In primo luogo, In origine, il principio di emissione della struttura LED risale a 50 anni fa; si possedeva già una conoscenza di base sul fatto che i materiali semiconduttori possono produrre luce. Il primo diodo commerciale è stato prodotto nel 1960. LED è l'acronimo dell'inglese light emitting diode (diodo a emissione luminosa); la sua struttura di base è costituita da un materiale semiconduttore a emissione luminosa, posizionato su un supporto in filo metallico e poi sigillato con resina epossidica, che svolge la funzione di proteggere le linee interne del nucleo, conferendo al LED buone prestazioni sismiche. La struttura del LED è mostrata di seguito: la parte centrale del diodo a emissione luminosa è composta da una wafer di semiconduttore di tipo p e una di tipo n, con uno strato di transizione tra di esse, chiamato giunzione pn. In alcuni materiali semiconduttori, alla giunzione PN, durante la ricombinazione dei portatori di minoranza e di maggioranza, l'energia in eccesso viene rilasciata sotto forma di luce, convertendo direttamente l'energia elettrica in luce. Quando la tensione inversa è applicata alla giunzione PN, l'iniezione dei portatori di minoranza diventa difficile e non si produce luce. Questo principio di emissione luminosa rende possibile l'uso di diodi a iniezione a emissione luminosa, noti come diodi a emissione luminosa (LED). Durante il funzionamento (cioè quando agli elettrodi è applicata una tensione positiva), la corrente fluisce dall'anodo al catodo del LED, ed i cristalli semiconduttori emettono luce di vari colori, dall'ultravioletto all'infrarosso; l'intensità della luce è proporzionale alla corrente.
In secondo luogo, caratteristiche della sorgente luminosa LED
1 Tensione: la tensione di alimentazione a bassa tensione dei LED varia tra 6 e 24 V a seconda del prodotto, rendendola un'alimentazione più sicura rispetto a quelle ad alta tensione, in particolare adatta a luoghi pubblici.
2. Prestazioni: il consumo energetico è ridotto dell'80% rispetto a quello di una lampada a incandescenza con la stessa efficienza luminosa
Adattabilità: le dimensioni ridotte; ogni singolo LED ha dimensioni di 3-5 mm di lato, quindi il dispositivo può essere realizzato in varie forme ed è adatto a ambienti variabili
Stabilità: 100.000 ore, con attenuazione della luce del 50% rispetto al valore iniziale
5 Tempo di risposta: i LED hanno un tempo di risposta in nanosecondi, a differenza dei millisecondi delle lampade a incandescenza
Inquinamento ambientale: nessun mercurio metallico dannoso
7 Colori: la luce emessa dai diodi a emissione luminosa (LED) di colore variabile può essere modificata facilmente tramite il metodo di modifica chimica, regolando la struttura a bande e il band gap del materiale , per ottenere colori rosso, arancione, giallo, verde e blu. Con correnti ridotte i LED sono rossi; all'aumento della corrente il colore passa all'arancione, al giallo e infine al verde. 8 Prezzo: i LED sono più costosi dei lampadine a incandescenza, ma il prezzo di pochi LED è paragonabile a quello di una lampadina a incandescenza equivalente, con costi per unità di segnale che variano da 300 a 500.
Terzo, Tre tipi di LED monocromatici e la loro storia di sviluppo
I primi LED a sorgente luminosa basati sul principio di emissione luminosa della giunzione PN semiconduttore sono stati realizzati all'inizio degli anni '60. Il materiale era GaAsP, rosso pallido (λp = 650nm); a una corrente di guida di 20 mA, il flusso luminoso era di appena pochi millesimi di lumen, con un'efficienza luminosa di circa 0,1 lumen/watt. A metà degli anni '70, con l'introduzione degli elementi In e N, i LED producevano luce verde (λp = 555nm), gialla (λp = 590nm) e arancione (λp = 610nm), con l'efficienza luminosa aumentata a 1 lumen/watt. All'inizio degli anni '80, le sorgenti luminose a LED in GaAlAs hanno portato l'efficienza luminosa dei LED rossi a 10 lumen/watt. Nella prima metà degli anni '90, con lo sviluppo di successo di due nuovi materiali, GaAlInP per la luce rossa/gialla e GaInN per la luce verde/blu, l'efficienza luminosa dei LED è migliorata notevolmente. Nel 2000, i LED basati sul primo materiale avevano un'efficienza luminosa di 100 lm/W nella zona rossa/arancione (λp = 615nm), mentre i LED basati sul secondo raggiungevano un'efficienza di 50 lm/W nella zona verde (λp = 530nm).
Quarto, Applicazioni dei LED monocromatici
I LED di segnaletica iniziale venivano utilizzati negli strumenti di misura, successivamente una varietà di LED a varie sfumature di luce sono stati ampiamente utilizzati nei semafori e in grandi display, generando notevoli benefici economici e sociali. Ad esempio, un semaforo rosso da 12 pollici negli Stati Uniti poteva utilizzare a lungo una lampada a incandescenza da 140 watt a lunga vita e bassa efficienza come sorgente luminosa, producendo 2000 lumen di luce bianca. Con il filtro rosso, si perdeva il 90% della luce, lasciando solo 200 lumen di luce rossa. Nel nuovo design della lampada, Lumileds utilizza 18 LED rossi come sorgente luminosa; incluso il consumo dei circuiti, il consumo totale è di soli 14 watt per produrre la stessa efficienza luminosa.
Le luci per auto sono anche un'importante area di applicazione delle sorgenti luminose a LED. Nel 1987, in Cina si è iniziato a installare luci di stop a LED sui veicoli; grazie alla rapida risposta dei LED (in nanosecondi), i conducenti dei veicoli in coda possono conoscere tempestivamente le condizioni di guida, riducendo gli incidenti a catena.
In addition, LED lights in outdoor red, green, blue full-color display, mini flashlight key chain and other fields have been applied.
Quinto, lo sviluppo del LED bianco
Le persone hanno bisogno di una sorgente luminosa bianca per scopi di illuminazione generale. 1998 successo nello sviluppo del LED bianco. Questo LED è realizzato da chip in GaN e granato d'alluminio e itrio (YAG) confezionati insieme. Il chip GaN emette luce blu (λp = 465 nm, Wd = 30 nm), la sinterizzazione ad alta temperatura con fosforescente Ce3 + YAG eccitato dalla luce blu e gialla e picco di emissione luminosa 550 nm. Il substrato LED blu è montato nella cavità del riflettore a forma di ciotola, che copre un sottile strato di resina miscelata con YAG, circa 200-500 nm. La luce blu emessa dal substrato LED viene parzialmente assorbita dal fosforo e alcuni fosfori blu emettono luce gialla miscelata, può essere troppo bianco. Ora, per il LED bianco InGaN / YAG, modificando la composizione chimica del fosforo YAG e regolando lo spessore dello strato di fosforo, si può ottenere una temperatura di colore di 3500-10000 K colore bianco. Commercializzazione di un prodotto con fosforo giallo YAG per chip blu, la sua migliore efficienza luminosa è di circa 25 lumen / watt, YAG Nichia Corporation del Giappone importa, il prezzo di 2.000 yuan / kg; la seconda giapponese Sumitomo Electric ha sviluppato un LED bianco ZnSe per materiale, ma con minore efficienza luminosa. Alcuni tipi di sorgente luminosa a LED bianco non possono essere separati dai quattro fosfori: terra tre colori primari rosso, verde, giallo polvere blu rosa e struttura garnet può essere visto dalla tabella per essere ottimista sul futuro rispetto alla luce a tre lunghezze d'onda Il chip UV inorganico più fosforo tricolore RGB usato per incapsulare il LED bianco, opportunità di commercializzazione di LED bianco a tre lunghezze d'onda. Ma qui la dimensione delle particelle di fosforo tricolore è relativamente piccola, elevati requisiti di stabilità, applicazioni specifiche sono ancora in fase di esplorazione.
Panoramica del settore < ' ' > < >
L'industria LED Nichia ad alta luminosità è stata una delle prime a utilizzare il processo tecnico sviluppato a diverse lunghezze d'onda, nonché il laser a semiconduttore blu-viola (Laser Diode; LD). Essendo un player di primo piano, l'azienda detiene il brevetto per il LED blu. Nichia possiede molti brevetti fondamentali per la produzione del LED blu e la struttura degli elettrodi; ha insistito solo sull'autorizzazione esterna e ha adottato una strategia di produzione proprietaria, con l'intento di monopolizzare il mercato, rendendo i prezzi dei LED blu elevati. Tuttavia, la disapprovazione ha creato una forte opposizione in altre industrie con capacità produttive: parte del settore LED giapponese ritiene che la strategia di Nichia Chemical < permetterà all'Europa e agli Stati Uniti di spodestare il Giappone nella competizione per i LED blu e bianchi, danneggiando gravemente l'intero settore LED in Giappone. Molti operatori faranno tutto il possibile per portare avanti R ' D e produzione di LED blu. Oltre a Nichia Chemical, Sumitomo Electric, Toyoda Gosei, LuM, Toshiba e Sharp, l'americana Cree, la tre maggiori aziende di illuminazione al mondo, Philips, Osram, e HP, Siemens, Research, con l'EMCORE> tutti hanno investito nella ricerca < e produzione, svolgendo un ruolo positivo nella promozione di prodotti LED bianchi orientati al mercato. < ' ' > < >
