अल्ट्रा हाय ब्राइटनेस LEDs आणि त्यांचे ऍप्लिकेशन यावर थोडक्यात चर्चा

1970 च्या दशकातील सर्वात जुने GaP आणि GaAsP होमोजंक्शन लाल, पिवळे आणि हिरवे कमी चमकदार कार्यक्षमतेचे LEDs इंडिकेटर लाइट्स, डिजिटल आणि टेक्स्ट डिस्प्लेवर लागू केले गेले आहेत. तेव्हापासून, LED ने एरोस्पेस, विमान, ऑटोमोबाईल्स, औद्योगिक ऍप्लिकेशन्स, कम्युनिकेशन्स, ग्राहक उत्पादने इत्यादींसह विविध ऍप्लिकेशन फील्डमध्ये प्रवेश करण्यास सुरुवात केली, ज्यामध्ये राष्ट्रीय अर्थव्यवस्थेच्या विविध क्षेत्रांचा आणि हजारो घरांचा समावेश आहे. 1996 पर्यंत, जगभरात एलईडीची विक्री अब्जावधी डॉलर्सपर्यंत पोहोचली होती. जरी LEDs अनेक वर्षांपासून रंग आणि चमकदार कार्यक्षमतेद्वारे मर्यादित असले तरी, GaP आणि GaAsLEDs वापरकर्त्यांना त्यांचे दीर्घ आयुष्य, उच्च विश्वासार्हता, कमी ऑपरेटिंग करंट, TTL आणि CMOS डिजिटल सर्किट्सशी सुसंगतता आणि इतर अनेक फायद्यांमुळे पसंती मिळाली आहे.
गेल्या दशकात, उच्च चमक आणि पूर्ण-रंग हे एलईडी साहित्य आणि उपकरण तंत्रज्ञानाच्या संशोधनात अत्याधुनिक विषय आहेत. अल्ट्रा हाय ब्राइटनेस (UHB) म्हणजे 100mcd किंवा त्याहून अधिक प्रकाशमान तीव्रतेसह LED, ज्याला Candela (cd) स्तर LED असेही म्हणतात. उच्च ब्राइटनेस A1GaInP आणि InGaNFED ची विकास प्रगती खूप वेगवान आहे, आणि आता पारंपारिक सामग्री GaA1As, GaAsP आणि GaP साध्य करू शकत नाही अशा कामगिरीच्या पातळीवर पोहोचली आहे. 1991 मध्ये, जपानच्या तोशिबा आणि युनायटेड स्टेट्सच्या HP यांनी InGaA1P620nm नारिंगी अल्ट्रा-हाय ब्राइटनेस एलईडी विकसित केले आणि 1992 मध्ये, InGaA1P590nm पिवळ्या अल्ट्रा-हाय ब्राइटनेस एलईडीचा व्यावहारिक वापर करण्यात आला. त्याच वर्षी, Toshiba ने InGaA1P573nm पिवळा हिरवा अल्ट्रा-हाय ब्राइटनेस LED 2cd च्या सामान्य प्रकाश तीव्रतेसह विकसित केला. 1994 मध्ये, जपानच्या निचिया कॉर्पोरेशनने InGaN450nm निळा (हिरवा) अल्ट्रा-हाय ब्राइटनेस एलईडी विकसित केला. या टप्प्यावर, कलर डिस्प्लेसाठी आवश्यक असलेले तीन प्राथमिक रंग, लाल, हिरवा, निळा, तसेच नारिंगी आणि पिवळा एलईडी, सर्व कॅन्डेला स्तरावरील चमकदार तीव्रतेपर्यंत पोहोचले आहेत, अल्ट्रा-हाय ब्राइटनेस आणि पूर्ण-रंगाचा डिस्प्ले प्राप्त करून, आउटडोअर पूर्ण-उच्च बनवते. प्रकाश-उत्सर्जक नळ्यांचे रंग प्रदर्शन एक वास्तविकता. आपल्या देशात एलईडीचा विकास 1970 च्या दशकात सुरू झाला आणि 1980 च्या दशकात उद्योग उदयास आला. देशभरात 100 पेक्षा जास्त उपक्रम आहेत, 95% उत्पादक पोस्ट पॅकेजिंग उत्पादनात गुंतलेले आहेत आणि जवळजवळ सर्व आवश्यक चिप्स परदेशातून आयात केल्या जातात. तांत्रिक परिवर्तन, तांत्रिक प्रगती, प्रगत परदेशी उपकरणे आणि काही प्रमुख तंत्रज्ञानाचा परिचय यासाठी अनेक "पंचवार्षिक योजना" द्वारे, चीनच्या LED उत्पादन तंत्रज्ञानाने एक पाऊल पुढे टाकले आहे.

1, अल्ट्रा-हाय ब्राइटनेस एलईडीचे कार्यप्रदर्शन:
GaAsP GaPLED च्या तुलनेत, अल्ट्रा-हाय ब्राइटनेस लाल A1GaAsLED ची चमकदार कार्यक्षमता जास्त आहे आणि पारदर्शक लो कॉन्ट्रास्ट (TS) A1GaAsLED (640nm) ची चमकदार कार्यक्षमता 10lm/w च्या जवळ आहे, जी GaPPLED पेक्षा 10 पट जास्त आहे. अति-उच्च ब्राइटनेस InGaAlPLED GaAsP GaPLED सारखेच रंग प्रदान करते, यासह: हिरवा पिवळा (560nm), हलका हिरवा पिवळा (570nm), पिवळा (585nm), हलका पिवळा (590nm), नारिंगी (605nm), आणि हलका लाल (625nm) , खोल लाल (640nm)). पारदर्शक सब्सट्रेट A1GaInPLED च्या चमकदार कार्यक्षमतेची इतर LED संरचना आणि इनॅन्डेन्सेंट प्रकाश स्रोतांशी तुलना केल्यास, InGaAlPLED शोषक सब्सट्रेट (AS) ची चमकदार कार्यक्षमता 101m/w आहे आणि पारदर्शक सब्सट्रेट (TS) ची चमकदार कार्यक्षमता 20/10m आहे. च्या पेक्षा -20 पट जास्त 590-626nm तरंगलांबी श्रेणीमध्ये GaAsP GaPLED; 560-570 च्या तरंगलांबी श्रेणीमध्ये, ते GaAsP GaPLED पेक्षा 2-4 पट जास्त आहे. अल्ट्रा-हाय ब्राइटनेस InGaNFED निळा आणि हिरवा प्रकाश प्रदान करते, निळ्यासाठी 450-480nm तरंगलांबी श्रेणी, निळ्या-हिरव्यासाठी 500nm आणि हिरव्यासाठी 520nm; त्याची चमकदार कार्यक्षमता 3-151m/w आहे. अल्ट्रा-हाय ब्राइटनेस LEDs ची सध्याची चमकदार कार्यक्षमता फिल्टरसह इनॅन्डेन्सेंट दिव्यांच्या तुलनेत जास्त आहे आणि 1 वॅटपेक्षा कमी पॉवर असलेल्या इनॅन्डेन्सेंट दिवे बदलू शकते. शिवाय, LED ॲरे 150 वॅट्सपेक्षा कमी पॉवरसह इनॅन्डेन्सेंट दिवे बदलू शकतात. बऱ्याच ऍप्लिकेशन्ससाठी, इनॅन्डेन्सेंट बल्ब लाल, केशरी, हिरवे आणि निळे रंग मिळविण्यासाठी फिल्टर वापरतात, तर अल्ट्रा-हाय ब्राइटनेस LEDs वापरून समान रंग प्राप्त करू शकतात. अलिकडच्या वर्षांत, AlGaInP आणि InGaN मटेरियलपासून बनवलेल्या अल्ट्रा-हाय ब्राइटनेस LEDs ने अनेक (लाल, निळा, हिरवा) अल्ट्रा-हाय ब्राइटनेस LED चिप्स एकत्र जोडल्या आहेत, ज्यामुळे फिल्टरची गरज नसताना विविध रंग मिळू शकतात. लाल, नारंगी, पिवळा, हिरवा आणि निळा यांचा समावेश करून, त्यांची चमकदार कार्यक्षमता इनॅन्डेन्सेंट दिव्यांच्या तुलनेत ओलांडली आहे आणि फॉरवर्ड फ्लोरोसेंट दिव्यांच्या जवळ आहे. ल्युमिनस ब्राइटनेस 1000mcd ओलांडली आहे, जी सर्व-हवामान आणि पूर्ण-रंगीत प्रदर्शनाच्या गरजा पूर्ण करू शकते. LED रंगाची मोठी स्क्रीन आकाश आणि समुद्राचे प्रतिनिधित्व करू शकते आणि 3D ॲनिमेशन मिळवू शकते. लाल, हिरवा आणि निळा अल्ट्रा-हाय ब्राइटनेस LEDs च्या नवीन पिढीने अभूतपूर्व यश मिळवले आहे

2, अल्ट्रा-हाय ब्राइटनेस एलईडीचा वापर:
कार सिग्नल इंडिकेशन: कारच्या बाहेरील कार इंडिकेटर दिवे प्रामुख्याने दिशा दिवे, टेललाइट्स आणि ब्रेक लाइट असतात; कारचे आतील भाग मुख्यत्वे प्रकाश आणि विविध उपकरणांसाठी प्रदर्शनाचे काम करते. ऑटोमोटिव्ह इंडिकेटर लाइट्ससाठी पारंपारिक इनॅन्डेन्सेंट दिव्यांच्या तुलनेत अल्ट्रा हाय ब्राइटनेस एलईडीचे बरेच फायदे आहेत आणि ऑटोमोटिव्ह उद्योगात त्याची विस्तृत बाजारपेठ आहे. LEDs मजबूत यांत्रिक धक्के आणि कंपनांचा सामना करू शकतात. LED ब्रेक लाइट्सचे सरासरी कामकाजाचे आयुष्य MTBF हे इनॅन्डेन्सेंट बल्बपेक्षा कितीतरी ऑर्डर जास्त असते, जे कारच्या कामकाजाच्या आयुष्यापेक्षा कितीतरी जास्त असते. म्हणून, देखभालीचा विचार न करता एलईडी ब्रेक दिवे संपूर्णपणे पॅकेज केले जाऊ शकतात. पारदर्शक सब्सट्रेट Al GaAs आणि AlInGaPLED मध्ये फिल्टरसह इनॅन्डेन्सेंट बल्बच्या तुलनेत लक्षणीय उच्च चमकदार कार्यक्षमता आहे, ज्यामुळे LED ब्रेक लाइट्स आणि टर्न सिग्नल कमी ड्रायव्हिंग करंटवर चालतात, विशेषत: फक्त 1/4 इन्कॅन्डेन्सेंट बल्ब, ज्यामुळे कार प्रवास करू शकणारे अंतर कमी करते. कमी विद्युत उर्जेमुळे कारच्या अंतर्गत वायरिंग प्रणालीचा आवाज आणि वजन देखील कमी होऊ शकते, तसेच एकात्मिक एलईडी सिग्नल लाइट्सचे अंतर्गत तापमान वाढ देखील कमी होते, ज्यामुळे लेन्स आणि घरांसाठी कमी तापमान प्रतिरोधक असलेल्या प्लास्टिकचा वापर करता येतो. LED ब्रेक लाइट्सचा रिस्पॉन्स टाइम 100ns आहे, जो इनॅन्डेन्सेंट लाइट्सपेक्षा कमी आहे, ज्यामुळे ड्रायव्हर्सना अधिक प्रतिक्रिया वेळ मिळतो आणि ड्रायव्हिंग सुरक्षा सुधारते. कारच्या बाह्य निर्देशक दिव्यांची प्रदीपन आणि रंग स्पष्टपणे परिभाषित केले आहेत. कारच्या अंतर्गत प्रकाश प्रदर्शनावर बाह्य सिग्नल लाइट्स सारख्या संबंधित सरकारी विभागांचे नियंत्रण नसले तरी कार उत्पादकांना LEDs च्या रंग आणि प्रदीपनची आवश्यकता असते. GaPLED दीर्घकाळापासून कारमध्ये वापरला जात आहे, आणि रंग आणि प्रकाशाच्या बाबतीत उत्पादकांच्या गरजा पूर्ण करण्याच्या क्षमतेमुळे, अल्ट्रा-हाय ब्राइटनेस AlGaInP आणि InGaNFED कारमध्ये अधिक इनॅन्डेन्सेंट बल्ब बदलतील. किमतीच्या दृष्टीकोनातून, जरी LED दिवे अद्याप इनॅन्डेन्सेंट लाइट्सच्या तुलनेत तुलनेने महाग असले तरी, संपूर्णपणे दोन प्रणालींमध्ये किंमतीत कोणताही फरक नाही. अल्ट्रा-हाय ब्राइटनेस TSAlGaAs आणि AlGaInP LEDs च्या व्यावहारिक विकासासह, अलिकडच्या वर्षांत किंमती सतत कमी होत आहेत आणि भविष्यात घट होण्याची तीव्रता आणखी वाढेल.

ट्रॅफिक सिग्नल इंडिकेशन: ट्रॅफिक सिग्नल दिवे, चेतावणी दिवे आणि साइन लाइट्ससाठी इनॅन्डेन्सेंट दिवे ऐवजी अल्ट्रा-हाय ब्राइटनेस LEDs वापरणे आता जगभर पसरले आहे, व्यापक बाजारपेठ आणि वेगाने वाढणारी मागणी. 1994 मध्ये यूएस परिवहन विभागाच्या आकडेवारीनुसार, युनायटेड स्टेट्समध्ये 260000 चौकात ट्रॅफिक सिग्नल बसवण्यात आले होते आणि प्रत्येक छेदनबिंदूवर किमान 12 लाल, पिवळे आणि निळे-हिरवे ट्रॅफिक सिग्नल असणे आवश्यक आहे. अनेक चौकांमध्ये रस्ता ओलांडण्यासाठी अतिरिक्त संक्रमण चिन्हे आणि पादचारी क्रॉसिंग चेतावणी दिवे देखील आहेत. अशा प्रकारे, प्रत्येक चौकात 20 रहदारी दिवे असू शकतात आणि ते एकाच वेळी उजळले पाहिजेत. युनायटेड स्टेट्समध्ये अंदाजे 135 दशलक्ष ट्रॅफिक लाइट्स आहेत असा अंदाज लावला जाऊ शकतो. सध्या, पारंपारिक इनॅन्डेन्सेंट दिवे बदलण्यासाठी अल्ट्रा-हाय ब्राइटनेस LEDs च्या वापरामुळे विजेचे नुकसान कमी करण्यात महत्त्वपूर्ण परिणाम प्राप्त झाले आहेत. जपान ट्रॅफिक लाइट्सवर दरवर्षी सुमारे 1 दशलक्ष किलोवॅट वीज वापरतो आणि अल्ट्रा-हाय ब्राइटनेस LED सह इनॅन्डेन्सेंट बल्ब बदलल्यानंतर, त्याचा वीज वापर मूळच्या फक्त 12% आहे.
प्रत्येक देशाच्या सक्षम अधिकाऱ्यांनी सिग्नलचा रंग, किमान प्रदीपन तीव्रता, बीमचे अवकाशीय वितरण पॅटर्न आणि इन्स्टॉलेशन वातावरणासाठी आवश्यकता नमूद करून ट्रॅफिक सिग्नल लाइट्ससाठी संबंधित नियम स्थापित केले पाहिजेत. या आवश्यकता इनॅन्डेन्सेंट बल्बवर आधारित असल्या तरी, त्या सामान्यतः सध्या वापरल्या जाणाऱ्या अल्ट्रा-हाय ब्राइटनेस LED ट्रॅफिक सिग्नल लाइट्सना लागू होतात. इनॅन्डेन्सेंट दिव्यांच्या तुलनेत, एलईडी ट्रॅफिक लाइट्सचे आयुष्य जास्त असते, साधारणपणे 10 वर्षांपर्यंत. कठोर बाह्य वातावरणाचा प्रभाव लक्षात घेता, अपेक्षित आयुर्मान 5-6 वर्षे कमी केले पाहिजे. सध्या, अल्ट्रा-हाय ब्राइटनेस AlGaInP लाल, नारिंगी आणि पिवळे LEDs औद्योगिकीकरण केले गेले आहेत आणि ते तुलनेने स्वस्त आहेत. लाल अल्ट्रा-हाय ब्राइटनेस LEDs ने बनलेले मॉड्यूल पारंपारिक लाल इनॅन्डेन्सेंट ट्रॅफिक सिग्नल हेड्स बदलण्यासाठी वापरले असल्यास, लाल इनॅन्डेन्सेंट दिवे अचानक निकामी झाल्यामुळे सुरक्षिततेवर होणारा परिणाम कमी केला जाऊ शकतो. ठराविक LED ट्रॅफिक सिग्नल मॉड्यूलमध्ये कनेक्ट केलेल्या LED लाईट्सचे अनेक संच असतात. उदाहरण म्हणून 12 इंच लाल एलईडी ट्रॅफिक सिग्नल मोड्यूल घेतल्यास, कनेक्ट केलेल्या एलईडी लाइट्सच्या 3-9 सेटमध्ये, प्रत्येक सेटमध्ये कनेक्ट केलेल्या एलईडी लाइट्सची संख्या 70-75 (एकूण 210-675 एलईडी दिवे) आहे. जेव्हा एक एलईडी लाइट अयशस्वी होतो, तेव्हा तो सिग्नलच्या एका सेटवर परिणाम करेल आणि उर्वरित संच मूळच्या 2/3 (67%) किंवा 8/9 (89%) पर्यंत कमी केले जातील, ज्यामुळे संपूर्ण सिग्नल हेड निकामी होऊ नये. तप्त दिवे जसे.
एलईडी ट्रॅफिक सिग्नल मॉड्यूल्सची मुख्य समस्या ही आहे की उत्पादन खर्च अजूनही तुलनेने जास्त आहे. उदाहरण म्हणून 12 इंच TS AlGaAs लाल एलईडी ट्रॅफिक सिग्नल मोड्यूल घेऊन, ते प्रथम 1994 मध्ये $350 च्या किमतीत लागू केले गेले. 1996 पर्यंत, चांगल्या कामगिरीसह 12 इंच AlGaInP LED ट्रॅफिक सिग्नल मॉड्यूलची किंमत $200 होती.

नजीकच्या भविष्यात, InGaN ब्लू-ग्रीन एलईडी ट्रॅफिक सिग्नल मॉड्यूल्सची किंमत AlGaInP शी तुलना करता येईल अशी अपेक्षा आहे. इनॅन्डेन्सेंट ट्रॅफिक सिग्नल हेडची किंमत कमी असली तरी ते खूप वीज वापरतात. 12 इंच व्यासाच्या इनॅन्डेन्सेंट ट्रॅफिक सिग्नल हेडचा वीज वापर 150W आहे आणि रस्ता आणि फुटपाथ ओलांडणाऱ्या ट्रॅफिक चेतावणी दिव्याचा वीज वापर 67W आहे. गणनेनुसार, प्रत्येक छेदनबिंदूवरील इनॅन्डेन्सेंट सिग्नल लाइट्सचा वार्षिक वीज वापर 18133KWh आहे, जो वार्षिक वीज बिल $1450 च्या समतुल्य आहे; तथापि, एलईडी ट्रॅफिक सिग्नल मॉड्युल अतिशय ऊर्जा-कार्यक्षम आहेत, प्रत्येक 8-12 इंच लाल एलईडी ट्रॅफिक सिग्नल मॉड्यूल अनुक्रमे 15W आणि 20W वीज वापरतात. छेदनबिंदूंवरील LED चिन्हे फक्त 9W च्या वीज वापरासह, बाण स्विचसह प्रदर्शित केली जाऊ शकतात. गणनेनुसार, प्रत्येक छेदनबिंदू प्रति वर्ष 9916KWh वीज वाचवू शकतो, जे प्रति वर्ष वीज बिलांमध्ये $793 वाचवण्याइतके आहे. प्रति LED ट्रॅफिक सिग्नल मॉड्युल $200 च्या सरासरी खर्चावर आधारित, रेड LED ट्रॅफिक सिग्नल मॉड्युल 3 वर्षांनंतर फक्त बचत केलेल्या विजेचा वापर करून त्याचा प्रारंभिक खर्च वसूल करू शकतो आणि सतत आर्थिक परतावा मिळू लागतो. त्यामुळे, सध्या AlGaInLED ट्रॅफिक माहिती मॉड्यूल्स वापरणे, जरी किंमत जास्त वाटत असली तरी, दीर्घकाळासाठी खर्च-प्रभावी आहे.

 


पोस्ट वेळ: ऑक्टोबर-25-2024