Diodo emissor de luz, referido como LED para abreviar, refere-se a um diodo semicondutor feito de compostos contendo gálio (Gá), arsênico (Como), fósforo (P), azoto (N), etc., que pode converter energia elétrica em energia luminosa.
A luz visível pode ser irradiada quando elétrons e buracos se recombinam, então eles podem ser usados para fazer diodos emissores de luz. É usado como luz indicadora em circuitos e instrumentos, ou como exibição de texto ou número. Diodos de arsenieto de gálio emitem luz vermelha, diodos de fosfeto de gálio emitem luz verde, diodos de carboneto de silício emitem luz amarela, e diodos de nitreto de gálio emitem luz azul. Devido às propriedades químicas, é dividido em diodo emissor de luz orgânico OLED e diodo emissor de luz inorgânico LED.
É um tipo de diodo semicondutor que converte energia elétrica em energia luminosa. Como diodos comuns, diodos emissores de luz são compostos por uma junção PN e também possuem condutividade unidirecional. Quando uma tensão direta é aplicada ao diodo emissor de luz, os buracos injetados da região P para a região N e os elétrons injetados da região N para a região P são respectivamente conectados aos elétrons na região N e aos buracos na região P dentro de alguns mícrons perto da junção PN. Recombinação de buraco, resultando em emissão espontânea de fluorescência. Os estados de energia dos elétrons e buracos são diferentes em diferentes materiais semicondutores. A quantidade de energia liberada quando elétrons e lacunas se recombinam varia, e quanto mais energia liberada, quanto menor o comprimento de onda da luz emitida. Comumente usados são diodos que emitem vermelho, verde, ou luz amarela. A tensão de ruptura reversa dos LEDs é maior que 5 volts. Sua curva característica volt-ampere direta é muito íngreme, e o resistor limitador de corrente deve ser conectado em série para controlar a corrente através do diodo. O resistor limitador de corrente R pode ser calculado pela seguinte fórmula: R =(E partida －UF)/SE
Onde E é a tensão da fonte de alimentação, UF é a queda de tensão direta do LED, e IF é a corrente operacional normal do LED. A parte central de um diodo emissor de luz é um wafer composto de um semicondutor tipo P e um semicondutor tipo N.. Existe uma camada de transição entre o semicondutor tipo P e o semicondutor tipo N, que é chamada de junção PN. Na junção PN de alguns materiais semicondutores, quando os portadores minoritários injetados se recombinam com os portadores majoritários, o excesso de energia será liberado na forma de luz, convertendo assim diretamente energia elétrica em energia luminosa. Quando uma tensão reversa é aplicada à junção PN, é difícil para os portadores minoritários injetarem, então não emite luz. Este tipo de diodo feito usando o princípio da eletroluminescência por injeção é chamado de diodo emissor de luz, comumente conhecido como LED. Quando está no estado de trabalho direto (aquilo é, a tensão direta é aplicada em ambas as extremidades), quando a corrente flui do ânodo para o cátodo do LED, o cristal semicondutor emite luz de cores diferentes, do ultravioleta ao infravermelho, e a intensidade da luz está relacionada à corrente.
A seguir estão os materiais semicondutores inorgânicos usados nos diodos emissores de luz tradicionais e as cores que eles emitem.
LED branco
Naquela hora, Shuji Nakamura, que estava trabalhando na Nichia Corporation no Japão, inventou um LED azul com valor de aplicação comercial baseado em materiais semicondutores de banda larga nitreto de gálio (GaN) e nitreto de índio e gálio (InGaN). LEDs semelhantes a LED foram amplamente utilizados no final da década de 1990. Em teoria, LEDs azuis combinados com LEDs vermelhos originais e LEDs verdes podem produzir luz branca, mas os LEDs brancos raramente são produzidos desta forma.
A maioria dos LEDs brancos produzidos atualmente são feitos cobrindo um LED azul (quase UV, comprimento de onda 450nm a 470nm) com um revestimento de fósforo amarelo claro. Este fósforo amarelo é geralmente obtido por dopagem com granada de ítrio e alumínio dopada com cério. (Ce3+:YAG) os cristais são moídos em pó e misturados em um aglutinante denso. Quando o chip LED emite luz azul, parte da luz azul será eficientemente convertida pelo cristal em uma luz principalmente amarela com amplo espectro (o centro do espectro é cerca de 580 nm). (Na verdade, o YAG dopado com Ce de cristal único é visto mais como um cintilador do que como um fósforo.) Como a luz amarela estimula os receptores vermelhos e verdes a olho nu, ele se mistura com a luz azul do próprio LED, fazendo parecer luz branca , e sua cor é frequentemente chamada “luar branco”. Este método de fabricação de LEDs brancos foi desenvolvido pela Nichia Corporation e tem sido utilizado na produção de LEDs brancos desde 1996. Para ajustar a cor da luz amarelada, outros metais de terras raras, térbio ou gadolínio, podem ser usados para substituir o cério (Ce) dopado em Ce3+:YAG, e até mesmo parte ou todo o alumínio do YAG pode ser substituído. Devido às suas características espectrais, objetos vermelhos e verdes não parecerão tão vívidos sob este tipo de iluminação LED como quando iluminados por uma fonte de luz de amplo espectro. Além disso, devido à variação das condições de produção, a temperatura da cor do produto acabado deste LED não é uniforme, variando do amarelo quente ao azul frio, por isso será diferenciado de acordo com suas características durante o processo de produção.
Outro método de fazer LEDs brancos é um pouco como uma lâmpada fluorescente. Os LEDs que emitem luz quase ultravioleta são revestidos com uma mistura de dois fósforos, um é o európio que emite luz vermelha e azul, e o outro emite luz verde. Cobre e alumínio dopados com sulfeto de zinco (ZnS). No entanto, uma vez que os raios ultravioleta podem rachar e deteriorar a resina epóxi no adesivo, a produção é mais difícil e a vida útil é mais curta. Comparado com o primeiro método, é menos eficiente e gera mais calor (porque o StokesShift é maior), mas a vantagem é que as características do espectro são melhores, e a luz produzida é mais bonita. E por causa da maior potência do LED de luz ultravioleta, embora sua eficiência seja inferior à do primeiro método, o brilho de saída é semelhante. O método mais recente de fabricação de LEDs brancos não usa fósforos. Uma nova abordagem é fazer crescer uma camada epitaxial de ZnSe em um seleneto de zinco (ZnSe) substrato. Quando eletrificado, sua zona ativa emitirá luz azul e o substrato emitirá luz amarela, que é luz branca quando misturada.
polaridade
Quanto mais longo um dos dois terminais do diodo emissor de luz for o pólo positivo, que deve ser conectado ao pólo positivo da fonte de alimentação. Os dois terminais de alguns diodos emissores de luz têm o mesmo comprimento, mas há uma língua levantada na concha, e a ponta perto da língua é o pólo positivo.
Conjunto de placa de circuito impresso LED
Condutividade unidirecional LED
O LED só pode ser ligado (energizado) em uma direção, que é chamado de viés direto (tensão de polarização direta). Quando a corrente flui, elétrons e buracos se recombinam para emitir luz monocromática, que é chamado de efeito de eletroluminescência. , e o comprimento de onda e a cor da luz estão relacionados ao tipo de material semicondutor utilizado e às impurezas elementares dopadas. Tem as vantagens de alta eficiência, longa vida, não é fácil de quebrar, alta velocidade de comutação, alta confiabilidade, etc.. que as fontes de luz tradicionais não conseguem igualar. A eficiência luminosa dos LEDs de luz branca melhorou significativamente nos últimos anos. Ao mesmo tempo, o preço de compra por mil lúmens também caiu significativamente devido à concorrência entre os fabricantes que entram no mercado. Embora cada vez mais pessoas utilizem iluminação LED para escritórios, mobília, decoração, letreiros e até luzes de rua, tecnicamente, a eficiência de conversão fotoelétrica de LEDs (a relação entre a iluminância efetiva e o consumo de eletricidade) ainda é inferior ao das novas lâmpadas fluorescentes. A direção do desenvolvimento futuro do uso civil do país.
Característica
Comparado com lâmpadas incandescentes e lâmpadas de néon, as características dos diodos emissores de luz são: a tensão de trabalho é muito baixa (alguns têm apenas alguns volts); Bom, alta confiabilidade, longa vida; modulando a força da corrente que passa, a intensidade da luminescência pode ser facilmente modulada. Devido a essas características, diodos emissores de luz são usados como fontes de luz em alguns equipamentos de controle fotoelétrico e como displays de sinal em muitos dispositivos eletrônicos. Faça o núcleo do tubo em forma de tira, e usar 7 tubos emissores de luz em forma de tira para formar um tubo digital semicondutor de 7 segmentos. Cada tubo digital pode exibir 0-9, 10 Números arábicos e A, B, C, D, E , F e outras letras (deve diferenciar maiúsculas de minúsculas).
Parâmetro
Vários aspectos importantes dos parâmetros ópticos do LED são: fluxo luminoso, eficiência luminosa, intensidade luminosa, distribuição de intensidade de luz, e comprimento de onda.
Eficiência luminosa e fluxo luminoso
A eficiência luminosa é a relação entre o fluxo luminoso e a energia elétrica, e a unidade geralmente é lm/W. A eficiência luminosa representa as características de economia de energia da fonte de luz, que é um índice importante para medir o desempenho das fontes de luz modernas.
Intensidade Luminosa e Distribuição de Intensidade de Luz
A intensidade luminosa de um LED é um sinal de sua intensidade luminosa em uma determinada direção. Como a intensidade luminosa dos LEDs varia muito em diferentes ângulos espaciais, estudamos as características de distribuição de intensidade luminosa dos LEDs. Este parâmetro tem grande significado prático e afeta diretamente o ângulo de visão mínimo do dispositivo de exibição LED. Por exemplo, para grandes displays LED coloridos em instalações esportivas, se a faixa de distribuição do tubo único LED selecionado for muito estreita, então, o público que estiver de frente para a tela em um ângulo relativamente grande verá imagens distorcidas. E os semáforos também exigem que um número maior de pessoas seja capaz de identificar.
Comprimento de onda
Para as características espectrais dos LEDs, verificamos principalmente se sua monocromaticidade é boa, e também devemos prestar atenção se as cores principais do vermelho, amarelo, azul, verde, e LEDs brancos são puros. Porque em muitas ocasiões, como semáforos, os requisitos de cor são relativamente rigorosos. No entanto, observa-se que algumas luzes de sinalização LED na China são azuis esverdeadas, e vermelho é vermelho escuro. Deste fenômeno, nossa pesquisa especial sobre as características espectrais dos LEDs é muito necessária e significativa.
Desenvolver
História
Diodo emissor de luz (Inglês: Diodo emissor de luz, conhecido como LED) é um componente eletrônico semicondutor que pode converter energia elétrica em energia luminosa. Este tipo de componente eletrônico apareceu já em 1962. Nos primeiros dias, só poderia emitir luz vermelha com baixa luminosidade. Mais tarde, outras versões de luz monocromática foram desenvolvidas. Hoje, a luz que pode ser emitida cobriu a luz visível, raios infravermelhos e raios ultravioleta, e a luminosidade também aumentou consideravelmente. de luminosidade. E o uso também tem sido usado como luzes indicadoras, painéis de exibição, etc.. desde o início; com o avanço contínuo da tecnologia, diodos emissores de luz têm sido amplamente utilizados em displays, Decoração e iluminação de iluminação de TV.
Tendência
Com o contínuo desenvolvimento da indústria, avanços em tecnologia, e promoção vigorosa de aplicações, a eficiência luminosa dos LEDs também está melhorando constantemente, e o preço está caindo constantemente. O surgimento de novos núcleos de tubos combinados também aumentou continuamente a potência de um único tubo LED (módulo). Através de esforços contínuos em pesquisa e desenvolvimento por pares, avanços em novos designs ópticos, e desenvolvimento de novos tipos de lâmpadas, espera-se que a situação dos produtos individuais se inverta ainda mais. A melhoria do software de controle também torna o uso da iluminação LED mais conveniente. Todas essas mudanças graduais refletem as amplas perspectivas dos diodos emissores de luz LED em aplicações de iluminação.
LED é chamado de fonte de luz de quarta geração, que tem as características de economia de energia, proteção ambiental, segurança, longa vida, baixo consumo de energia, fogo baixo, alto brilho, impermeável, miniatura, à prova de choque, escurecimento fácil, feixe concentrado, fácil manutenção, etc., e pode ser amplamente utilizado em várias indicações, exibições, decorações, luzes de fundo, iluminação geral e outros campos.
Vantagens do LED: alta eficiência de conversão eletro-óptica (perto de 60%, proteção ambiental verde, longa vida (até 100,000 horas), baixa tensão de trabalho (cerca de 3V), sem perda de vida após trocas repetidas, tamanho pequeno, menos geração de calor, alto brilho, durável, Luz fácil de ajustar, várias cores, feixe concentrado e estável, sem demora para começar;
Desvantagens do LED: alto custo inicial, má renderização de cores, baixa eficiência de LED de alta potência, unidade de corrente constante (requer um circuito de acionamento dedicado). Em contraste, existem certos defeitos em várias iluminações tradicionais.
Lâmpada incandescente: baixa eficiência de conversão eletro-óptica (sobre 10%), vida curta (sobre 1000 horas), alta temperatura de aquecimento, cor única e baixa temperatura de cor;
Lâmpadas fluorescentes: baixa eficiência de conversão eletro-óptica (sobre 30%), prejudicial ao meio ambiente (contém elementos nocivos, como mercúrio, cerca de 3,5-5mg/peça), brilho não ajustável (baixa tensão não pode iniciar e brilhar), radiação ultravioleta, fenômeno cintilante, inicialização lenta Lento, o preço das matérias-primas de terras raras aumenta (O pó de fósforo é responsável por 60 ~ 70% do custo de 10%), comutação repetida afeta a vida; o volume é grande.
Lâmpadas de descarga de gás de alta pressão: grande consumo de energia, uso inseguro, vida curta, problemas de dissipação de calor, usado principalmente para iluminação externa.
Em outubro 13, 2018, Huang Wei, um acadêmico da Academia Chinesa de Ciências, e a equipe do professor Wang Jianpu da escola aumentou a eficiência quântica externa dos diodos emissores de luz de perovskita (LEDs) para 20.7%, que foi quase metade das contrapartes internacionais. Os resultados foram publicados recentemente na revista acadêmica internacional “Natureza “Edição principal publicada
O status quo
Na década de 1990, A tecnologia LED fez um grande progresso, não só a eficiência luminosa superou as lâmpadas incandescentes, mas a intensidade da luz atingiu o nível da luz das velas, e a cor também cobriu todo o espectro visível do vermelho ao azul. A revolução tecnológica ao nível da fonte de luz levou a várias novas aplicações, como luzes de sinalização automotiva, semáforos, telas grandes coloridas para exteriores, e fontes de iluminação especiais.
Aplicações de diodo emissor de luz:
Com o progresso do alto brilho e multicolorido dos diodos emissores de luz, o campo de aplicação também está se expandindo. Da luz indicadora de fluxo luminoso inferior até a tela, desde a tela externa até a lâmpada de sinalização de potência de fluxo luminoso médio e a fonte de luz branca de iluminação especial, e finalmente Desenvolvido para a fonte de iluminação geral de alto fluxo luminoso no canto superior direito. O ano 2000 é a linha divisória do tempo. Em 2000, todos os problemas de exibição de sinal colorido e problemas de iluminação foram resolvidos, e aplicações especiais de iluminação com fluxo luminoso baixo e médio começaram, e como iluminação geral A aplicação de iluminação com luz branca e alto fluxo luminoso parece levar algum tempo, e isso só pode ser realizado aumentando ainda mais o fluxo luminoso. Claro, isso também é um processo, que será gradualmente realizado com o aumento do brilho e a diminuição do preço.
Visor LED
Desde meados da década de 1980, houve telas monocromáticas e multicoloridas, inicialmente telas de texto ou telas de animação. No início da década de 1990, o desenvolvimento da tecnologia de computadores e da tecnologia de circuitos integrados permitiu a realização da tecnologia de vídeo de telas de LED. As imagens da TV são exibidas diretamente na tela. Especialmente em meados da década de 1990, LEDs azuis e verdes de brilho ultra-alto foram desenvolvidos com sucesso e colocados em produção rapidamente, que expandiu muito a aplicação de telas externas, com uma área que vai desde 100 para 300 metros quadrados. Atualmente, Telas LED são usadas em estádios, Quadrados, vindas, até ruas, e shopping centers têm sido amplamente utilizados. A tela colorida da Nasdaq na Times Square, nos Estados Unidos, é a mais famosa. A área da tela é 120 pés x 90 pés, o que equivale a 1005m. É feito de LEDs verdes e vermelhos. Além disso, também representa uma grande proporção nas telas do mercado de valores mobiliários, telas de taxa de câmbio bancária, telas de taxas de juros, etc.. Recentemente, também se desenvolveu muito nas telas de informações de vias expressas e estradas elevadas. Diodos emissores de luz são usados neste campo. A aplicação neste campo tornou-se em grande escala, formando uma nova indústria, e podemos esperar um crescimento relativamente estável.
Semáforos
As luzes de navegação usam LEDs como fontes de luz há muitos anos, e o trabalho atual é melhorá-los e aperfeiçoá-los. Os semáforos rodoviários fizeram grandes progressos nos últimos anos, com rápido desenvolvimento tecnológico e rápido desenvolvimento de aplicações. A China tem atualmente cerca de 40,000 conjuntos de pedidos por ano. Na Califórnia, os Estados Unidos substituíram 50,000 conjuntos de luzes de sinalização de fonte de luz tradicional com semáforos LED dentro de um ano no ano passado. De acordo com o efeito de uso, os efeitos da longa vida, economia de energia e livre de manutenção são óbvios. Atualmente, o comprimento de onda máximo da emissão de luz LED é vermelho 630nm , amarelo 590nm, verde 505nm. Deve-se notar que a corrente motriz não deve ser muito grande, caso contrário, as condições de alta temperatura sob o sol de verão afetarão a vida útil do LED.
Recentemente, as luzes de sinalização especiais LED para aeroportos usadas em aeroportos como luzes de farol, holofotes e luzes omnidirecionais também foram colocados em uso com sucesso, e os resultados são muito bons. Possui direitos de propriedade intelectual independentes e foi aprovado para duas patentes. Tem boa confiabilidade. , economizando eletricidade, livre de manutenção, pode ser popularizado e aplicado a vários aeroportos, substituindo as antigas luzes de sinalização que têm sido usadas há décadas, não apenas alto brilho, mas também por causa da boa pureza da cor da luz LED, é particularmente brilhante e fácil de identificar sinais.
Devido à grande variedade de lâmpadas de sinalização utilizadas nas ferrovias, a intensidade de luz necessária e o ângulo de visão também são diferentes. Atualmente, eles estão sendo intensamente desenvolvidos. Estima-se que eles serão desenvolvidos com sucesso e colocados em uso um após o outro. A julgar pela quantidade, também é um mercado bastante grande.
Luzes do carro
LEDs ultrabrilhantes podem ser transformados em luzes de freio, luzes traseiras e luzes de direção de carros, e também pode ser usado para iluminação de instrumentos e iluminação interior. Tem vantagens óbvias sobre as lâmpadas incandescentes em termos de resistência à vibração, economia de energia e longa vida. É usado como luzes de freio , Seu tempo de resposta é de 60ns, que é muito mais curto que os 140ms das lâmpadas incandescentes. Dirigir em uma rodovia típica aumentará a distância de segurança em 4-6m.
Luz de fundo do LCD
Como a luz de fundo da tela de cristal líquido, O LED não pode ser usado apenas como verde, vermelho, azul, branco, mas também como luz de fundo que muda de cor. Muitos produtos entraram na fase de produção e aplicação. Recentemente, LEDs são usados para iluminar telas LCD de telefones celulares. , o que melhora a qualidade do produto, e o efeito é muito bom. A luz de fundo do 15in (1em≈2,5cm) Tela LCD feita de 8 azul, 24 verde e 32 LEDs Luxeon vermelhos podem atingir 120W, 2500 eu, e o brilho é 18000nits (lêndeas, CD/m2). A fonte de luz de fundo do 22 A tela LCD também foi feita, que tem apenas 6 mm de espessura, não só tem um bom efeito de mistura de cores, mas também tem um índice de reprodução de cores superior a 80. Embora a fonte de luz de fundo em grande escala esteja atualmente em fase de desenvolvimento, tem um grande potencial .
Iluminação
Devido ao aumento do brilho dos diodos emissores de luz e à queda dos preços, juntamente com longa vida, economia de energia, direção e controle são mais simples que luzes de néon, não só pode piscar, mas também mudar de cor, tão monocromática, luzes multicoloridas e até mesmo LED feitas de LED de brilho ultra-alto A coluna luminosa que muda de cor é combinada com várias unidades luminosas de outros formatos para decorar edifícios altos, pontes, ruas, praças e outros projetos paisagísticos. O feixe de luz atinge mais de 10,000 metros, e há dezenas de milhares de luzes coloridas. Atualmente está sendo promovido gradualmente, e estima-se que se expandirá gradualmente e formará uma indústria separada.
Fonte de iluminação
A fonte de luz LED usada como fonte de iluminação deve ser de luz branca. A classificação das fontes de luz LED de luz branca é mostrada na Tabela 3. Atualmente, como luminárias LED de luz branca para uso militar, algumas variedades foram colocadas em produção em massa. Como a fonte de luz LED não possui radiação infravermelha, é fácil esconder, e também tem as vantagens de resistência à vibração, adequado para fonte de alimentação da bateria, estrutura sólida e fácil de transportar, e terá grande desenvolvimento em fontes de iluminação especiais. Lâmpadas de gramado e lâmpadas enterradas usadas como pessoas foram produzidas em grande escala, e também são usados como microscópios. Iluminação de campo, lanternas, faróis do cirurgião, iluminação para museus ou exposições de arte, e candeeiros de mesa de leitura. Com o aumento do fluxo luminoso e a queda dos preços, o aplicativo será expandido gradualmente para completar a transição da iluminação especial para a iluminação geral. Estima-se que 2005-2010 A reunião anual entra no campo da iluminação geral
Classificação
Os diodos emissores de luz também podem ser divididos em diodos emissores de luz monocromáticos comuns, diodos emissores de luz de alto brilho, diodos emissores de luz de ultra-alto brilho, diodos emissores de luz que mudam de cor, diodos emissores de luz intermitentes, diodos emissores de luz controlados por tensão, diodos emissores de luz infravermelha, e diodos emissores de luz de resistência negativa.
Existem dois tipos de modos de controle de LED, corrente constante e tensão constante, e existem muitos métodos de escurecimento, como escurecimento analógico e escurecimento PWM. A maioria dos LEDs usa controle de corrente constante, que pode manter a corrente do LED estável e não facilmente afetada. A mudança de VF pode prolongar a vida útil das lâmpadas LED.
Diodo emissor de luz monocromático comum
Diodos emissores de luz monocromáticos comuns têm as vantagens do tamanho pequeno, baixa tensão de trabalho, pequena corrente de trabalho, emissão de luz uniforme e estável, velocidade de resposta rápida, longa vida, etc., e pode ser conduzido por vários DC, AC, pulso e outras fontes de energia para acender. É um dispositivo semicondutor controlado por corrente, e precisa ser conectado em série com um resistor limitador de corrente adequado.
A cor luminosa de um diodo emissor de luz monocromático comum está relacionada ao comprimento de onda da luz, e o comprimento de onda da luz depende do material semicondutor usado para fabricar o diodo emissor de luz. O comprimento de onda do diodo emissor de luz vermelha é geralmente 650 ~ 700 nm, o comprimento de onda do diodo emissor de luz âmbar é geralmente 630-650 nm, o comprimento de onda do diodo emissor de luz laranja é geralmente cerca de 610-630 nm, o comprimento de onda do diodo emissor de luz amarelo é geralmente cerca de 585 nm, e o diodo emissor de luz verde O comprimento de onda do diodo é geralmente 555 ~ 570 nm. Diodos emissores de luz monocromáticos comuns domésticos comumente usados incluem BT (modelo padrão de fábrica) série, FG (modelo padrão do ministério) série e série 2EF, veja tabela 4-26, Mesa 4-27 e mesa 4-28.
Diodos emissores de luz monocromáticos comuns importados comumente usados incluem séries SLR e séries SLC.
Diodo emissor de luz monocromático de alto brilho
Diodos emissores de luz monocromáticos de alto brilho e diodos emissores de luz monocromáticos de ultra-alto brilho usam materiais semicondutores diferentes dos diodos emissores de luz monocromáticos comuns, então a intensidade da luz também é diferente.
Geralmente, materiais como arsenieto de gálio e alumínio (GaAlAs) são usados para diodos emissores de luz monocromáticos de alto brilho, materiais como fosfeto de arsenieto de gálio e índio (GaAsInP) são usados para diodos emissores de luz monocromáticos de brilho ultra-alto, e fosfeto de gálio (Brecha) é usado para diodos emissores de luz monocromáticos comuns. ) ou fosfeto de arsenieto de gálio (GaAsP) e outros materiais.
Os principais parâmetros dos diodos emissores de luz vermelha de alto brilho comumente usados são mostrados na Tabela 4-29, e os principais parâmetros dos diodos emissores de luz monocromáticos de ultra-alto brilho comumente usados são mostrados na Tabela 4-30.
LED de mudança de cor
Diodos emissores de luz que mudam de cor são diodos emissores de luz que podem mudar a cor de sua luz. Os diodos emissores de luz que mudam de cor podem ser divididos em diodos emissores de luz de duas cores, diodos emissores de luz de três cores e multicoloridos (vermelho, azul, verde, branco quatro cores) diodos emissores de luz.
Color-changing LEDs can be divided into two-terminal color-changing LEDs, three-terminal color-changing LEDs, four-terminal color-changing LEDs and six-terminal color-changing LEDs according to the number of pins.
The commonly used two-color LEDs are 2EF series and TB series, and the commonly used three-color LEDs are 2EF302, 2EF312, 2EF322 and other models.
Blinking light emitting diode
Blinking light-emitting diode (BTS) is a special light-emitting device composed of CMOS integrated circuits and light-emitting diodes, which can be used for alarm indication and undervoltage and overvoltage indication.
When the flashing light-emitting diode is in use, there is no need to connect other components, as long as an appropriate DC working voltage (5V) is applied to both ends of its pins, it can flash and emit light.
Voltage Controlled Light Emitting Diodes
Ordinary light-emitting diodes are current-controlled devices, and a current-limiting resistor with an appropriate resistance value needs to be connected in series when used. The voltage-controlled light-emitting diode (BTV) is made by integrating a light-emitting diode and a current-limiting resistor, and can be directly connected to both ends of the power supply when in use. make ordinary red light emitting diode
The voltage can work in 3 volts – 10 volts, such as YX503URC, YX304URC, YX503BRC voltage-type LED light-emitting diodes, providing greater choices for engineering and technical developers.
Infrared light emitting diode
Infrared light-emitting diode, also known as infrared emitting diode, is a light-emitting device that can directly convert electrical energy into infrared light (invisible light) and radiate it out. It is mainly used in various light control and remote control transmitting circuits.
The structure and principle of infrared light-emitting diodes are similar to ordinary light-emitting diodes, but the semiconductor materials used are different. Infrared light-emitting diodes usually use materials such as gallium arsenide (GaAs), gallium aluminide arsenide (GaAlAs), and are packaged in fully transparent or light blue or black resin.
Commonly used infrared light-emitting diodes include SIR series, SIM series, PLT series, GL series, HIR series and HG series.
Battery led light
iViTi On, has a built-in battery that keeps it glowing for up to 3 horas. When powered, the battery charges and the bulb glows normally. In case of a power outage, the bulb automatically switches to battery mode.
Medição
General inspection
Ordinary light-emitting diode detection
(1) Check with a multimeter. Using a pointer multimeter with a ×10kΩ block can roughly judge whether the light-emitting diode is good or bad. Normally, the forward resistance of the diode is tens to 200kΩ, and the reverse resistance is ∝. If the forward resistance value is 0 or ∞, and the reverse resistance value is small or 0, it is easy to be damaged. This detection method cannot actually see the luminescence of the luminous tube, 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, it means that the performance of the light-emitting diode is poor or damaged. It should be noted that the two multimeters cannot be placed at ×1mΩ at the beginning of the measurement, so as to avoid excessive current and damage the light-emitting diodes.
(2) External power supply measurement. The optical and electrical characteristics of light-emitting diodes can be measured more accurately with a 3V regulated source or two dry batteries in series and a multimeter (either pointer or digital). To this end, the circuit can be connected as shown in Figure 10. If the measured VF is between 1.4 and 3V, and the brightness of the light is normal, it means that the light is normal. If VF=0 or VF≈3V is measured and there is no light, it means that the luminescent tube is broken.
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. Geralmente, 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 silicon photocell) as a receiver. Use a multimeter to measure the change of the voltage across the battery. To judge whether the infrared LED emits infrared light after adding an appropriate forward current.
Brightness
Install and debug the light intensity standard lamp, LED and silicon photodiode equipped with V (eu) filter on the optical bench, especially strictly adjust the position of the filament, the position of the LED light emitting part and the position of the receiving surface.
Calibrate the silicon photodiode with the light intensity standard lamp first, C=E/S
Where Rs=Is/Ds
Ds is the distance between the standard lamp and the receiver, Is is the light intensity of the standard lamp, Rs is the response of the standard lamp.
Et=C R t where E t is the illuminance of the LED under test, R t is the response of the LED under test, then the light intensity I t of the LED is: I t=E t Dt
Where Dt is the distance between the LED and the receiving surface.
For LED, its light-emitting surface is in the shape of a dome, and the light distribution is very special, so at different measurement distances, the light intensity value will change, which deviates from the inverse square law of distance, even if the measurement distance is fixed, but due to the acceptance Depending on the receiving area of the sensor, the light intensity value will also change. Portanto, in order to improve the measurement accuracy, it is better to fix the measurement distance and the size of the receiving area relatively. Por exemplo, the measurement distance is 316mm as recommended by GIE, and the receiver area is fixed at 10×10mm. Under the same measurement distance, the LED rotation angle is different, and its light intensity will change accordingly. Portanto, in order to obtain the best value, it is best to read the maximum reading R t.
Luminous flux
The luminous flux measurement is carried out on the turntable of the goniophotometer, on which the LED is installed. The turntable rotates ±90 degrees around the vertical axis on its horizontal plane, and the LED rotates 360 degrees around the photometric axis on the vertical plane. The control of the rotation angle on the horizontal and vertical planes is realized by stepping motors. The turntable moves freely on the guide rail. When measuring standard lamps, the turntable should leave the guide rail.
When measuring, the large turntable rotates around the vertical axis on the horizontal plane, with a step angle of 0.9°, 90° in the positive direction and 90° in the reverse direction. The LED itself is also rotating. At each horizontal angle, the signal is collected every 18° on the vertical plane. After turning 360°, a total of 20 data are collected, and the total luminous flux is calculated according to the following formula.
If the large disk rotates 0° to 90°, the small disk can rotate 0° to 360°. No entanto, when the large plate rotates 0°～90°, there may be errors caused by uneven (asymmetric) LED installation, so the best solution is to rotate the large plate -90°～0°～90°, and the small plate still rotates 0°～ 360°, take the average of the illuminance values at angles whose absolute values are equal in the two ranges of 0° to 90° and -90° to 0°, and take the average value as the value within 0° to 90°.
The second method of LED total luminous flux measurement is the integral method. The advantage of this method is that it is simple and easy to implement, but the measurement accuracy is not high. The calculation method of the total luminous flux of the LED is as follows, first calculate the luminous flux Φs of the standard lamp (light intensity value I s) entering the integrating sphere at a distance of 1 distance from the incident window of the integrating sphere (incidence window area A), Φs=I s · A /I 2
Read out the photocurrent signal i s on the receiver, then place the LED on the window, and read out the corresponding receiver photocurrent signal it, then the total luminous flux Φ of the LED is:
Φt=It/IsΦs·K where K is the color correction coefficient.
Performance requirements
High reliability is especially like the driving power supply of LED street lamps, which are installed at high altitudes, making maintenance inconvenient and costly.
High-efficiency LEDs are energy-saving products, and the efficiency of the driving power supply must be high. It is especially important for the structure where the power supply is installed in the lamp. Because the luminous efficiency of LED decreases with the increase of LED temperature, the heat dissipation of LED is very important. The efficiency of the power supply is high, its power consumption is small, and the heat generated in the lamp is small, which also reduces the temperature rise of the lamp. It is beneficial to delay the light decay of LED.
High power factor The power factor is the requirement of the grid for the load. Geralmente, there is no mandatory index for electrical appliances below 70 watts. Although the low power factor of a single electrical appliance with low power has little impact on the power grid, but when everyone lights up at night, the concentration of similar loads will cause serious pollution to the power grid. For 30W~40W LED drive power, it is said that in the near future, there may be certain index requirements for power factor.
There are two common driving methods: one is a constant voltage source for multiple constant current sources, and each constant current source supplies power to each LED individually. Desta maneira, the combination is flexible, and the failure of one LED will not affect the work of other LEDs, but the cost will be slightly higher. The other is direct constant current power supply, LEDs run in series or in parallel. Its advantage is that the cost is lower, mas a flexibilidade é fraca, and it is necessary to solve the problem that a certain LED failure does not affect the operation of other LEDs. These two forms coexisted for a period of time. The multi-channel constant current output power supply method will be better in terms of cost and performance. Maybe it will be the mainstream direction in the future.
Surge protection The ability of LED to resist surge is relatively poor, especially the ability to resist reverse voltage. Strengthening protection in this area is also important. Some LED lights are installed outdoors, such as LED street lights. Due to the swaying of the grid load and the induction of lightning strikes, various surges will invade from the grid system, and some surges will cause damage to the LED. Portanto, the LED drive power supply must have the ability to suppress the intrusion of the surge and protect the LED from being damaged.
Protection function In addition to the conventional protection function of the power supply, it is best to add LED temperature negative feedback to the constant current output to prevent the LED temperature from being too high.
In terms of protection, the lamps are installed outside, the power supply structure should be waterproof and moisture-proof, and the shell should be light-resistant.
The life of the driving power supply should match the life of the LED.
It must meet the requirements of safety regulations and electromagnetic compatibility.
Aplicativo
No passado 10 years from the advent of LED in the 1960s to the 1980s, LEDs only had red, amarelo, and green colors, and the luminous efficiency was very low (only about 1 lm/W), the brightness was relatively low, and the price was high. Just use it as an indicator light for electronics. From the perspective of LED development and application history, this period is the indication application stage of LED.
AC power light
As long as the circuit is connected to a 220V/50Hz AC power supply line, the LED will be lit to indicate that the power is on. The resistance value of the current limiting resistor R is 220V/IF.
AC switch indicator light
The circuit uses LED as the switch indicator light of incandescent lamp. When the switch is disconnected and the bulb is extinguished, the current forms a loop through R, LED and bulb EL, and the LED lights up, which is convenient for people to find the switch in the dark. Neste momento, the current in the loop is very small, and the bulb will not light up. When the switch is turned on, the bulb is lit and the LED is off.
AC power outlet light
A circuit using a bi-color (common cathode) LED as an indicator light for an AC outlet. The power supply of the socket is controlled by the switch S. When the red LED is on, the socket has no power; when the green LED is on, the socket has power.
Indicator light of fuse holder
The LED is used as a circuit for the indicator light of the fuse socket of the factory equipment distribution box. When the fuse is intact, the LED is off; when the fuse is blown, the LED will be lit to indicate to the user which fuse has been blown for replacement. This is very convenient for porcelain core fuses that cannot be observed with the naked eye.
LED advertising signboard lights
LED monochrome or color display
Geralmente, the monochrome display is used to display single-line Chinese characters, and the color display is used for outdoor large-screen TVs.
LED Street Lights
LED car signal lights and LED electric vehicle lights
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