Erstens, ’ das Prinzip der Emission einer LED-Struktur vor 50 Jahren, die Menschen haben ein Grundverständnis davon, wie Halbleitermaterialien Licht erzeugen können. Die erste kommerzielle Dioden wurde 1960 hergestellt. LED ist die Abkürzung für den englischen Begriff Light Emitting Diode (Licht emittierende Diode). Ihre Grundstruktur besteht aus einem Elektrolumineszenz-Halbleitermaterial, das auf einen Drahtträger montiert und dann mit Epoxidharz versiegelt wird, um die innere Kernelektrode zu schützen. So ist die ’seismische Leistungsfähigkeit der LED. Die LED-Struktur ist wie folgt: Ein Kernbestandteil der leuchtenden Diode besteht aus einer p-dotierten Halbleiterscheibe und einer n-dotierten Halbleiterscheibe sowie einer Übergangsschicht zwischen dem p-dotierten und dem n-dotierten Halbleiter, die als p-n-Übergang bezeichnet wird. Bei einigen Halbleitermaterialien, am p-n-Übergang, der Einspeisung von Minoritäts- und Majoritätsladungsträgern und deren Rekombination, bei der die überschüssige Energie in Form von Licht freigesetzt wird, was elektrische Energie direkt in Licht umwandelt. Umgekehrte Spannung am p-n-Übergang, die Einspeisung von Minoritätsladungsträgern ist schwierig, es wird kein Licht emittiert. Dieses Leuchtprinzip der Verwendung von Einspeise-Elektrolumineszenzdioden macht man Lichtdioden, als LEDs bekannt. Wenn sie im Arbeitszustand ist (d. h., mit positiver Spannung an den Enden), fließt der Strom vom Anoden-Ende der LED zur Kathode, und die Halbleiterkristalle emittieren Licht in verschiedenen Farben, vom ultravioletten bis zum infraroten Spektrum, die Lichtintensität und der Strom. ’
Zweitens, Merkmale von LED-Lichtquellen ’
1 Spannung: LED-Tiefspannungsversorgungsspannung zwischen 6-24V, variiert je nach Produkt, daher ist es eine sicherere Stromversorgung als die Hochspannungsversorgung, insbesondere bei der Anwendung an öffentlichen Orten. ’
2. Leistung: der Energieverbrauch wird im Vergleich zu Glühlampen mit gleicher Lichtausbeute um 80 % reduziert ’
Anwendbarkeit: klein, ein kleines Stück pro LED-Einheit ist 3-5 mm quadratisch, so dass das Gerät in verschiedene Formen hergestellt werden kann und sich für variable Umgebungen eignet ’
Stabilität: 100.000 Stunden, die Lichtabnahme beträgt 50 % des Ausgangswerts ’
5 Reaktionszeit: Glühlampen haben eine Reaktionszeit in Millisekunden, LED-Lampen haben eine Reaktionszeit in Nanosekunden ’
Umweltpolllution: keine schädlichen Metalle wie Quecksilber ’
7 Farbe: Die Farbe der Leuchtdioden lässt sich durch chemische Modifikation leicht ändern, wobei die Materialbandstruktur und die Bandlücke angepasst werden, um weißes, oranges, rotes, gelbes, grünes oder blaues Licht zu erzeugen. Bei kleinem Strom fließt der rote LED-Strom; wenn der Strom zunimmt, wechselt die Farbe zu orange, gelb und schließlich zu grün. 8 Preis: LED-Preise sind teurer als Glühlampen; der Preis einiger LEDs entspricht dem einer äquivalenten Glühlampe, während der Preis einzelner Signaldiode-Satze oft zwischen 300 und 500 liegt. ’
Drittens: Die drei Arten von monochromatischen Leuchtdioden und ihre Entwicklungsgeschichte ’ & ’ ’ &
Das Aufkommen der LED- Lichtquelle beruht auf dem Leuchtprinzip des Halbleiter-PN-Übergangs, das erstmals in den frühen 1960er-Jahren angewendet wurde. Das Material war GaAsP, mit kräftig rotem Licht (λp = 650 nm). Bei einem Ansteuerstrom von 20 mA betrug der Lumenstrom nur wenige Tausendstel Lumen, die Lichtausbeute lag bei etwa 0,1 Lumen/Watt. In den mittleren 1970er-Jahren wurden die Elemente In und N eingeführt, wodurch die LED grünes (λp = 555 nm), gelbes (λp = 590 nm) und orangefarbenes (λp = 610 nm) Licht erzeugte und die Lichtausbeute auf 1 Lumen/Watt gesteigert wurde. Anfang der 1980er-Jahre wurde die GaAlAs-LED-Lichtquelle entwickelt, die eine Lichteffizienz roter LED-Leuchtmittel von 10 Lumen/Watt ermöglichte. In den frühen 1990er-Jahren wurden erfolgreich zwei neue Materialien, das rote und gelbe Licht erzeugende GaAlInP sowie das grünlich-blaue GaInN, entwickelt, wodurch die Lichteffizienz der LED stark verbessert wurde. Im Jahr 2000 erreichten LED-Leuchtmittel aus dem erstgenannten Material im roten bis orangefarbenen Bereich (λp = 615 nm) eine Lichteffizienz von 100 lm/W, während die aus dem letzteren Material im grünen Bereich (λp = 530 nm) eine Lichteffizienz von 50 lm/W erreichen konnten. ’ & ’ ’ &
Vierte: Anwendungen monochromatischer Leuchtdioden ’ & ’ ’ &
Die ersten LED- Indikatorlichtquellen wurden für Instrumente eingesetzt und später in verschiedenen farbig leuchtenden LED-Verkehrsampeln und großen Anzeigetafeln, was gute wirtschaftliche und soziale Vorteile erbrachte. Ein 12-Zoll-roter Verkehrsampelkopf, der in den Vereinigten Staaten verwendet wurde, konnte bisher eine langlebige, wenig effiziente 140-Watt-Glühlampe als Lichtquelle nutzen, die 2000 Lumen weißes Licht erzeugt. Durch einen Rotfilter gingen 90 % des Lichts verloren, sodass nur 200 Lumen rotes Licht verblieben. In der neuen Leuchtendesignung nutzt Lumileds 18 rote LED-Lichtquellen; inklusive der Schaltungsverluste beträgt der Gesamtverbrauch 14 Watt bei gleicher Lichteffizienz. ’ & ’ ’ &
Kfz-Scheinwerfer sind ebenfalls ein wichtiger Anwendungsbereich für LED-Lichtquellen. 1987 begannen in China die Installationen an Auto-Bremslichtern. Aufgrund der schnellen Reaktionszeit der LED (im Nanosekundenbereich) können Autofahrer im rückwärtsfahrenden Verkehr frühzeitig die Fahrbedingungen erkennen, was Rückstoßunfälle reduziert. ’ & ’ ’ &
Darüber hinaus werden LED-Lichter in Außenanwendungen, Vollfarb-Anzeigen (rot, grün, blau), Mini-Taschenlampen, Schlüsselanhängern und anderen Bereichen eingesetzt. ’ & ’ ’ &
Fünfte: Die Entwicklung der weißen LED ’ & ’ ’ &
Menschen benötigen eine weiße Lichtquelle für allgemeine Beleuchtungszwecke. Erfolg der weißen LED-Entwicklung 1998. Diese LED besteht aus GaN-Chips und Yttrium-Aluminium-Granat (YAG), die gemeinsam verpackt sind. Der GaN-Chip emittiert blaues Licht (λp = 465 nm, Wd = 30 nm), bei der Hochtemperatur-Sinternung mit Ce3 + YAG-Leuchtmittel wird durch blaues Licht angeregt gelbes Licht emittiert, mit einem Emissionsmaximum bei 550 nm. Die blaue LED-Substrat ist in der schalenförmigen Reflexionshöhle montiert, die mit einer dünnen Schicht aus Harz gemischt mit YAG, etwa 200-500 nm, bedeckt ist. Das vom LED-Substrat emittierte Blaulicht wird teilweise vom Leuchtmittel absorbiert, und einige blaue Leuchtmittel emittieren gelbes Licht gemischt, was zu weiß sein kann. Jetzt, für die InGaN/YAG weiße LED, kann durch Veränderung der chemischen Zusammensetzung des YAG-Leuchtmittels und Anpassung der Dicke der Leuchtmittelschicht eine Farbtemperatur von 3500-10000K farbiges Weiß erreicht werden. Kommerzialisierung eines Produkts mit YAG-gelbem Leuchtmittel für den blauen Chip, seine beste Lichtrückgewinnungseffizienz von etwa 25 Lumen/Watt, YAG wird von der japanischen Nichia Corporation importiert, der Preis beträgt 2.000 Yuan/kg; die zweite, die japanische Sumitomo Electric eine weiße LED mit ZnSe als Material entwickelt hat, aber geringere Lichtrückgewinnungseffizienz. Bestimmte Arten von weißen LED-Lichtquellen können nicht von den vier Leuchtmitteln getrennt werden: Erd-Metall-Hauptfarben rot, grün, gelb, Pulver blau, rosa und Granatstruktur kann aus der Tabelle abgeleitet werden, optimistisch für die Zukunft im Vergleich zu dem dreiwelligen Licht. Das anorganische UV-Chip plus RGB Dreifarb-Leuchtmittel, das zur Kapselung der weißen LED verwendet wird, die Chancen der Kommerzialisierung der dreiwelligen weißen LED-Maschine. Aber hier ist die Partikelgröße des Dreifarb-Leuchtmittels relativ klein, hohe Stabilität Anforderungen, konkrete Anwendungen werden noch erforscht. ’ & ’ ’ &
Industrieübersicht ’ & ’ ’ &
Hochleistungs-LED Nichia LED Industrie war einer der ersten, der den technischen Prozess bei verschiedenen Wellenlängen anwendete, einschließlich des blau-violetten Halbleiterlasers (Laserdiode; LD), eines Schwergewichts in der Industrie, dem das Patentrecht für blaue LEDs gehört. Nichia besitzt viele grundlegende Patente für die Produktion von blauen LEDs und die Elektrodenstruktur und bestand darauf, nur externe Lizenzverträge abzuschließen und ihre eigene Produktionsstrategie beizubehalten, mit dem Ziel, den Markt zu monopolisieren, wodurch die Preise für blaue LEDs hoch waren. Aber andere Produktionsfähigkeiten der Industrie haben erheblichen Missfallens Ausdruck gegeben, ein Teil der japanischen LED-Industrie, die der Meinung ist, dass die Strategie von Nichia Chem dazu führen wird, dass Japan in der Konkurrenz um blaue und weiße LEDs schrittweise den Vorteil an die LED-Industrien in Europa und den Vereinigten Staaten verliert, was der gesamten japanischen LED-Industrie schweren Schaden zufügen wird. Viele Betreiber werden alles Mögliche tun, um F&E und die Produktion von blauen LEDs durchzuführen. Neben Nichia Chemical und Sumitomo Electric, Toyoda Gosei, Luo Mu, Toshiba und Sharp, dem amerikanischen Cree, den drei größten Beleuchtungswerken der Welt, Philips, Osram, sowie HP, Siemens, Research, die von EMCORE wurden, haben alle die F&E und die Produktion in Produkte implementiert, was eine positive Rolle bei der Förderung der Industrie und marktorientierten Aspekte von weißen LED-Produkten gespielt hat.
