Pertama, Prinsip struktur pemancar LED 50 tahun yang lalu, orang ramai telah memahami pengetahuan asas bahawa bahan semikonduktor boleh menghasilkan cahaya. Dioda komersial pertama dihasilkan pada tahun 1960. LED ialah singkatan daripada bahasa Inggeri light emitting diode (dioda memancarkan cahaya). Struktur asasnya ialah bahan semikonduktor electroluminescent yang diletakkan pada rak wayar, kemudian ditutup dengan resin epoksi di sekelilingnya untuk melindungi teras dalaman. Fungsi ini melindungi prestasi gempa bumi LED. Struktur LED adalah seperti yang ditunjukkan; bahagian teras dioda pemancar cahaya terdiri daripada wafer semikonduktor jenis p dan semikonduktor jenis n, serta lapisan peralihan di antara semikonduktor jenis p dan jenis n, yang dikenali sebagai juncta pn. Dalam bahan semikonduktor tertentu, di juncta PN, injeksi pembawa minoriti dan pembawa majoriti bercombinausi, apabila tenaga berlebihan dibebaskan dalam bentuk cahaya, yang dengan itu menukarkan tenaga elektrik secara langsung kepada cahaya. Tekanan berlawanan pada juncta PN menyebabkan injeksi pembawa minoriti menjadi sukar, maka tiada cahaya dihasilkan. Prinsip pancaran cahaya ini membolehkan penggunaan dioda electroluminescent injeksi yang dipanggil dioda pemancar cahaya, dikenali sebagai LED. Semasa ia dalam keadaan bekerja (iaitu, hujung dengan voltan positif), arus mengalir dari anod LED ke katod, dan kekristal semikonduktor mengeluarkan cahaya warna-warni dari ultramerah hingga inframerah, dengan intensiti cahaya sepadan dengan arus.
Kedua, ciri sumber cahaya LED
1 Voltan: Bekalan kuasa bervoltan rendah LED berada antara 6-24V, berubah-ubah mengikut produk, jadi ia lebih selamat berbanding bekalan kuasa bervoltan tinggi, terutamanya apabila digunakan di tempat awam.
2. Prestasi: Penggunaan tenaga diurangan sebanyak 80% berbanding kecekapan cahaya sama dengan lampu filament biasa
Kesesuaiannya: Ukuran kecil, setiap unit LED berukuran 3-5mm persegi, jadi peranti boleh dibentuk dalam pelbagai bentuk dan sesuai untuk persekitaran yang berubah-ubah
Kestabilan: 100,000 jam, cahaya pudar sebanyak 50% dari nilai asal
5 Masa tindak balas: Masa tindak balas lampu filament dalam milisaat, masa tindak balas lampu LED dalam nanosaat
Pencemaran alam sekitar: Tiada merkuri logam berbahaya
7 Warna: LED boleh diubah warnanya dengan mudah dengan kaedah pengubahsuaian kimia dengan melaraskan struktur jalur dan jurang jalur bahan untuk mencapai warna putih, jingga, merah, kuning, hijau, dan biru. Pada arus kecil, LED merah; apabila arus meningkat, ia boleh bertukar kepada jingga, kuning, dan akhirnya hijau. 8 Harga: Harga LED lebih mahal berbanding lampu filamen, tetapi harga beberapa LED boleh sepadan dengan harga satu lampu filamen. Setiap dioda isyarat berkisar antara 300 hingga 500.
Ketiga, tiga jenis LED monokromatik dan sejarah pembangunannya
Kehadiran sumber cahaya LED dari aplikasi terawal prinsip emitans cahaya sambungan PN semikonduktor yang dibuat pada awal 1960-an. Bahan yang digunakan ialah GaAsP, merah gelap (λp = 650nm), pada arus memacu 20 mA, fluks cahaya hanyalah beberapa persepuluh lumen, kecekapan pencahayaan sekitar 0.1 lumen / watt. Pada pertengahan 1970-an, pengenalan unsur In dan N, LED menghasilkan hijau (λp = 555nm), kuning (λp = 590nm) dan jingga (λp = 610nm), kecekapan pencahayaan juga meningkat kepada 1 lumen / watt. Hujung awal 1980-an, sumber cahaya LED GaAlAs telah dibangunkan menjadikan kecekapan cahaya LED merah mencapai 10 lumen / watt. Awal 1990-an, pembangunan berjaya dua bahan baharu iaitu GaAlInP untuk cahaya merah dan kuning serta GaInN untuk hijau kebiruan, kecekapan pencahayaan LED telah dibangunkan dengan ketara. Pada tahun 2000, yang terdahulu menghasilkan LED dalam zon merah dan jingga (λp = 615nm) dengan kecekapan cahaya 100 lm / W, manakala yang terakhir menghasilkan LED dengan kecekapan cahaya dalam zon hijau (λp = 530nm) yang boleh mencapai 50 lm / watt.
Keempat, Aplikasi LED Monokromatik
Sumber cahaya penunjuk LED awal digunakan untuk instrumen, dan kemudian dalam pelbagai lampu laluan berwarna LED serta paparan besar telah digunakan secara meluas untuk menghasilkan manfaat ekonomi dan sosial yang baik. Sebagai contoh, lampu trafik merah 12-inci, di Amerika Syarikat boleh menggunakan lampu incandescent 140-watt berkehidupan panjang, berkecekapan rendah sebagai sumber cahaya, ia menghasilkan 2000 lumen cahaya putih. Dengan penapis merah, kehilangan cahaya 90%, hanya 200 lumen cahaya merah. Dalam reka bentuk lampu baharu, Lumileds menggunakan 18 sumber cahaya LED merah, termasuk kehilangan litar, penggunaan kuasa keseluruhan 14 watt untuk menghasilkan kecekapan cahaya yang sama.
Lampu kereta juga merupakan kawasan penting aplikasi sumber cahaya LED. Pada tahun 1987, China mula memasang pada lampu brek kereta, kerana tindak balas LED yang pantas (nanosaat), membolehkan pemandu kenderaan di belakang mengetahui keadaan memandu awal untuk mengurangkan kemalangan belakang.
Selain itu, lampu LED juga digunakan dalam paparan warna penuh merah, hijau, biru di luar, penyala kecil, tali kunci dan bidang lain.
Kelima, Pembangunan LED Putih
Orang memerlukan sumber cahaya putih untuk tujuan pencahayaan umum. Kejayaan pembangunan LED putih pada tahun 1998. LED ini diperbuat daripada cip GaN dan ytrium aluminium garnet (YAG) yang dibungkus bersama. Cip GaN memancarkan cahaya biru (λp = 465nm, Wd = 30nm), sinter suhu tinggi dengan fosfor Ce3+ YAG yang terangsang oleh cahaya biru memancarkan cahaya kuning dengan puncak pada 550nm. Substrat LED biru dipasang dalam rongga pantu cawan berbentuk mangkuk, menutupi lapisan nipis resin yang dicampurkan dengan YAG, kira-kira 200-500nm. Cahaya biru yang dipancarkan oleh substrat LED sebahagiannya diserap oleh fosfor, dan beberapa fosfor biru memancarkan cahaya kuning yang dicampurkan, boleh menjadi terlalu putih. Kini, untuk LED putih InGaN/YAG, dengan mengubah komposisi kimia fosfor YAG dan menyesuaikan ketebalan lapisan fosfor, suhu warna 3500-10000K boleh diperoleh. Komersialisasi produk dengan fosfor kuning YAG untuk cip biru, kecekapan luminesens terbaiknya adalah kira-kira 25 lumen/watt, YAG diimport oleh Syarikat Nichia Jepun, dengan harga 2,000 yuan/kg; syarikat Jepun kedua, Sumitomo Electric, telah mengembangkan LED putih ZnSe, tetapi dengan kecekapan luminesens yang lebih rendah. Sesetengah jenis sumber cahaya LED putih tidak dapat dipisahkan daripada empat fosfor: ketiga-tiga warna primer bumi merah, hijau, dan kuning; serbuk biru merah jambu dan struktur garnet boleh dilihat dalam jadual untuk menjadi optimis tentang masa depan berbanding cahaya tiga panjang gelombang. Cip UV tidak organik ditambah fosfor tiga warna RGB yang digunakan untuk mengepung LED putih, peluang komersialisasi LED putih tiga panjang gelombang. Namun di sini, saiz zarah fosfor trikromatik agak kecil, keperluan kestabilan tinggi, aplikasi khusus masih diterokai.
Gambaran keseluruhan industri
Industri LED Nichia berkecerahan tinggi LED merupakan antara yang pertama menggunakan proses teknikal yang dikembangkan pada panjang gelombang berbeza, serta laser semikonduktor biru-ungu (Laser Diode; LD), pemain berat dalam industri, dan industri ini memegang paten LED biru. Nichia memiliki banyak paten asas untuk pengeluaran LED biru dan struktur elektrod, berpegang teguh pada strategi pellesenan luar yang hanya mengadopsi strategi pengeluaran sendiri, dengan maksud untuk memonopoli pasaran, menyebabkan harga LED biru tinggi. Namun, sebahagian industri yang mempunyai keupayaan pengeluaran menyatakan ketidaksentuhan yang ketara, sebahagian daripada industri LED Jepun berpendapat bahawa strategi Nichia Chemical akan menyebabkan Jepun dalam persaingan LED biru dan putih secara beransur-ansur kehilangan inisiatif daripada industri LED di Eropah dan Amerika Syarikat, serta negara-negara lain, yang akan menyebabkan kerosakan serius kepada industri LED secara keseluruhan di Jepun. Banyak pengendali akan melakukan segala yang mungkin untuk menjalankan R D dan pengeluaran LED biru. Selain Nichia Chemical dan Sumitomo Electric Toyoda Gosei, Luo Mu, Toshiba dan Sharp, Cree Amerika, tiga kilang pencahayaan terbesar di dunia singular, Philips, Osram, dan HP, Siemens, Riset, oleh EMCORE semua telah dimasukkan ke dalam produk R D dan pengeluaran telah memainkan peranan positif dalam mempromosikan penglibatan industri dari segi produk LED putih yang berorientasikan pasaran.
