Primero, hace 50 años con el principio de emisión de una estructura LED, las personas han estado comprendiendo el conocimiento básico de que los materiales semiconductores pueden producir luz; el primer diodo comercial se produjo en 1960. LED es la abreviatura del inglés light emitting diode (diodo emisor de luz), su estructura básica es un material semiconductor electroluminiscente, colocado en una estructura de hilos, y luego sellado alrededor con resina epoxi para proteger las líneas internas del núcleo, por lo que el rendimiento sísmico del LED. La estructura del LED se muestra a continuación: una parte central del diodo emisor de luz está compuesta por un semiconductor de tipo p y una oblea de semiconductor de tipo n, y una capa de transición entre el semiconductor de tipo p y el semiconductor de tipo n, llamada unión pn. En algunos materiales semiconductores de la unión PN, la inyección de portadores minoritarios y la recombinación con portadores mayoritarios liberan la energía excesiva en forma de luz, lo que convierte la energía eléctrica directamente en luz. Con voltaje inverso en la unión PN, la inyección de portadores minoritarios es difícil y no se emite luz. Este principio de luminiscencia permite el uso de diodos electroluminiscentes por inyección conocidos como diodos emisores de luz, o LED. Cuando está en condiciones de funcionamiento (es decir, con un voltaje positivo en los extremos), la corriente fluye del ánodo al cátodo del LED, y los cristales semiconductores emiten luz de diferentes colores, desde el ultravioleta hasta el infrarrojo, con una intensidad de luz proporcional a la corriente.
Segundo, características de la fuente de luz LED
1. Voltaje: el LED funciona con fuentes de alimentación de bajo voltaje entre 6 y 24 V, variable según el producto, por lo que es una alimentación más segura que las fuentes de alta tensión, en particular para su aplicación en lugares públicos.
2. Rendimiento: el consumo de energía se reduce en un 80 % en comparación con el mismo rendimiento lumínico de las lámparas incandescentes
Aplicabilidad: pequeña, un pequeño fragmento de cada unidad de LED es de 3-5 mm de cuadrado, por lo que el dispositivo puede prepararse en una variedad de formas y es adecuado para entornos variables
Estabilidad: 100.000 horas, el brillo se desvaiga en un 50% del inicial
Tiempo de respuesta 5: el tiempo de respuesta de los incandescentes es de milisegundos, el tiempo de respuesta de las luces LED es de nanosegundos
Contaminación ambiental: sin mercurio metálico nocivo
Color 7: cambiar la corriente puede cambiar fácilmente el color de los diodos emisores de luz mediante el método de modificación química, ajustar la estructura de bandas y el gap de banda de los materiales para lograr colores luz naranja, rojo, amarillo, verde y azul. Con corriente pequeña, el LED rojo; a medida que aumenta la corriente, puede cambiar a naranja, amarillo y finalmente a verde. Precio 8: los precios de los LED son más caros que los incandescentes, el precio de unos pocos LED equivale al precio de un incandescente y a menudo cada señal a los diodos va de 300 a 500.
Tercero, Tres tipos de LED monocromáticos y su historia de desarrollo
El surgimiento de la fuente de luz LED tiene sus primeras aplicaciones en el principio de emisión de luz de la unión PN de semiconductores, fabricado a principios de la década de 1960. El material era GaAsP, rojo fósil (λp = 650nm), con una corriente de conducción de 20 mA, el flujo luminoso es solo de unas pocas milésimas de lúmenes, con una eficiencia luminosa de aproximadamente 0,1 lúmenes / vatio. A mediados de la década de 1970, la introducción de los elementos In y N permitió que el LED produjera verde (λp = 555nm), amarillo (λp = 590nm) y naranja (λp = 610nm), y la eficiencia luminosa también aumentó a 1 lumen / vatio. Hacia principios de la década de 1980, se ha fabricado la fuente de luz LED GaAlAs que hace que la eficiencia luminosa del LED rojo sea de 10 lúmenes / vatio. A principios de la década de 1990, el desarrollo exitoso de los nuevos materiales GaAlInP para luz roja/amarilla y GaInN para azul verdoso mejoró en gran medida la eficiencia luminosa del LED. En 2000, el primero fabricó un LED en la zona roja/naranja (λp = 615nm) con una eficiencia de 100 lm / W, mientras que el segundo fabricó un LED con una eficiencia en la zona verde (λp = 530nm) que puede alcanzar los 50 lm / vatio.
Cuarto, Aplicaciones de LED monocromáticos
La fuente de luz inicial del indicador LED utilizada en instrumentos, y más tarde en una variedad de semáforos LED de colores claros y pantallas grandes, se ha utilizado ampliamente para producir buenos beneficios económicos y sociales. Por ejemplo, las señales de tráfico rojas de 12 pulgadas en Estados Unidos podrían haber utilizado una lámpara incandescente de 140 vatios de larga vida útil y baja eficiencia como fuente de luz, produciendo 2000 lúmenes de luz blanca. El filtro rojo causa una pérdida del 90% de la luz, dejando solo 200 lúmenes de luz roja. En el nuevo diseño de la lámpara, Lumileds utiliza 18 fuentes de luz LED rojas; incluidas las pérdidas del circuito, el consumo total de potencia es de 14 vatios para producir la misma eficiencia luminosa.
Las luces de los automóviles también son áreas importantes de aplicación de las fuentes de luz LED. En 1987, China comenzó a instalar luces de freno LED en los automóviles; debido a la rápida respuesta del LED (en nanosegundos), los conductores de los vehículos que siguen pueden conocer tempranamente las condiciones de conducción, reduciendo así los accidentes por alcance.
Además, los LED se han aplicado en pantallas de colores completos al aire libre (rojo, verde, azul), linternas miniatura, llaveros y otros campos.
Quinto, el desarrollo del LED blanco
Las personas necesitan una fuente de luz blanca para fines de iluminación general. En 1998 se logró el desarrollo del LED blanco. Este LED está fabricado con chips de GaN y granate de itrio-aluminio (YAG) empaquetados juntos. El chip de GaN emite luz azul (λp = 465 nm, Wd = 30 nm); al sinterizar a alta temperatura con el fósforo Ce3+ y YAG, este último es excitado por la luz azul y emite luz amarilla con un pico de emisión en 550 nm. El sustrato del LED azul se monta en una cavidad reflectora en forma de cuenco, cubierto con una capa fina de resina mezclada con YAG, de aproximadamente 200 a 500 nm. La luz azul emitida por el sustrato del LED es parcialmente absorbida por el fósforo, y parte de la luz azul excitada produce una emisión amarilla que, al mezclarse, puede dar como resultado un color blanco. Actualmente, en los LED blancos InGaN/YAG, al modificar la composición química del fósforo YAG y ajustar el grosor de la capa de fósforo, se puede obtener una temperatura de color de 3500 a 10000 K. La comercialización de un producto basado en un chip azul y fósforo amarillo YAG tiene una eficiencia luminosa máxima de aproximadamente 25 lúmenes/vatio; el YAG es importado por la Corporación Nichia de Japón, a un precio de 2000 yuanes/kg. La japonesa Sumitomo Electric ha desarrollado un segundo LED blanco basado en material de ZnSe, pero con menor eficiencia luminosa. No se puede separar cierto tipo de fuente de luz LED blanco de los cuatro fósforos: se observa de la tabla que el polvo de las tres principales tierras raras (rojo, verde y azul), así como la estructura de granate, son motivo de optimismo para el futuro, más allá de la luz de tres longitudes de onda. El chip UV inorgánico, junto con fósforos RGB tricolores, se utiliza para encapsular LED blancos; la comercialización de LED blancos de tres longitudes de onda presenta oportunidades. Sin embargo, aquí el tamaño de partícula del fósforo tricromático es relativamente pequeño, con altos requisitos de estabilidad, y sus aplicaciones específicas aún se están explorando.
Visión general de la industria
La LED de alto brillo Nichia LED industry, fue una de las primeras en utilizar el proceso técnico desarrollado en diferentes longitudes de onda, así como el láser semiconductor azul-violeta (Laser Diode; LD), la industria de gran peso, la industria posee la patente del LED azul. Nichia tiene muchas patentes básicas para la producción de LED azul y la estructura del electrodo, insistió solo en la autorización externa adoptando su propia estrategia de producción, con la intención de monopolizar el mercado, haciendo que los precios de los LED azules sean altos. Pero la industria que tiene la capacidad de producción ha expresado su desaprobación considerablemente, parte de la industria LED japonesa piensa que la estrategia de Nichia Chemical permitirá que Japón en la competencia de LED azul y blanco gradualmente Europa y los Estados Unidos y otros países de la industria LED que tomaron la iniciativa causarán un daño grave a la industria LED general en Japón. Muchos operadores harán todo lo posible para llevar a cabo I D y producción de LED azul. Excepto Nichia Chemical y Sumitomo Electric Toyoda Gosei, Luo Mu, Toshiba y Sharp, American Cree, las tres fábricas de iluminación más grandes del mundo singulares, Philips, Osram, y HP, Siemens, Investigación, por EMCORE todos han puesto en el producto I D y producción ha desempeñado un papel positivo en la promoción de la promoción de la industria, aspectos del mercado orientado a los productos de LED blancos.
