Premièrement, En premier lieu, le principe d'émission de structure LED il y a 50 ans, les gens comprenaient déjà les connaissances de base selon lesquelles le matériau semi-conducteur peut produire de la lumière. La première diode commerciale a été produite en 1960. LED est l'abréviation de light emitting diode (diode électroluminescente) en anglais, sa structure de base est constituée de matériaux semi-conducteurs électroluminescents, placés sur un support en fil de fer, puis scellés avec de la résine époxyde autour, ce qui protège le rôle des lignes internes de noyau, ce qui confère aux LEDune performance antisismique. La structure de la LED est présentée ci-dessous : une partie centrale de la diode électroluminescente est composée d'une tranche de semi-conducteur de type p et d'une tranche de semi-conducteur de type n, ainsi que d'une couche de transition entre le semi-conducteur de type p et le semi-conducteur de type n, appelée jonction pn. Dans certains matériaux semi-conducteurs, au niveau de la jonction PN, l'injection de porteurs minoritaires et de porteurs majoritaires se recombinent, libérant alors l'énergie excédentaire sous forme de lumière, ce qui convertit directement l'énergie électrique en lumière. Sous tension inversée de la jonction PN, l'injection de porteurs minoritaires est difficile, et il n'y a pas d'émission de lumière. Ce principe de luminescence permet l'utilisation de diodes électroluminescentes par injection, appelées diodes électroluminescentes, communément appelées LED. Lors du fonctionnement (c'est-à-dire, sous tension positive aux extrémités), le courant circule de l'anode à la cathode de la LED, et les cristaux semi-conducteurs émettent de la lumière de différentes couleurs, allant de l'ultraviolet à l'infrarouge, l'intensité lumineuse étant proportionnelle au courant.
Deuxièmement, caractéristiques de la source de lumière LED
1 Tension : l'alimentation basse tension des LED se situe entre 6 et 24 V, variant selon le produit, ce qui en fait une alimentation plus sécurisée que l'alimentation haute tension, en particulier pour les applications dans les lieux publics.
2. Performance : la consommation d'énergie est réduite de 80 % par rapport à une ampoule à incandescence de même rendement lumineux
Adaptabilité : petite, chaque unité de LED mesurant 3 à 5 mm de côté, l'appareil peut être préparé dans diverses formes et convient aux environnements variables
Stabilité : 100 000 heures, l'atténuation de la lumière est de 50 % de la valeur initiale
5 Temps de réponse : temps de réponse de la milliseconde pour l'incandescent, temps de réponse de la nanoseconde pour les lumières LED
Pollution environnementale : pas de mercure métallique nocif
7 Couleurs : en modifiant facilement la couleur des diodes électroluminescentes actuelles par la méthode de modification chimique, on ajuste la structure de bande du matériau et son gap, afin d'obtenir des couleurs rouge, orange, jaune, vert et bleu. Avec un faible courant, la DEL rouge émet, et à mesure que le courant augmente, elle passe à l'orange, au jaune, puis enfin au vert. 8 Prix : le prix des DEL est plus élevé que celui des lampes à incandescence ; le prix de quelques DEL peut égaler celui d'une lampe à incandescence équivalente, et souvent chaque diode signale de 300 à 500.
Troisièmement, les trois types de DEL monochromatiques et leur historique de développement
L'apparition des sources lumineuses DEL repose sur les premières applications du principe d'émission de lumière de la jonction PN semi-conductrice, réalisées au début des années 1960. Le matériau était le GaAsP, rouge foncé (λp = 650 nm), et à un courant de commande de 20 mA, le flux lumineux n'était que de quelques millièmes de lumens, avec une efficacité lumineuse d'environ 0,1 lumen / watt. Au milieu des années 1970, l'introduction d'éléments In et N a permis aux DEL d'émettre en vert (λp = 555 nm), jaune (λp = 590 nm) et orange (λp = 610 nm), et l'efficacité lumineuse a également augmenté jusqu'à 1 lumen / watt. Au début des années 1980, l'existence de DEL à source lumineuse en GaAlAs a permis d'atteindre une efficacité de 10 lumens / watt pour les DEL rouges. Au début des années 1990, le développement réussi des nouveaux matériaux GaAlInP (rouge et jaune) et GaInN (vert bleuté) a considérablement amélioré l'efficacité lumineuse des DEL. En 2000, l'efficacité des DEL fabriquées avec le premier matériau dans la zone rouge/orange (λp = 615 nm) atteignait 100 lm / W, tandis que l'efficacité des DEL fabriquées avec le second dans la zone verte (λp = 530 nm) pouvait atteindre 50 lm / watts.
Quatrièmement, applications des DEL monochromatiques
La source lumineuse DEL initiale a été utilisée pour l'instrumentation, puis diverses DEL de couleurs ont été largement utilisées dans les feux de circulation et les grands affichages, générant de bons avantages économiques et sociaux. Par exemple, un feu de circulation rouge de 12 pouces aux États-Unis pouvait longtemps utiliser une lampe à incandescence basse efficacité de 140 watts comme source lumineuse, produisant 2000 lumens de lumière blanche. Avec le filtre rouge, la perte lumineuse était de 90 %, ne laissant que 200 lumens de lumière rouge. Dans la nouvelle conception de la lampe, Lumileds utilise 18 sources DEL rouges ; y compris les pertes du circuit, la consommation totale de 14 watts produit la même efficacité lumineuse.
Les feux de véhicules sont également un domaine important d'application des sources lumineuses DEL. En 1987, en Chine, les DEL ont commencé à être installées dans les feux de frein des voitures. En raison de la réponse rapide des DEL (de l'ordre de la nanoseconde), les conducteurs des véhicules qui suivaient pouvaient détecter tôt l'état de la conduite, réduisant ainsi les accidents de rattrapage.
De plus, des éclairages LED en couleurs complètes (rouge, vert, bleu) pour usage extérieur, des mini-lampes torche sous forme de porte-clés et d'autres domaines ont été appliqués.
Cinquièmement, le développement des LED blanches
Les gens ont besoin d'une source lumineuse blanche à des fins d'éclairage général. Le succès du développement de la LED blanche en 1998. Cette LED est constituée de puces de GaN et de grenat d'aluminium et d'yttrium (YAG) encapsulés ensemble. La puce GaN émet une lumière bleue (λp = 465 nm, Wd = 30 nm), la frittage à haute température avec le phosphore Ce3 + YAG excité par la lumière bleue émet une lumière jaune avec un pic d'émission à 550 nm. Le substrat de LED bleue est monté dans une cavité de réflecteur en forme de bol, recouvert d'une couche fine de résine mélangée avec le YAG, d'environ 200-500 nm. La lumière bleue émise par le substrat de la LED est partiellement absorbée par le phosphore, et certains phosphores bleus émettent une lumière jaune mélangée, ce qui peut produire du blanc. Désormais, pour la LED blanche InGaN / YAG, en modifiant la composition chimique du phosphore YAG et en ajustant l'épaisseur de la couche de phosphore, il est possible d'obtenir une température de couleur comprise entre 3500 et 10 000 K. La commercialisation d'un produit utilisant le phosphore jaune YAG pour la puce bleue, son meilleur rendement lumineux est d'environ 25 lumens / watt, le YAG est importé par la société Nichia Corporation du Japon, au prix de 2 000 yuans / kg ; la deuxième entreprise japonaise Sumitomo Electric a développé une LED blanche en utilisant le matériau ZnSe, mais son rendement lumineux est inférieur. Certaines sources lumineuses à LED blanche ne peuvent pas se passer des quatre phosphores : les trois couleurs primaires terre rouge, verte et jaune, la poudre bleue rose et la structure du grenat ; on peut voir dans le tableau qu'il est possible d'être optimiste quant à l'avenir par rapport à la lumière à trois longueurs d'onde. L'utilisation de puces UV inorganiques et de phosphores trichromes RGB pour encapsuler les LED blanches à trois longueurs d'onde présente des opportunités de commercialisation. Mais ici, la taille des particules de phosphore trichrome est relativement petite, avec des exigences de stabilité élevées ; des applications spécifiques sont encore à l'étude.
L'aperçu de l'industrie
L'industrie des LED à haute luminosité de Nichia, a été l'un des premiers à utiliser le processus technique développé à différentes longueurs d'onde, ainsi que le laser semi-conducteur bleu-violet (Diode Laser ; LD), l'industrie de poids lourds, l'industrie détient le brevet de la LED bleue. Nichia de nombreux brevets de base pour la production de LED bleues et la structure d'électrodes, tenu d'externalisation seule a adopté leur propre stratégie de production, avec l'intention de monopoliser le marché, faisant en sorte que les prix des LED bleues sont élevés. Mais d'autres ont la capacité de production de l'industrie par un mécontentement considérable, une partie de l'industrie des LED japonaises qui pensent que la stratégie de Nichia Chemical, permettra au Japon dans la concurrence des LED bleues et blanches progressivement l'Europe et les États-Unis et d'autres pays de l'industrie des LED qui ont saisi l'initiative sera cause de sérieux dommages à l'ensemble de l'industrie des LED au Japon. De nombreux opérateurs feront de leur mieux pour mener la R D et la production des LED bleues. À l'exception de Nichia Chemical et Sumitomo Electric Toyoda Gosei, Luo Mu, Toshiba et Sharp, l'Américain Cree, les trois plus grandes usines de l'éclairage du monde, Philips, Osram, et HP, Siemens, Recherche, par EMCORE tous mis en œuvre dans le R D et la production a joué un rôle positif dans la promotion de la promotion de l'industrie, aspects du marché orienté des produits LED blancs.
