ТОЧКА ОПОРЫ - световые решения, проекты освещения
 

События
30.12.2010    3-я международная конференция «Белые светодиоды и другие твердотельные источники света»


В июле 2010 года в Техническом университете Эйндховена (Нидерланды) проведены:

  • 12-й международный симпозиум «Источники света – исследования и технологии»
  • 3-я международная конференция «Белые светодиоды и другие твердотельные источники света».

В целом ряде докладов, представленных на конференции, подробно анализируется актуальный уровень характеристик светодиодов (СД) с белым излучением (Тц = 2700-6500 К) для целей внутреннего и наружного освещения.
Теоретическая граница световой отдачи (ηv) белых СД с идеальной цветопередачей (Ra = 100) составляет примерно 200 лм/Вт.
При резко ухудшенной цветопередаче монохроматического излучения с λ = 555 нм эта предельно достижимая величина ηv возрастает до абсолютного максимума – 683 лм/Вт.

На фото 1 представлена динамика изменения величины ηv белых СД (1997-2010 гг.) в сравнении с основными типами источников света широкого применения за всю историю их развития (начиная с 1879 г.).

фото 1

Incandescent lamp – Лампы накаливания;
Mercury lamp – Ртутные лампы ВД;
Fluorescent lamp – Люминесцентные лампы;
Metal halide lamp – Металлогалогенные лампы;
High Pressure sodium lamp – Натриевые лампы ВД;
White LED – Белые светодиоды.

Эксперты отмечали, что для корректного сопоставления различных источников света величину их ηv следует всегда сопровождать информацией о качестве цветопередачи.
Некоторые данные о последних достижениях в области повышения ηv белых СД:

  • Фирма Toshiba разработала СД-лампу мощностью 8,7 Вт с Тц = 5000 К и ηv = 93 лм/Вт, эквивалентную по световому потоку лампе накаливания 75 Вт.
  • Прототип этой СД-лампы с тепло-белым излучением (Тц = 2800 К) имеет ηv = 69 лм/Вт.
    (указанные величины ηv значительно превосходят аналогичный показатель у интегрированных компактных люминесцентных ламп).

Представитель фирмы Nichia сообщил о создании в начале 2010 г. СД дневного света (Тц = 6000 К) на базе нитрида галлия (InGaN/YAG) с η v = 200 лм/Вт.
Еще в 2008 г. эта фирма освоила массовое производство белых СД с ηv = 150 лм/Вт. Однако, производитель предупреждает, что в реальных условиях эксплуатации СД их ηv может быть примерно на 20% меньше величины, приводимой в спецификации, из-за повышения температуры переходного слоя кристалла (например, при встраивании светодиодного модуля в тот или иной световой прибор).
Кроме того, Nichia показала на конференции прототип модуля размером 11,9 х 10,6 мм с 56-ю СД, суммарный световой поток которых равен 10 000 лм (такой световой поток имеет, например, металлогалогенная лампа мощностью 100 Вт типа HCI-TT 100/830 фирмы Osram).

Спектральный состав излучения белых СД существенно отличается от спектра тепловых излучателей (ламп накаливания) и большинства разрядных ламп.
В публикации CIE 177:2007 Международной Комиссии по освещению (МКО) указано, что применительно к излучению белых СД общий индекс цветопередачи Ra недостаточно полно характеризует качество воспроизведения цвета объектов.
Поэтому рабочая группа технического комитета ТС 1-69 МКО в ближайшее время предложит новое определение индекса цветопередачи, которое будет применимо как для тепловых и разрядных, так и для полупроводниковых источников света.


фото 2
   

Фирма Хicato показала участникам конференции интересную демонстрационную установку (фото 2). С помощью карманного спектроскопа на ней можно было убедиться в том, что визуальное цветоощущение от света белых СД и галогенных ламп накаливания при одинаковых координатах цветности излучения (х/y, на цветовом графике МКО) существенно отличается.

Белое излучение в современных СД достигается преобразованием излучения голубого СД специальным конверсионным люминофором. Цветопередача такого белого СД всецело зависит от типа и состава люминофора.

В лаборатории одного из университетов Великобритании (Brunel University) исследовались белые СД с однослойными и многослойными люминофорами. Оказалось, что улучшение цветопередачи путем изменения люминофорной композиции вызывает нежелательный термический эффект, приводящий к снижению интенсивности люминесценции и, соответственно, к уменьшению ηv.
Для получения белого излучения с различной Тц применяются «жёлтые» люминофоры:

  • YAG:Сe (алюмоиттриевый гранат, активированный церием), Тц = 5500 К, Ra ≤ 80;
  • TAG:Се (алюмоталлиевый гранат, активированный церием), Тц = 4000 – 6000 К;
  • Ортосиликаты, Ra ≤ 65.

Для получения тёпло-белого излучения (Тц = 3200 К) используются «желто-оранжевые» люминофоры:

  • α-SiAlON
  • нитридо-YAG:Сe

Голубые СД с несколькими слоями конверсионных люминофоров обеспечивают лучшую цветопередачу. При комбинации «красного» и «зеленого» люминофоров возможно достичь Ra ≈ 90.
Как уже было сказано выше, при желании иметь очень высокое качество цветопередачи белых СД приходится мириться с понижением их ηv.
И, наоборот, при необходимости достичь максимальной энергоэкономичности при высокой ηv белых СД они будут иметь умеренное, но приемлемое для целого ряда задач качество цветопередачи.
Поэтому потребитель в каждом случае вынужден принимать компромиссное решение с учетом приоритета того или иного параметра
v или Ra). По мнению многих участников конференции, «…в конце концов, сам рынок определит наиболее приемлемое сочетание величин η v и Ra.

Новая, достаточно неожиданная область применения белых СД была описана в докладе сотрудников Фраунгоферовского института телекоммуникаций и института им. Генриха Герца (Германия). Речь идет о технологии VLC-Visible Light Communication – передаче информационных данных посредством видимых оптических излучений.
В помещениях при освещенности на приемнике 1100 лк, создаваемой белыми СД, достигается следующая скорость передачи информационных данных:

  • 125 Мб/с – при амплитудной модуляции (on-off keying)
  • 230 Мб/с – при дискретной многочастотной модуляции (DMT-Discrete Multitone Modulation)

Частотное соотношение ошибок (по битам) – менее 2*10-3, оно может быть полностью скомпенсировано методом прямой коррекции. Ведутся работы по созданию VLC-систем. Позволяющих вести обработку данных в реальном масштабе времени.

Кроме проблем развития неорганических полупроводниковых источников света – СД с некогерентным излучением, большое внимание было уделено состоянию исследований и освоению производства OLED – органических СД.
Исследовательский центр концерна General Electric (GE Global Research Center) близок к завершению освоения «рулонной» (“Roll-to-Roll”) технологии изготовления OLED. Этот метод признается наиболее экономически приемлемым для массового выпуска.
Для конкурентоспособного применения OLED в системах общего освещения стоимость изготовления не должна превышать 20 $/м².

В лабораторных условиях по такой технологии и с применением химического осаждения из газовой фазы был получен OLED-модуль с тепло-белым излучением (Тц = 2900 К): его яркость – 1000 кд/м², ηv = 56 лм/Вт, Ra = 80, срок службы – 6000 ч.
Коммерческая доступность гибких OLED зависит ещё и от нахождения надежного способа защиты органического материала от окисления и воздействия влаги.
Такие OLED марки “Orbeos” были представлены на рынке в ноябре 2009 г. фирмой Osram Opto Semiconductors. Толщина модуля – 2,1 мм, диаметр – 80 мм, ηv = 23 лм/Вт, Ra = 75, яркость 1000 кд/м².

В июле 2010 г. концерн Philips продемонстрировал коммерчески доступный OLED-модуль “Lumiblade” (фото 3) с Ra ≥ 80. Модуль выпущен в трех модификациях: в форме квадрата – 70х70 мм, прямоугольника – 47,8 х 130,2 мм и в виде диска диаметром 70 мм.
Основные параметры: яркость – 3000 кд/м², ηv = 25 лм/Вт.


фото 3

Цена OLED-модулей “Orbeos” и “Lumiblade”: 150-280 € /шт.

Итальянские исследователи показали интересную новинку: тонкопленочные светоизлучающие транзисторы (так называемые OLETs), принципиальная конструктивная схема которых показана на фото 4.
Наиболее перспективно применение OLETs в дисплеях нового поколения. Оценка первых опытных образцов показала, что OLETs значительно более эффективны по сравнению с OLED.


фото 4

возврат к списку событий

версия для печати
 
© 2020 ЗАО "Точка Опоры Промэлектросвет"
музейное освещение, светильники музеи, свет в музее, галерея светильники, выставочное освещение, освещение выставок, освещение выставочных залов, освещение галереи, световые линии, световые короба, нестандартное осветительное оборудование, освещение экспозиции, подсветка картины, современный музей, эрарта, музей воды, музейные технологии, освещение метро, светильники метрополитен, люстры для метро, реконструкция освещения метро, тоннельные светильники, архитектурное освещение метро, реставрация светильников для метро