Was ist das Problem bei der Entwicklung einer ausreichend hellen LED-Lampe?

Das Problem hier ist eines der Größenordnung.

Die Funktionsweise einer LED besteht darin, dass die Elektronen von der N-Seite zur P-Seite des Halbleiterübergangs springen, und dabei fallen einige der Elektronen in „Löcher“ auf der P-Seite. Dies ändert ihr Energieniveau und bewirkt die Entladung eines Photons – also Lichts.

Das bedeutet, dass:

• Der Übergang ist sehr klein, sodass die emittierte Lichtmenge begrenzt ist.
• Da das Licht aus einem sehr kleinen Bereich kommt, wirft es sehr scharfe Schatten.
• Da das Licht streut, sinkt die „Menge“ des Lichts in einem Bereich massiv, was also an einem winzigen Fleck hell ist, ist in einem großen Bereich schwach.

Ja, Sie können mehrere LEDs in einer "Glühbirne" haben, um eine größere Lichtmenge und ein diffuseres Schattenmuster zu erzeugen, aber das Licht wird immer noch sehr viel schwächer, wenn es gestreut wird. Es wird dann zu einem Problem der schieren Masse - der Versuch, genügend LEDs in einen ausreichend kleinen Bereich zu bringen, um in angemessener Entfernung genügend Licht zu geben.

Deshalb funktionieren sie in einer Tischlampe aus nächster Nähe gut, aber aus größerer Entfernung (der Decke) sind sie so gut wie nutzlos.

Es gibt 2 Hauptprobleme, Preis und Wärme.

1) 1W LED von hoher Qualität kostet irgendwo zwischen 1 und 3$. Für 20 W sollten Sie also bereit sein, 40 $ nur für LEDs und mindestens 15 $ für eine Konstantstromversorgung auszugeben. + Sie benötigen einen anständigen Kühlkörper, um 20 W abzuleiten. Die Grundkosten gehen also irgendwo auf 80-100 $. Wie viele Menschen können es sich leisten, 100 $ für eine Lampe auszugeben (vorausgesetzt, dass ihre Lebensdauer nicht unendlich ist - LEDs bauen sich ab, insbesondere bei erhöhten Temperaturen)?

2) Glühlampen können bei 200 ° C arbeiten, lumineszierend - bei 100, aber Sie müssen LEDs wirklich unter 50 halten, sonst würden sie jung sterben (und es ist viel schwieriger, weil sie ein viel kleineres Gehäuse haben). Aktive Kühlung wäre großartig, aber es ist mehr mechanischer Aufwand und nicht viele Benutzer können das tolerieren.

Aus diesem Grund entscheide ich mich für Halogen-Metalldampflampen für die Heimbeleuchtung anstelle von LEDs - sie sind in vielerlei Hinsicht besser als LEDs (einschließlich Energieeffizienz und Lichtqualität).

Die begrenzte Auswahl an LED-Glühbirnen, die unten im Convenience-Store angeboten werden, ist auf grundlegende Marktfaktoren zurückzuführen, nicht so sehr auf technische Einschränkungen. Der Durchschnittsverbraucher kauft lieber eine Glühbirne, die 1000 Stunden hält, für 1 Dollar, als eine 20-Dollar-Glühbirne, die 50.000 Stunden verspricht.

LED-Beleuchtung wird für viele „große Lichter“ verwendet: Straßenlaternen, Industriebeleuchtung, Stadionbeleuchtung usw. LEDs sind nicht auf die Verwendung als Tischlampe beschränkt.

LEDs geben bei gleicher Lichtmenge im Vergleich zu den meisten anderen Alternativen weniger Wärme ab. Die Lichtausbeute einer modernen LED liegt mittlerweile bei über 100 lm/W, während eine Glühlampe unter 20 lm/W liegt. Leuchtstofflampen haben etwa 60-80 lm/W.

Es ist etwas ungenau zu sagen, dass eine LED ein härteres Licht abgibt als beispielsweise Halogen. Die Härte des Lichts wird durch die relative „Größe“ der Lichtquelle zum Objekt definiert. Die Sonne wirft ein sehr hartes Licht. Die Sonne ist groß, aber auch sehr weit entfernt, sodass die Lichtstrahlen der Sonne parallel zu sein scheinen. Die Größe eines LED-Emitters unterscheidet sich nicht wesentlich von der eines Halogendrahts im Vergleich zur Entfernung und Größe des Objekts, das Sie beleuchten. Viele Leuchten sind so konzipiert, dass sie die scheinbare Größe des Emitters vergrößern (unter Verwendung von reflektierenden und streuenden Oberflächen) und dadurch ein weicheres Licht werfen. Wenn Sie weicheres Licht wünschen, verwenden Sie keinen Scheinwerfer, sondern eine andere Art von Lampe.

Die ersten weißen LEDs hatten einen schrecklichen Blaustich. Heutzutage können Sie eine viel bessere Lichtqualität und niedrigere Farbtemperaturen erzielen. Dennoch ist die spektrale Zusammensetzung von LED-Licht nicht so gut wie ein schwarzer Strahler wie eine Glühbirne (oder die Sonne). Viele Menschen, mich eingeschlossen, mögen diese Lichtqualität.

Eine 12-W-LED, entspricht einer 60-W-Glühlampe: