Почему светодиоды так долго появлялись в качестве лампочек?

Светодиоды - это старая технология, почему индустрия так долго укладывала их в лампочки? Был ли недостаток в технологиях?

69 голосов | спросил PDuarte 27 FebruaryEurope/MoscowbSat, 27 Feb 2016 22:45:03 +0300000000pmSat, 27 Feb 2016 22:45:03 +030016 2016, 22:45:03

10 ответов


81

Невозможно произвести белый свет без эффективного синего светодиода, используя светодиоды RGB или синий светодиод + желтый люминофор.

Прорыв был изобретением синего светодиода с высоким уровнем яркости галлия-нитрида Сюдзи Накамура в Ничиа в начале 1990-х годов.

Потребовалось некоторое время, чтобы получить общую эффективность до уровня флуоресцентных ламп, и только в последнее десятилетие светодиоды, наконец, вышли на первое место.

ответил Dave Tweed 27 FebruaryEurope/MoscowbSat, 27 Feb 2016 22:54:55 +0300000000pmSat, 27 Feb 2016 22:54:55 +030016 2016, 22:54:55
28

Потребовалось много времени для производства светодиодов с разумной «цветовой температурой» (оттенок белого) и достаточно высокой эффективностью. Нормальный принцип работы светодиодов создает только один диапазон света, например лазер. Таким образом, белые изготовлены из синего или ультрафиолетового светодиодов и люминесцентного излучателя.

Для легкой замены обычных осветительных приборов светодиодные лампы также нуждаются в небольшом, дешевом, постоянном токовом преобразователе постоянного тока. Обычно это какой-то источник питания switchmode. Они также стали действительно дешевыми и широко доступными в последнее десятилетие.

См. также L-Prize.

ответил pjc50 27 FebruaryEurope/MoscowbSat, 27 Feb 2016 23:03:13 +0300000000pmSat, 27 Feb 2016 23:03:13 +030016 2016, 23:03:13
16

Большинство ответов до сих пор были сосредоточены на технической проблеме тиражирования белого света светодиодами, а разработка синего светодиода стала главным прорывом на этом фронте. Некоторое упоминание было связано с трудностью разработки синих светодиодов с достаточной эффективностью для создания практичной лампы. Хотя это может быть очевидным для практики EE, я думаю, что стоит более подробно остановиться на том, почему слишком низкая эффективность представляла собой такое препятствие для коммерциализации, а именно: обычная старая теплота .

  

Часто цитируемым преимуществом светодиодов является то, что они не производят тепло и не охлаждают на ощупь. Факт или вымысел?

     

В некотором смысле это верно: светодиоды остывают на ощупь, потому что обычно они не выделяют тепло в виде инфракрасного (ИК) излучения (если, конечно, они не являются ИК-светодиодами). ИК-излучение нагревает корпуса и окружающую среду ламп накаливания и других источников, делая их горячими на ощупь. Отсутствие ИК-излучения позволяет устанавливать светодиодные светильники в местах, где нагрев от обычных источников может вызвать определенную проблему, например. освещая пищу или текстиль.

     

Однако, самое главное, тепло производится внутри самого светодиодного устройства из-за неэффективности полупроводниковых процессов, которые генерируют свет. Эффективность настенной розетки (оптическая мощность, разделенная на электроэнергию) светодиодных пакетов обычно составляет 5-40%, означает, что где-то между 60 и 95% входной мощности теряется в виде тепла .

     

Энергия, потребляемая 100-ваттной лампой накаливания GLS, производит около 12% тепла, 83% ИК и только 5% видимого света. Напротив, типичный светодиод может производить 15% видимого света и 85% тепла.   Особенно при использовании мощных светодиодов необходимо удалить этот тепло через эффективное управление температурой. Без хорошего нагрева, внутренняя (переходная) температура светодиода повышается, и это приводит к изменению характеристик светодиодов.

     

...

     

. Наиболее значимо, что температура перехода влияет на срок службы светодиода. В отличие от других источников света, светодиоды не имеют катастрофических последствий (хотя небольшое количество, особенно если вы их готовите) ; вместо этого, выход светодиода уменьшается со временем.

     

(выделено курсивом)

     

- Т. Уитакер. «Факт или выдумка - светодиоды не производят тепло». Журнал LEDs, май 2005. http://www.ledsmagazine.com/articles/2005/05/fact-or-fiction-leds-don-t-produce-heat.html суб>

Поиск изображений Google " светодиодный радиатор " превращает настоящий зоопарк с проектами радиаторов:

         Heatsinks 1     Heatsinks 2      Heatsinks 3
(Щелкните изображения для больших версий)

Я подозреваю, что было некоторое отставание в проникновении на рынок из-за поразительной разницы форм-фактора, необходимого для управления температурой.

ответил hBy2Py 29 FebruaryEurope/MoscowbMon, 29 Feb 2016 06:11:24 +0300000000amMon, 29 Feb 2016 06:11:24 +030016 2016, 06:11:24
12

Другим незначительным, нетехническим аспектом, который способствовал задержке на несколько лет, были патентные проблемы, связанные с синим светодиодным производством.

Ничия, где работал Накамура, имела много патентов на патенты GaN (Gallium Nitride), но не все. Другие, такие как патенты Cree (SiC) и Toyoda Gosei (другие патенты на светодиоды), имели другие ключевые патенты, необходимые для производства синих светодиодов в большом объеме.

Технические проблемы, как правило, были выяснены к концу 1990-х годов, но крупные светодиодные игроки не производили ни одного количества синих светодиодов (частично, в основном?) из-за проблем с патентными спорами.

К концу 2002 года было завершено несколько ключевых соглашений о перекрестном доступе к патентам, и в течение 1-2 лет наблюдалось значительное увеличение объема производимых синих светодиодов.

Кри и Ничи объявляют патентное кросс-лицензионное соглашение и урегулирование судебных процессов http://www.nichia.co.jp/en/about_nichia/2002/2002_111301.html

Nichia и Toyoda Gosei урегулируют спор LED http://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1178214

ответил Jake Peters 29 FebruaryEurope/MoscowbMon, 29 Feb 2016 20:31:24 +0300000000pmMon, 29 Feb 2016 20:31:24 +030016 2016, 20:31:24
7

Не упускайте из виду и простой факт стоимости.
Обычные лампы накаливания могут быть сделаны за гроши и проданы не намного больше.

ответил R Drast 27 FebruaryEurope/MoscowbSat, 27 Feb 2016 23:11:59 +0300000000pmSat, 27 Feb 2016 23:11:59 +030016 2016, 23:11:59
6

Это вопрос экономики и общественной инерции. Унаследованные технологии дешевле производить из-за долгосрочных инвестиций в инфраструктуру и массовое производство. Новые технологии должны решать проблемы финансирования, первоначальные инвестиции, строительство инфраструктуры, маркетинг, медленные ранние стадии усыновления, дистрибьюторские сделки и т. Д. Если бы не законодательство в США, создающее путь для новых технологий, большинство из них все еще было бы на лампе накаливания вместо текущего сочетания ламп накаливания, CFL, привело. Это не естественная капиталистическая невидимая рука свободного рынка . , но вынужденное принятие.

Преимущества светодиодов являются вторыми для большинства людей, которые вялость в принятии технологий, , особенно перед лицом более высоких начальных затрат. . Большинство людей бросается на 20-долларовую светодиодную лампу по сравнению с лампой накаливания 3 за 3 доллара, даже если светодиодная лампа будет выдерживать 20 ламп накаливания на половину эксплуатационных расходов. Только сейчас отдельные светодиодные лампы упали до диапазона 5-10 долларов, что люди действительно двигаются к нему.

ответил Passerby 28 FebruaryEurope/MoscowbSun, 28 Feb 2016 08:11:56 +0300000000amSun, 28 Feb 2016 08:11:56 +030016 2016, 08:11:56
2

Проблема заключалась в создании естественного белого света. Обычный дневной свет имеет спектр частот в нем, но светодиоды могут производить только на определенных длинах волн. Поэтому инженеры изобрели разные материалы для производства разных длин волн. то разные светодиоды смешиваются вместе, поэтому полученный свет в значительной степени естественный белый.

ответил thorb3n 27 FebruaryEurope/MoscowbSat, 27 Feb 2016 22:50:35 +0300000000pmSat, 27 Feb 2016 22:50:35 +030016 2016, 22:50:35
1

Во-первых, около 40 лет назад они изобрели красный светодиод. Затем появились прогрессивно синие /зеленые /другие цвета, следующие за эволюцией технологий. Кроме того, первые диоды были не очень мощными.

Итак, проблема заключалась в том, чтобы сделать белые светоизлучающие диоды и сделать их мощными достаточно конкурентными против лампочек, которые произошли только менее 10 лет назад. И белые диоды по-прежнему очень дороги, но стоимость в значительной степени компенсируется их долговечностью. Постарайтесь найти цену на одну Audi /BMW /любую фару с полным вождением, и вы поймете.

ответил MaximGi 27 FebruaryEurope/MoscowbSat, 27 Feb 2016 22:52:37 +0300000000pmSat, 27 Feb 2016 22:52:37 +030016 2016, 22:52:37
1

Каждое применение освещения имеет свои собственные требования, и, как правило, эти проблемы решаются более ста лет. Новые решения редко превосходят как качество, так и стоимость с самого начала. Другим еще не упомянутым примером является CRI (индекс цветопередачи).

В то время как лампы накаливания имеют спектральный отклик, похожий на черный (следовательно, у нас есть система цветовой температуры), белого светодиодного освещения нет.

 введите описание изображения здесь>> </a> </p>

<p> Даже те, у кого продается «сверхвысокий CRI» почти 100, как на изображении выше (некоторый поиск в google-изображении), производят только поверхностно подобный свет, как лампы накаливания или солнце. </p>

<p> Для многих приложений это прекрасно, но особенно трудности с отображением цвета кожи делают его непригодным не только для многих медиа-приложений, но и для людей в вашей гостиной, которые выглядят больными. </p>

<p> Кроме того, некоторые другие области нуждаются в правильной цветопередаче, например, люди, продающие вещи, где важно цвет. </p>

<p> Это все может быть небольшой частью, но все остальные ответы упомянули другие моменты, которые могут быть небольшими сами по себе, но в целом дают рынку достаточно инерции, как будто в начале не было всех этих небольших проблем , </p>

<p> Возьмите технологию tomorrows с дешевыми крошечными SMPS и 99CRI белыми светодиодами до 1997 года, и каждый почти мгновенно переключится на эту технологию. </p></body></html>

ответил PlasmaHH 1 MaramTue, 01 Mar 2016 02:18:00 +03002016-03-01T02:18:00+03:0002 2016, 02:18:00
-4

Они также должны были получить правильное напряжение и ток, проходящий через светодиоды, чтобы они длились почти навсегда, и получить яркий белый цвет на белых светодиодах, где это не имело особого значения на красных, зеленых и т. д. светодиодах. Лампы накаливания могут стоить стопроцентно, но поскольку появились спиральные компактные люминесцентные лампы, которые должны были длиться годами, но ни в коем случае не нужно, ламп накаливания меньше, где вы их покупаете, и пошли довольно дорого, и поскольку они используют более низкое напряжение, я вижу, что луковицы CFL становятся дешевле и дешевле, чтобы не продержаться так долго, как сейчас, а лампы накаливания становятся все выше.

ответил Jim 28 FebruaryEurope/MoscowbSun, 28 Feb 2016 08:01:40 +0300000000amSun, 28 Feb 2016 08:01:40 +030016 2016, 08:01:40

Похожие вопросы

Популярные теги

security × 330linux × 316macos × 2827 × 268performance × 244command-line × 241sql-server × 235joomla-3.x × 222java × 189c++ × 186windows × 180cisco × 168bash × 158c# × 142gmail × 139arduino-uno × 139javascript × 134ssh × 133seo × 132mysql × 132