 꽃의 조명 모드는 다음과 같습니다.
- 창문에서 멀리 떨어진 그늘진 곳에서 자라는 사람들에게는 1000-3000 럭스이면 충분합니다.
- 확산광이 필요한 식물의 경우 값은 최대 4000럭스입니다.
- 직접 조명이 필요한 식물상 대표자 - 최대 6000럭스;
- 열대 및 과일을 맺는 식물의 경우 최대 12,000럭스입니다.
실내 식물의 건강하고 아름다운 모습을 보고 싶다면 조명에 대한 욕구를 세심하게 충족시켜야 합니다. 그래서 우리는 식물의 장점과 단점, 광선의 스펙트럼을 알아냈습니다.
LED(Lighting Emission Diode) - 강렬한 빛을 방출하는 LED는 모두에게 잘 알려져 있습니다. 약 10년 전(러시아) 그들은 특히 이동성, 낮은 특정 에너지 소비, 신뢰성 및 긴 서비스 수명이 필요한 곳에서 "조명 분야의 조용한 혁명"을 이루었습니다. 자전거 타는 사람과 관광객, 사냥꾼과 어부, 동굴 탐험가와 등산객이 받고 싶어하는 이상적인 빛의 원천은 이미 '지금 여기'에 있는 것 같았습니다. 그리고 손을 뻗어 죽인 너구리 몇 마리를 모으는 것만으로도 충분합니다. 그러면 "땅에는 평화가 있고 인간에게는 선의"가있을 것입니다. 이제 우리는 이 10년이 헛되지 않았으며 LED 현실은 흥미롭고 다양하며 이전에는 우리에게 발생하지 않았던 새로운 기회를 제공한다고 말할 수 있습니다.
쌀. 2 Lumileds 조명의 Luxeon LED 설계.* (“LED 램프 작동 설명 및 원리” 에너지 절약 기업 그룹 )
쌀. 3 단색 방출의 파란색 LED. . (“LED - 기술, 작동 원리. LED의 장단점.”
작동 원리 .
LED는 기본적으로 다이오드입니다. 즉, 내부에 p-n 접합이 있는 일종의 교활한 조약돌입니다. 즉, 전도성이 다른 두 반도체를 접촉시키는 것입니다. 특정 조건에서 전자와 정공의 재결합(상호 건설적 자살) 과정을 통해 빛을 방출합니다.
일반적으로 LED를 통과하는 전류가 클수록 단위 시간당 더 많은 전자와 정공이 재결합 영역으로 들어가고 출력에서 더 많은 빛이 방출됩니다. 그러나 전류를 크게 늘릴 수는 없습니다. 반도체 및 p-n 접합의 내부 저항으로 인해 LED가 과열되어 노화 또는 고장이 가속화될 수 있습니다.
상당한 광속을 얻기 위해 다층 반도체 구조(헤테로 구조)가 생성됩니다. 고속 광전자공학을 위한 반도체 이종구조 개발로 러시아 물리학자 조레스 알페로프(Zhores Alferov)가 2000년 노벨상을 수상했습니다.
이야기를 표현하는 두 단어.
산업용으로 사용되는 최초의 적색 반도체 이미터는 1962년에 생산되었습니다. 60년대와 70년대에는 갈륨 인화물과 비소를 기반으로 한 LED가 만들어졌으며 스펙트럼의 황록색, 노란색 및 빨간색 영역에서 방출되었습니다. 이는 조명 표시기 및 경보 시스템에 사용되었습니다. 1993년에 Nichia 회사(일본)는 최초의 고휘도 청색 LED를 만들었습니다. 거의 즉시 LED RGB 장치가 등장했습니다. 파란색, 빨간색 및 녹색 색상을 사용하면 흰색을 포함한 모든 색상을 얻을 수 있기 때문입니다. 백색 형광체 LED는 1996년에 처음 등장했습니다. 이후 기술이 급속히 발전하여 2005년에는 LED의 발광 출력이 100lm/W를 넘었습니다.
백색광.
기존 컬러 LED는 좁은 스펙트럼의 광파(단색광)를 방출합니다. 이것은 경보 장치에 좋습니다. 조명을 위해서는 백색 LED가 필요하고 다양한 기술을 사용합니다..
예를 들어 RGB 기술을 사용한 색상 혼합이 있습니다. 빨간색, 파란색, 녹색 LED를 하나의 매트릭스에 촘촘하게 배치하고 렌즈와 같은 광학 시스템을 사용하여 방사선을 혼합합니다. 결과는 백색광입니다.
쌀. 4 RGB LED의 방출 스펙트럼. ("위키피디아")
또는 형광체를 사용한다고 가정 해 보겠습니다. 더 정확하게는 여러 개의 형광체를 LED에 적용하여 색상을 혼합 한 결과 흰색 또는 흰색에 가까운 빛을 얻습니다. 형광체가 있는 백색 LED는 RGB 매트릭스보다 가격이 저렴하므로 조명에 사용할 수 있습니다.
쌀. 5 형광체가 있는 백색 LED의 방출 스펙트럼.* (Wikipedia)
쌀. 6 형광체가 포함된 백색 LED.백색 LED 디자인 중 하나의 다이어그램.
MRSV는 열전도율이 높은 인쇄회로기판입니다. * ("위키피디아")
순방향 LED의 전류-전압 특성은 비선형적이며 특정 임계 전압부터 전류가 흐르기 시작합니다. LED 방출의 주요 모드에서 전류는 전압에 따라 기하급수적으로 달라지며 전압의 작은 변화는 전류의 큰 변화로 이어집니다. 그리고 광 출력은 전류에 정비례하기 때문에 LED의 밝기는 불안정합니다. 그러므로 전류를 안정화시켜야 한다. 예를 들어 LED의 밝기는 펄스 폭 변조(PWM)를 사용하여 조정할 수 있으며, 이를 위해서는 펄스형 고주파 신호를 LED에 공급하는 전자 장치가 필요합니다. 백열등과 달리 LED의 색온도는 디밍 시 거의 변하지 않습니다. .
형광체 LED의 장점과 단점.
LED에서는 백열등이나 형광등과 달리 전류가 직접 광선 방사로 변환되므로 손실이 상대적으로 작습니다.
- 백색 LED의 주요 장점은 고효율, 낮은 비에너지 소비 및 높은 발광 효율(160-170루멘/와트)입니다.
- 높은 신뢰성과 긴 서비스 수명.
- LED는 가벼운 무게와 크기 덕분에 소형 휴대용 손전등에도 사용할 수 있습니다.
- 스펙트럼에 자외선 및 적외선이 없으면 유해한 결과 없이 LED 조명을 사용할 수 있습니다. 특히 오존이 있는 경우 자외선은 유기물에 강한 영향을 미치고 적외선은 화상을 일으킬 수 있기 때문입니다.
- 표준 형광등의 광속 밀도를 나타내는 특정 전력 밀도 표시기는 0.1-0.2W/cm²이고 현대 백색 LED의 경우 약 50W/cm²입니다.
- 매개변수를 줄이거나 개선하지 않고도 영하의 온도에서 작업할 수 있습니다.
- LED는 관성이 없는 광원이므로 형광등과 같이 예열하거나 끄는 데 시간이 필요하지 않으며 켜기 및 끄기 주기 횟수는 신뢰성에 영향을 미치지 않습니다.
- LED는 기계적으로 견고하고 신뢰성이 매우 높습니다.
- 밝기 조절이 쉽습니다.
- LED는 저전압 전기소자이므로 안전합니다.
- 화재 위험이 낮고 폭발성 환경에서 사용할 수 있습니다.
- 습기 저항, 공격적인 환경에 대한 저항.
그러나 사소한 단점도 있습니다.
- 백색 LED는 백열등에 비해 가격이 더 비싸고 생산이 더 복잡하지만 가격은 점차 낮아지고 있습니다.
- 그러나 연색성 품질이 낮지만 점차 개선되고 있습니다.
- 강력한 LED에는 우수한 냉각 시스템이 필요합니다.
- 주변 온도가 60~80°C 이상 상승하면 성능이 급격히 저하되고 심지어 고장이 나기도 합니다.
- 형광체는 또한 고온을 좋아하지 않습니다. 왜냐하면... 형광체의 변환 계수와 스펙트럼 특성이 저하됩니다.
- LED 하우징은 광학적으로 투명한 실리콘 플라스틱 또는 에폭시 수지로 만들어지며 온도의 영향으로 노후화되고 노란색으로 변하여 광속의 일부를 흡수합니다.
- 현대적이고 강력한 초고휘도 LED는 사람의 시력을 멀게 하고 손상시킬 수 있습니다.
- 접점은 부식에 취약합니다. 반사경(일반적으로 얇은 알루미늄 층으로 코팅된 플라스틱으로 만들어짐)은 온도가 높아지면 시간이 지남에 따라 특성이 저하되고 방출된 빛의 밝기와 품질이 점차 저하됩니다.
백색 LED의 실제 생활.
쌀. 7 백열등(INC), 형광등(FL), 고강도 방전 램프(HID) 및 LED 램프의 작동 중 광 출력 감소 및 고장 동작(규모가 아님, 일반적인 곡선이 표시됨).
잡지 "Time of Electronics", 기사 "LED의 수명 결정"
에릭 리치먼(Eric Richman)이 각본을 맡은 작품(에릭부자), 선임 연구원,태평양북서국가의실험실 (PNNL)
우리는 수년 동안 LED의 수명이 100,000시간에 달하는 것으로 알고 있습니다. 정말 어떤가요?
“LED 초기에 가장 일반적으로 보고된 작동 수명은 100,000시간이었습니다. 그러나 이 매직넘버가 어디서 왔는지는 누구도 설명할 수 없었다. 아마도 그것은 과학이 아니라 시장에 의해 결정되었을 것입니다. 실제 기술 매개변수를 기반으로 서비스 수명을 표시한 최초의 LED 제조업체는 Luxeon LED라는 아이디어를 내놓은 Philips Lumileds였습니다. 지정된 구동 전류가 350mA이고 접합 온도가 섭씨 90도인 최초의 Luxeon 장치의 내구성은 50,000시간으로 추산되었습니다. 이는 주어진 조건에서 LED를 50,000시간 작동한 후에는 광속이 원래의 70%로 감소한다는 것을 의미합니다.”
기사 "미지의 바다: LED 조명기구의 내구성 결정", 잡지 "Time of Electronics", Timur Nabiev.
현재 LED의 "서비스 수명"이 실제로 무엇을 의미하는지 정의하는 표준은 없습니다. 시간이 지남에 따라 LED의 색상 변화를 정량화하는 표준도 없습니다. 이 기간 이후에 LED가 어떻게 작동해야 하는지는 정의되지 않았습니다. 일부 선도 기업은 서비스 수명에 대한 자체 기준을 결정해야 했습니다. 예를 들어 두 가지 임계 광속 값이 선택되었습니다. - 30%와 50%에 도달하면 LED가 고장난 것으로 간주됩니다. 그리고 이러한 값은 인간의 눈이 방출한 빛을 인식하는 방식에 따라 달라집니다.
1) - LED 반사광의 광속이 30% 감소합니다. 즉, LED 손전등이 도로, 주변 물체 등을 비출 때입니다.
2) - 신호등, 도로 표지판, 자동차 주차등과 같이 직사광선을 사용할 때 광속이 50% 감소합니다....
그리고 다른 일선 기업에서는 단 하나의 임계값인 50%만 선택합니다.
또한, LED 및 LED 손전등의 성능 저하가 p-n 접합부터 시작하여 손전등 본체의 투명한 전면 플라스틱 렌즈까지 모든 수준에서 발생합니다. 또한 저전력 신호 및 표시 LED는 수십 년 동안 사용할 수 있습니다. 그리고 전류와 온도 모두에서 강렬한 조건에서 종종 작동하는 매우 밝은 최신 LED는 밝기를 훨씬 빨리 잃습니다. 따라서 고품질 최신 LED의 실제 서비스 수명은 연속 작동 시 수개월에서 5~6년입니다. 예를 들어, Petzl은 손전등의 LED 수명이 최소 5,000시간이라고 주장합니다. 그건 그렇고, 선두 기업은 단순히 현재 수준을 높이고 밝은 빛을 발하는 아시아 제조업체 인 "슈퍼 예산"보다 장치의 서비스 수명이 더 짧다고 주장하는 경우가 많습니다. 손전등을 구입할 때 LED의 모든 특성은 여권과 일치하며 항상 마법의 100,000시간에 대해 기록합니다. 그러나 이러한 LED의 실제 서비스 수명은 1000~1500시간을 초과할 수 없으며 이 기간 동안 광속은 최소 2배 감소합니다.
배터리 및 축전지.
작동 중에는 배터리와 축전지가 방전되고 공급 전압이 감소하며 LED의 밝기와 유효 광속이 점차 감소합니다.
배터리 자연 방전 중 밝기 감소 곡선.
전자적으로 밝기를 조절할 수 있습니다. 0.25lux의 조도는 램프로부터 2m 거리에서 측정됩니다. (이것은 보름달 동안 달이 제공하는 조명입니다.)
효과적인 광 출력을 향상시키기 위해 공급 전압의 전자 조절(안정화)이 사용됩니다. 전류 강도는 특수 마이크로 회로에 의해 제어되어 전체 작동 시간 동안 안정적인 밝기를 보장합니다. 이 아이디어는 Petzl에 의해 처음 개발되었습니다. 전자 회로 덕분에 손전등은 전체 작동 시간 동안 안정적인 특성을 가지며 비상 모드(0.25lux)로 전환됩니다. 0.25럭스의 밝기는 맑은 날 지평선 위로 높이 떠 있는 보름달이 만들어내는 조명입니다.
최적의 전원.
1. 오늘날 LED 손전등의 경우 당연히 알카라인 또는 리튬(리튬 이온) 일회용 배터리입니다. 리튬 배터리는 가볍고 고용량이며 저온에서도 성능이 뛰어납니다. 예를 들어 전압이 3V인 Li-MnO2 배터리 CR123 또는 CR2 또는 전압이 1.5V인 Li-FeS2(이황화리튬) 배터리가 있지만 모든 LED 조명이 리튬 배터리와 호환되는 것은 아닙니다. 지침을 확인하세요. .
2. 배터리.
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형질 |
니켈-카드뮴 |
니켈수소 |
리튬- |
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정격 전압, V |
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일반 용량, Ah |
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특정 에너지: |
30 - 60 |
40 - 80 |
100 - 180 |
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최대 일정 방전 전류, 최대 |
5 (10) 와 함께 |
3 와 함께 |
2 와 함께 |
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충전 모드 |
표준: 현재 0.1 와 함께 16시간 |
표준: 현재 0.1 와 함께 16시간 |
충전 전류 0.1-1 와 함께 |
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용량반환계수(방전/충전) |
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작동 온도 범위, ºС |
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자체 방전(%): |
4 - 5 |
전류 1C는 수치적으로 정격 용량과 동일한 전류를 의미합니다.
* 기사에서 : A.A. Taganova “휴대용 전자 장비용 리튬 전류 소스”
니켈-카드뮴
(NiCd)는 무게와 크기가 작고 환경 친화성이 낮습니다. 카드뮴은 건강에 매우 해로운 금속입니다. 내구성이 뛰어나고 밀봉된 하우징으로 폭발성이 있으며 자동 가스 방출을 위한 마이크로 밸브가 있지만 동시에 상당히 높은 신뢰성과 높은 충전 및 방전 전류가 있습니다. 이는 온보드 장비 및 다이빙 조명과 같이 많은 전력을 소비하는 장치에 자주 사용됩니다. 완전히 충전된 상태로 보관해야 하는 니켈수소(Ni-MH) 배터리, 40% 충전 상태로 보관해야 하는 리튬이온 배터리(Li-ion)와 달리 방전된 상태로 보관할 수 있는 유일한 배터리 유형입니다. 배터리 용량
니켈수소
(Ni-MH)는 니켈-카드뮴(NiCd)을 대체하기 위해 개발되었습니다. NiMH 배터리에는 "메모리 효과"가 거의 없으며 완전 방전이 필요하지 않은 경우가 많습니다. 환경 친화적 인. 가장 유리한 작동 모드: 저전류 충전, 0.1 정격 용량, 충전 시간 - 15-16시간(제조업체 권장) 완전히 충전된 배터리를 냉장고에 보관하는 것이 좋지만 0C 미만에서는 보관하지 않는 것이 좋습니다. 이 제품은 이전에 선호했던 NiCd에 비해 특정 에너지 강도에서 40~50%의 이점을 제공합니다. 그들은 에너지 밀도를 증가시킬 수 있는 상당한 잠재력을 가지고 있습니다. 환경 친화적 - 순한 독소만 함유하고 재활용이 가능합니다. 저렴합니다. 다양한 크기, 매개변수 및 성능 특성으로 제공됩니다.
치수 및 깜박이는 조명.
12) TL-LD1000 캣아이
13) 래피드 1(TL-LD611-F)캣아이
유럽의 안전 관행에는 후방 조명뿐만 아니라 전방 측면 조명도 사용됩니다.
USB 포트와 충전 수준 표시기를 통해 배터리를 충전하는 기능을 갖춘 신속한 1개의 전면(흰색) 및 후면(빨간색) 조명. 손전등의 높은 출력은 SMD LED 및 OptiCube ™ 기술을 사용하여 달성됩니다. CatEye Rapid 1의 반짝임은 운전자와 행인의 관심을 끕니다.
4가지 작동 모드는 밤과 낮 모두에 최적의 매개변수 선택을 제공합니다. CatEye Rapid 1은 로우 프로파일 SP-12 Flextight™ 브래킷과 함께 제공됩니다.이는 모든 새로운 RM-1과 호환됩니다.
작동 시간: 5시간(연속 모드)
25시간(빠른 모드 및 펄스 모드)
40시간(점멸 모드)
조명 메모리 모드(마지막으로 켠 모드)
리튬 이온 USB 배터리 - 충전식
무게는 약 41g. 마운트와 배터리 포함
옷용 클립.
14) 태양광(SL-LD210)캣아이
자전거 타는 사람은 밤뿐만 아니라 낮에도 측면 조명을 켠 상태에서 뒤에서뿐만 아니라 다가오는 차량에서도 볼 수 있어야 합니다.
어둠 속에서 운전을 시작하면 5mm LED 1개가 자동으로 점멸 모드로 켜집니다. 내장된 태양광 배터리는 날씨가 좋을 때 2시간 이내에 충전되며 최대 5시간 작동이 가능합니다. 전면 및 후면 장착 모델로 제공되며 새로운 Flextight™ 브래킷이 함께 제공됩니다. 무게 44g. 브래킷과 배터리 포함
다이나모 - 랜턴(버그).
15) 파란색새
3- LED, 밝기 6 lm, 3개 모드, 2개의 상수(1LED 및 3LED), 1개의 깜박임(3LED), 재충전 후 작동: - 약 40분(3LED); - 약 90분(1LED), 핸들바 장착 시 무게 115g.
인상:
글쎄요, IMHO는 자전거 크기와 텐트, 휴게소 및 일반적으로 "수동 모드"조명에 적합한 아주 좋은 손전등입니다. 문명화된 도시 환경에서 일반 조명이 있고 시야가 좋으면 특히 도로가 알려진 경우 주 손전등이 될 수도 있습니다. 스피커가 쉽게 회전하고 소음이 크지 않으며 배터리가 빠르게 충전됩니다. 좋은 흰색 빛을 비춥니다. 좋아요!
16) 수동 구동 및 손전등이 장착된 휴대폰용 충전기 Energenie EG-PC-005. 자전거에 설치되었습니다.
에너지는 크랭크가 있는 발전기를 사용하여 생성됩니다. 핸들을 3분 동안 돌리면 최소 8분 동안 통화할 수 있는 휴대폰이 충전됩니다. 크랭크를 10분 동안 돌리면 최소 50분 동안 밝은 빛이 비춰집니다.
명세서
- 출력 전압 - 4.0-5.5V
- 최대 400mA의 출력 전류
- 내장형 Ni-MH 충전식 80mAH 배터리로 최소 500회 완전 충전 가능
- 손전등 2개:
-헤드: LED, 최대 충전 시 최대 10미터까지 켜집니다.
- 후면: 빨간색 LED. - 두 가지 모드: 지속광(3LED), - 스트로브(3LED)
- 순중량 0.2kg
배송 내용
- 수동 구동, 자전거 마운트 및 전면 손전등을 갖춘 Energenie EG-PC-005 휴대폰 충전기
- 1.2m 케이블이 포함된 후방 조명
- Nokia 휴대폰용 케이블
- 기타 휴대폰용 어댑터 6개
인상:
나쁘지 않은 크기로 텐트 조명 및 모든 종류의 가정용 조명에 적합합니다. LED는 최고가 아닙니다. 맑은 푸른 색조를 띠며 내장이 아닙니다. 불행하게도 배터리는 이중 부하(3주도의) 앞쪽에 빨간불이 뒤쪽에 있고 충분히 빨리 "앉아"있습니다. 빨간 후미등을 끄고 버려야 했는데, IMHO, 더 좋아졌습니다(더 길어졌습니다). 스피커 레버는 돌리기 쉽고, 소음도 별로 없으며, 자체 배터리도 문제 없이 충전됩니다. 여행하는 동안 휴대폰과 전자책 리더기를 모두 충전해야 했습니다. 약간의 끈기와 인내심만 있으면 이 작업을 수행할 수 있지만 약간의 작업이 필요합니다. 손전등이 외부 하중으로 작동하면 레버에 가해지는 힘이 크게 증가하여 약간의 땀을 흘려야 합니다. 하지만 이 장치에 대한 전반적인 평가는 유용합니다.
17) LED 손전등이 내장되어 있고 조명과 주 전원으로 충전되는 배터리가 장착된 휴대폰용 충전기 Energenie EG-SC-001.
USB 커넥터가 있으면 과충전, 과방전, 과부하 및 단락에 대한 보호 기능을 갖춘 내장 배터리를 빠르게 충전할 수 있습니다. 배터리가 부족하면 경고 시스템이 활성화됩니다. LED 손전등이 내장되어 있습니다.
다음 휴대폰을 충전하고 다음 커넥터가 장착되어 있습니다: Nokia 6101 및 8210 시리즈, Samsung A288 시리즈, 미니 USB 5핀, Sony Ericsson K750 시리즈, 마이크로 USB.
태양 전지 에네르제니 EG-SC-001화창한 날씨에는 하이킹 중에 모바일 장치를 충전할 수 있습니다.
명세서
- 나가는 전압 - 5.4V
- 최대 1400mA의 나가는 전류
- 내장형 리튬 이온 충전지 2000mAH로 최소 500회 완전 충전 가능
- 내장 USB 커넥터 5-6V
- 밝은 LED 손전등
- 크기: 116*49*26mm
- 무게 130g
배송 내용
- 충전기
- AC220V-DC5V USB 전원 어댑터 A 블랙
- 휴대폰 충전용 어댑터 5개
- USB 연결 케이블.
LED를 사용하여 충분한 강도의 백색광을 얻는 일반적인 방법에는 두 가지가 있습니다. 첫 번째는 하나의 LED 하우징에 빨간색, 녹색, 파란색의 세 가지 기본 색상 칩을 조합한 것입니다. 이러한 색상을 혼합하면 흰색이 얻어지며, 원색의 강도를 변경하면 제조에 사용되는 색상이 얻어집니다. 두 번째 방법은 형광체를 사용하여 파란색 또는 자외선 LED의 방사선을 흰색으로 변환하는 것입니다. 유사한 원리가 형광등에도 사용됩니다. 현재, 형광체 LED의 비용이 저렴하고 광 출력이 더 높기 때문에 두 번째 방법이 널리 사용되고 있습니다.
형광체
형광체(라틴어 루멘(빛)과 그리스 포로스(운반자)에서 유래한 용어)는 다양한 유형의 여기의 영향으로 빛날 수 있는 물질입니다. 여기 방법에 따라 광발광단, X선 형광체, 방사선발광단, 음극발광단, 전기발광단이 있습니다. 일부 형광체는 광, 음극, 전계발광단 ZnS·Cu 등 혼합 여기 유형으로 제공됩니다. 화학 구조에 따라 유기 형광체(유기 발광단)와 무기 형광체(형광체)를 구별합니다. 결정질 구조를 갖는 인광체를 결정형광체라고 합니다. 흡수된 에너지에 대한 방출된 에너지의 비율을 양자 효율이라고 합니다.
형광체의 글로우는 주물질의 특성과 활성화제(불순물)의 존재 여부에 따라 결정됩니다. 활성제는 주물질(베이스)에 발광 중심을 만듭니다. 활성화된 형광체의 명칭은 염기와 활성화제의 명칭으로 구성되며, 예를 들어 ZnS·Cu,Co는 구리와 코발트로 활성화된 ZnS 형광체를 의미합니다. 염기가 혼합된 경우 염기의 이름이 먼저 나열된 다음 활성화제(예: ZnS, CdS Cu, Co)가 나열됩니다.
무기 물질에서 발광 특성이 나타나는 것은 구조적 결함과 불순물 결함이 합성되는 동안 결정 격자에 인광체 베이스가 형성되는 것과 관련이 있습니다. 인광체를 여기시키는 에너지는 발광 중심(활성화제 또는 불순물 흡수)과 인광체 베이스(기본 흡수)에 의해 흡수될 수 있습니다. 첫 번째 경우, 흡수는 전자 껍질 내부의 전자가 더 높은 에너지 수준으로 전이되거나 활성화 장치에서 전자가 완전히 제거되는 것을 동반합니다 ( "구멍"이 형성됨). 두 번째 경우에는 염기가 에너지를 흡수하면 주물질에 정공과 전자가 생성된다. 구멍은 결정 전체로 이동하여 발광 중심에 국한될 수 있습니다. 방출은 전자가 낮은 에너지 준위로 되돌아가거나 전자가 정공과 재결합함으로써 발생합니다.
발광이 반대 전하(전자와 정공)의 형성 및 재결합과 관련된 형광체를 재결합 형광체라고 합니다. 이는 반도체 유형 연결을 기반으로 합니다. 이러한 형광체에서 베이스의 결정 격자는 발광 과정이 진행되는 매체입니다. 이는 베이스의 조성을 변경함으로써 형광체의 특성을 광범위하게 변화시키는 것을 가능하게 합니다. 동일한 활성제를 사용할 때 밴드 갭을 변경하면 넓은 범위에 걸쳐 방사선의 스펙트럼 구성이 원활하게 변경됩니다. 응용 분야에 따라 여기 유형, 여기 스펙트럼, 방출 스펙트럼, 방출 출력, 시간 특성(글로우 상승 시간 및 잔광 지속 시간) 등 인광체 매개변수에 대한 요구 사항이 다릅니다. 활성화제와 베이스의 구성을 변경하면 크리스탈 형광체를 사용하여 가장 다양한 매개변수를 얻을 수 있습니다.
다양한 광발광단의 여기 스펙트럼은 단파장 자외선부터 적외선까지 넓습니다. 방출 스펙트럼은 가시광선, 적외선 또는 자외선 영역에도 있습니다. 방출 스펙트럼은 넓거나 좁을 수 있으며 인광체와 활성화제의 농도는 물론 온도에 따라 크게 달라집니다. Stokes-Lommel 규칙에 따르면 방출 스펙트럼의 최대값은 흡수 스펙트럼의 최대값에서 장파 쪽으로 이동합니다. 또한, 방출 스펙트럼은 일반적으로 상당한 폭을 갖습니다. 이는 형광체에 흡수된 에너지의 일부가 격자에서 소산되어 열로 변한다는 사실로 설명됩니다. 스펙트럼의 더 높은 영역에서 에너지를 방출하는 "반 스톡스(anti-Stokes)" 형광체가 특별한 장소를 차지하고 있습니다.
인광체 방사선의 에너지 출력은 여기 유형, 스펙트럼 및 변환 메커니즘에 따라 달라집니다. 이는 형광체와 활성화제의 농도(농도 담금질) 및 온도(온도 담금질)가 증가함에 따라 감소합니다. 글로우의 밝기는 여기 시작부터 다양한 시간 동안 증가합니다. 잔광의 지속 시간은 변형의 성격과 들뜬 상태의 수명에 따라 결정됩니다. 유기발광단은 잔광 시간이 가장 짧고, 크리스탈 형광체는 가장 길다.
결정 형광체의 상당 부분은 1-10eV의 밴드 갭을 갖는 반도체 재료이며, 그 발광은 활성제 불순물 또는 결정 격자 결함으로 인해 발생합니다. 형광등은 결정형 형광체의 혼합물, 예를 들어 MgWO4와 (ZnBe)2SiO4·Mn]의 혼합물 또는 단일 성분 형광체, 예를 들어 Sb와 Mn에 의해 활성화된 칼슘 할로인산염을 사용합니다. 조명용 형광체는 빛이 일광 스펙트럼에 가까운 스펙트럼 구성을 갖도록 선택됩니다.
유기 형광체는 높은 수율과 빠른 응답을 가질 수 있습니다. 스펙트럼의 가시적인 부분에 대해 형광체의 색상을 선택할 수 있습니다. 이는 발광 분석, 발광 페인트 생산, 표지판, 직물의 형광 증백 등에 사용됩니다. 유기 형광체는 소련에서 루미너(luminors)라는 브랜드 이름으로 생산되었습니다.
작동 중에 형광체는 시간이 지남에 따라 매개변수가 변경될 수 있습니다. 이 과정을 인광체 노화(열화)라고 합니다. 노화는 주로 인광체 층과 표면의 물리적, 화학적 과정, 비방사 중심의 출현, 변화된 인광체 층의 방사선 흡수로 인해 발생합니다.
LED의 형광체
백색 LED는 대부분 청색 InGaN 결정과 황색 형광체를 사용하여 만들어집니다. 대부분의 제조업체에서 사용하는 황색 형광체는 3가 세륨(YAG)이 도핑된 변형 이트륨 알루미늄 가넷입니다. 이 형광체의 발광 스펙트럼은 530..560nm의 최대 파장을 특징으로 합니다. 스펙트럼의 장파 부분은 단파 부분보다 길다. 가돌리늄 및 갈륨 첨가제를 사용하여 인광체를 변형하면 최대 스펙트럼을 차가운 영역(갈륨) 또는 따뜻한 영역(가돌리늄)으로 이동할 수 있습니다.
Cree에 사용된 인광체의 스펙트럼 데이터는 흥미롭습니다. 스펙트럼으로 판단하면, 백색 LED의 형광체 조성에는 YAG 외에 발광 극대가 적색 영역으로 이동한 형광체가 첨가된 것으로 보인다.
LED에 사용되는 형광체는 형광등과 달리 수명이 길고, 형광체의 노화는 주로 온도에 따라 결정됩니다. 형광체는 LED 크리스탈에 직접 적용되는 경우가 가장 많으며 매우 뜨거워집니다. 인광체에 영향을 미치는 다른 요소는 수명에 비해 훨씬 덜 중요합니다. 형광체의 노화로 인해 LED의 밝기가 감소할 뿐만 아니라 빛의 음영도 변경됩니다. 인광체의 심각한 열화로 인해 글로우의 푸른 색조가 선명하게 보입니다. 이는 형광체 특성의 변화와 LED 칩 자체의 방사선이 스펙트럼을 지배하기 시작하기 때문입니다. 기술(원격 형광체)의 도입으로 형광체 성능 저하 속도에 대한 온도의 영향이 감소되었습니다.
