Light-emitting diode, referred to as LED for short, refers to a semiconductor diode made of compounds containing gallium (Ga), arsenic (Als), Phosphor (P), Stickstoff (N), usw., which can convert electrical energy into light energy.
Visible light can be radiated when electrons and holes recombine, so they can be used to make light-emitting diodes. It is used as an indicator light in circuits and instruments, or as a text or number display. Gallium arsenide diodes emit red light, gallium phosphide diodes emit green light, silicon carbide diodes emit yellow light, and gallium nitride diodes emit blue light. Due to chemical properties, it is divided into organic light-emitting diode OLED and inorganic light-emitting diode LED.
It is a type of semiconductor diode that converts electrical energy into light energy. Like ordinary diodes, Leuchtdioden bestehen aus einem PN-Übergang und sind ebenfalls unidirektional leitfähig. Wenn eine Durchlassspannung an die Leuchtdiode angelegt wird, Die von der P-Region in die N-Region injizierten Löcher und die von der N-Region in die P-Region injizierten Elektronen werden jeweils innerhalb weniger Mikrometer in der Nähe des PN-Übergangs mit den Elektronen in der N-Region und den Löchern in der P-Region verbunden. Lochrekombination, Dies führt zu einer spontanen Fluoreszenzemission. Die Energiezustände von Elektronen und Löchern sind in verschiedenen Halbleitermaterialien unterschiedlich. Die Menge an Energie, die bei der Rekombination von Elektronen und Löchern freigesetzt wird, variiert, und desto mehr Energie wird freigesetzt, desto kürzer ist die Wellenlänge des emittierten Lichts. Üblicherweise werden Dioden verwendet, die rot emittieren, Grün, oder gelbes Licht. Die Sperrdurchbruchspannung von LEDs ist größer als 5 Volt. Seine Vorwärts-Volt-Ampere-Kennlinie ist sehr steil, und der Strombegrenzungswiderstand muss in Reihe geschaltet werden, um den Strom durch die Diode zu steuern. Der Strombegrenzungswiderstand R kann nach folgender Formel berechnet werden: R=(E－UF)/WENN
Wobei E die Versorgungsspannung ist, UF ist der Durchlassspannungsabfall der LED, und IF ist der normale Betriebsstrom der LED. Der Kernteil einer Leuchtdiode ist ein Wafer, der aus einem Halbleiter vom P-Typ und einem Halbleiter vom N-Typ besteht. Es gibt eine Übergangsschicht zwischen dem Halbleiter vom P-Typ und dem Halbleiter vom N-Typ, was als PN-Übergang bezeichnet wird. Im PN-Übergang einiger Halbleitermaterialien, wenn die injizierten Minderheitsträger mit den Mehrheitsträgern rekombinieren, the excess energy will be released in the form of light, thereby directly converting electrical energy into light energy. When a reverse voltage is applied to the PN junction, it is difficult for minority carriers to inject, so it does not emit light. This kind of diode made using the principle of injection electroluminescence is called light-emitting diode, commonly known as LED. When it is in the forward working state (das heißt, the forward voltage is applied to both ends), when the current flows from the anode to the cathode of the LED, the semiconductor crystal emits light of different colors from ultraviolet to infrared, and the intensity of light is related to the current.
The following are the inorganic semiconductor materials used in traditional light-emitting diodes and the colors they emit
White LED
Damals, Shuji Nakamura, der bei der Nichia Corporation in Japan arbeitete, erfand eine blaue LED mit kommerziellem Anwendungswert, die auf dem Halbleitermaterial Galliumnitrid mit großer Bandlücke basiert (GaN) und Indiumgalliumnitrid (InGaN). LED-ähnliche LEDs waren Ende der 1990er Jahre weit verbreitet. Theoretisch, Blaue LEDs können in Kombination mit original roten LEDs und grünen LEDs weißes Licht erzeugen, Weiße LEDs werden auf diese Weise jedoch nur selten hergestellt.
Die meisten der derzeit hergestellten weißen LEDs werden durch Abdecken einer blauen LED hergestellt (nahe UV, Wellenlänge 450 nm bis 470 nm) mit hellgelber Phosphorbeschichtung. Dieser gelbe Leuchtstoff wird üblicherweise durch Dotierung von mit Cer dotiertem Yttrium-Aluminium-Granat erhalten (Ce3+:YAG) Kristalle werden zu Pulver gemahlen und in einem dichten Bindemittel vermischt. Wenn der LED-Chip blaues Licht aussendet, Ein Teil des blauen Lichts wird vom Kristall effizient in überwiegend gelbes Licht mit breitem Spektrum umgewandelt (Die Mitte des Spektrums liegt bei etwa 580 nm). (Tatsächlich wird einkristallines Ce-dotiertes YAG eher als Szintillator denn als Leuchtstoff angesehen.) Denn das gelbe Licht stimuliert mit bloßem Auge die roten und grünen Rezeptoren, es vermischt sich mit dem blauen Licht der LED selbst, wodurch es wie weißes Licht aussieht , und seine Farbe wird oft genannt “Mondscheinweiß”. Diese Methode zur Herstellung weißer LEDs wurde von der Nichia Corporation entwickelt und wird seitdem bei der Herstellung weißer LEDs verwendet 1996. Zum Anpassen der Farbe von gelblichem Licht, Andere Seltenerdmetalle wie Terbium oder Gadolinium können als Ersatz für Cer verwendet werden (Ce) dotiert in Ce3+:YAG, und sogar ein Teil oder das gesamte Aluminium in YAG kann ersetzt werden. Aufgrund seiner spektralen Eigenschaften, Rote und grüne Objekte sehen bei dieser Art von LED-Beleuchtung nicht so lebendig aus wie bei Beleuchtung mit einer Breitspektrum-Lichtquelle. Zusätzlich, aufgrund unterschiedlicher Produktionsbedingungen, Die Farbtemperatur des fertigen Produkts dieser LED ist nicht einheitlich, von warmem Gelb bis kühlem Blau, Daher wird es während des Produktionsprozesses anhand seiner Eigenschaften unterschieden.
Eine andere Methode zur Herstellung weißer LEDs ähnelt einer Leuchtstofflampe. Die LEDs, die nahezu ultraviolettes Licht aussenden, sind mit einer Mischung aus zwei Leuchtstoffen beschichtet, Eines davon ist Europium, das rotes und blaues Licht aussendet, und der andere strahlt grünes Licht aus. Mit Zinksulfid dotiertes Kupfer und Aluminium (ZnS). Jedoch, da ultraviolette Strahlen das Epoxidharz im Klebstoff reißen und beschädigen können, die Herstellung ist schwieriger und die Lebensdauer kürzer. Im Vergleich zur ersten Methode, es ist weniger effizient und erzeugt mehr Wärme (weil der StokesShift größer ist), Der Vorteil besteht jedoch darin, dass die Eigenschaften des Spektrums besser sind, und das erzeugte Licht ist schöner. Und wegen der höheren Leistung der LED-UV-Licht, obwohl seine Effizienz geringer ist als die der ersten Methode, Die Ausgangshelligkeit ist ähnlich. Die neueste Methode zur Herstellung weißer LEDs verwendet keine Leuchtstoffe. Ein neuer Ansatz besteht darin, eine epitaktische Schicht aus ZnSe auf einem Zinkselenid wachsen zu lassen (ZnSe) Substrat. Wenn elektrifiziert, Seine aktive Zone sendet blaues Licht aus und das Substrat sendet gelbes Licht aus, Das ist weißes Licht, wenn es gemischt wird.
Polarität
The longer one of the two leads of the light-emitting diode is the positive pole, which should be connected to the positive pole of the power supply. The two leads of some light-emitting diodes are the same length, but there is a raised tongue on the shell, and the lead near the tongue is the positive pole.
LED -Druckschaltplatine Montage
LED unidirectional conductivity
The LED can only be turned on (energized) in one direction, which is called forward bias (forward bias voltage). When the current flows, electrons and holes recombine in it to emit monochromatic light, which is called the electroluminescence effect. , and the wavelength and color of the light are related to the type of semiconductor material used and the elemental impurities doped. It has the advantages of high efficiency, langes Leben, not easy to break, high switching speed, hohe Zuverlässigkeit, usw. mit denen herkömmliche Lichtquellen nicht mithalten können. Die Lichtausbeute von Weißlicht-LEDs wurde in den letzten Jahren deutlich verbessert. Gleichzeitig, Auch der Einkaufspreis pro tausend Lumen ist aufgrund der Konkurrenz unter den auf den Markt kommenden Herstellern deutlich gesunken. Allerdings nutzen immer mehr Menschen LED-Beleuchtung für Büros, Möbel, Dekoration, Schilder und sogar Straßenlaternen, technisch, die photoelektrische Umwandlungseffizienz von LEDs (das Verhältnis der effektiven Beleuchtungsstärke zum Stromverbrauch) ist immer noch niedriger als bei neuen Leuchtstofflampen. Die Richtung der künftigen Entwicklung der zivilen Nutzung im Land.
Merkmal
Im Vergleich zu Glühlampen und Neonlampen, Die Eigenschaften von Leuchtdioden sind: Die Arbeitsspannung ist sehr niedrig (manche haben nur ein paar Volt); Gut, hohe Zuverlässigkeit, langes Leben; durch Modulation der Stärke des fließenden Stroms, Die Intensität der Lumineszenz lässt sich leicht modulieren. Aufgrund dieser Eigenschaften, Leuchtdioden werden als Lichtquellen in einigen fotoelektrischen Steuergeräten und als Signalanzeigen in vielen elektronischen Geräten verwendet. Formen Sie den Rohrkern in Streifenform, und nutzen 7 streifenförmige lichtemittierende Röhren, um eine 7-Segment-Halbleiter-Digitalröhre zu bilden. Jede digitale Röhre kann anzeigen 0-9, 10 Arabische Ziffern und A, B, C, D, E , F und andere Buchstaben (Die Groß-/Kleinschreibung muss beachtet werden).
Parameter
Mehrere wichtige Aspekte der optischen LED-Parameter sind: Lichtstrom, Lichtausbeute, Lichtstärke, Lichtintensitätsverteilung, und Wellenlänge.
Lichtausbeute und Lichtstrom
Die Lichtausbeute ist das Verhältnis von Lichtstrom zu elektrischer Leistung, und die Einheit ist im Allgemeinen lm/W. Die Lichtausbeute stellt die energiesparenden Eigenschaften der Lichtquelle dar, Dies ist ein wichtiger Index zur Messung der Leistung moderner Lichtquellen.
Lichtstärke und Lichtstärkeverteilung
Die Lichtstärke einer LED ist ein Maß für ihre Lichtstärke in eine bestimmte Richtung. Denn die Lichtstärke von LEDs variiert bei verschiedenen Raumwinkeln stark, Wir haben die Lichtstärkeverteilungseigenschaften von LEDs untersucht. Dieser Parameter hat große praktische Bedeutung und wirkt sich direkt auf den minimalen Betrachtungswinkel des LED-Anzeigegeräts aus. Zum Beispiel, für große LED-Farbdisplays in Sportstätten, wenn der Ausstrahlungsbereich der gewählten LED-Einzelröhre sehr eng ist, Dann sieht das Publikum, das in einem relativ großen Winkel auf das Display blickt, verzerrte Bilder. Und auch Verkehrszeichenleuchten erfordern die Identifikation eines größeren Personenkreises.
Wellenlänge
Für die spektralen Eigenschaften von LEDs, Wir achten hauptsächlich darauf, ob die Monochromatizität gut ist, und wir sollten auch darauf achten, ob die Hauptfarben Rot sind, Gelb, Blau, Grün, und weiße LEDs sind rein. Denn in vielen Fällen, wie zum Beispiel Ampeln, Die Farbanforderungen sind relativ streng. Jedoch, Es wird beobachtet, dass einige LED-Signalleuchten in China grünlich-blau sind, und Rot ist tiefrot. Von diesem Phänomen, Unsere spezielle Forschung zu den spektralen Eigenschaften von LEDs ist sehr notwendig und sinnvoll.
Entwickeln
Geschichte
Leuchtdiode (Englisch: Leuchtdiode, als LED bezeichnet) ist eine elektronische Halbleiterkomponente, die elektrische Energie in Lichtenergie umwandeln kann. Diese Art von elektronischen Bauteilen gab es bereits 1962. In den frühen Tagen, es konnte nur rotes Licht mit geringer Leuchtkraft aussenden. Später, weitere monochromatische Lichtversionen wurden entwickelt. Heute, Das aussendebare Licht hat das sichtbare Licht überdeckt, Infrarotstrahlen und ultraviolette Strahlen, und auch die Leuchtkraft hat erheblich zugenommen. der Leuchtkraft. Und die Verwendung wurde auch als Anzeigelampen verwendet, Anzeigetafeln, usw. von Anfang an; mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Technologie, Leuchtdioden werden häufig in Displays verwendet, TV-Beleuchtung, Dekoration und Beleuchtung.
Trend
Mit der kontinuierlichen Entwicklung der Branche, Durchbrüche in der Technologie, und energische Bewerbungsförderung, Auch die Lichtausbeute von LEDs verbessert sich stetig, und der Preis sinkt ständig. Das Aufkommen neuer kombinierter Röhrenkerne hat auch die Leistung einer einzelnen LED-Röhre kontinuierlich gesteigert (Modul). Durch kontinuierliche Forschungs- und Entwicklungsbemühungen von Kollegen, Durchbrüche bei neuen optischen Designs, und Entwicklung neuer Lampentypen, Es wird erwartet, dass sich die Situation bei einzelnen Produkten weiter umkehrt. Durch die Verbesserung der Steuerungssoftware wird auch der Einsatz von LED-Beleuchtung komfortabler. Diese allmählichen Veränderungen spiegeln alle die breiten Perspektiven von LED-Leuchtdioden in Beleuchtungsanwendungen wider.
LED wird als Lichtquelle der vierten Generation bezeichnet, das die Eigenschaften der Energieeinsparung hat, Umweltschutz, Sicherheit, langes Leben, geringer Stromverbrauch, geringe Hitze, hohe Helligkeit, wasserdicht, Miniatur, stoßfest, einfaches Dimmen, konzentrierter Strahl, Einfache Wartung, usw., und kann in verschiedenen Indikationen weit verbreitet eingesetzt werden, zeigt an, Dekorationen, Hintergrundbeleuchtung, allgemeine beleuchtung und andere bereiche.
LED -Vorteile: hohe elektrooptische Umwandlungseffizienz (in der Nähe 60%, grüner Umweltschutz, langes Leben (bis zu 100,000 Std.), niedrige Arbeitsspannung (ca. 3V), Kein Verlust von Leben nach wiederholtem Umschalten, kleine Größe, weniger Wärmeentwicklung, hohe Helligkeit, dauerhaft, Einfach einzustellendes Licht, verschiedene Farben, konzentrierter und stabiler Strahl, Keine Startverzögerung;
Nachteile von LED: hohe Anschaffungskosten, schlechte Farbwiedergabe, geringe Effizienz von Hochleistungs-LED, Konstantstromantrieb (erfordert eine eigene Antriebsschaltung). Im Gegensatz, Es gibt bestimmte Mängel bei verschiedenen herkömmlichen Beleuchtungen.
Glühlampe: geringe elektrooptische Umwandlungseffizienz (um 10%), kurzes Leben (um 1000 Std.), hohe Heiztemperatur, Einzelfarbe und niedrige Farbtemperatur;
Leuchtstofflampen: geringe elektrooptische Umwandlungseffizienz (um 30%), schädlich für die Umwelt (enthält schädliche Elemente wie Quecksilber, ca. 3,5-5 mg/Stück), nicht einstellbare Helligkeit (Unterspannung kann nicht starten und glühen), ultraviolette Strahlung, Flackerphänomen, langsamer Start. Langsam, Der Preis für seltene Erden-Rohstoffe steigt (Phosphorpulver macht 60 bis 70 % der Kosten aus 10%), Wiederholtes Umschalten beeinträchtigt die Lebensdauer; das volumen ist groß.
Hochdruck-Gasentladungslampen: großer Stromverbrauch, unsichere Verwendung, kurzes Leben, Probleme mit der Wärmeableitung, Wird hauptsächlich für die Außenbeleuchtung verwendet.
Im Oktober 13, 2018, Huang Wei, an academician of the Chinese Academy of Sciences, and the team of Professor Wang Jianpu of the school increased the external quantum efficiency of perovskite light-emitting diodes (LEDs) Zu 20.7%, which was nearly half of the international counterparts. The results were recently published in the international academic journal “Nature “Main issue published
Status quo
In den 1990er Jahren, LED technology made great progress, not only the luminous efficiency surpassed incandescent lamps, but the light intensity reached the candlelight level, and the color also covered the entire visible spectrum from red to blue. The technological revolution at the light source level has led to various new applications, such as automotive signal lights, traffic lights, outdoor full-color large display screens, and special lighting sources.
Light-emitting diode applications:
Mit dem Fortschritt der hohen Helligkeit und der Mehrfarbenleuchtdioden, Auch das Anwendungsgebiet erweitert sich. Von der Kontrollleuchte für den unteren Lichtstrom bis zum Anzeigebildschirm, Vom Außenbildschirm über die Signallampe mit mittlerer Lichtstromleistung bis hin zur Weißlichtquelle für Spezialbeleuchtung, und schließlich zur allgemeinen Beleuchtungsquelle mit hohem Lichtstrom in der oberen rechten Ecke entwickelt. Das Jahr 2000 ist die Trennlinie der Zeit. In 2000, Alle Probleme mit der Farbsignalanzeige und Beleuchtung wurden gelöst, und spezielle Beleuchtungsanwendungen mit niedrigem und mittlerem Lichtstrom wurden begonnen, und als Allgemeinbeleuchtung Der Einsatz von Weißlichtbeleuchtung mit hohem Lichtstrom scheint einige Zeit in Anspruch zu nehmen, und kann nur durch eine weitere Erhöhung des Lichtstroms realisiert werden. Natürlich, this is also a process, which will be gradually realized with the increase of brightness and the decrease of price.
LED display
Since the mid-1980s, there have been monochrome and multi-color display screens, initially text screens or animation screens. In the early 1990s, the development of computer technology and integrated circuit technology enabled the video technology of LED display screens to be realized. TV images are directly displayed on the screen. Especially in the mid-1990s, blue and green ultra-high brightness LEDs were successfully developed and put into production quickly, which greatly expanded the application of outdoor screens, with an area ranging from 100 Zu 300 Quadratmeter. Momentan, LED displays are used in stadiums, Squares, venues, even streets, and shopping malls have been widely used. The Nasdaq full-color screen on Times Square in the United States is the most famous. The screen area is 120 feet x 90 Füße, which is equivalent to 1005m. It is made of green and red LEDs. Zusätzlich, it also accounts for a large proportion in securities market screens, bank exchange rate screens, interest rate screens, usw. Kürzlich, it has also developed greatly in the information screens of expressways and elevated roads. Light-emitting diodes are used in this The application in this field has become large-scale, forming a new industry, and can expect a relatively stable growth.
Traffic lights
Navigation lights have used LEDs as light sources for many years, and the current work is to improve and perfect them. Road traffic lights have made great progress in recent years, with rapid technological development and rapid application development. China verfügt derzeit über ca 40,000 Auftragsmengen pro Jahr. In Kalifornien, die Vereinigten Staaten ersetzt 50,000 Sätze traditioneller Lichtquellen-Signalleuchten mit LED-Ampeln innerhalb eines Jahres im letzten Jahr. Je nach Nutzungseffekt, die Auswirkungen eines langen Lebens, Energieeinsparung und Wartungsfreiheit liegen auf der Hand. Derzeit, Die Spitzenwellenlänge der LED-Lichtemission beträgt rote 630 nm , gelb 590nm, grün 505nm. Es ist zu beachten, dass der Antriebsstrom nicht zu groß sein sollte, Andernfalls beeinträchtigen die hohen Temperaturen unter der Sommersonne die Lebensdauer der LED.
Kürzlich, Die LED-Flughafen-Spezialsignalleuchten werden auf Flughäfen als Leuchtfeuer verwendet, Auch Flutlichter und Rundstrahler wurden erfolgreich eingesetzt, und die Ergebnisse sind sehr gut. Es verfügt über unabhängige geistige Eigentumsrechte und wurde für zwei Patente zugelassen. It has good reliability. , saving electricity, wartungsfrei, can be popularized and applied to various airports, replacing the old signal lights that have been used for decades, not only high brightness, but also because of the good purity of LED light color, it is particularly bright and easy to identify signals.
Due to the large variety of signal lamps used in railways, the required light intensity and angle of view are also different. Momentan, they are being intensively developed. It is estimated that they will be successfully developed and put into use one after another. Judging from the quantity, it is also a rather large market.
Car lights
Ultra-bright LEDs can be made into brake lights, tail lights and direction lights of cars, and can also be used for instrument lighting and interior lighting. Hinsichtlich der Vibrationsfestigkeit hat es offensichtliche Vorteile gegenüber Glühlampen, Energieeinsparung und lange Lebensdauer. Es wird als Bremslicht verwendet , Seine Reaktionszeit beträgt 60 ns, Das ist viel kürzer als die 140 ms von Glühlampen. Wenn Sie auf einer typischen Autobahn fahren, erhöht sich der Sicherheitsabstand um 4–6 m.
LCD-Hintergrundbeleuchtung
Als Hintergrundbeleuchtung einer Flüssigkristallanzeige, LED kann nicht nur als grün verwendet werden, Rot, Blau, Weiß, sondern auch als farbwechselnde Hintergrundbeleuchtung. Viele Produkte haben die Produktions- und Anwendungsphase erreicht. Kürzlich, LEDs werden zur Hintergrundbeleuchtung von LCD-Bildschirmen in Mobiltelefonen verwendet. , was die Qualität des Produkts verbessert, und die Wirkung ist sehr gut. Die Hintergrundbeleuchtung des 15 Zoll (1in≈2,5cm) LCD-Bildschirm aus 8 Blau, 24 grün und 32 Rote Luxeon-LEDs können 120 W erreichen, 2500 lm, und die Helligkeit beträgt 18000nits (Nissen, cd/m2). Die Hintergrundbeleuchtungsquelle des 22 LCD screen has also been made, which is only 6mm thick, not only has a good color mixing effect, but also has a color rendering index of more than 80. Although the large-scale backlight source is in the development stage at present, it has great potential .
Beleuchtung
Due to the increase in the brightness of light-emitting diodes and the decline in prices, coupled with long life, Energieeinsparung, driving and control are simpler than neon lights, not only can flash, but also change color, so single-color, multi-color and even LED lights made of ultra-high brightness LED The color-changing luminous column is matched with various luminous units of other shapes to decorate tall buildings, Brücken, streets, squares and other landscape projects. The beam of light reaches more than 10,000 Meter, and there are tens of thousands of colorful lights. Derzeit wird es sukzessive gefördert, und es wird geschätzt, dass es schrittweise expandieren und eine separate Branche bilden wird.
Lichtquelle
Die als Lichtquelle verwendete LED-Lichtquelle sollte weißes Licht sein. Die Klassifizierung der Weißlicht-LED-Lichtquellen ist in der Tabelle dargestellt 3. Derzeit, als Weißlicht-LED-Beleuchtungskörper für militärische Zwecke, Einige Sorten wurden in Massenproduktion gebracht. Da die LED-Lichtquelle keine Infrarotstrahlung hat, es ist leicht zu verbergen, und es hat auch die Vorteile der Vibrationsfestigkeit, Geeignet für Batteriestromversorgung, solide Struktur und leicht zu tragen, und wird eine große Entwicklung bei speziellen Lichtquellen haben. Rasenlampen und Erdlampen für den Volksgebrauch wurden in großem Umfang hergestellt, und sie werden auch als Mikroskope verwendet. Feldbeleuchtung, Taschenlampen, Scheinwerfer des Chirurgen, Beleuchtung für Museen oder Kunstausstellungen, und Lesetischlampen. Mit dem Anstieg des Lichtstroms und dem Rückgang der Preise, Die Anwendung wird schrittweise erweitert, um den Übergang von der Spezialbeleuchtung zur Allgemeinbeleuchtung zu vollenden. Das wird geschätzt 2005-2010 Die Jahrestagung begibt sich in den Bereich der Allgemeinbeleuchtung
Einstufung
Leuchtdioden können auch in gewöhnliche monochromatische Leuchtdioden unterteilt werden, Leuchtdioden mit hoher Helligkeit, Leuchtdioden mit ultrahoher Helligkeit, farbverändernde Leuchtdioden, blinkende Leuchtdioden, spannungsgesteuerte Leuchtdioden, Infrarot-Leuchtdioden, und Leuchtdioden mit negativem Widerstand.
Es gibt zwei Arten von LED-Steuerungsmodi, Konstantstrom und Konstantspannung, und es gibt viele Dimmmethoden, wie analoges Dimmen und PWM-Dimmen. Most LEDs use constant current control, which can keep the LED current stable and not easily affected. The change of VF can prolong the service life of LED lamps.
Ordinary monochrome light emitting diode
Ordinary monochromatic light-emitting diodes have the advantages of small size, niedrige Arbeitsspannung, small working current, uniform and stable light emission, fast response speed, langes Leben, usw., and can be driven by various DC, Wechselstrom, pulse and other power sources to light up. It is a current-controlled semiconductor device, and it needs to be connected in series with a suitable current-limiting resistor.
The luminous color of an ordinary monochromatic light-emitting diode is related to the wavelength of light, and the wavelength of light depends on the semiconductor material used to manufacture the light-emitting diode. Die Wellenlänge der roten Leuchtdiode beträgt im Allgemeinen 650 bis 700 nm, Die Wellenlänge der bernsteinfarbenen Leuchtdiode beträgt im Allgemeinen 630-650 nm, Die Wellenlänge der orangefarbenen Leuchtdiode beträgt im Allgemeinen ca 610-630 nm, Die Wellenlänge der gelben Leuchtdiode beträgt im Allgemeinen ca 585 nm, und die grüne Leuchtdiode. Die Wellenlänge der Diode beträgt im Allgemeinen 555 bis 570 nm. Zu den im Haushalt häufig verwendeten gewöhnlichen monochromatischen Leuchtdioden gehört BT (Werksstandardmodell) Serie, FG (Standardmodell des Ministeriums) Serie und 2EF-Serie, siehe Tabelle 4-26, Tisch 4-27 und Tisch 4-28.
Zu den häufig verwendeten importierten gewöhnlichen monochromatischen Leuchtdioden gehören die SLR-Serie und die SLC-Serie.
Monochrome Leuchtdiode mit hoher Helligkeit
Monochromatische Leuchtdioden mit hoher Helligkeit und monochromatische Leuchtdioden mit ultrahoher Helligkeit verwenden andere Halbleitermaterialien als gewöhnliche monochromatische Leuchtdioden, Daher ist auch die Intensität des Lichts unterschiedlich.
Normalerweise, Materialien wie Galliumaluminiumarsenid (GaAlAs) werden für monochrome Leuchtdioden mit hoher Helligkeit verwendet, Materialien wie Galliumindiumarsenidphosphid (GaAsInP) werden für monochrome Leuchtdioden mit ultrahoher Helligkeit verwendet, und Galliumphosphid (Lücke) wird für gewöhnliche monochrome Leuchtdioden verwendet. ) oder Galliumarsenidphosphid (GaAsP) und andere Materialien.
Die Hauptparameter häufig verwendeter roter Leuchtdioden mit hoher Helligkeit sind in der Tabelle aufgeführt 4-29, und die Hauptparameter häufig verwendeter monochromatischer Leuchtdioden mit ultrahoher Helligkeit sind in der Tabelle aufgeführt 4-30.
Farbwechselnde LED
Farbwechselnde Leuchtdioden sind Leuchtdioden, die die Farbe ihres Lichts ändern können. Farbwechselnde Leuchtdioden können in zweifarbige Leuchtdioden unterteilt werden, dreifarbige Leuchtdioden und mehrfarbig (Rot, Blau, Grün, weiß, vier Farben) Leuchtdioden.
Farbwechsel-LEDs können in farbwechselnde LEDs mit zwei Anschlüssen unterteilt werden, Farbwechsel-LEDs mit drei Anschlüssen, Farbwechsel-LEDs mit vier Anschlüssen und farbwechselnde LEDs mit sechs Anschlüssen entsprechend der Anzahl der Pins.
Die am häufigsten verwendeten zweifarbigen LEDs sind die Serien 2EF und TB, und die am häufigsten verwendeten dreifarbigen LEDs sind 2EF302, 2EF312, 2EF322 und andere Modelle.
Blinkende Leuchtdiode
Blinkende Leuchtdiode (BTS) ist ein spezielles lichtemittierendes Gerät, das aus integrierten CMOS-Schaltkreisen und Leuchtdioden besteht, die zur Alarmanzeige sowie zur Unter- und Überspannungsanzeige verwendet werden können.
Wenn die blinkende Leuchtdiode verwendet wird, Es ist nicht erforderlich, weitere Komponenten anzuschließen, solange eine entsprechende DC-Arbeitsspannung vorhanden ist (5V) wird an beiden Enden seiner Stifte angebracht, Es kann blinken und Licht aussenden.
Spannungsgesteuerte Leuchtdioden
Gewöhnliche Leuchtdioden sind stromgesteuerte Geräte, und bei Verwendung muss ein strombegrenzender Widerstand mit einem geeigneten Widerstandswert in Reihe geschaltet werden. Die spannungsgesteuerte Leuchtdiode (Editor) erfolgt durch die Integration einer Leuchtdiode und eines strombegrenzenden Widerstands, und kann im Gebrauch direkt an beide Enden des Netzteils angeschlossen werden. Machen Sie eine gewöhnliche rote Leuchtdiode
Die Spannung kann einwirken 3 Volt – 10 Volt, wie YX503URC, YX304URC, YX503BRC Spannungs-LED-Leuchtdioden, Bereitstellung größerer Auswahlmöglichkeiten für Ingenieure und technische Entwickler.
Infrarot-Leuchtdiode
Infrarot-Leuchtdiode, auch als Infrarot-Diode bekannt, ist ein lichtemittierendes Gerät, das elektrische Energie direkt in Infrarotlicht umwandeln kann (unsichtbares Licht) und strahle es aus. Es wird hauptsächlich in verschiedenen Lichtsteuerungs- und Fernbedienungsübertragungsschaltungen verwendet.
Der Aufbau und das Prinzip von Infrarot-Leuchtdioden ähneln gewöhnlichen Leuchtdioden, aber die verwendeten Halbleitermaterialien sind unterschiedlich. Infrarot-Leuchtdioden verwenden üblicherweise Materialien wie Galliumarsenid (Gaas), Galliumaluminidarsenid (GaAlAs), und sind in vollständig transparentem oder hellblauem oder schwarzem Harz verpackt.
Zu den häufig verwendeten Infrarot-Leuchtdioden gehört die SIR-Serie, SIM-Serie, PLT-Serie, GL-Serie, HIR-Serie und HG-Serie.
Batterie-LED-Licht
iViTi On, verfügt über einen eingebauten Akku, der die Leuchtdauer bis zu 3 Std.. Bei Stromversorgung, Der Akku wird aufgeladen und die Glühbirne leuchtet normal. Im Falle eines Stromausfalls, Die Glühbirne wechselt automatisch in den Batteriemodus.
Messung
Allgemeine Inspektion
Gewöhnliche Leuchtdiodenerkennung
(1) Überprüfen Sie dies mit einem Multimeter. Mithilfe eines Zeigermultimeters mit einem ×10kΩ-Block lässt sich grob beurteilen, ob die Leuchtdiode gut oder schlecht ist. Normalerweise, Der Durchlasswiderstand der Diode beträgt 10 bis 200 kΩ, und der Rückwärtswiderstand ist ∝. Wenn der Durchlasswiderstandswert ist 0 oder ∞, und der Rückwärtswiderstandswert ist klein oder 0, es kann leicht beschädigt werden. Diese Detektionsmethode kann die Lumineszenz der Leuchtröhre nicht wirklich erkennen, because the ×10kΩ block cannot provide a large forward current to the LED.
If you have two pointer multimeters (preferably the same model), you can better check the light-emitting diodes. Connect a wire from the “+” post of one of the multimeters to the “-” post of the other meter. The remaining “-” pens are connected to the positive electrode (P area) of the luminous tube under test, and the remaining “+” pens are connected to the negative electrode (N area) of the luminous tube under test. Both multimeters are set to ×10kΩ block. Under normal circumstances, it can emit light normally after being connected. If the brightness is very low or even does not emit light, both multimeters can be dialed to ×1mΩ; if it is still very dark or even does not emit light, Dies bedeutet, dass die Leistung der Leuchtdiode schlecht oder beschädigt ist. Es ist zu beachten, dass die beiden Multimeter zu Beginn der Messung nicht auf ×1mΩ gestellt werden können, um übermäßigen Strom zu vermeiden und die Leuchtdioden zu beschädigen.
(2) Messung der externen Stromversorgung. Die optischen und elektrischen Eigenschaften von Leuchtdioden können mit einer geregelten 3-V-Quelle oder zwei in Reihe geschalteten Trockenbatterien und einem Multimeter genauer gemessen werden (entweder Zeiger oder digital). Zu diesem Zweck, Der Stromkreis kann wie in der Abbildung dargestellt angeschlossen werden 10. Wenn die gemessene VF zwischen liegt 1.4 und 3V, und die Helligkeit des Lichts ist normal, es bedeutet, dass das Licht normal ist. Wenn VF=0 oder VF≈3V gemessen wird und kein Licht vorhanden ist, es bedeutet, dass die Leuchtröhre kaputt ist.
Detection of infrared light-emitting diodes
Due to the infrared light-emitting diode, it emits 1-3μm infrared light, which cannot be seen by the naked eye. Normalerweise, the emission power of a single infrared light-emitting diode is only a few mW, and the angular distribution of the luminous intensity of different types of infrared LEDs is also different. The forward voltage drop of infrared LED is generally 1.3 ~ 2.5V. Because the infrared light emitted by it is invisible to the human eye, the detection method using the above-mentioned visible light LED can only determine whether the forward and reverse electrical characteristics of its PN junction are normal, but cannot determine whether its luminescence is normal or not. For this reason, it is best to prepare a photosensitive device (such as 2CR, 2DR-Silizium-Fotozelle) als Empfänger. Verwenden Sie ein Multimeter, um die Spannungsänderung an der Batterie zu messen. Um zu beurteilen, ob die Infrarot-LED Infrarotlicht aussendet, nachdem ein geeigneter Vorwärtsstrom hinzugefügt wurde.
Helligkeit
Installieren und debuggen Sie die Lichtintensitäts-Standardlampe, LED und Silizium-Fotodiode ausgestattet mit V (l) Filter auf der optischen Bank, Passen Sie die Position des Filaments besonders genau an, die Position des LED-Licht emittierenden Teils und die Position der Empfangsfläche.
Kalibrieren Sie zunächst die Silizium-Fotodiode mit der Lichtintensitäts-Standardlampe, C=E/S
Wobei Rs=Is/Ds
Ds ist der Abstand zwischen der Standardlampe und dem Empfänger, Dies ist die Lichtintensität der Standardlampe, Rs ist die Reaktion der Standardlampe.
Et=C R t wobei E t die Beleuchtungsstärke der zu testenden LED ist, R t ist die Reaktion der getesteten LED, dann beträgt die Lichtintensität I t der LED: I t=E t Dt
Dabei ist Dt der Abstand zwischen der LED und der Empfangsfläche.
Für LED, seine lichtemittierende Oberfläche hat die Form einer Kuppel, und die Lichtverteilung ist etwas ganz Besonderes, also bei unterschiedlichen Messabständen, Der Lichtintensitätswert ändert sich, was vom umgekehrten quadratischen Abstandsgesetz abweicht, auch wenn der Messabstand fest ist, Allerdings ist die Akzeptanz abhängig vom Empfangsbereich des Sensors, Der Lichtintensitätswert ändert sich ebenfalls. daher, um die Messgenauigkeit zu verbessern, Es ist besser, den Messabstand und die Größe des Empfangsbereichs relativ festzulegen. Zum Beispiel, Der Messabstand beträgt 316 mm, wie von GIE empfohlen, und der Empfängerbereich ist auf 10×10 mm festgelegt. Unter dem gleichen Messabstand, Der LED-Drehwinkel ist unterschiedlich, und seine Lichtintensität ändert sich entsprechend. daher, um den besten Wert zu erzielen, Am besten liest man den Maximalwert R t ab.
Lichtstrom
Die Lichtstrommessung erfolgt auf dem Drehteller des Goniophotometers, auf dem die LED verbaut ist. Der Drehteller dreht sich in seiner horizontalen Ebene um ±90 Grad um die vertikale Achse, und die LED dreht sich 360 Grad um die fotometrische Achse auf der vertikalen Ebene. Die Steuerung des Drehwinkels in der horizontalen und vertikalen Ebene erfolgt durch Schrittmotoren. Der Drehtisch bewegt sich frei auf der Führungsschiene. Bei der Messung von Standardlampen, Der Drehteller sollte die Führungsschiene verlassen.
Beim Messen, Der große Drehteller dreht sich in der horizontalen Ebene um die vertikale Achse, mit einem Schrittwinkel von 0,9°, 90° in positiver Richtung und 90° in umgekehrter Richtung. Auch die LED selbst rotiert. In jedem horizontalen Winkel, Das Signal wird alle 18° auf der vertikalen Ebene erfasst. Nach einer 360° Drehung, insgesamt 20 Daten erhoben werden, und der Gesamtlichtstrom wird nach folgender Formel berechnet.
Wenn sich die große Scheibe um 0° bis 90° dreht, Die kleine Scheibe kann von 0° bis 360° gedreht werden. Jedoch, wenn sich die große Platte um 0° bis 90° dreht, Es kann zu Fehlern kommen, die durch Unebenheiten verursacht werden (asymmetrisch) LED-Installation, Die beste Lösung besteht also darin, die große Platte um -90°～0°～90° zu drehen, und die kleine Platte dreht sich immer noch um 0° bis 360°, Nehmen Sie den Durchschnitt der Beleuchtungsstärkewerte bei Winkeln, deren Absolutwerte in den beiden Bereichen 0° bis 90° und -90° bis 0° gleich sind, und nehmen Sie den Durchschnittswert als Wert innerhalb von 0° bis 90°.
Die zweite Methode zur Messung des LED-Gesamtlichtstroms ist die Integralmethode. Der Vorteil dieser Methode besteht darin, dass sie einfach und leicht umzusetzen ist, aber die Messgenauigkeit ist nicht hoch. Die Berechnungsmethode für den Gesamtlichtstrom der LED ist wie folgt, Berechnen Sie zunächst den Lichtstrom Φs der Standardlampe (Lichtintensitätswert I s) Eintritt in die Ulbrichtkugel in einer Entfernung von 1 Abstand vom Einfallsfenster der Ulbrichtkugel (Einfallsfensterbereich A), Φs=I s · A /I 2
Lesen Sie das Fotostromsignal am Empfänger aus, Platzieren Sie dann die LED am Fenster, und lesen Sie das entsprechende Photostromsignal des Empfängers aus, dann beträgt der Gesamtlichtstrom Φ der LED:
Φt=It/IsΦs·K wobei K der Farbkorrekturkoeffizient ist.
Leistungsanforderungen
Hohe Zuverlässigkeit zeichnet sich insbesondere durch die Antriebsstromversorgung von LED-Straßenlaternen aus, die in großer Höhe installiert sind, was die Wartung umständlich und kostspielig macht.
Hocheffiziente LEDs sind energiesparende Produkte, und der Wirkungsgrad der Antriebsstromversorgung muss hoch sein. Dies ist besonders wichtig für die Struktur, bei der das Netzteil in der Lampe installiert ist. Denn die Lichtausbeute von LEDs nimmt mit steigender LED-Temperatur ab, Die Wärmeableitung von LED ist sehr wichtig. Der Wirkungsgrad des Netzteils ist hoch, Sein Stromverbrauch ist gering, und die in der Lampe erzeugte Wärme ist gering, Dadurch wird auch der Temperaturanstieg der Lampe verringert. Es ist vorteilhaft, den Lichtabfall von LEDs zu verzögern.
Hoher Leistungsfaktor Der Leistungsfaktor ist die Anforderung des Netzes an die Last. Allgemein, Für Elektrogeräte gibt es im Folgenden keinen verbindlichen Index 70 Watt. Obwohl der niedrige Leistungsfaktor eines einzelnen Elektrogeräts mit geringer Leistung kaum Auswirkungen auf das Stromnetz hat, aber wenn nachts alle aufleuchten, Die Konzentration gleichartiger Lasten führt zu einer erheblichen Verschmutzung des Stromnetzes. Für 30W~40W LED-Antriebsleistung, es wird gesagt, dass in naher Zukunft, Es können bestimmte Indexanforderungen für den Leistungsfaktor gelten.
Es gibt zwei gängige Fahrmethoden: Eine davon ist eine Konstantspannungsquelle für mehrere Konstantstromquellen, und jede Konstantstromquelle versorgt jede LED einzeln mit Strom. Auf diese Weise, Die Kombination ist flexibel, und der Ausfall einer LED hat keinen Einfluss auf die Arbeit anderer LEDs, aber die Kosten werden etwas höher sein. Das andere ist eine Gleichstromversorgung mit konstantem Strom, LEDs laufen in Reihe oder parallel. Sein Vorteil ist, dass die Kosten geringer sind, aber die Flexibilität ist schlecht, und es ist notwendig, das Problem zu lösen, dass ein bestimmter LED-Fehler den Betrieb anderer LEDs nicht beeinträchtigt. Diese beiden Formen existierten eine Zeit lang nebeneinander. Die Mehrkanal-Stromversorgungsmethode mit Konstantstromausgang ist hinsichtlich Kosten und Leistung besser. Vielleicht wird es in Zukunft die Mainstream-Richtung sein.
Überspannungsschutz Die Fähigkeit von LEDs, Überspannungen zu widerstehen, ist relativ gering, insbesondere die Fähigkeit, Rückspannungen zu widerstehen. Wichtig ist auch die Stärkung des Schutzes in diesem Bereich. Einige LED-Leuchten werden im Außenbereich installiert, wie zum Beispiel LED-Straßenlaternen. Aufgrund der Schwankung der Netzlast und der Induktion von Blitzeinschlägen, Verschiedene Überspannungen werden aus dem Netzsystem eindringen, und einige Überspannungen können Schäden an der LED verursachen. daher, Das Netzteil des LED-Antriebs muss in der Lage sein, das Eindringen von Überspannungen zu unterdrücken und die LED vor Beschädigung zu schützen.
Schutzfunktion Zusätzlich zur herkömmlichen Schutzfunktion des Netzteils, Am besten fügen Sie dem Konstantstromausgang eine negative Rückkopplung der LED-Temperatur hinzu, um zu verhindern, dass die LED-Temperatur zu hoch wird.
Was den Schutz angeht, Die Lampen werden draußen installiert, Die Stromversorgungsstruktur sollte wasserdicht und feuchtigkeitsbeständig sein, und die Schale sollte lichtbeständig sein.
Die Lebensdauer des Antriebsnetzteils sollte der Lebensdauer der LED entsprechen.
Es muss den Anforderungen der Sicherheitsvorschriften und der elektromagnetischen Verträglichkeit entsprechen.
Anwendung
In der Vergangenheit 10 Jahre vom Aufkommen der LED in den 1960er bis 1980er Jahren, LEDs hatten nur Rot, Gelb, und grüne Farben, und die Lichtausbeute war sehr gering (nur etwa 1 lm/W), Die Helligkeit war relativ gering, und der Preis war hoch. Benutzen Sie es einfach als Kontrollleuchte für die Elektronik. Aus der Perspektive der LED-Entwicklung und Anwendungsgeschichte, Dieser Zeitraum ist die Anzeigeanwendungsphase der LED.
Wechselstromleuchte
Solange der Stromkreis an eine 220V/50Hz Wechselstromversorgungsleitung angeschlossen ist, Die LED leuchtet, um anzuzeigen, dass das Gerät eingeschaltet ist. Der Widerstandswert des Strombegrenzungswiderstands R beträgt 220V/IF.
Kontrollleuchte des AC-Schalters
Die Schaltung verwendet LED als Schaltanzeigeleuchte einer Glühlampe. Wenn der Schalter ausgeschaltet ist und die Glühbirne erloschen ist, Der Strom bildet eine Schleife durch R, LED und Glühbirne EL, und die LED leuchtet, Dies ist für Menschen praktisch, um den Schalter im Dunkeln zu finden. Zu diesem Zeitpunkt, Der Strom in der Schleife ist sehr klein, und die Glühbirne leuchtet nicht. Wenn der Schalter eingeschaltet ist, Die Glühbirne leuchtet und die LED ist aus.
Licht der Wechselstromsteckdose
Eine Schaltung mit einer Zweifarbe (gemeinsame Kathode) LED als Kontrollleuchte für eine Steckdose. Die Stromversorgung der Steckdose wird über den Schalter S gesteuert. Wenn die rote LED leuchtet, Die Steckdose hat keinen Strom; wenn die grüne LED leuchtet, die Steckdose hat Strom.
Kontrollleuchte des Sicherungshalters
Die LED dient als Schaltkreis für die Kontrollleuchte des Sicherungssockels des Werksgeräte-Verteilerkastens. Wenn die Sicherung intakt ist, Die LED ist aus; wenn die Sicherung durchgebrannt ist, Die LED leuchtet auf, um dem Benutzer anzuzeigen, welche Sicherung durchgebrannt ist und ausgetauscht werden muss. Dies ist sehr praktisch für Porzellankernsicherungen, die mit bloßem Auge nicht erkennbar sind.
LED-Werbetafelleuchten
LED-Monochrom- oder Farbdisplay
Allgemein, Das monochrome Display dient zur Anzeige einzeiliger chinesischer Schriftzeichen, und das Farbdisplay wird für Großbildfernseher im Freien verwendet.
LED-Straßenlaternen
LED-Autosignalleuchten und LED-Leuchten für Elektrofahrzeuge
UGPCB unterstützt das LED-Leiterplattenmontagegeschäft, Wir sind eine professionelle PCBA-Montagefabrik aus einer Hand, Sie können gerne eine Bestellung aufgeben.
