La LED peut émettre directement de la lumière rouge, jaune, bleue, verte, cyan, orange, violette et blanche.
La LED (diode électroluminescente), un dispositif semi-conducteur à semi-conducteurs qui convertit l'énergie électrique en lumière visible, convertit l'électricité directement en lumière. Le cœur de la LED est une plaquette semi-conductrice dont une extrémité est fixée à un support, une extrémité étant le pôle négatif et l'autre extrémité connectée à l'anode de la alimentation LED, de sorte que la totalité de la plaquette est encapsulée par de l'époxy.
La plaquette semi-conductrice est composée de deux parties, l'une est un semi-conducteur de type P, dans lequel le trou domine, et l'autre extrémité est un semi-conducteur de type N, qui est principalement constitué d'électrons. Mais lorsque les deux semi-conducteurs sont connectés, ils forment une jonction PN. Lorsqu'un courant est appliqué à la plaquette à travers le fil, les électrons sont poussés vers la région P. Dans la région P, les électrons se recombinent avec les trous, puis l'énergie est émise sous forme de photons. C'est le principe de l'émission de lumière LED. La longueur d'onde de la lumière, qui est la couleur de la lumière, est déterminée par le matériau qui forme la jonction PN.
La LED peut émettre directement de la lumière rouge, jaune, bleue, verte, cyan, orange, violette et blanche.
À l'origine, la LED était utilisée comme source lumineuse indicatrice pour l'instrumentation. Plus tard, diverses LED de couleur claire ont été largement utilisées dans les feux de circulation et les écrans de grande surface, ce qui a entraîné de bons avantages économiques et sociaux. Prenons l'exemple d'un feu de circulation rouge de 12 pouces aux États-Unis, une lampe à incandescence de 140 watts avec une longue durée de vie et des performances de faible luminosité a été utilisée comme source lumineuse, qui a produit 2000 lumens de lumière blanche. Après avoir passé le filtre rouge, la perte de lumière est de 90 %, ne laissant que 200 lumens de lumière rouge. Dans la lampe nouvellement conçue, Lumileds a utilisé 18 sources lumineuses LED rouges, y compris les pertes de circuit, pour consommer 14 watts d'électricité, ce qui produirait le même effet lumineux. Les feux de signalisation automobiles sont également un domaine important pour les applications de sources lumineuses LED.
Pour l'éclairage général, les gens ont besoin d'une source de lumière blanche. En 1998, des LED blanches ont été développées avec succès. Cette LED est fabriquée en encapsulant une puce GaN et du grenat d'yttrium-aluminium (YAG). La puce GaN émet une lumière bleue (λp = 465 nm, Wd = 30 nm), et le phosphore YAG contenant du Ce3+ préparé par frittage à haute température est excité par la lumière bleue pour émettre une lumière jaune, et la valeur de crête est de 550 n m de lampe LED. Le substrat LED bleu est monté dans une cavité réfléchissante en forme de bol recouverte d'une fine couche de résine mélangée à du YAG, d'environ 200 à 500 nm. La partie bleue du substrat LED est absorbée par le phosphore, et l'autre partie de la lumière bleue est mélangée à la lumière jaune émise par le phosphore pour obtenir une lumière blanche.
Pour la LED blanche InGaN/YAG, en modifiant la composition chimique du phosphore YAG et en ajustant l'épaisseur de la couche de phosphore, on peut obtenir une lumière blanche de différentes couleurs ayant une température de couleur de 3500 10000 à XNUMX XNUMX K. Cette méthode d'obtention de lumière blanche par une LED bleue présente les avantages d'une structure simple, d'un faible coût et d'une grande maturité technique, et est donc la plus utilisée.
1. Origine de la barre lumineuse LED
Dans les années 1960, des scientifiques et des techniciens ont développé des diodes électroluminescentes LED utilisant le principe de la lumière à jonction PN à semi-conducteur. La LED utilisée à l'époque était en GaASP et sa couleur luminescente était le rouge. Après près de 30 ans de développement, les LED que tout le monde connaît bien ont pu émettre du rouge, de l'orange, du jaune, du vert, du bleu et d'autres couleurs. Cependant, les LED blanches nécessaires à l'éclairage n'ont été développées qu'après 2000. Ici, les lecteurs seront initiés aux LED blanches pour l'éclairage.
développement de
La première application de la source lumineuse LED basée sur le principe de la jonction PN à semi-conducteurs a été introduite au début des années 1960. Le matériau utilisé à l'époque était le GaAsP, qui émet une lumière rouge (λp = 650 nm). Lorsque le courant d'entraînement est de 20 mA, le flux lumineux n'est que de quelques millièmes de lumens et la performance optique correspondante est d'environ 0.1 lm/W.
Au milieu des années 1970, les éléments In et N ont été introduits pour produire de la lumière verte (λp = 555 nm), de la lumière jaune (λp = 590 nm) et de la lumière orange (λp = 610 nm), et les performances optiques ont également été améliorées à 1 lm/W.
Au début des années 1980, la source lumineuse LED GaAlAs est apparue, portant les performances optiques de la LED rouge jusqu'à 10 lumens par watt.
Au début des années 1990, le développement de deux nouveaux matériaux, GaAlInP, qui émet de la lumière rouge et jaune, et GaInN, qui émet de la lumière verte et bleue, a considérablement amélioré les performances optiques des LED.
En 2000, le premier fabriquait des LED dans les régions rouge et orange (λp=615nm) avec une efficacité lumineuse de 100 lumens par watt, tandis que le second fabriquait des LED avec une efficacité lumineuse de 50 lumens dans la région verte (λp=530nm). /watt.
Souvenirs d'éclairage
- 1879 Edison invente la lumière électrique ;
- 1938 lampes fluorescentes sont disponibles ;
- La lampe halogène 1959 est disponible ;
- 1961, sortie de la lampe au sodium haute pression ;
—Lampe aux halogénures métalliques de 1962 ;
—1969 La première lumière LED (rouge) ;
—1976 lumière LED verte;
—1993 lumière LED bleue ;
—1999 lumière LED blanche;
—2000 LED sont utilisées dans l’éclairage intérieur.
Le développement de la LED est la deuxième révolution depuis les 120 ans du développement de l’éclairage à chaleur blanche.
- Au début du 21ème siècle, les LED développées grâce à la merveilleuse rencontre entre la nature, l'homme et la science deviendront l'innovation du monde de la lumière, la révolution de la technologie lumineuse verte essentielle à l'humanité.
—La LED sera une nouvelle révolution de la lumière depuis qu’Edison a inventé l’ampoule électrique.
L'éclairage LED est principalement basé sur une lampe LED blanche haute puissance. Les trois plus grands fabricants mondiaux d'éclairage LED sont garantis trois ans. Les grosses particules sont supérieures ou égales à 100 lumens par watt et les petites particules sont supérieures ou égales à 110 lumens par watt. La décroissance lumineuse des grosses particules est inférieure à 3 % par an et celle des petites particules est inférieure à 3 % par an.
Les lampadaires solaires à LED, les projecteurs à LED, les plafonniers à LED et les lampes fluorescentes à LED sont déjà en production de masse. Par exemple, une lampe fluorescente à LED de 10 watts peut remplacer une lampe fluorescente ordinaire de 40 watts ou une lampe à économie d'énergie.
De plus en plus de lampes à économie d'énergie LED font leur entrée dans les maisons des gens ordinaires, mais elles ne sont pas encore populaires !
1. Économie d'énergie : la consommation d'énergie des LED blanches est seulement 1/10 de celle des lampes à incandescence et 1/4 de celle des lampes à économie d'énergie.
2, longévité : l'espérance de vie peut atteindre 100,000 XNUMX heures ou plus, car l'éclairage domestique ordinaire peut être décrit comme « une fois pour toutes ».
3, peut fonctionner à grande vitesse : si la lampe à économie d'énergie est fréquemment allumée ou éteinte, le filament sera noir et se cassera rapidement, c'est donc plus sûr.
4. L'emballage à l'état solide est un type de source de lumière froide. Il est donc très facile à transporter et à installer et peut être installé dans n'importe quel équipement miniature et fermé, sans craindre les vibrations.
5. La technologie LED progresse de jour en jour, son efficacité lumineuse fait des percées étonnantes et les prix sont en baisse constante. L'ère de la LED blanche entrant dans la maison arrive rapidement.
6. Protection de l'environnement, pas de substances nocives de mercure. Les composants assemblés des ampoules LED peuvent être facilement démontés et assemblés et peuvent être recyclés par d'autres sans recyclage du fabricant.
7. La technologie de distribution de lumière étend la source lumineuse ponctuelle LED en une source lumineuse de surface, augmente la surface lumineuse, élimine l'éblouissement, sublime l'effet visuel et élimine la fatigue visuelle.
8. La lentille et l'abat-jour sont intégrés. La lentille a également pour fonction de concentrer et de protéger, évitant ainsi le gaspillage répété de lumière et rendant le produit plus simple et plus beau.
9. Boîtier de cluster planaire à LED haute puissance et conception intégrée du dissipateur thermique et du support de lampe. Il garantit pleinement les exigences de dissipation thermique et la durée de vie de la LED, et satisfait fondamentalement la conception arbitraire de la structure et de la forme de la lampe LED, et présente les caractéristiques distinctives de la lampe LED.
10. Les économies d'énergie sont remarquables. La source lumineuse LED haute puissance ultra-lumineuse, associée à une alimentation électrique à haut rendement, permet d'économiser plus de 80 % d'électricité par rapport aux lampes à incandescence traditionnelles, et la luminosité est 10 fois supérieure à celle des lampes à incandescence de même puissance.
11. La durée de vie est supérieure à 50,000 50 heures, soit plus de XNUMX fois celle des lampes au tungstène traditionnelles. La LED utilise un processus d'emballage hautement fiable et avancé - la soudure eutectique pour garantir pleinement la longue durée de vie de la LED.
12, pas de stroboscope. Le fonctionnement CC pur élimine la fatigue visuelle causée par l'éclairage stroboscopique.
13. Vert et respectueux de l'environnement. Il ne contient aucun élément polluant tel que le plomb et le mercure et ne pollue pas l'environnement.
14, résistance aux chocs, forte résistance à la lumière, pas de rayonnement ultraviolet (UV) et infrarouge (IR). Pas de filament ni de boîtier en verre, pas de problème de fragmentation du tube de lampe traditionnel, pas de danger pour le corps humain, pas de rayonnement.
15. Le travail sous basse tension thermique est sûr et fiable. Température de surface ≤ 60 ° C (à température ambiante Ta = 25 ° C).
16, large plage de tension, lumières LED et alimentations universelles. Courant constant à plage de tension complète de 85 V ~ 264 VCA, pour garantir que la durée de vie et la luminosité ne sont pas affectées par les fluctuations de tension.
17, utilisant la technologie à courant constant PWM, haute efficacité, faible chaleur, haute précision du courant constant.
18. Réduisez les pertes de ligne et évitez la pollution du réseau électrique. Facteur de puissance ≥ 0.9, distorsion harmonique ≤ 20 %, EMI conforme aux indicateurs mondiaux, réduisant ainsi la perte de puissance de la ligne d'alimentation et évitant la pollution par interférence haute fréquence du réseau électrique.
19, le support de lampe standard universel peut remplacer directement la lampe halogène, la lampe à incandescence et la lampe fluorescente existantes.
20, le taux d'efficacité lumineuse peut atteindre 80 lm/w, une variété de températures de couleur de lumières LED en option, un indice de rendu des couleurs élevé, un bon rendu des couleurs.
Bien entendu, tant que le coût des lampes LED diminue avec l'amélioration continue de la technologie LED, les lampes à économie d'énergie et les lampes à incandescence sont vouées à être remplacées par des lampes LED.
Le pays accorde de plus en plus d’attention aux questions d’économie d’énergie et de protection de l’environnement, et encourage activement l’utilisation des lampes LED.
Avantages et inconvénients
* Problème de dissipation de la chaleur, si la dissipation de la chaleur n'est pas bonne, la durée de vie sera considérablement raccourcie.
* La lampe LED bas de gamme est toujours moins économe en énergie que la lampe à économie d'énergie (tube à cathode froide, CCFL).
* Le coût d’achat initial est plus élevé.
* En raison de la forte directivité de la source lumineuse LED, la conception du luminaire doit tenir compte des caractéristiques optiques particulières de la LED.
Ce qui suit est une comparaison des néons et des lumières LED, ajoutant la dernière technologie LED à comparer, pas les informations que tout le monde a vues sur le réseau auparavant.
1. La source lumineuse LED a-t-elle une durée de vie de 100,000 XNUMX heures ?
Selon une décroissance lumineuse de 7 %, la durée de vie réelle est d'environ 50,000 3 heures. Selon une décroissance lumineuse de 80,000 %, la durée de vie réelle peut atteindre XNUMX XNUMX heures.
2. La bande LED ne chauffe pas ?
Oui, il faut dissiper la chaleur.
3. Les LED peuvent-elles remplacer les lampes à incandescence ?
Le flux lumineux, l'efficacité lumineuse et le rendu des couleurs peuvent être améliorés, mais ils sont trop chers et ne diminueront pas ces dernières années. Cependant, le coût de remplacement des lampes à incandescence peut être réduit en augmentant le flux lumineux du produit.
4. Les LED peuvent-elles être utilisées simplement comme sources lumineuses ordinaires ?
Non, pour piloter la puissance, les lumières LED optiques et la conduction thermique.
5. Comparaison des performances et des avantages de deux sources lumineuses
Les avantages du néon ont été masqués par les LED, mais le prix des LED est trop élevé.
6. Comparaison des sources d'alimentation de deux sources lumineuses
La basse tension des LED est bonne, mais le courant est trop important. Le courant d'entrée d'une lampe LED simple à grosses particules de 1 watt est de 350 mA.
7. Comparaison des techniques de contrôle de deux sources lumineuses
Les LED sont faciles à mettre en œuvre, mais les néons sont mûrs.
8. Comparaison de la stabilité des deux sources lumineuses
Les LED sont incohérentes et les néons sont assez stables. Quelques producteurs peuvent être relativement stables, comme en combinant des puces CREE avec des puces AOD pour tirer parti de leurs puces respectives.
9. Comparaison des prix des deux sources lumineuses
Les LED sont plus chères, mais le jaune et le rouge sont à peu près équivalents. La lumière LED blanche est la plus chère.
10. Comparaison de deux types de sources lumineuses pour une utilisation en extérieur
Les lumières LED peuvent être complètement étanches à l’eau et à la poussière.
11. Comparaison de deux marchés de sources lumineuses
La valeur de production annuelle des produits d'éclairage mondiaux est de 42 milliards de dollars américains (15 milliards de dollars américains pour la Chine). La source lumineuse LED représente moins de 1 %.
Source de lumière
1. Nouvelle source de lumière verte respectueuse de l'environnement : la LED utilise une source de lumière froide, l'éblouissement est faible, aucun rayonnement, aucune substance nocive n'est produite pendant l'utilisation. La LED a une faible tension de fonctionnement, adopte un mode d'entraînement CC, une consommation d'énergie ultra-faible (tube unique 0.03~0.06 W) et la conversion de puissance électro-optique est proche de 100 %, ce qui représente plus de 80 % d'économie d'énergie par rapport à la source lumineuse traditionnelle sous le même effet d'éclairage. Les LED ont de meilleurs avantages environnementaux, pas de rayons ultraviolets et infrarouges dans le spectre, et les déchets peuvent être recyclés, pas de pollution, pas de mercure et peuvent être touchés en toute sécurité. C'est une source d'éclairage verte typique.
2. Longue durée de vie : la LED est une source de lumière froide solide, un emballage en résine époxy, anti-vibration, il n'y a aucune pièce détachée dans le corps de la lampe, il n'y a pas de défauts tels que l'émission de lumière à filament, le dépôt de chaleur, la dégradation de la lumière, etc. La durée de vie peut atteindre 60,000 100,000 à 10 30 heures. Les heures sont plus de 50 fois supérieures à la durée de vie des sources lumineuses traditionnelles. Les performances de la LED sont stables et peuvent fonctionner normalement dans un environnement de -XNUMX à +XNUMX °C.
3. Multi-transformation : la source lumineuse LED peut utiliser les trois couleurs primaires rouge, vert et bleu. Sous le contrôle de la technologie informatique, les trois couleurs ont 256 niveaux de gris et peuvent être mélangées arbitrairement, ce qui peut produire 256X256X256 (soit 16777216) couleurs, formant différentes couleurs de lumière. La combinaison. La couleur de la combinaison LED est variée, permettant une variété de changements dynamiques et diverses images.
4. Haute technologie : par rapport à l'effet électroluminescent des sources lumineuses traditionnelles, la source lumineuse LED est un produit microélectronique basse tension, qui combine avec succès la technologie informatique, la technologie de communication réseau, la technologie de traitement d'image et la technologie de contrôle intégrée. La taille de la puce utilisée dans la lampe LED conventionnelle est de 0.25 mm × 0.25 nm, et la taille de la LED pour l'éclairage est généralement de 1.0 mm × 1.0 mm ou plus. La structure de table de travail formée par matrice de LED, la structure pyramidale inversée et la conception à puce retournée peuvent améliorer son efficacité lumineuse et émettre plus de lumière. Les innovations dans la conception des boîtiers LED comprennent des substrats en blocs métalliques à haute conductivité, des conceptions à puce retournée et des grilles de connexion moulées à plaque nue. Ces méthodes peuvent être utilisées pour concevoir des dispositifs à haute puissance et à faible résistance thermique, et ces dispositifs ont un éclairage plus élevé que les LED conventionnelles. L'éclairement du produit est plus important.
Un dispositif LED à haut rendement typique peut générer des lumens de plusieurs dizaines de lumens, et une conception mise à jour peut intégrer davantage de LED dans un seul dispositif ou installer plusieurs dispositifs dans un seul ensemble, ce qui produit un rendement lumineux équivalent. Pour les petites lampes à incandescence. Par exemple, un dispositif LED monochrome haute puissance à 12 puces peut produire 200 lumens d'énergie lumineuse, ce qui consomme entre 10 et 15 W.
L'application de la source lumineuse LED est très flexible et peut être transformée en produits légers, courts et courts de diverses formes telles que des points, des lignes et des surfaces. Le contrôle de la LED est très bon. Tant que le courant est réglé, il peut être atténué à volonté ; la combinaison de différentes couleurs de lumière est multi-extrémités et le circuit de contrôle de synchronisation est utilisé. , peut réaliser une variété de changements dynamiques. Les LED ont été largement utilisées dans une variété d'équipements d'éclairage, tels que les lampes de poche alimentées par batterie, les lampes miniatures à commande vocale, les lampes de sécurité, les éclairages extérieurs pour routes et escaliers intérieurs, ainsi que les bâtiments et les éclairages continus marqués.
