Существует множество видов светодиодных светильников, в том числе светодиодные светильники, светодиодные ленты, светодиодные светильники, светодиодные энергосберегающие лампы, светодиодные декоративные светильники, светодиодные подземные светильники, светодиодные контурные фонари, светодиодные прожекторы и т. д.
Структура и принцип светоизлучения светодиодов.
Базовые знания о том, что полупроводниковые материалы могут производить свет, были известны уже 50 лет, а первый коммерческий диод был произведен в 1960 году. Светодиод - это аббревиатура светоизлучающего диода на английском языке. Его основная структура представляет собой кусок электролюминесцентного полупроводникового материала, помещенный на свинцовую полку, а затем загерметизированный эпоксидной смолой для защиты внутренних проводов сердечника. Функция, поэтому светодиод устойчив к землетрясениям. сопротивление.
Основная часть светодиода представляет собой пластину, состоящую из полупроводника p-типа и полупроводника n-типа. Между полупроводником p-типа и полупроводником n-типа имеется переходный слой, называемый pn-переходом. В PN-переходе некоторых полупроводниковых материалов, когда инжектированные неосновные носители рекомбинируют с основными, избыточная энергия высвобождается в виде света, тем самым непосредственно преобразуя электрическую энергию в световую. Когда к PN-переходу приложено обратное напряжение, неосновным носителям трудно инжектироваться, поэтому он не излучает свет. Этот тип диода, изготовленный по принципу инжекционной электролюминесценции, называется светоизлучающим диодом, широко известным как LED. Когда он находится в прямом рабочем состоянии (то есть к обоим концам приложено прямое напряжение), когда ток течет от анода светодиода к катоду, полупроводниковый кристалл излучает свет разных цветов от ультрафиолетового до инфракрасного. свет связан с током.
Характеристики светодиодных источников света
Напряжение: светодиод использует низковольтный источник питания, а напряжение источника питания составляет 6-24 В, которое варьируется в зависимости от разных продуктов, поэтому это более безопасный источник питания, чем использование высоковольтного источника питания, особенно подходит для общественных мест.
Эффективность: потребление энергии снижается на 80% по сравнению с лампами накаливания с такой же светоотдачей.
Применимость: очень маленький.Каждый светодиодный чип имеет площадь 3-5 мм, поэтому из него можно изготовить устройства различной формы и подходит для различных условий эксплуатации.
Стабильность: 100 000 часов, затухание света составляет 50% от первоначального значения.
Время отклика: Время отклика ламп накаливания составляет миллисекунды, а время отклика светодиодных ламп — наносекунды.
Загрязнение окружающей среды: нет вредной металлической ртути.
Цвет: изменение тока может изменить цвет.Светодиоды могут легко регулировать структуру энергетических зон и запрещенную зону материала с помощью методов химической модификации для достижения многоцветного светового излучения красного, желтого, зеленого, синего и оранжевого цветов. Например, светодиод, который горит красным при малом токе, может стать оранжевым, желтым и, наконец, зеленым при увеличении тока.
Цена: светодиоды относительно дороги.По сравнению с лампами накаливания, цена нескольких светодиодов может быть эквивалентна цене одной лампы накаливания.Обычно каждый комплект сигнальных огней должен состоять из 300-500 диодов.
Виды светодиодов монохромного света и история их развития.
Самый ранний светодиодный источник света, созданный с использованием принципа люминесценции полупроводникового PN-перехода, появился в начале 1960-х годов. Используемым в то время материалом был GaAsP, излучающий красный свет (λp=650 нм).При токе возбуждения 20 мА световой поток составляет всего несколько тысячных люмена, а соответствующая светоотдача составляет около 0,1 люмен/ватт. . В середине 1970-х годов были введены элементы In и N, позволяющие светодиодам излучать зеленый свет (λp=555 нм), желтый свет (λp=590 нм) и оранжевый свет (λp=610 нм), а светоотдача также была увеличена до 1 люмен/ватт.
В начале 1980-х годов появились светодиодные источники света GaAlAs, в результате чего светоотдача красных светодиодов достигла 10 люмен/ватт. В начале 1990-х годов были успешно разработаны два новых материала: GaAlInP, излучающий красный и желтый свет, и GaInN, излучающий зеленый и синий свет, что значительно улучшило светоотдачу светодиодов. В 2000 году светоотдача светодиодов первых достигла 100 лм/ватт в красной и оранжевой областях (λp=615нм), а светоотдача светодиодов вторых в зеленой зоне (λp=530нм) могла достигать 50 люмен/ватт.
Применение монохроматических светодиодов
Первоначально светодиоды использовались в качестве источников индикаторного света для приборов, затем светодиоды различных цветов света стали широко использоваться в светофорах и экранах дисплеев большой площади, принося хорошие экономические и социальные выгоды. В качестве примера возьмем 12-дюймовый красный светофор. В США в качестве источника света используется долговечная, малоэффективная 140-ваттная лампа накаливания, дающая 2000 люмен белого света. После прохождения через красный фильтр теряется 90% света, остается только 200 люмен красного света. В новой лампе Lumileds использует 18 красных светодиодных источников света, которые потребляют в общей сложности 14 Вт мощности, включая потери в цепи, для создания такого же светового эффекта.
Автомобильные сигнальные огни также являются важной областью применения светодиодных источников света. В 1987 году в моей стране начали устанавливать на автомобилях высокие стоп-сигналы. Благодаря быстрой реакции светодиодов (наносекундный уровень) водители следующих за ними транспортных средств могут заранее узнать условия движения и снизить вероятность наездов сзади.
Кроме того, светодиодные фонари используются в наружных полноцветных дисплеях красного, зеленого и синего цвета, микрофонариках-брелках и в других областях. Разработка светодиодов белого света
5. Разработка белого светодиода.
Для общего освещения людям нужны источники белого света. В 1998 году был успешно разработан светодиод, излучающий белый свет. Этот вид светодиодов изготавливается путем упаковки чипов GaN и иттрий-алюминиевого граната (YAG). Чип GaN излучает синий свет (λp=465 нм, Wd=30 нм), а YAG-люминофор, содержащий Ce3+, полученный путем высокотемпературного спекания, излучает желтый свет после возбуждения синим светом с пиковым значением 550 нм. Подложка синего светодиода установлена в отражающей полости чашеобразной формы и покрыта тонким слоем смолы, смешанной с YAG, толщиной около 200-500 нм. Часть синего света, излучаемого подложкой светодиода, поглощается люминофором, а другая часть синего света смешивается с желтым светом, излучаемым люминофором, для получения белого света. Теперь для белых светодиодов InGaN/YAG, изменяя химический состав YAG-люминофора и регулируя толщину слоя люминофора, можно получить белый свет различных цветов с цветовой температурой 3500-10000К.
Использование светодиодных источников света для освещения сначала заменит энергоемкие лампы накаливания, а затем постепенно распространится на весь рынок освещения, что позволит сэкономить много электроэнергии. В последнее время белые светодиоды дошли до того, что один блок потребляет более 1 Вт электроэнергии и имеет светоотдачу 25 люмен, что также повышает его практичность.
Обзор отрасли
Среди производителей светодиодов компания Nichia первой применила упомянутую технологию для разработки мощных светодиодов различной длины волны и сине-фиолетовых полупроводниковых лазеров (Laser Diode; LD) и является крупным игроком отрасли, обладателем патентных прав на синие светодиоды. После того, как Nichia получила множество основных патентов, таких как производство синих светодиодов и структура электродов, она настояла на том, чтобы не предоставлять внешнее разрешение, а приняла только собственную производственную стратегию, чтобы монополизировать рынок, что привело к высоким ценам на синие светодиоды. Однако другие компании, у которых уже есть производственные мощности, совершенно не убеждены. Некоторые японские светодиодные компании полагают, что стратегия Nichia постепенно позволит Японии проиграть преимущество светодиодным компаниям в Европе, США и других странах в конкуренции за синие и белые светодиоды. Это нанесло серьезный ущерб всей японской светодиодной промышленности. Поэтому многие отрасли делают все возможное для разработки и производства синих светодиодов. В настоящее время, помимо Nichia Chemical и Sumitomo Electric, существуют также Toyoda Gosei, Romu, Toshiba и Sharp, американская компания Cree, три крупнейших мировых производителя светотехники GE, Philips, Osram, HP, Siemens, Research, EMCORE и др. .. инвестировали в этот продукт.Исследования, разработки и производство сыграли положительную роль в продвижении индустриализации и маркетинга продукции с белыми светодиодами.