Hvid LED

En hvid LED  er en halvlederenhed, der udsender lys, som på grund af de særlige kendetegn ved psykofysiologien af ​​menneskelig farveopfattelse ( metamerisme ) forårsager en følelse af lys tæt på hvidt .

Der er to typer hvide lysdioder:

• Multi-chip LED'er, oftere tre-komponent ( RGB -LED'er), som inkluderer tre halvlederemittere af rødt, grønt og blåt lys, kombineret i en pakke.
• Phosphor LED'er skabt på basis af en blå , violet eller ultraviolet LED (eksperimentelle prøver), der i deres sammensætning har et lag af en speciel phosphor, som som følge af fotoluminescens omdanner en del af LED-strålingen til lys i et relativt bredt spektralbånd med et maksimum i det gule område (det mest almindelige design). Strålingen fra LED'en og fosforen, der blandes, giver hvidt lys i forskellige nuancer.

Opfindelseshistorie

De første røde halvlederemittere til industriel brug blev opnået af N. Holonyak i 1962. I begyndelsen af ​​70'erne dukkede gule og grønne lysdioder op. Lysoutputtet fra disse enheder nåede i 1990 niveauet på én lumen , selv om de stadig er ineffektive . I 1993 skabte Shuji Nakamura , en ingeniør hos Nichia (Japan), den første blå LED med høj lysstyrke. Næsten med det samme dukkede RGB LED-enheder op, da blå, røde og grønne farver gjorde det muligt at få enhver farve, inklusive hvid. Hvide fosforlysdioder dukkede første gang op i 1996. Efterfølgende udviklede teknologien sig hurtigt, og i 2005 nåede lysudbyttet af lysdioder 100 lm/W eller mere. LED'er med forskellige nuancer af glød dukkede op, lyskvaliteten gjorde det muligt at konkurrere med glødelamper og fluorescerende lamper, der allerede er blevet traditionelle. Brugen af ​​LED-belysningsapparater i hverdagen, i indendørs og udendørs belysning er begyndt [1] .

RGB LED'er

Hvidt lys kan skabes ved at blande LED'er i forskellige farver. Det mest almindelige trikromatiske design af røde (R), grønne (G) og blå (B) kilder, selvom der er bikromatiske, tetrakromatiske [2] [3] [4] og flere flerfarvede [5] muligheder.

En flerfarvet LED, i modsætning til andre RGB-halvlederemittere ( lys , lamper , klynger ), har en færdig krop, som oftest ligner en enfarvet LED. LED -chipsene er placeret ved siden af ​​hinanden og deler den samme linse og reflektor . Da halvlederchips har en endelig (ikke-nul) størrelse og deres egne strålingsmønstre , har sådanne LED'er oftest ujævne vinkelfarvekarakteristika [6] . For at opnå det korrekte farveforhold er det desuden ofte ikke nok at indstille den nominelle strøm , da lysoutputtet fra hver chip ikke er kendt på forhånd og kan ændres under drift. For at indstille de ønskede nuancer er RGB-lamper nogle gange udstyret med specielle kontrolenheder [7] .

Et karakteristisk træk ved spektret af en RGB LED er linjespektret, som bestemmes af spektret af dets konstituerende halvlederemittere. Et sådant spektrum er meget forskelligt fra Solens spektrum, så denne type farvegengivelsesindeks er ikke egnet til brug i belysning. Samtidig har RGB LED'en evnen til at styre farven på emissionen ved at ændre strømmen af ​​hver LED inkluderet i "triaden", for at justere farvetonen af ​​det hvide lys, der udsendes af dem lige under driften - op til opnåelse af individuelle uafhængige farver. Dette bestemmer omfanget af dets anvendelse som kilder til dekorativ belysning og i billedbehandlingsenheder.

Flerfarvede LED'er er afhængige af lyseffektivitet og farve på temperatur på grund af forskellige karakteristika ved de emitterende chips, der udgør enheden, hvilket påvirker en lille ændring i glødens farve under drift [8] [9] . Levetiden for en flerfarvet LED bestemmes af holdbarheden af ​​halvlederchipsene, afhænger af designet og overstiger oftest levetiden for fosfor-LED'er.

Udover tricolor produceres der også RGBW LED'er [4] , der udover LED'er i tre farver (R, G, B) indeholder en bredspektret kilde - en fosforhvid LED (se nedenfor); RGBWW LED'er, der indeholder varm hvid (WarmWhite) bredspektret kilde; samt muligheder med en kombination af flere hvide med forskellige farvetemperaturer . Sådanne LED'er kan skabe både en udtalt farvet belysning og være en kilde til hvidt bredbåndslys, blottet for linearitet, svarende til spektret af fosforhvide LED'er.

Flerfarvede LED'er bruges hovedsageligt til dekorativ og arkitektonisk belysning [10] [11] , i elektroniske displays [12] og i videoskærme .

• RGB LED-krystaller i et plastikhus

• Områder med lysemission forstørret af linsen på plastikhuset

• Krystaller og en mikrochip til at skifte en RGB LED med to stifter i en plastikkasse

• SMD RGB LED med 6 ben

• Lysende SMD RGB LED ( makro )

• SMD RGB LED- chip 1,6x1,6x0,35 mm (makro)

• Flerfarvet SMD 5050 RGB LED strip

Fosforlysdioder

Kombinationen af ​​en blå (oftere), violet [13] eller ultraviolet (ikke brugt i masseproduktion) halvlederemitter og en fosforkonverter gør det muligt at producere en billig lyskilde med gode egenskaber. Det mest almindelige design [14] af en sådan LED indeholder en blå galliumnitrid- halvlederchip modificeret med indium (InGaN) og en fosfor med et reemissionsmaksimum i det gule område - yttrium -aluminium granat doteret med trivalent cerium (YAG). En del af kraften fra den indledende stråling fra chippen forlader LED-huset og bliver spredt i fosforlaget, den anden del absorberes af fosforet og genudsendes i området med lavere energiværdier. Re-emissionsspektret dækker et bredt område fra rød til grøn, men det resulterende spektrum af en sådan LED har et markant fald i det grøn-blå-grønne område.

Afhængigt af sammensætningen af ​​fosforen produceres LED'er med forskellige farvetemperaturer ("varm" og "kold"). Ved at kombinere forskellige typer fosfor opnås en signifikant stigning i farvegengivelsesindekset ( CRI eller Ra ) [15] [16] . For 2017 er der allerede LED-paneler til fotografering og filmoptagelser, hvor farvegengivelse er kritisk, men sådan udstyr er dyrt, og producenterne er få.

En måde at øge lysstyrken på fosfor-LED'er og samtidig bevare eller endda reducere deres omkostninger er at øge strømmen gennem en halvlederchip uden at øge dens størrelse - hvilket øger strømtætheden . Denne metode er forbundet med en samtidig stigning i kravene til kvaliteten af ​​selve chippen og kvaliteten af ​​kølepladen. Med en stigning i strømtætheden reducerer elektriske felter i volumenet af det aktive område lysoutputtet [17] . Når begrænsningsstrømmene nås, da sektioner af LED-chippen med forskellige urenhedskoncentrationer og forskellige båndgab leder strømmen forskelligt [18] , opstår der lokal overophedning af chipsektionerne, hvilket påvirker lysudbyttet og LED'ens levetid som helhed . For at øge udgangseffekten og samtidig opretholde kvaliteten af ​​de spektrale karakteristika, termiske forhold, produceres LED'er indeholdende klynger af LED-chips i én pakke [19] .

Et af de mest diskuterede emner inden for polykrom LED-teknologi er deres pålidelighed og holdbarhed. I modsætning til mange andre lyskilder ændrer en LED dens lysudgangsegenskaber (effektivitet), strålingsmønstre, farvenuance over tid, men svigter sjældent helt. Derfor, for at vurdere brugstiden, for eksempel for belysning, tages niveauet af reduktion i lysudbytte til 70 % af startværdien (L70) [20] . Det vil sige, at en LED, hvis lysstyrke er faldet med 30 % under drift, anses for at være ude af drift. For LED'er, der anvendes i dekorativ belysning, anvendes et 50 % dæmpningsniveau (L50) som et levetidsestimat.

Levetiden for en fosfor-LED afhænger af mange parametre [21] . Ud over fremstillingskvaliteten af ​​selve LED-enheden (metoden til fastgørelse af chippen på krystalholderen, metoden til fastgørelse af strømførende ledere, kvaliteten og beskyttende egenskaber af tætningsmaterialer), afhænger levetiden hovedsageligt af egenskaberne ved selve emitterende chip og på ændringer i fosforens egenskaber over tid (nedbrydning). Desuden, som talrige undersøgelser viser, betragtes temperaturen som den vigtigste faktor, der påvirker LED'ens levetid.

Effekt af temperatur på LED levetid

En halvlederchip i drift afgiver en del af den elektriske energi i form af stråling , en del i form af varme . På samme tid, afhængigt af effektiviteten af ​​en sådan konvertering, er mængden af ​​varme omkring halvdelen for de mest effektive radiatorer eller mere. Selve halvledermaterialet har en lav termisk ledningsevne , desuden har materialerne og pakkedesignet en vis ikke-ideel termisk ledningsevne, hvilket fører til, at chippen opvarmes til høje (for en halvlederstruktur) temperaturer. Moderne LED'er fungerer ved chiptemperaturer på omkring 70-80 grader. Og en yderligere stigning i denne temperatur ved brug af galliumnitrid er uacceptabel. Høj temperatur fører til en stigning i antallet af defekter i det aktive lag, fører til øget diffusion , en ændring i substratets optiske egenskaber. Alt dette fører til en stigning i procentdelen af ​​ikke-strålende rekombination [22] og absorptionen af ​​fotoner af chipmaterialet. En stigning i kraft og holdbarhed opnås ved at forbedre både selve halvlederstrukturen (reducere lokal overophedning) og ved at udvikle designet af LED-enheden, hvilket forbedrer kvaliteten af ​​køling af chippens aktive område. Der er også forskning i gang med andre halvledermaterialer eller substrater [23] [24] .

Fosforen udsættes også for høje temperaturer. Ved langvarig eksponering for temperatur hæmmes re-emitterende centre , og omdannelseskoefficienten såvel som fosforens spektrale karakteristika forringes. I det første og nogle moderne design af polykrome LED'er påføres fosforet direkte på halvledermaterialet, og den termiske effekt er maksimeret. Ud over foranstaltninger til at reducere temperaturen på den emitterende chip, bruger producenterne forskellige metoder til at reducere effekten af ​​chiptemperaturen på fosforet. Isolerede fosforteknologier [25] og design af LED-lamper, hvor fosforen er fysisk adskilt fra emitteren, kan øge lyskildens levetid.

LED-huset, som er lavet af optisk gennemsigtigt silikoneplast eller epoxyharpiks, er udsat for ældning på grund af temperatur og begynder at falme og gulne med tiden, hvilket absorberer noget af den energi, som lysdioden udsender. Reflekterende overflader forringes også, når de opvarmes - de interagerer med andre elementer i kabinettet og er udsat for korrosion. Alle disse faktorer tilsammen fører til, at lysstyrken og kvaliteten af ​​det udsendte lys gradvist aftager. Denne proces kan dog med succes bremses, hvilket giver effektiv varmefjernelse.

Konstruktion af phosphor LED'er

En moderne phosphor LED er en kompleks enhed, der kombinerer mange originale og unikke tekniske løsninger. LED'en har flere hovedelementer, som hver udfører en vigtig, ofte mere end én, funktion [26] [27] :

• LED chip . Halvledermaterialet, der anvendes i sammensætningen af ​​LED'er, skal ud over evnen til at udsende lys med høj effektivitet have god optisk transparens (for at sikre fri udgang af lyskvanter fra det aktive område), have god elektrisk ledningsevne (for at reducere aktiv tab under strømmens passage) og stadig opfylder mange kriterier for fremstillingsevne i produktionen.
• Fosfor . Laget af phosphor eller blanding af phosphor er udvalgt meget omhyggeligt. Ud over et tilstrækkeligt bredt re-emissionsspektrum skal det aktive materiale og stoffet, der spiller rollen som bærer, give et minimumsniveau af ikke-strålende absorption. Der lægges særlig vægt på temperaturmodstand og stabilitet under langvarig drift. Metoden til påføring af phosphor bestemmer i høj grad farveegenskaberne, herunder vinkelegenskaberne for farve og lysstyrke [28] .
• Krystal holder . Kobber eller andet materiale specielt behandlet for at give gode reflekterende egenskaber og maksimal varmeledningsevne. Moderne design af LED'er gør det muligt at give en tilstrækkelig lav termisk modstand, for eksempel ved at lodde til overfladen (SMD) af det varmeledende element i lampehuset. Krystalholderen kombinerer normalt funktionen af ​​en lysreflektor, da en del af den genudsendte energi, samt en del af lyset spredt i fosforlaget, vender tilbage.
• Lim eller eutektisk legering . Metoden til fastgørelse af LED-chippen i huset skal sikre styrken af ​​forbindelsen, god og ensartet elektrisk kontakt og fremragende varmeledningsevne. Derudover skal den have god reflektionsevne og modstå længere tids udsættelse for høje temperaturer.
• Refleks . Reflektorens form og størrelse danner sammen med den optiske linse det nødvendige strålingsmønster for LED'en. For at øge reflektiviteten af ​​overfladen på krystalholderen, reflektoren og de strømførende elementer har de specielle belægninger af forskellige materialer, fra simple sølv- og aluminiumsmuligheder til komplekse kompositbelægninger, som er en distribueret Bragg-reflektor [29] .
• Beskyttende sammensætning , som kombinerer selve elementet, som beskytter LED'ens struktur mod korrosion og miljøpåvirkninger, og linsen (om nødvendigt fokusere lysstrømmen).
• strømførende elementer . Lederne eller strømførende filamenter fører strøm til den øverste, udvendige side af halvlederchippen. En sådan leder og metoden til dens fastgørelse skal på den ene side give god kontakt og lav aktiv modstand mod strømmen, og på den anden side ikke forhindre lyset i at slippe ud.

Alle elementer i LED-designet oplever termiske belastninger og skal vælges under hensyntagen til graden af ​​deres termiske udvidelse. Og en vigtig betingelse for et godt design er fremstillingsevnen og lave omkostninger ved at samle en LED-enhed og montere den i et armatur.

Lysstyrke og lyskvalitet

Den vigtigste parameter er ikke engang lysstyrken af ​​LED'en, men dens lyseffektivitet , det vil sige lysudbyttet fra hver watt elektrisk energi, der forbruges af LED'en. Lyseffektiviteten af ​​moderne LED'er når 190 lm/W [30] . Teknologiens teoretiske grænse er estimeret til over 300 lm/W [31] [32] . Ved evaluering skal det tages i betragtning, at effektiviteten af ​​et armatur baseret på LED'er er væsentligt lavere på grund af effektiviteten af ​​strømforsyningen, diffusorens, reflektorens og andre strukturelle elementers optiske egenskaber. Derudover angiver producenter ofte emitterens begyndelseseffektivitet ved normal temperatur, mens chippens temperatur stiger betydeligt under drift. . Dette fører til, at emitterens reelle effektivitet er 5-7% lavere, og lampen er ofte dobbelt så lav.

Den anden lige så vigtige parameter er kvaliteten af ​​lyset produceret af LED'en. Der er tre parametre til evaluering af farvekvalitet:

• Farvetemperatur , farvekorreleret temperatur (korreleret farvetemperatur, CCT) - karakteriserer farvenuancen, givet af fabrikanter for at angive den subjektive opfattelse af farvenuancen af ​​lyset produceret af kilden, sammenlignet med en Planck sort krop opvarmet til en specificeret temperatur (i Kelvin). For at belyse boliger bruges hovedsagelig udsender af varmt lys (fra 2700 K til 3000 K) og i nogle tilfælde neutrale (fra 3500 K til 4000 K).
• Farvegengivelsesindeks (CRI) - karakteriserer fuldstændigheden af ​​strålingsspektret, evnen til korrekt at formidle farven på objekter sammenlignet med sollys. Det bestemmes af standarden empirisk, når man sammenligner farven på otte standarder belyst af en testkilde og så tæt som muligt på idealet. Det menes, at kilden til husholdningsbelysning skal have et farvegengivelsesindeks på mindst 80.
• Lys kvalitet . Farvetemperatur og farvegengivelsesindeks kan i mange tilfælde ikke tilstrækkeligt formidle kvaliteten af ​​lys produceret af LED'er. Dette bestemmes hovedsageligt af spektrets funktioner med skarpe toppe og fald. Nogle farver, såsom dyb rød, analyseres ikke af CRI-målestandarden. For at få en mere fuldstændig vurdering af lysets kvalitet tages der nye metoder i brug, f.eks. baseret ikke på otte, men på ni standarder (med en yderligere niende standard for rød farve R 9 ), farvekvalitetsskalaen (Color Quality Scale , CQS), som i fremtiden kan erstatte CRI [33] [34] .

Fosfor LED baseret på ultraviolet emitter

Udover kombinationen af ​​en blå LED og YAG, som allerede er blevet almindelig, udvikles der også et design baseret på en ultraviolet LED. Et halvledermateriale, der er i stand til at udsende i det nære ultraviolette område [35] er belagt med flere lag af en fosfor baseret på europium og zinksulfid aktiveret med kobber og aluminium. En sådan blanding af fosfor giver re-emissionsmaksima i de grønne, blå og røde områder af spektret. Det resulterende hvide lys har meget gode kvalitetsegenskaber, men konverteringseffektiviteten er stadig lav. Det er der tre grunde til : den første skyldes det faktum, at forskellen mellem energien fra den hændelse og udsendte fotoner går tabt under fluorescens (overgår til varme), og i tilfælde af ultraviolet excitation er den meget større. Den anden grund er, at en del af den UV-stråling, der ikke absorberes af fosforet, ikke deltager i skabelsen af ​​lysstrømmen, i modsætning til LED'er baseret på en blå emitter, og en stigning i tykkelsen af ​​fosforbelægningen fører til en stigning i absorptionen af ​​luminescenslys i den. Og endelig er effektiviteten af ​​ultraviolette lysdioder meget lavere end effektiviteten af ​​blå.

Fordele og ulemper ved phosphor LED'er

I betragtning af de høje omkostninger ved LED-lyskilder sammenlignet med traditionelle lamper, er der gode grunde til at bruge sådanne enheder [36] :

• Den største fordel ved hvide lysdioder er høj effektivitet. Lavt specifikt energiforbrug gør det muligt at bruge dem i langsigtede autonome og nødbelysningskilder .
• Høj pålidelighed og lang levetid giver os mulighed for at tale om mulige besparelser på lampeudskiftning. Derudover reducerer brugen af ​​LED-lyskilder på svært tilgængelige steder og udendørs forhold vedligeholdelsesomkostningerne. Kombineret med høj effektivitet er der betydelige omkostningsbesparelser ved brug af LED-belysning i nogle applikationer.
• Lille vægt og størrelse af enheder. LED'er er små i størrelse og velegnede til brug på svært tilgængelige steder og små bærbare enheder, i baggrundsbelysningen af ​​LCD-skærme , scannere og mange andre enheder, hvor en kompakt lyskilde er påkrævet.
• Fraværet af ultraviolet og infrarød stråling i spektret tillader brugen af ​​LED-belysning uden skade på mennesker og til særlige formål (for eksempel til at belyse sjældne bøger eller andre genstande, der er udsat for påvirkning af lys), da ultraviolet stråling er skadelig for mennesker stoffer, maleri og hud, og infrarød stråling giver meget varme og kan forårsage forbrændinger [37] . Sikkerheden af ​​det synlige spektrum kan dog også overvurderes [38] .
• Fremragende drift og opstart ved lave temperaturer uden forringelse af parametre tillader brugen af ​​LED-lamper til belysning af gader og uopvarmede lokaler.
• LED'er er inertiløse lyskilder, de kræver ikke tid til at varme op eller slukke (som f.eks. fluorescerende lamper eller lysbuelamper), antallet af tænd- og sluk-cyklusser påvirker ikke deres pålidelighed negativt. Lav inerti vil tillade brugen af ​​LED-lamper og armaturer i forbindelse med forskellige bevægelses- eller lydsensorer, hvilket giver yderligere besparelser på grund af automatisk tænding af lampen efter behov.
• God mekanisk styrke tillader brug af lysdioder i barske miljøer.
• Nem effektregulering ved både driftscyklus og strømregulering uden at gå på kompromis med effektivitet og pålidelighedsparametre.
• Sikker at bruge, ingen risiko for elektrisk stød på grund af lav forsyningsspænding.
• Lav brandfare, evnen til at bruge i eksplosions- og brandfare på grund af fraværet af glødende elementer.
• Fugtbestandighed, modstandsdygtighed over for aggressive miljøer.
• Kemisk neutralitet, ingen skadelige emissioner og ingen særlige krav til bortskaffelsesprocedurer.

Men der er også ulemper:

• Hvide LED'er i produktion er meget dyrere og mere komplicerede end glødelamper , der ligner lysstrøm , selvom deres pris konstant falder.
• Billige kopier har lav farvekvalitet, lav CRI . LED'er med høj CRI og produkter baseret på dem er dyrere.
• Der er bekymring over farerne ved LED-kilder til genstande, der udsættes for lys, såsom kunstværker. [38] [39] Øjenskade er også sandsynlig. [40] Det skal bemærkes, at sådanne udsagn og undersøgelser normalt refererer til kolde lamper (>5000 K, hvis lys er væsentligt forskelligt fra det sædvanlige solspektrum).
• Ved skift fra bolig- til industriarmaturer kræves et gennemtænkt og pålideligt kølesystem.
• Begrænset evne til at arbejde ved forhøjede omgivelsestemperaturer på mere end 60 - 80 °C [41]
• På grund af den betydelige ikke-linearitet af strøm-spændingskarakteristikken kan LED'er ikke strømforsynes direkte fra spændingskilder og kræver brug af ret komplekse specialiserede strømforsyningsdrivere for at opretholde den høje effektivitet af hele systemet . I husholdnings LED-lamper er konverteren indbygget i basen, hvilket øger kravene til dens køling.
• Levetiden for LED'er og lamper og armaturer bygget på deres basis afhænger af strømtætheden og krystallens temperatur i driftstilstanden. Producenter af billige LED-lamper og armaturer overvurderer ofte disse parametre, og derfor har de en kort levetid.
• LED-lamper har oftest ikke mulighed for at udskifte LED uden specialværktøj, og i tilfælde af fejl skal hele lampen udskiftes.

Uoverensstemmelsen mellem spektret af LED-lyskilder og naturlig solenergi forårsagede en negativ indvirkning på menneskers sundhed, især når man arbejdede med en computer i lang tid [42] . Sådanne lyskilder påvirkede melatoninsyntesen negativt , døgnrytmer ; forårsaget døsighed og forværret arbejdsproduktivitet [43] . Denne mangel har fået LED-producenter til at lede efter nye teknologier, og sikrere LED-lyskilder er blevet udviklet. Desværre i Den Russiske Føderation er der ikke nok opmærksomhed på dette problem, og som et resultat er økonomiske, men usikre LED-lamper blevet udbredt, herunder i uddannelsesinstitutioner - hvis der er et økonomisk og sikkert alternativ [44] .

Belysnings-LED'er har også funktioner, der er iboende i alle halvlederemittere, under hensyntagen til hvilken, du kan finde den mest succesfulde anvendelse, for eksempel strålingsdirektivitet. LED'en lyser kun i én retning uden brug af ekstra reflektorer og diffusorer. LED-armaturer er bedst egnede til lokal- og retningsbelysning.

Udsigter for udviklingen af ​​hvid LED-teknologi

Teknologier til fremstilling af hvide LED'er egnet til belysningsformål er under aktiv udvikling. Forskning på dette område stimuleres af øget offentlig interesse. Løftet om betydelige energibesparelser tiltrækker investeringer i procesforskning, teknologiudvikling og søgen efter nye materialer. At dømme efter publikationerne fra producenter af LED'er og relaterede materialer, specialister inden for halvledere og lysteknik, er det muligt at identificere udviklingsvejene på dette område:

• Forskning og søg efter mere effektive og højkvalitets fosfor. Fosforens omregningsfaktor påvirker LED'ens samlede effektivitet, desuden bestemmer re-emissionsspektret i høj grad kvaliteten af ​​det udsendte lys. Effektiviteten af ​​den i øjeblikket mest populære YAG-fosfor er lidt over 95 % [45] . Effektiviteten af ​​andre fosfor, som giver det bedste spektrum af hvidt lys, er meget mindre. At opnå en mere effektiv, holdbar og med det ønskede spektrum af fosforen er målet for adskillige undersøgelser [46] [47] [48] [49] [50] [51] .
• Kombinerede multikomponent LED'er. Ud over kombinationen af ​​halvlederchips af forskellige farver, vises LED'er indeholdende flere farvede chips og en fosforkomponent [4] . Den resulterende multi-chip LED er lys og af god kvalitet, men prisen er stadig høj.
• Hvide LED'er baseret på kvanteprikker. Brugen af ​​kvanteprikker som konverter gør det muligt at skabe en LED med god lyskvalitet [52] , dog er effektiviteten af ​​denne metode stadig lav.
• Forøgelse af effektiviteten af ​​halvlederemitterende materialer. Den største reserve af effektivitet er LED-chippen. Kvanteudbyttet for de fleste halvlederstrukturer overstiger ikke 50 %. Indtil videre er det højeste effektivitetsniveau opnået af røde lysdioder lidt over 60 % [53] .
• Overgang til billigere halvlederstrukturer. Epitaksiale strukturer baseret på galliumnitrid (GaN) dyrkes traditionelt på et safirsubstrat. Brugen af ​​andre materialer som base, for eksempel siliciumcarbid, ren silicium, galliumoxid [54] kan reducere omkostningerne ved LED [55] markant . Ud over forsøg på at dope galliumnitrid med forskellige stoffer, forskes der med andre halvledermaterialer - ZnSe, InN, AlN, BN.
• LED'er uden fosfor baseret på en ZnSe epitaksial struktur på et ZnSe substrat, hvis aktive region udsender blåt lys, og substratet samtidigt (på grund af det faktum, at zinkselenid  er en effektiv fosfor i sig selv) udsender gult lys [56] .
• LED'er med halvlederstrålingsomformere. Et yderligere halvlederlag med et mindre båndgab er i stand til at absorbere en del af lysenergien, hvilket fører til sekundær stråling i området med lavere energiværdier [57] .

Se også

• Lysdiode
• LED lampe
• LED belysning
• LED Strip lys

Noter

1. ↑ Philips, 2010 , s. 19-20.
2. ↑ Cree MC-E LED'er, der indeholder røde, grønne, blå og hvide emittere . LED professionel. Hentet 10. november 2012. Arkiveret fra originalen 22. november 2012.  
3. ↑ Vishays VLMx51 LED'er, der indeholder røde, orange, gule og hvide emittere . LED professionel. Hentet 10. november 2012. Arkiveret fra originalen 22. november 2012.  
4. ↑ 1 2 3 Cree XB -D og XM-L flerfarvede lysdioder . LED professionel. Hentet 10. november 2012. Arkiveret fra originalen 22. november 2012.  
5. ↑ Cree XP-C LED'er indeholdende seks monokromatiske emittere . LED professionel. Hentet 10. november 2012. Arkiveret fra originalen 22. november 2012.  
6. ↑ Nikiforov S. "S-klasse" af halvlederbelysning // Komponenter og teknologier: tidsskrift. - 2009. - Nr. 6 . - S. 88-91 .
7. ↑ Truson P. Halvardson E. Fordele ved RGB LED'er til belysning // Komponenter og teknologier: Journal. - 2007. - Nr. 2 .
8. ↑ Schubert, 2008 , s. 404.
9. ↑ Nikiforov S. Temperatur i LED'ers levetid og drift // Komponenter og teknologier: Journal. - 2005. - Nr. 9 .
10. ↑ LED'er til indvendig og arkitektonisk belysning (eng.) . LED professionel. Hentet 10. november 2012. Arkiveret fra originalen 22. november 2012.  
11. ↑ Siang Ling Oon. LED-løsninger til arkitektoniske belysningssystemer // Semiconductor lighting engineering: journal. - 2010. - Nr. 5 . - S. 18-20 .
12. ↑ RGB LED'er til brug i elektroniske resultattavler . LED professionel. Hentet 10. november 2012. Arkiveret fra originalen 22. november 2012.  
13. ↑ Høj CRI LED-belysning | Yuji LED . yujiintl.com. Dato for adgang: 3. december 2016. Arkiveret fra originalen 19. november 2016. (ubestemt)
14. ↑ Turkin A. Galliumnitrid som et af de lovende materialer i moderne optoelektronik // Komponenter og teknologier: tidsskrift. - 2011. - Nr. 5 .
15. ↑ LED'er med høj CRI . LED professionel. Hentet 10. november 2012. Arkiveret fra originalen 22. november 2012.  
16. ↑ Cree 's EasyWhite-teknologi  . LEDs Magasin. Hentet 10. november 2012. Arkiveret fra originalen 22. november 2012.
17. ↑ Nikiforov S., Arkhipov A. Funktioner ved bestemmelse af kvanteudbyttet af LED'er baseret på AlGaInN og AlGaInP ved forskellige strømtætheder gennem den udstrålende krystal // Komponenter og teknologier: journal. - 2008. - Nr. 1 .
18. ↑ Nikiforov S. Nu kan elektroner ses: LED'er gør elektrisk strøm meget mærkbar // Komponenter og teknologier: Journal. - 2006. - Nr. 3 .
19. ↑ LED'er med et matrixarrangement af et stort antal halvlederchips (eng.) . LED professionel. Hentet 10. november 2012. Arkiveret fra originalen 22. november 2012.  
20. ↑ Hvid LED levetid . US Department of Energy. Hentet 10. november 2012. Arkiveret fra originalen 22. november 2012.  
21. ↑ Typer af LED-defekter og analysemetoder (eng.) . LED professionel. Hentet 10. november 2012. Arkiveret fra originalen 22. november 2012.  
22. ↑ Schubert, 2008 , s. 61, 77-79.
23. ↑ SemiLEDs LED'er . LED professionel. Hentet 10. november 2012. Arkiveret fra originalen 22. november 2012.  
24. ↑ GaN-on-Si Silicium-baseret LED-  forskningsprogram . LED professionel. Hentet 10. november 2012. Arkiveret fra originalen 30. januar 2012.
25. ↑ Cree Isolated Phosphor Technology . LED professionel. Hentet 10. november 2012. Arkiveret fra originalen 22. november 2012.  
26. ↑ Turkin A. Semiconductor LED'er: historie, fakta, udsigter // Semiconductor lighting engineering: journal. - 2011. - Nr. 5 . - S. 28-33 .
27. ↑ Ivanov A. V., Fedorov A. V., Semyonov S. M. Energibesparende lamper baseret på lysdioder med høj lysstyrke  // Energiforsyning og energibesparelse - regionalt aspekt: ​​XII All-russisk møde: materialer af rapporter. - Tomsk: SPB Graphics, 2011. - S. 74-77 .
28. ↑ Schubert, 2008 , s. 424.
29. ↑ Reflekser til fotoniske krystal- LED'er . ledet professionel. Dato for adgang: 16. februar 2013. Arkiveret fra originalen 13. marts 2013.  
30. ↑ XLamp XP-  G3 . www.cree.com. Hentet 31. maj 2017. Arkiveret fra originalen 31. maj 2017.
31. ↑ Hvide LED'er med højt lysudbytte til belysningsbehov  . Phys.Org™. Hentet 10. november 2012. Arkiveret fra originalen 22. november 2012.
32. ↑ Cree brød først 300 lumen pr. watt  barriere . www.cree.com. Hentet 31. maj 2017. Arkiveret fra originalen 21. marts 2018.
33. ↑ Grundlæggende om LED-belysning  . US Department of Energy. Hentet 10. november 2012. Arkiveret fra originalen 22. november 2012.
34. ↑ Sharakshane A. Skalaer til vurdering af kvaliteten af ​​lysets spektrale sammensætning - CRI og CQS // Semiconductor lighting engineering: journal. - 2011. - Nr. 4 .
35. ↑ SemiLED ultraviolette lysemitterende dioder med en bølgelængde på 390-420 nm. (engelsk) . LED professionel. Hentet 10. november 2012. Arkiveret fra originalen 22. november 2012.  
36. ↑ Philips, 2010 , s. 4-5.
37. ↑ Om LED'er  (utilgængeligt link)
38. ↑ 1 2 LED-lys kan være dårlige til Van Gogh-malerier . Dato for adgang: 20. februar 2013. Arkiveret fra originalen 18. marts 2013. (ubestemt)
39. ↑ Hvad er alt dette om Van Gogh og LED'er? . Hentet 20. februar 2013. Arkiveret fra originalen 22. februar 2013. (ubestemt)
40. ↑ LED-lamper kan gøre os blinde . Hentet 26. april 2020. Arkiveret fra originalen 29. september 2020. (ubestemt)
41. ↑ Der produceres specielle lamper til brug i bade og saunaer
42. ↑ Christian Cajochen, Sylvia Frey, Doreen Anders, Jakub Späti, Matthias Bues, Achim Pross, Ralph Mager, Anna Wirz-Justice og Oliver Stefani. Afteneksponering for en lys-emitterende dioder (LED)-baggrundsbelyst computerskærm påvirker døgnfysiologi og kognitiv ydeevne  // American Physiological Society  Journal of Applied Physiology. - 2011. - Maj ( vol. 110 , udg. 5 ). - S. 1432-1438 . — ISSN 8750-7587 . - doi : 10.1152/japplphysiol.00165.2011 . Arkiveret fra originalen den 18. august 2019.
43. ↑ V.A. Kaptsov, V.N. Deinego. Risici for påvirkning af lys fra LED-paneler på operatørens helbred  // Federal Research Center for Medical and Preventive Health Risk Management Technologies af Rospotrebnadzor Sundhedsrisikoanalyse. - Perm, 2014. - August ( nr. 4 ). - S. 37-42 . — ISSN 2308-1155 . - doi : 10.21668/health.risk/2014.4.05 . Arkiveret fra originalen den 18. august 2019. (Russisk)
44. ↑ V.A. Kaptsov, V.N. Deinego. let kost. Arbejdssikkerhed og LED-belysning  // National Association of Occupational Safety Centres (NASOT) Sikkerhed og arbejdsbeskyttelse. - Nizhny Novgorod, 2015. - September ( nr. 3 ). - S. 77-80 . Arkiveret 18. maj 2021. (Russisk)
45. ↑ N. P. Soschin. Moderne fotoluminoforer til effektive solid-state belysningsenheder. Konferencematerialer (1. februar 2010). Arkiveret fra originalen den 27. oktober 2012. (Russisk)
46. ↑ O. E. Dudukalo, V. A. Vorobyov. Syntese af en fosfor baseret på yttrium aluminium granat til hvide lyskilder baseret på LED'er ved forbrænding. Konferencehandlinger (31. maj 2011). Dato for adgang: 19. oktober 2012. Arkiveret fra originalen 4. marts 2016. (Russisk)
47. ↑ Test for accelereret termisk nedbrydning af  fosfor . LED professionel. Hentet 10. november 2012. Arkiveret fra originalen 23. november 2012.
48. ↑ Forskning og markeder udgiver ny 2012-rapport om LED-  phosphormaterialer . LED professionel. Hentet 30. november 2012. Arkiveret fra originalen 10. december 2012.
49. ↑ Intematix introducerede et sæt fosfor til højkvalitets farvegengivelse  (eng.) . LED professionel. Hentet 10. november 2012. Arkiveret fra originalen 23. november 2012.
50. ↑ Lumi -tech foreslår SSE-phosphor til hvide LED'er  . LED professionel. Hentet 10. november 2012. Arkiveret fra originalen 23. november 2012.
51. ↑ Rødt fosfor af  Intematix . LED professionel. Hentet 10. november 2012. Arkiveret fra originalen 23. november 2012.
52. ↑ Quantum Dot LED'er  . LED professionel. Hentet 10. november 2012. Arkiveret fra originalen 23. november 2012.
53. ↑ Osrams 609 nm røde all-diode prototype med 61 % effektivitet . LED professionel. Hentet 10. november 2012. Arkiveret fra originalen 23. november 2012.  
54. ↑ LED'er på et galliumoxidsubstrat  . LED professionel. Hentet 15. februar 2013. Arkiveret fra originalen 13. marts 2013.
55. ↑ Overgang til GaN-on-Si-strukturen  (eng.) . LED professionel. Hentet 10. november 2012. Arkiveret fra originalen 23. november 2012.
56. ↑ Tim Whitaker. Joint venture til fremstilling af ZnSe hvide LED'er  ( 6. december 2002). Hentet 10. november 2012. Arkiveret fra originalen 27. oktober 2012.
57. ↑ Schubert, 2008 , s. 426.

Litteratur

• Schubert F.E. LED'er. - M. : Fizmatlit, 2008. - 496 s. - ISBN 978-5-9221-0851-5 .
• Weinert D. LED-belysning: En håndbog . - Philips, 2010. - 156 s. - ISBN 978-0-615-36061-4 .

Links

• US Department of Energy LED Lighting hjemmeside
• ledet professionel. Videnskabeligt og teknisk tidsskrift om LED'er og LED-belysning, Østrig
• LEDs Magasin. Videnskabeligt og teknisk tidsskrift om LED'er og LED-belysning. USA
• Halvleder belysningsteknologi. Russisk magasin om LED'er og LED-belysning