mājas Pakāpieni

Ko nozīmē pilns LED spektrs? Kā darbojas un darbojas gaismas diodes. Dažādu dizainu gaismas diožu īpašības

Sloksne ar maksimumu dzeltenā zonā (visizplatītākais dizains). Gaismas diodes un fosfora starojums, sajaucoties, dod dažādu toņu baltu gaismu.

Enciklopēdisks YouTube

1 / 5

Īsi balti gaismas diodes

✪ Baltas gaismas diodes vai sarkanzilas, baltas gaismas diodes augšanas pārbaude - Amazon Lights (Intro)

✪ Zibspuldzēs atdzist balta neitrāli balta gaismas diode (modeļi Thrunite TN12)

✪ Balts LED vai sarkans / zils LED gaismas pieauguma pieauguma tests - 1. daļa (izglītojošs), 2016

✪ Balts LED vai sarkani zils balts LED audzēšanas tests ar laika nobīdi - salāti Ep.1

Subtitri

Izgudrojumu vēsture

Pirmos pusvadītāju sarkanos izstarotājus rūpnieciskai izmantošanai ieguva N. Holonjaks 1962. gadā. 70. gadu sākumā parādījās dzeltenas un zaļas gaismas diodes. Šo, tajā laikā joprojām neefektīvo, ierīču gaismas jauda līdz 1990. gadam sasniedza viena lūmena līmeni. 1993. gadā Japānas Ničijas inženieris Šuji Nakamura izveidoja pirmo augstas spilgtuma zilo gaismas diodi. Gandrīz uzreiz parādījās RGB LED ierīces, jo zila, sarkana un zaļa ļāva iegūt jebkuru krāsu, ieskaitot baltu. Baltas fosfora gaismas diodes pirmo reizi parādījās 1996. gadā. Pēc tam tehnoloģija strauji attīstījās, un līdz 2005. gadam LED gaismas jauda sasniedza vērtību 100 lm / W vai vairāk. Parādījās gaismas diodes ar dažādu gaismas spīdumu, gaismas kvalitāte ļāva konkurēt ar kvēlspuldzēm un jau tradicionālajām dienasgaismas spuldzēm. LED apgaismojuma ierīču lietošana sākās ikdienas dzīvē, iekštelpu un āra apgaismojumā.

RGB gaismas diodes

Balto gaismu var radīt, sajaucot dažādu krāsu gaismas diodes. Visizplatītākā trihromatiskā konstrukcija ir no sarkaniem (R), zaļiem (G) un ziliem (B) avotiem, lai arī ir divkrāsu, tetrahromatiski un daudzkrāsaini varianti. Daudzkrāsu LED, atšķirībā no citiem RGB pusvadītāju izstarotājiem (lampām, lampām, kopām), ir viens pilnīgs korpuss, visbiežāk līdzīgs vienas krāsas LED. LED mikroshēmas ir novietotas blakus viena otrai, un tām ir viens kopējais objektīvs un atstarotājs. Tā kā pusvadītāju mikroshēmām ir ierobežots izmērs un tām ir savi starojuma modeļi, šādām gaismas diodēm visbiežāk ir nevienmērīgas leņķiskās krāsas īpašības. Turklāt bieži vien nepietiek ar nominālās strāvas iestatīšanu, lai iegūtu pareizu krāsu attiecību, jo katras mikroshēmas gaismas efektivitāte nav iepriekš zināma, un darbības laikā tā tiek mainīta. Lai iestatītu vēlamos toņus RGB gaismas dažreiz aprīkots ar īpašām vadības ierīcēm.

RGB LED spektru nosaka to veidojošo pusvadītāju emitētāju spektrs, un tam ir izteikta līnijas forma. Šāds spektrs ļoti atšķiras no saules, tāpēc gaismas diodes RGB krāsu atveidošanas indekss ir zems. RGB gaismas diodes ļauj jums viegli un plašā diapazonā kontrolēt mirdzuma krāsu, mainot katras "triādē" iekļautās gaismas diodes strāvu, pielāgot to izstarotās baltās gaismas krāsu toni tieši darba procesā - līdz individuālu neatkarīgu krāsu iegūšanai.

Daudzkrāsu gaismas diodēm ir atkarība no gaismas izvades un krāsas temperatūras, pateicoties atšķirīgajām izstarojošo mikroshēmu īpašībām, kas veido ierīci, kas darbības laikā ietekmē nelielas mirdzuma krāsas izmaiņas. Daudzkrāsainu gaismas diožu kalpošanas laiku nosaka pusvadītāju mikroshēmu ilgmūžība, tā ir atkarīga no konstrukcijas un visbiežāk pārsniedz fosfora gaismas diožu kalpošanas laiku.

Daudzkrāsainas gaismas diodes galvenokārt tiek izmantotas dekoratīvajam un arhitektūras apgaismojumam, elektroniskajiem displejiem un videoekrāniem.

Fosfora gaismas diodes

Zila (biežāk), violetā vai ultravioletā (nevis masveida ražošanā) pusvadītāja emitētāja un fosfora pārveidotāja kombinācija ļauj ražot lētu gaismas avotu ar labām īpašībām. Šādas gaismas diodes visizplatītākajā konstrukcijā ir zila gallija nitrīda pusvadītāja mikroshēma, kas modificēta ar indiju (InGaN), un fosfors ar maksimālu atkārtotu emisiju reģionā dzeltenā krāsa - itrija-alumīnija granāta, kas pielietota ar trīsvērtīgo cēriju (YAG). Daļa no mikroshēmas sākotnējā starojuma jaudas atstāj LED korpusu, izkliedējas fosfora slānī, otru daļu absorbē fosfors un atkārtoti izstaro zemāku enerģijas vērtību apgabalā. Atkārtotās emisijas spektrs aptver plašu apgabalu no sarkanas līdz zaļai, bet iegūtajam šādas gaismas diodes spektram ir izteikta iegremdēšanās zaļgani zilganzaļajā zonā.

Gaismas diodes ar atšķirīgu krāsu temperatūru (“siltu” un “aukstu”) tiek ražotas atkarībā no fosfora sastāva. Apvienojot dažādu veidu fosforus, tiek panākts ievērojams krāsu atveidošanas indeksa (CRI vai Ra) pieaugums. 2017. gadam jau ir LED paneļi fotogrāfijai un kino, kur krāsu nodošana ir kritiska, taču šāds aprīkojums ir dārgs, un ražotāji - reti.

Viens no veidiem, kā palielināt fosfora gaismas diožu spilgtumu, vienlaikus saglabājot vai pat samazinot to izmaksas, ir palielināt strāvu caur pusvadītāju mikroshēmu, nepalielinot tās lielumu - palielināt strāvas blīvumu. Šī metode ir saistīta ar vienlaicīgu prasību palielināšanos attiecībā uz pašas mikroshēmas kvalitāti un siltuma izlietnes kvalitāti. Palielinoties strāvas blīvumam, elektriskie lauki aktīvā reģiona tilpumā samazina gaismas jaudu. Kad tiek sasniegtas ierobežojošās strāvas, jo LED mikroshēmas sekcijas ar dažādām piemaisījumu koncentrācijām un atšķirīgiem joslas spraugas platumiem dažādos veidos vada strāvu, mikroshēmas sekciju lokāla pārkaršana notiek, kas ietekmē gaismas izlaidi un LED kopējo ilgmūžību. Lai palielinātu izejas jaudu, vienlaikus saglabājot spektrālo parametru un termisko apstākļu kvalitāti, tiek ražoti gaismas diodes, kas satur LED mikroshēmu kopas vienā iepakojumā.

Viena no visvairāk apspriestajām tēmām polihromatisko LED tehnoloģiju jomā ir to uzticamība un izturība. Atšķirībā no daudziem citiem gaismas avotiem, gaismas diode laika gaitā maina gaismas jaudas raksturlielumus (efektivitāti), virziena zīmējumu, krāsu nokrāsu, bet reti pilnībā neizdodas. Tāpēc, lai novērtētu, piemēram, apgaismojuma lietderīgās lietošanas laiku, tiek ņemts vērā gaismas efektivitātes samazinājuma līmenis līdz 70% no sākotnējās vērtības (L70). Tas ir, gaismas diode, kuras spilgtums darbības laikā ir samazinājies par 30%, tiek uzskatīta par nederīgu. Gaismas diodēm, ko izmanto dekoratīvā apgaismojumā, kā kalpošanas laiku tiek aprēķināts tuvās gaismas līmenis 50% (L50).

Fosfora gaismas diodes kalpošanas laiks ir atkarīgs no daudziem parametriem. Papildus paša LED mezgla izgatavošanas kvalitātei (mikroshēmas piestiprināšanas pie kristāla turētāja, strāvu nesošo vadītāju piestiprināšanas metode, blīvējuma materiālu kvalitātes un aizsargājošās īpašības) kalpošanas laiks galvenokārt ir atkarīgs no pašas emitējošās mikroshēmas īpašībām un no fosfora īpašību izmaiņām ar darbības laiku (degradācija). Turklāt, kā liecina neskaitāmi pētījumi, temperatūra tiek uzskatīta par galveno gaismas diodes darbības laiku ietekmējošo faktoru.

Temperatūras ietekme uz LED dzīvi

Darbības laikā pusvadītāju mikroshēma izdala daļu elektriskās enerģijas starojuma, daļu - siltuma veidā. Turklāt atkarībā no šādas pārveidošanas efektivitātes visefektīvākajiem emitētājiem siltumenerģijas daudzums ir aptuveni puse vai lielāks. Pašam pusvadītāju materiālam ir zema siltuma vadītspēja, turklāt iepakojuma materiāliem un konstrukcijai ir noteikta neideālā siltumvadītspēja, kas noved pie mikroshēmas sildīšanas līdz augstām (pusvadītāju struktūras) temperatūrām. Mūsdienu gaismas diodes darbojas mikroshēmu temperatūrā 70-80 grādi. Un turpmāka šīs temperatūras paaugstināšanās, lietojot gallija nitrīdu, nav pieļaujama. Augsta temperatūra palielina aktīvā slāņa defektu skaitu, palielina difūziju un substrāta optisko īpašību izmaiņas. Tas viss noved pie neradiatīvās rekombinācijas un fotonu absorbcijas procentiem mikroshēmas materiālā. Jaudas un izturības palielinājums tiek panākts, uzlabojot gan pašu pusvadītāju struktūru (samazinot vietējo pārkaršanu), gan izstrādājot LED montāžas dizainu, uzlabojot mikroshēmas aktīvā reģiona dzesēšanas kvalitāti. Pētījumi tiek veikti arī ar citiem pusvadītāju materiāliem vai substrātiem.

Fosfors ir pakļauts arī augstām temperatūrām. Ilgstoši pakļaujoties temperatūrai, tiek kavēti atkārtotas izstarošanas centri, un pasliktinās konversijas koeficients, kā arī fosfora spektrālās īpašības. Pirmajā un dažos moderni dizaini polihromu gaismas diožu gadījumā fosforu uzklāj tieši uz pusvadītāju materiālu un tiek maksimāli palielināts siltuma efekts. Papildus pasākumiem izstarojošās mikroshēmas temperatūras samazināšanai ražotāji izmanto dažādas metodes, lai samazinātu mikroshēmas temperatūras ietekmi uz fosforu. Izolētas fosfora tehnoloģijas un LED lampu konstrukcijas, kas fiziski atdala fosforu no emitētāja, var palielināt gaismas avota kalpošanas laiku.

LED korpuss izgatavots no optiski skaidras silikona plastmasas vai epoksīdsveķi, tiek pakļauts novecošanai temperatūras ietekmē un laika gaitā sāk izbalēt un kļūt dzeltens, absorbējot daļu no gaismas diodes izstarotās enerģijas. Sildot, atstarojošās virsmas arī pasliktinās - tās mijiedarbojas ar citiem lietas elementiem, ir pakļautas korozijai. Visi šie faktori kopā noved pie tā, ka izstarotās gaismas spilgtums un kvalitāte pakāpeniski samazinās. Tomēr šo procesu var veiksmīgi palēnināt, nodrošinot efektīvu siltuma izkliedi.

Fosfora gaismas diožu dizains

Mūsdienu fosfora gaismas diode ir sarežģīta ierīce, kas apvieno daudzus oriģinālus un unikālus tehniskos risinājumus. Gaismas diodei ir vairāki galvenie elementi, no kuriem katrs veic svarīgu, bieži vien vairāk nekā vienu, funkciju:

Visi LED konstrukcijas elementi ir pakļauti termiskai slodzei, un tie jāizvēlas, ņemot vērā to termiskās izplešanās pakāpi. Svarīgs laba dizaina nosacījums ir izgatavojamība un zemas izmaksas par LED ierīces montāžu un uzstādīšanu lampā.

Gaismas spilgtums un kvalitāte

Vissvarīgākais parametrs nav pat gaismas diodes spilgtums, bet gan tā gaismas efektivitāte, tas ir, gaismas atdeve uz vienu vatu elektriskās enerģijas, ko patērē gaismas diode. Mūsdienu gaismas diožu gaismas efektivitāte sasniedz 190 lm / W. Tiek lēsts, ka tehnoloģijas teorētiskā robeža pārsniedz 300 lm / W. Novērtējot, jāņem vērā, ka uz LED balstītā gaismekļa efektivitāte ir ievērojami zemāka, pateicoties barošanas avota efektivitātei, difuzora, reflektora un citu konstrukcijas elementu optiskajām īpašībām. Turklāt ražotāji bieži norāda emitētāja sākotnējo efektivitāti normālā temperatūrā, savukārt mikroshēmas temperatūra darbības laikā ir daudz augstāka. Tas noved pie tā, ka emitētāja faktiskā efektivitāte ir zemāka par 5–7%, bet gaismekļa - bieži uz pusi.

Otrs tikpat svarīgs parametrs ir gaismas diodes radītās gaismas kvalitāte. Krāsu reproducēšanas kvalitātes novērtēšanai ir trīs parametri:

Fosfora gaismas diode uz ultravioletā starojuma pamata

Papildus jau plaši izplatītajai zilās gaismas diodes un YAG kombinācijas versijai tiek izstrādāts arī dizains, kura pamatā ir ultravioletais gaismas diode. Pusvadītāju materiāls, kas spēj izstarot tuvo ultravioleto apgabalu, ir pārklāts ar vairākiem fosfora slāņiem, kuru pamatā ir europijs un cinka sulfīds, ko aktivizē varš un alumīnijs. Šāds fosforu sajaukums rada atkārtotas emisijas maksimumus spektra zaļajā, zilajā un sarkanajā apgabalā. Iegūtajai baltajai gaismai ir ļoti labas kvalitātes īpašības, taču pārveidošanas efektivitāte joprojām ir zema. Tam ir trīs iemesli [ ]: pirmais ir saistīts ar faktu, ka tiek zaudēta starpība starp negadījuma enerģiju un izstarotajiem kvantiem fluorescences laikā (pārvēršas karstumā), un ultravioletās ierosmes gadījumā tā ir daudz lielāka. Otrais iemesls ir tāds, ka daļa no ultravioletā starojuma, ko neuzsūc fosfors, nepiedalās gaismas plūsmas radīšanā, atšķirībā no gaismas diodēm, kuru pamatā ir zils izstarotājs, un fosfora pārklājuma biezuma palielināšanās noved pie luminiscences gaismas absorbcijas palielināšanās tajā. Visbeidzot, ultravioletās gaismas diožu efektivitāte ir ievērojami zemāka nekā zilo.

Fosfora gaismas diožu priekšrocības un trūkumi

Ņemot vērā augstās LED gaismas avotu izmaksas salīdzinājumā ar tradicionālajām lampām, šo ierīču lietošanai ir nepieciešami pamatoti iemesli:

Bet ir arī trūkumi:

Apgaismošanas LED ir arī raksturīgas iezīmes, kas raksturīgas visiem pusvadītāju izstarotājiem, ņemot vērā to, kuru veiksmīgāko pielietojumu var atrast, piemēram, starojuma virzību. Gaismas diode spīd tikai vienā virzienā, neizmantojot papildu reflektorus un difuzorus. LED gaismekļi ir vislabāk piemēroti vietas un virziena apgaismojumam.

Baltas LED tehnoloģijas attīstības perspektīvas

LED ražošanas tehnoloģijas baltsApgaismošanas vajadzībām piemēroti aktīvi tiek attīstīti. Pētījumus šajā jomā stimulē pastiprināta sabiedrības interese. Ievērojama enerģijas ietaupījuma potenciāls ir investīciju piesaistīšana procesu izpētē, tehnoloģiju attīstībā un jaunu materiālu meklējumos. Balstoties uz LED ražotāju un saistītie materiāli, pusvadītāju un apgaismes tehnikas speciālisti, mēs varam izklāstīt attīstības virzienus šajā jomā:

Skatīt arī

Piezīmes

, lpp. 19-20.
Cree MC-E gaismas diodes ar sarkanu, zaļu, zilu un baltu izstarotāju Arhivēts 2012. gada 22. novembrī.
Vishay VLMx51 gaismas diodes ar sarkanu, oranžu, dzeltenu un baltu izstarotāju (Angļu). LED Professional. Iegūts 2012. gada 10. novembrī. Arhivēts 2012. gada 22. novembrī.
Cree XB-D un XM-L daudzkrāsu gaismas diodes (Angļu). LED Professional. Iegūts 2012. gada 10. novembrī. Arhivēts 2012. gada 22. novembrī.
Cree XP-C gaismas diodes, kas satur sešus monohromatiskus izstarotājus (Angļu). LED Professional. Iegūts 2012. gada 10. novembrī. Arhivēts 2012. gada 22. novembrī.
Ņikiforovs S. "S-klases" pusvadītāju apgaismojuma tehnoloģija // Komponenti un tehnoloģijas: žurnāls. - 2009. - Nr. 6. - S. 88-91.
Trusons P. Halvardsons A. RGB gaismas diožu priekšrocības apgaismes ierīcēm // Komponenti un tehnoloģijas: žurnāls. - 2007. - Nr. 2.
, lpp. 404.
Ņikiforovs S. Temperatūra gaismas diožu dzīvē un darbā // Komponenti un tehnoloģijas: žurnāls. - 2005. - Nr. 9.
Gaismas diodes iekšējam un arhitektūras apgaismojumam (Angļu). LED Professional. Iegūts 2012. gada 10. novembrī. Arhivēts 2012. gada 22. novembrī.
Ksianga Linga Oona. LED risinājumi arhitektūras apgaismojuma sistēmām // Pusvadītāju apgaismojuma tehnoloģija: žurnāls. - 2010. - Nr.5. - S. 18-20.
RGB gaismas diodes izmantošanai elektroniskos apzīmējumos (Angļu). LED Professional. Iegūts 2012. gada 10. novembrī. Arhivēts 2012. gada 22. novembrī.
Augsts CRI LED apgaismojums | Yuji LED (nav norādīts) ... yujiintl.com. Iegūts 2016. gada 3. decembrī.
Turkins A. Gallija nitrīds kā viens no daudzsološajiem materiāliem mūsdienu optoelektronikā // Komponenti un tehnoloģijas: žurnāls. - 2011. - Nr. 5.
Augstas CRI gaismas diodes (Angļu). LED Professional. Iegūts 2012. gada 10. novembrī. Arhivēts 2012. gada 22. novembrī.
Cree EasyWhite tehnoloģija (Angļu). Žurnāls LED. Iegūts 2012. gada 10. novembrī. Arhivēts 2012. gada 22. novembrī.
Ņikiforovs S., Arkhipovs A. Gaismas diožu kvantu ieguves noteikšanas īpatnības, pamatojoties uz AlGaInN un AlGaInP ar dažādu strāvas blīvumu caur izstarojošo kristālu // Komponenti un tehnoloģijas: žurnāls. - 2008. - Nr. 1.
Ņikiforovs S. Tagad var redzēt elektronus: gaismas diodes padara elektrisko strāvu ļoti redzamu // Components and Technologies: Journal. - 2006. - Nr. 3.
Matricas gaismas diodes ar lielu skaitu pusvadītāju mikroshēmu (Angļu). LED Professional. Iegūts 2012. gada 10. novembrī. Arhivēts 2012. gada 22. novembrī.
Balta LED dzīve (Angļu). ASV Enerģētikas departaments. Iegūts 2012. gada 10. novembrī. Arhivēts 2012. gada 22. novembrī.
Gaismas diožu defektu veidi un analīzes metodes (Angļu). LED Professional. Iegūts 2012. gada 10. novembrī. Arhivēts 2012. gada 22. novembrī.
, lpp. 61, 77-79.
SemiLEDs gaismas diodes (Angļu). LED Professional. Iegūts 2012. gada 10. novembrī. Arhivēts 2012. gada 22. novembrī.
GaN-on-Si Silikona bāzes LED pētījumu programma (Angļu). LED Professional. Iegūts 2012. gada 10. novembrī.
Cree izolētā fosfora tehnoloģija (Angļu). LED Professional. Iegūts 2012. gada 10. novembrī. Arhivēts 2012. gada 22. novembrī.
Turkins A. Pusvadītāju gaismas diodes: vēsture, fakti, perspektīvas // Pusvadītāju apgaismojuma tehnoloģija: žurnāls. - 2011. - Nr. 5. - S. 28-33.
Ivanovs A.V., Fedorovs A.V., Semenovs S.M. Enerģijas taupīšanas spuldzes, kuru pamatā ir augstas spilgtuma gaismas diodes // Enerģijas apgāde un enerģijas taupīšana - reģionālais aspekts: XII Viskrievijas sanāksme: ziņojumu materiāli. - Tomska: SPB Graphics, 2011 .-- S. 74.-77.
, lpp. 424.
Gaismas diožu atstarotāji uz fotonisku kristālu bāzes (Angļu). Led Professional. Iegūts 2013. gada 16. februārī. Arhivēts 2013. gada 13. martā.
XLamp XP-G3 (Angļu). www.cree.com. Iegūts 2017. gada 31. maijā.
Baltas gaismas diodes ar lielu gaismas jaudu apgaismojumam (Angļu). Phys.Org ™. Iegūts 2012. gada 10. novembrī. Arhivēts 2012. gada 22. novembrī.

Sloksne ar maksimumu dzeltenā zonā (visizplatītākais dizains). Gaismas diodes un fosfora starojums, sajaucoties, dod dažādu toņu baltu gaismu.

Izgudrojumu vēsture

RGB gaismas diodes

Balto gaismu var radīt, sajaucot dažādu krāsu gaismas diodes. Visizplatītākā trihromatiskā konstrukcija ir no sarkaniem (R), zaļiem (G) un ziliem (B) avotiem, lai arī ir divkrāsu, tetrahromatiski un daudzkrāsaini varianti. Daudzkrāsainai LED, atšķirībā no citiem RGB pusvadītāju izstarotājiem (lampām, lampām, kopām), ir viens pilnīgs korpuss, visbiežāk līdzīgs vienas krāsas LED. LED mikroshēmas ir novietotas blakus viena otrai, un tām ir viens kopējais objektīvs un atstarotājs. Tā kā pusvadītāju mikroshēmām ir ierobežots izmērs un tām ir savi starojuma modeļi, šādām gaismas diodēm visbiežāk ir nevienmērīgas leņķiskās krāsas īpašības. Turklāt bieži vien nepietiek ar nominālās strāvas iestatīšanu, lai iegūtu pareizu krāsu attiecību, jo katras mikroshēmas gaismas efektivitāte nav iepriekš zināma, un darbības laikā tā tiek mainīta. Lai iestatītu vēlamos toņus, RGB gaismekļi dažreiz ir aprīkoti ar īpašām vadības ierīcēm.

RGB LED spektru nosaka to veidojošo pusvadītāju emitētāju spektrs, un tam ir izteikta līnijas forma. Šāds spektrs ļoti atšķiras no saules, tāpēc RGB gaismas diožu krāsu atveidošanas indekss ir zems. RGB gaismas diodes ļauj viegli un plaši kontrolēt mirdzuma krāsu, mainot katras "triādē" iekļautās gaismas diodes strāvu, pielāgot to izstarotās baltās gaismas krāsu toni tieši darba procesā - līdz individuālu neatkarīgu krāsu iegūšanai.

Daudzkrāsainas gaismas diodes galvenokārt tiek izmantotas dekoratīvajam un arhitektūras apgaismojumam, elektroniskajiem displejiem un videoekrāniem.

Fosfora gaismas diodes

Zila (biežāk), violetā vai ultravioletā (nevis masveida ražošanā) pusvadītāja emitētāja un fosfora pārveidotāja kombinācija ļauj ražot lētu gaismas avotu ar labām īpašībām. Šādas gaismas diodes visizplatītākais dizains satur zilu gallija nitrīda pusvadītāju mikroshēmu, kas modificēta ar indiju (InGaN), un fosforu ar maksimālu atkārtotu emisiju dzeltenā reģionā - itrija-alumīnija granātu, kas ir leģēta ar trīsvērtīgo ceriju (YAG). Daļa no mikroshēmas sākotnējā starojuma jaudas atstāj LED korpusu, izkliedējas fosfora slānī, otru daļu absorbē fosfors un atkārtoti izstaro zemāku enerģijas vērtību apgabalā. Atkārtotās emisijas spektrs aptver plašu apgabalu no sarkanas līdz zaļai, bet iegūtajam šādas gaismas diodes spektram ir izteikta iegremdēšanās zaļgani zilganzaļajā zonā.

Viens no veidiem, kā palielināt fosfora gaismas diožu spilgtumu, saglabājot vai pat samazinot to izmaksas, ir palielināt strāvu caur pusvadītāju mikroshēmu, nepalielinot tās lielumu - palielināt strāvas blīvumu. Šī metode ir saistīta ar vienlaicīgu prasību palielināšanos attiecībā uz pašas mikroshēmas kvalitāti un siltuma izlietnes kvalitāti. Palielinoties strāvas blīvumam, elektriskie lauki aktīvā reģiona apjomā samazina gaismas izlaidi. Kad tiek sasniegtas ierobežojošās strāvas, jo LED mikroshēmas sekcijas ar dažādām piemaisījumu koncentrācijām un atšķirīgu joslas spraugu platumu dažādos veidos vada strāvu, mikroshēmas sekciju lokāla pārkaršana notiek, kas ietekmē gaismas izlaidi un LED kopējo izturību. Lai palielinātu izejas jaudu, vienlaikus saglabājot spektrālo parametru un termisko apstākļu kvalitāti, tiek ražoti gaismas diodes, kas satur LED mikroshēmu kopas vienā iepakojumā.

Temperatūras ietekme uz LED dzīvi

Fosfors ir pakļauts arī augstām temperatūrām. Ilgstoši pakļaujoties temperatūrai, tiek kavēti atkārtotas izstarošanas centri, un pasliktinās konversijas koeficients, kā arī fosfora spektrālās īpašības. Pirmajā un dažos mūsdienu polihromu gaismas diožu dizainos fosfors tiek uzklāts tieši uz pusvadītāju materiālu, un siltuma efekts ir maksimāls. Papildus pasākumiem izstarojošās mikroshēmas temperatūras samazināšanai ražotāji izmanto dažādas metodes, lai samazinātu mikroshēmas temperatūras ietekmi uz fosforu. Izolētas fosfora tehnoloģijas un LED lampu konstrukcijas, kas fiziski atdala fosforu no emitētāja, var palielināt gaismas avota kalpošanas laiku.

LED korpuss, kas izgatavots no optiski caurspīdīgas silikona plastmasas vai epoksīda, tiek pakļauts temperatūras novecošanai un laika gaitā sāk izbalēt un dzeltenā krāsā, absorbējot daļu no gaismas diodes izstarotās enerģijas. Sildot, atstarojošās virsmas arī pasliktinās - tās mijiedarbojas ar citiem lietas elementiem, ir pakļautas korozijai. Visi šie faktori kopā noved pie tā, ka izstarotās gaismas spilgtums un kvalitāte pakāpeniski samazinās. Tomēr šo procesu var veiksmīgi palēnināt, nodrošinot efektīvu siltuma izkliedi.

Fosfora gaismas diožu dizains

Gaismas spilgtums un kvalitāte

Vissvarīgākais parametrs nav pat gaismas diodes spilgtums, bet gan tā gaismas efektivitāte, tas ir, gaismas atdeve uz vienu vatu elektriskās enerģijas, ko patērē gaismas diode. Mūsdienu gaismas diožu gaismas efektivitāte sasniedz 190 lm / W. Tiek lēsts, ka tehnoloģijas teorētiskā robeža pārsniedz 300 lm / W. Novērtējot, jāņem vērā, ka uz LED balstītā gaismekļa efektivitāte ir ievērojami zemāka, pateicoties barošanas avota efektivitātei, difuzora, reflektora un citu konstrukcijas elementu optiskajām īpašībām. Turklāt ražotāji bieži norāda emitētāja sākotnējo efektivitāti normālā temperatūrā, savukārt mikroshēmas temperatūra darbības laikā ievērojami paaugstinās [ ]. Tas noved pie tā, ka emitētāja faktiskā efektivitāte ir zemāka par 5–7%, bet gaismekļa - bieži uz pusi.

Otrs tikpat svarīgs parametrs ir gaismas diodes radītās gaismas kvalitāte. Krāsu reproducēšanas kvalitātes novērtēšanai ir trīs parametri:

Fosfora gaismas diode uz ultravioletā starojuma pamata

Fosfora gaismas diožu priekšrocības un trūkumi

Ņemot vērā augstās LED gaismas avotu izmaksas salīdzinājumā ar tradicionālajām lampām, šo ierīču lietošanai ir nepieciešami pamatoti iemesli:

Bet ir arī trūkumi:

Baltas LED tehnoloģijas attīstības perspektīvas

Apgaismošanai piemērotu baltu gaismas diožu ražošanas tehnoloģijas tiek aktīvi attīstītas. Pētījumus šajā jomā stimulē pastiprināta sabiedrības interese. Ievērojama enerģijas ietaupījuma potenciāls ir investīciju piesaistīšana procesu izpētē, tehnoloģiju attīstībā un jaunu materiālu meklējumos. Spriežot pēc gaismas diožu un saistīto materiālu ražotāju, pusvadītāju un apgaismojuma tehnoloģiju speciālistu publikācijām, ir iespējams ieskicēt attīstības virzienus šajā jomā:

Skatīt arī

Piezīmes

, lpp. 19-20.
Cree MC-E gaismas diodes ar sarkanu, zaļu, zilu un baltu izstarotāju Arhivēts 2012. gada 22. novembrī.
Vishay VLMx51 gaismas diodes ar sarkanu, oranžu, dzeltenu un baltu izstarotāju (Angļu). LED Professional. Iegūts 2012. gada 10. novembrī. Arhivēts 2012. gada 22. novembrī.
Cree XB-D un XM-L daudzkrāsu gaismas diodes (Angļu). LED Professional. Iegūts 2012. gada 10. novembrī. Arhivēts 2012. gada 22. novembrī.
Cree XP-C gaismas diodes, kas satur sešus monohromatiskus izstarotājus (Angļu). LED Professional. Iegūts 2012. gada 10. novembrī. Arhivēts 2012. gada 22. novembrī.
Ņikiforovs S. "S-klases" pusvadītāju apgaismojuma tehnoloģija // Komponenti un tehnoloģijas: žurnāls. - 2009. - Nr. 6. - S. 88-91.
Trusons P. Halvardsons A. RGB gaismas diožu priekšrocības apgaismes ierīcēm // Komponenti un tehnoloģijas: žurnāls. - 2007. - Nr. 2.
, lpp. 404.
Ņikiforovs S. Temperatūra gaismas diožu dzīvē un darbā // Komponenti un tehnoloģijas: žurnāls. - 2005. - Nr. 9.
Gaismas diodes iekšējam un arhitektūras apgaismojumam (Angļu). LED Professional. Iegūts 2012. gada 10. novembrī. Arhivēts 2012. gada 22. novembrī.
Ksianga Linga Oona. LED risinājumi arhitektūras apgaismojuma sistēmām // Pusvadītāju apgaismojuma tehnoloģija: žurnāls. - 2010. - Nr.5. - S. 18-20.
RGB gaismas diodes izmantošanai elektroniskos apzīmējumos (Angļu). LED Professional. Iegūts 2012. gada 10. novembrī. Arhivēts 2012. gada 22. novembrī.
Augsts CRI LED apgaismojums | Yuji LED (nav norādīts) ... yujiintl.com. Iegūts 2016. gada 3. decembrī.
Turkins A. Gallija nitrīds kā viens no daudzsološajiem materiāliem mūsdienu optoelektronikā // Komponenti un tehnoloģijas: žurnāls. - 2011. - Nr. 5.
Augstas CRI gaismas diodes (Angļu). LED Professional. Iegūts 2012. gada 10. novembrī. Arhivēts 2012. gada 22. novembrī.
Cree EasyWhite tehnoloģija (Angļu). Žurnāls LED. Iegūts 2012. gada 10. novembrī. Arhivēts 2012. gada 22. novembrī.
Ņikiforovs S., Arkhipovs A. Gaismas diožu kvantu ieguves noteikšanas īpatnības, pamatojoties uz AlGaInN un AlGaInP ar dažādu strāvas blīvumu caur izstarojošo kristālu // Komponenti un tehnoloģijas: žurnāls. - 2008. - Nr. 1.
Ņikiforovs S. Tagad var redzēt elektronus: gaismas diodes padara elektrisko strāvu ļoti redzamu // Components and Technologies: Journal. - 2006. - Nr. 3.
Matricas gaismas diodes ar lielu skaitu pusvadītāju mikroshēmu (Angļu). LED Professional. Iegūts 2012. gada 10. novembrī. Arhivēts 2012. gada 22. novembrī.
Balta LED dzīve Arhivēts 2012. gada 22. novembrī.
LED defektu veidi un analīzes metodes (Angļu). LED Professional. Iegūts 2012. gada 10. novembrī. Arhivēts 2012. gada 22. novembrī.
, lpp. 61, 77-79.
SemiLEDs gaismas diodes (Angļu). LED Professional. Iegūts 2012. gada 10. novembrī. Arhivēts 2012. gada 22. novembrī.
GaN-on-Si Silikona bāzes LED pētījumu programma (Angļu). LED Professional. Iegūts 2012. gada 10. novembrī.
Cree izolētā fosfora tehnoloģija (Angļu). LED Professional. Iegūts 2012. gada 10. novembrī. Arhivēts 2012. gada 22. novembrī.
Turkins A. Pusvadītāju gaismas diodes: vēsture, fakti, perspektīvas // Pusvadītāju apgaismojuma tehnoloģija: žurnāls. - 2011. - Nr. 5. - S. 28-33.
Ivanovs A.V., Fedorovs A.V., Semenovs S.M. Enerģijas taupīšanas spuldzes, kuru pamatā ir augstas spilgtuma gaismas diodes // Enerģijas apgāde un enerģijas taupīšana - reģionālais aspekts: XII Viskrievijas sanāksme: ziņojumu materiāli. - Tomska: SPB Graphics, 2011 .-- S. 74.-77.
, lpp. 424.
Gaismas diožu atstarotāji uz fotonisku kristālu bāzes (Angļu). Led Professional. Iegūts 2013. gada 16. februārī. Arhivēts 2013. gada 13. martā.
XLamp XP-G3
Baltas gaismas diodes ar lielu gaismas jaudu apgaismojumam (Angļu). Phys.Org ™. Iegūts 2012. gada 10. novembrī. Arhivēts 2012. gada 22. novembrī.
Cree pirmais, kurš pārkāpj 300 lūmenu-vata barjeru (Angļu). www.cree.com. Iegūts 2017. gada 31. maijā.
LED apgaismojuma pamati (Angļu). ASV Enerģētikas departaments. Iegūts 2012. gada 10. novembrī. Arhivēts 2012. gada 22. novembrī.
Šarakshane A. Gaismas spektrālā sastāva kvalitātes novērtēšanas svari - CRI un CQS // Pusvadītāju apgaismojuma inženierija: žurnāls. - 2011. - Nr. 4.
UV SemiLED gaismas diodes ar viļņa garumu 390–420 nm. (Angļu). LED Professional. Iegūts 2012. gada 10. novembrī. Arhivēts 2012. gada 22. novembrī.
, lpp. 4.-5.

IN pēdējā laikā satraukumu raisīja ap LED lampām, kurām vajadzētu aizstāt parastās Ilyich lampas. Un kā teica Krievijas galvenais nanotehnologs, šādas lampas drīz nonāks pārdošanā Maskavā un Sanktpēterburgā. Protams, viss bija iekārtots ar patosu: jaunums bija pirmais, kurš novērtēja Vladimiru Putinu. Es biju viens no pirmajiem, kurš ieguva spuldzi no Optogan, un man rokās bija arī vēl viena Krievijā ražota spuldze (SvetaLED vai SvetaLED), lai arī dzīvību sita, bet strādā, un ķīniešu NoName, kuru jūs viegli varat pērciet ebay vai dealextreme.com.

Kad es saķeru rokas uz jebkuru vairāk vai mazāk vērtīgu un interesantu objektu (no acu ēnas līdz procesoram vai, es uzreiz gribu to izjaukt un paskatīties iekšā, redzēt, kā tas viss darbojas un darbojas. Acīmredzot tas ir tas, kas atšķir zinātniekus no Piekrītu, kāds parasts cilvēks izjauc spuldzi par 1000 rubļiem, bet ko darīt - partija teica: mums ir jā!

Daļa teorētiskās

Kāpēc, jūsuprāt, visi ir tik nobažījušies par kvēlspuldžu, kas kļuvušas par visa laikmeta simbolu, aizstāšanu ar izlādi un LED?

Protams, pirmkārt, tā ir energoefektivitāte un enerģijas taupīšana. Diemžēl volframa spole izstaro vairāk "termisku" fotonu (ti, gaismu ar viļņa garumu vairāk nekā 700-800 nm), nekā dod gaismu redzamā diapazonā (300-700 nm). Par to ir grūti iebilst - zemāk redzamā tabula visu pateiks pati par sevi. Ņemot vērā faktu, ka gāzizlādes un LED lampu enerģijas patēriņš ir vairākas reizes mazāks nekā kvēlspuldzēm ar tādu pašu apgaismojumu, ko mēra luksos. Tādējādi mēs uzskatām, ka tas tiešām ir izdevīgs galapatērētājam. Cita lieta ir rūpniecības objekti (nejaucot ar birojiem): apgaismojums, kaut arī nozīmīga daļa, tomēr galvenās enerģijas izmaksas ir tieši saistītas ar mašīnu un rūpniecisko iekārtu darbību. Tāpēc visi radītie gigavati tiek iztērēti cauruļu velmēšanai, elektriskajām krāsnīm utt. Tas ir, reālā ekonomika visā valstī nav tik liela.

Otrkārt, to spuldžu kalpošanas laiks, kuras nomainītas "Iļjiča spuldzes", ir vairākas reizes ilgāks. LED lampai kalpošanas laiks ir praktiski neierobežots, ja siltuma izkliede ir pareizi organizēta.

Treškārt, tā ir inovācija / modernizācija / nanotehnoloģija (pasvītrojiet nepieciešamo). Personīgi es neredzu neko inovatīvu nedz dzīvsudraba, nedz LED lampās. Jā, šī ir augsto tehnoloģiju produkcija, bet pati ideja ir tikai loģiska pielietošana praksē, izmantojot zināšanas par pusvadītājiem, kas ir 50–60 gadus veci, un materiāliem, kas zināmi jau aptuveni divas desmitgades.

Tā kā raksts ir par LED lampām, es sīkāk pakavēšos pie viņu ierīces. Jau sen ir zināms, ka apgaismota pusvadītāja vadītspēja ir augstāka nekā neapgaismotā (Wiki). Kaut kādā nezināmā veidā gaisma liek elektroniem iziet cauri materiālam ar mazāku pretestību. Fotons, ja tā enerģija ir lielāka par pusvadītāju joslas spraugu (E g), spēj izsist elektronu no tā sauktās valences joslas un iemest to vadītspējas joslā.

Zonu izkārtojums pusvadītājā. E g ir joslas sprauga, E F ir Fermi enerģija, skaitļi norāda elektronu sadalījumu pa stāvokļiem pie T\u003e 0 ()

Sarežģīsim uzdevumu. Paņemiet divus pusvadītājus ar dažādi veidi vadītspēja un un savienot kopā. Ja viena pusvadītāja gadījumā mēs vienkārši novērojām strāvas palielināšanos, kas plūst caur pusvadītāju, tad tagad mēs redzam, ka šī diode (un tas ir veids, kā tiek saukts p-n krustojums, kas rodas pie pusvadītāju ar dažādu veidu vadītspēju robežas) ir kļuvis par mini-avotu līdzstrāva, un strāvas stiprums būs atkarīgs no apgaismojuma. Izslēdzot gaismu, efekts pazūd. Starp citu, uz tā balstās saules paneļu darbības princips.

P un n tipa pusvadītāju krustojumā lādiņi, kas rodas pēc apstarošanas ar gaismu, tiek atdalīti un katrs "iet" uz savu elektrodu ()

Tagad atpakaļ pie gaismas diodēm. Izrādās, ka jūs varat rīkoties pretēji: pievienojiet p veida pusvadītāju akumulatora plusam, bet n veida pusvadītāju - ar mīnusu, un ... Un nekas nenotiek, redzamajā spektra daļā nebūs starojuma, jo visbiežāk sastopamie pusvadītāju materiāli (piemēram, , silīcijs un germānija) ir necaurspīdīgi redzamajā spektra apgabalā. Iemesls ir tāds, ka Si vai Ge nav tiešās spraugas pusvadītāji. Bet ir liela klase materiālu, kuriem ir pusvadīšanas īpašības un kas vienlaikus ir caurspīdīgi. Spilgti pārstāvji - GaAs (gallija arsenīds), GaN (gallija nitrīds).

Kopumā, lai iegūtu gaismas diodi, mums vienkārši ir jāveido p-n-krustojums no caurspīdīga pusvadītāja. Šajā sakarā es, iespējams, apstāšos, jo, jo tālāk, jo sarežģītāka un nesaprotamāka ir gaismas diožu uzvedība.

Ļaujiet man pateikt dažus vārdus par mūsdienu tehnoloģijām LED ražošanā. Tā saucamais aktīvais slānis ir ļoti plāns 10-15 nm biezs p- un n-veida pusvadītāju mainīgs slānis, kas sastāv no tādiem elementiem kā In, Ga un Al. Šādus slāņus epitaksiāli audzē, izmantojot MOCVD (metāla oksīda ķīmiskā tvaika nogulsnēšanās) metodi.

LED ierīces shematisks attēlojums

Ir vēl viena problēma, kas neļauj realizēt 100% elektrības pārvēršanu (1 elektronu pārvēršana par 1 fotonu), un tā ir, ka pat šādi plāni pusvadītāju slāņi zināmā mērā absorbē gaismu. Pat ne tā, ka tie spēcīgi absorbē, tikai gaisma "klīst" kristāla iekšienē, pateicoties pilnīgai iekšējā atstarojuma ietekmei uz kristāla / gaisa saskarni: ceļa garums līdz gaismas izejai no kristāla palielinās, un galu galā šādu klejojošu fotonu var absorbēt. Viens no risinājumiem ir strukturētu substrātu izmantošana. Piemēram, mūsdienu LED rūpniecībā plaši izmanto veidņu safīra substrāta metodi. Šī mikrostrukturēšana palielina visas diodes gaismas izvades efektivitāti ().

Ieinteresētajiem lasītājiem es varu ieteikt iepazīties ar fiziku, kas ir gaismas diožu darbības pamatā. Papildus šim interesantajam darbam, ko veic viņu dzimtajā Maskavas Valsts universitātē, Svetlanai un Optoganam ir brīnišķīga pētniecības komandu galaktika pašā Sanktpēterburgā. Piemēram, PhysTech. Jūs to varat arī izlasīt.

Metodiskā daļa

Visi lampu spektru mērījumi tika veikti 30 minūšu laikā (t.i., fona signāls nedaudz mainījās) aptumšotā telpā, izmantojot Ocean Optics QE65000 spektrometru. jūs varat izlasīt par spektrometra ierīci. Papildus 10 atkarībām katram lukturu tipam tika izmērīts tumšais spektrs, ko pēc tam atņēma no lukturu spektra. Katra parauga visas 10 atkarības tika summētas un aprēķinātas. Turklāt katrs galīgais spektrs tika normalizēts līdz 100%.

Okeāna optikas spektrometrs ir lielisks instruments labajās rokās

Praktiskā daļa

Tātad, sāksim darbu. Mums ir noliktavā sešas spuldzes: 3 pilnīgai analīzei un vēl 3 salīdzināšanai (tā teikt, kontrolparaugi):
1. Iļjiča lampa
2. Spuldze Ilyich M (ti, gāzizlādes spuldze, kas atkārto pazīstamās Ilyich spuldzes formu)
3. Iļjiča spirāle (parastā gāzes izlādes spuldze)
4. "Optogan" LED lampa
5. LED lampa no "SvetaLED"
6. LED lampa no Ķīnas NoName

Visas spuldzes ir samontētas. Mēs varam sākt!

Spektrs

Mēs šeit neko pārdabisku neredzējām. Iļjiča spuldze nekaunīgi ļauj visu elektrību sildīt, un tās krāsa ir dzeltena vai oranža. Visām dzīvsudraba lampām ir svītrains spektrs, kas cilvēka acī, piemēram, vienlaicīga 3 pikseļu (RGB) iekļaušana ekrānā (zilas līnijas - ~ 420 nm, zaļas - ~ 550 nm, oranžas un sarkanas - viss pārsniedz 600 nm), tiek pārveidots par balts.

Triju salīdzināšanas lampu spektrs (salīdzinājumam zem skalas tiek parādīta tā cilvēka cilvēka acs uztvertā spektra daļa)

Bet LED lampu spektrs ir pārsteidzoši atšķirīgs. Ir divi komponenti: patiesībā zils no pašas diodes, un otrais ir nosmērēts visā spektrā no fosfora vai, krievu valodā runājot, ar fluorescējošu krāsu, kuru uzliek pašiem gaismas diodēm un virspusē piepilda ar aizsargājošu polimēra kārtu. Attiecība starp diodes zilo krāsu un fosfora emisijas (emisijas) joslu nosaka luktura krāsas temperatūru. Mēs redzam, ka Optogan ir vissiltākā gaisma un Ķīnai ir aukstākā. Krāsas temperatūras regulēšanai ir ieteicams izmantot 1 fosforu, tādējādi fosfora slāņa biezums kopā ar gaismas diodes jaudu nosaka krāsas temperatūru. Ir vērts atzīmēt, ka spuldzes no Ķīnas un no "Svetlana", visticamāk, izmanto to pašu fosforu, bet Optogan izmanto savu (ievērojama atšķirība fosfora maksimālās emisijas diapazonā).

LED spuldžu un tradicionālās Iļjiča lampu spektru salīdzinājums (salīdzinājumam zem skalas ir parādīta cilvēka acs uztvertā spektra daļa)

Mēs no Svetlanas saņēmām spuldzi salauztā stāvoklī, un mēs nofotografējām spektru bez matēta stikla. Tomēr ļaujiet man parādīt līdzīgu situāciju, izmantojot Ķīnas lampas piemēru, jo tādas bija divas. Normalizētie spektri maz atšķiras viens no otra, un nelielu intensitātes palielināšanos var saistīt ar faktu, ka garāka viļņa garuma starojums ir labāk izkaisīts uz matēta stikla.

Ķīnā ražotu lukturu salīdzinājums ar stikla spuldzi un bez tās (salīdzinājumam zem skalas ir parādīta cilvēka acs uztvertā spektra daļa)

Ja kāds ir ieinteresēts, tiek piedāvāts diezgan detalizēts gaismas diožu īpašību modelēšana.

Cena, materiāli un īpašības

Viņi vēlu vakarā salauza trīs meitenes zem loga ... No kreisās uz labo: Optogan, SvetaLED un NoName China

Ķīniešu NoName

Vietnē dealextreme.com tika pasūtīta spuldze no Ķīnas un 2 mēnešu laikā tika piegādāta uz Krieviju (jūs zināt, Krievijas pasts). Tās izmaksas ir apmēram 14 USD vai apmēram 420 rubļi, ieskaitot pārvadāšanu. Krāsu temperatūra 5000-6000K, kas atbilst baltā aukstā gaismā. Izmēri ir tādi paši kā parastajai Iļjiča spuldzei. "Spuldzes" materiāls ir matēts stikls. Manuprāt, ideāls rezerves parastajai kvēlspuldzei, ja krāsas temperatūra bija par 1000–2000K zemāka, nekā norādīts.

Optogan

Īpašajā prezentācijā spuldzi pasniedza vienkāršajiem mirstīgajiem. Artemija Ļebedeva dizains, cēli korpusa materiāli - polikarbonāts un alumīnijs ar Optogan logotipu. Krāsu temperatūra 3050 K. Ļoti mīksta un patīkama lampa, bet cena iekost - 995 rubļi gabalā. Kam tas vajadzīgs par tādu naudu ?!

Starp citu, Optogan joprojām ir problēmas ar kvalitāti: izturības pārbaude neizdodas. Pāris reizes ieskrūvēju / izslēdzu un ieguvu šādu rezultātu:

Nevīžīgs stiprinājums. Lēdijas spuldze, ko vēl teikt!

"SvetaLED"

Šī uzņēmuma LED lampas vēl nav parādījušās Krievijas tirgū, taču viņi saka, ka cena būs aptuveni 450-500 rubļu. Tomēr tas nonāca manās rokās, iesaiņots stilīgā kastē (acīmredzot, kaut kāda veida izmēģinājuma partija), kurā temperatūra ir 3500-4500K (tas ir tāpat kā norāda, ka ekvatora garums ir no 35 000 km līdz 45 000 km). Radiators ir paslēpts zem alumīnija vāciņa (sīkums, bet tas ir jauki, it kā jūs turētu parastu Iļjiča spuldzi, tikai nedaudz “izmainītu”), un ap alumīnija disku ar uzstādītiem LED moduļiem viss ir bagātīgi iesmērēts ar KT-8 tipa termisko pastu. Viņi saka, ka "Svetlana" kaut kā atsaucas uz militārpersonām, kuras, acīmredzot, dzīvo pēc Džeimija Heinemana principa: "Ja jūs šaubāties - ieeļļojiet!" Piemēram, ķīniešu lampai termiskā pasta ir uzklāta tikai zem pašiem LED moduļiem.

Tie, kas nežēlīgi pārspēj SvetaLED un NoName spuldzes no Ķīnas, saka, ka stikls ir diezgan trausls, un kvalitātes ziņā (tīri subjektīvs vērtējums) tas ir zemāks par kvēlspuldzēm.

Tātad tika izraudzīta spuldze ...

Uz luktura "Optogan" mikroshēmas
#RusNT tags ir jānovieto!
Un #RusNT mūs iedegs
Un septembrī un februārī
(c) AP

Neliels fotoreportāža (videokamera kādu iemeslu dēļ atteicās strādāt) par to, kā mēs izjaucām spuldzes:

Krāšņi jāpieiet krāšņam eksperimentam! (Lai gan visas krāsu spēles ir fiktīvas)

Vissvarīgākais ierocis ir āmurs, kā tas var būt bez tā ?!

Ja godīgi, es mēģināju, bet polikarbonāts nekad nepadevās. Viss sabruka, galds, linolejs, alumīnija radiators, bet ne polikarbonāts, kas vēlāk tika noņemts ar skrūvgriezi. Bet spuldze, pat daļēji izjauktā stāvoklī, turpināja degt.

Tad man ļoti ilgu laiku bija jāizvēlas vadītājs, kurš ir piepildīts ar kaut kādu polimēru. Tā rezultātā gan autovadītājs, gan Optogan lepnums - monolītā LED mikroshēma - tika nogādāti uz virsmas.

Šoferis

Zemāk ir visi 3 autovadītāji kopā. Novērtējiet katra no viņiem sarežģītību ...

No augšas uz leju: Optogan, SvetaLED un Ķīna

Sāksim no paša apakšas. Godīgi sakot, man patika ķīniešu draiveris: jaudīgi kondensatori, spoles, mazliet pārveidojoša elektronika (diožu tilts utt.). Viss tiek darīts ļoti kompakti, tāpēc pašas lampas izmērs ir diezgan pieticīgs. Arī liels plus ir tas, ka visi svina vadi ir gari, t.i. tiešām ir iespējams "salabot" lampu! Vai arī izmantojiet vadītāju citam mērķim pēc luktura darbības beigām. Protams, vairumam parasto lietotāju tas nerūp, bet tomēr to var saistīt ar iespējamām priekšrocībām. Pati substrāts ar LED mikroshēmām ir piestiprināts pie 2 miniatūrām skrūvēm (galu galā ķīniešu ...), tāpēc tiešā nozīmē lampu var izturēties kā pret dizaineru.

Vadītājs no ķīniešu NoName LED spuldzes

Vadi tiešām ir ļoti gari ...

Kompānijas Optogan ražotajai spuldzei ir ļoti sarežģīts draiveris ar cietvielu kondensatoriem un, kā mani pārliecināja eksperti, ar komutācijas barošanas avotu (lai gan visām LED lampām ir jābūt šādai barošanas avotam). Tajā pašā laikā pats vadītājs kopā ar gaismu izstarojošo moduli ir uzņēmuma "mikroshēma" un tā galvenais lepnums. Baumo, ka uzņēmums R&D centīsies samazināt šo draiveri un, iespējams, tuvākajā laikā samazināt tā milzu spuldzes izmēru līdz pieņemamam izmēram.

Optogan lepnums - vadītājs un gaismu izstarojošs modulis - blakus galvenajam neveiksmju pamatam

"SvetaLED". Es to nevaru nosaukt par šoferi. Pat Ķīnai ir dažas "bulciņas", kas uzlabo lampas patērētāja īpašības (piemēram, aizsargā to no mirgošanas), taču šeit nav absolūti nekā, izņemot diodes tiltu, drošinātāju, milzīgu kondensatoru (10 uF, 450 V ir daudz vai maz ?! Jāteic, ka kondensatorā uzkrātā enerģija ir pietiekama, lai gaisma spīdētu 1,5 minūtes pēc strāvas izslēgšanas) un, visticamāk, slodzes slēdzis. Viss ir tik vienkārši un primitīvi, ka sākumā biju mazliet pārsteigts. Patiess drūmā krievu ģēnija smadzenes ...

Arī lepnums par ... drūmo krievu ģēniju

Iespējams, ka izpildes vienkāršība ir SvetaLED spuldzes trumpis. Mirgo ar frekvenci 50 Hz, visticamāk, ka vidusmēra acs to neredz, un viņiem tur nekur nav jāienāk, jo jaudīgs kondensators visu izlīdzina, un fosfors nespēs tik ātri izcelt tajā iesūknēto enerģiju (fosforizēšana sarežģītās molekulārajās krāsās nav atcelts). Tam vajadzētu novest pie zemām lampas izmaksām ... hmm, bet kaut kur ir nozveja, jo lampu plānots izlaist par cenu, kas ir tuva tās Ķīnas kolēģim, ņemot vērā vienreizēju piegādi uz Krieviju!

N.B. Ir svarīgi atcerēties, ka, cita starpā, svarīgi un no ierīces atkarīgi parametri ir: pulsācijas koeficients, kas var negatīvi ietekmēt cilvēka garīgo darbību, un fona elektromagnētiskais starojums, kas neizbēgami rodas dažādu "labojošu" shēmu izmantošanas dēļ. Bet tas ir pavisam cits stāsts ...

Gaismas diodes

Tātad mēs nonācām pie mūsu pētījumu tidbit. Internetā ir daudz publikāciju (viena, divas, trīs), kurās salīdzināti dažādu ražotāju lukturu spektri, to patērētāja īpašības (dizains, kalpošanas laiks utt.), Bet tagad mēs nonāksim nedaudz zemāk, lai tuvotos pašiem gaismu izstarojošajiem elementiem. lampas. Es tūlīt izdarīšu atrunu, ka visām 3 lampām ir aptuveni vienāda jauda 5-6 W (ja uzmanīgi apskatīsit Optogan lampas tehniskos parametrus, mēs atradīsim šīs mikroshēmas attēlu, kas paredzēta 5 W, bet deklarētā lampas jauda ir 11 W), un tām ir aptuveni vienāds apgaismes apgabals. Kopumā mums ir gaismas plūsma uz W (lūmenis uz W): Ķīna - 70–90, Optogan - 65, Svetlana - 75. Man šķiet, ka tas ir svarīgi, ja dārgie lasītāji vēlas salīdzināt lukturus savā starpā!

Godīgi sakot, man patika ķīniešu LED, proti, pati mikroshēma. Tā interjera skaistums ir vienkārši pārsteidzošs. Man paveicās: noraujot visus šīs gaismas diodes slāņus, es nejauši sabojāju lielu diodes mikroshēmu, kā rezultātā tika pakļauts mikrostrukturētā safīra substrātam:

Ķīniešu mikroshēmas optiskie mikrogrāfiski, skats no augšas: zeltītas svītras uz mikroshēmas - strāvu nesošie kontakti.

Gaismas izstarojošās mikroshēmas slāņa struktūra ar maksimālu palielinājumu zem optiskā mikroskopa. Tumšais laukums atbilst safīra substrātam. Bultas apzīmē atsevišķus slāņus vai slāņu grupas.

Starp citu, pati mikroshēma ir izolēta no ārpasaules vismaz 3 slāņos, bet man šķiet, ka galu galā no tām ir 4. Pirmais ir polimērs ar fosforu, kas daļu radiācijas spektra zilajā apgabalā pārveido dzelteni oranžā krāsā. Otrais ir mazs mīksta polimēra slānis, pēc tam cietā polimēra izliekts apvalks (a la objektīvs) un vēl divi mīksto un cieto polimēru slāņi.

Es gribētu atzīmēt, ka, salīdzinot ar citām lampām, ķīniešu lukturis ir pēc iespējas vienkāršāks. Tikai 4 vadi savieno lielo mikroshēmu ar ārpasauli (pārējām lampām ir daudz vairāk no tām), tikai 1 gaismu izstarojoša mikroshēma uz katru diodi, kas jau ir tieši uzstādīta uz tāfeles, ir kompetenti vadu strāvu nesoši kontakti uz pašas mikroshēmas, kas ļauj elektriskajai strāvai vienmērīgi plūst pa visu virsmu (kas "Optogan" ir kaut kas līdzīgs). Es nevarēju atrast acīmredzamus, būtiskus trūkumus.

SEM strukturēta safīra substrāta attēli

Slāņainā struktūra norāda, ka mēs esam uz pareizā ceļa (mikroshēmu veidošanas metodes - MOCVD sekas), taču diez vai būs iespējams redzēt atsevišķus aktīvā reģiona slāņus ...

Mikroshēma un kontakti, kas to darbina

Sāksim ar Optogan spuldzi. Pats dīvainākais, manuprāt, ir gaismu izstarojošā moduļa atrašanās vieta. Centrs. Gan Ķīnā, gan Svetlana ir vairāki "miniatūri" 1 W moduļi, kas vienmērīgi sadalīti pa substrātu, tāpēc siltuma izkliedēšana no šo uzņēmumu gaismas diodēm ir daudz labāka nekā no Optogan moduļa. Jā, es lieliski saprotu, ka Optogan LED modulis ir izgatavots no vara, tas labi vada siltumu, un liels radiators to efektīvi izkliedē. Bet "Optogan" spuldzei ir milzīgi izmēri, kas, starp citu, ir arī tāpēc, ka ir nepieciešams kaut kā salabot polikarbonāta kolbu, un tā neiederēsies katrā kārtridžā.

Šādam LED modulim ir diezgan vienkārša struktūra: atsevišķas diodes atrodas šaha paneļa zīmējumā zem polimēru slāņa, kas nokrāsots ar dzelteni oranžu fosforu, un kas ir savienoti viens ar otru (var atrast diode savienojuma shēmu un citas tehniskas detaļas).

Pēc polimēra slāņa noņemšanas atsevišķu gaismas diožu SEM attēls uz pamatnes

Pašam polimēra slānim ir diezgan interesanta struktūra. Tas sastāv no mazām (~ 10 μm diametra) bumbiņām:

Polimēra slāņa "nepareizās puses" optiskie mikrogrāfi

Nejauši notika, ka viena mikrotoma sagriezta diode palika polimēra slānī. Ir vērts atzīmēt, ka pati diode ir patiešām caurspīdīga, un caur to jūs varat redzēt kontaktus mikroshēmas otrajā pusē:

Gaismas diodes aizmugurējie optiskie mikrogrāfijas: lieliska caurspīdīgums šāda veida izstrādājumiem

Polimēra slānis ir tik stingri pielīmēts gan ar pašu vara pamatni, gan ar atsevišķām mikroshēmām, ka pēc tā noņemšanas uz diožu virsmas joprojām paliek plāns polimēra slānis. Zemāk attēlos, kas iegūti, izmantojot elektronu mikroskopu, visā krāšņumā var redzēt ļoti aktīvā diodes slāņa "šķelšanos", kurā elektroni tiek "atdzimuši" fotonos:

Viena LED gaismas izstarojošā slāņa SEM attēli (bultiņas norāda uz aktīvā slāņa atrašanās vietu)

Un šeit ir teksturēts bufera slānis, tuvāk apskatiet apakšējo labo attēlu - tas joprojām noderēs (bultiņas norāda bufera kārtu)

Pēc neuzmanīgas apstrādes ar mikroshēmu daži kontakti tika sabojāti, un daži palika neskarti

Un pēdējais lukturis ir "SvetaLED". Pirmais, kas pārsteidz, ir substrāts ar LED moduļiem - uzmanība! - pieskrūvēts dūšīgajai skrūvei pie pārējās lampas (tāpat kā Ķīnā). Izdalot to, es domāju, ka tas varētu traucēt to “noplēst” no pārējās luktura, un tad es ieraudzīju skrūvi ... Starp citu, šī alumīnija pamatnes aizmugurē ar marķieri! kaut kāds skaitlis ir uzrakstīts. Izskatās, ka Svetlana rūpnīcā netālu no Sanktpēterburgas strādā viesstrādnieki, kuri šīs lampas saliek ar rokām. Nē, pagaidiet minūti, jo sīpolus izgatavo militārpersonas ...

Substrāts ar gaismas diodēm ir pieskrūvēts ne tikai uz skrūves, bet arī uz aizmugures ir uzrakstīts numurs ... ar MARKER - roku darbs ...

Paši moduļi ir stingri izvietoti uz alumīnija pamatnes: tos nevar pilnībā noraut. Acīmredzot pielodēts, lai uzlabotu siltumvadītspēju. Es te neko daudz nekomentēšu, jo visi komentāri ir doti iepriekš, apspriežot Optogan lampu.

Svetlanas gaismas diodes optiskie mikrogrāfiji: uzliktais attēls skaidri parāda pamatnes mikrostruktūru

Piezīmē: izdevās redzēt, kā atsevišķās mikroshēmas ir savienotas modulī no Svetlana. Konsekventi uz manu lielo vilšanos. Tādējādi, ja vismaz 1 gaismas diode “izdeg”, viss modulis pārstāj darboties.

Svetlana uzņēmuma gaismas diodes SEM attēli (bultiņas norāda aktīvo zonu). Augšējā kreisajā attēlā ir pievienots paredzēto kontaktu attēls, jo tiem vajadzēja būt novirzītiem modulī (4 x 3 diodes).

Tas pats pazīstamais mikrostrukturētā safīra substrāts ...

Vai šis attēls rada déjà vu efektu ?! Bultiņas norāda bufera slāni.

Diemžēl uzņēmuma, kas ražo SvetaLED lampas, vietni izveidoja patiesi dizaineri: daudz skaistu attēlu un maz jēgas, normālu rūpīgu specifikāciju nav, piemēram, vietnē Optogan (starp citu, tā pastāv divos domēnos un COM ar aptuveni vienādu saturs). Turklāt ir vietne, kas paredzēta tikai vienai spuldzei, ir vietne pašam uzņēmumam, bet specifikācijas parasti kaut kādu iemeslu dēļ atrodas uz pavisam cita resursa.

Skandāli, intrigas, izmeklēšana ...

Ja kāds līdz šim brīdim ir lasījis, tad tagad viss prieks sākas. Proti, ļaujiet man tikai iesniegt jūsu tiesai datus, kas man šķita interesanti:
1. Šajā attēlā es mēģināju dot fotoattēlus ar dažām raksturīgajām diožu īpašībām no "Svetlana" un "Optogan":

2. Uzmanīgi izlasiet specifikāciju Optogan vietnē un Svetlana vietnē. Svetlana moduļa izmēri ir no 5 līdz 5 mm, 2 "vāka" stūri tiek sagriezti 45 grādos utt. - daudz kas sakrīt ar "Optogan" specifikāciju. Vai ilgstošais déjà vu efekts nav mokas ?! Vai varbūt viss ir tikai nopirkts Taivānā ?!

Un, protams, secinājumi

Vai esmu gatavs būt patriots un saukt lampu par “pašmāju” (piemēram, Optogan mikroshēmas tiek ražotas Vācijā) visu faktoru kopuma ziņā labākais ?! Varbūt nē. Ja godīgi, Ķīnā ražotā LED lampa mani patīkami iepriecināja: diožu barošanas ķēdes relatīvā vienkāršība, vienkārši materiāli, veiksmīga gaismas diožu novietošana uz pamatnes. Krāsu temperatūras problēmu var atrisināt, taču vienīgais trūkums, kas mani kā pircēju mulsina, ir Vidējās Karalistes spuldzes izturība.

"Vietējās" produkcijas lampas, it īpaši "Optogan", kā vienmēr, "lūdzu", norādot to cenu. Esmu vairāk nekā pārliecināts, ka būtu iespējams sākt ar “rokdarbu” dizainu, lētiem materiāliem (polikarbonāta vietā stikls) un aizpildīt budžeta gaismas avotu nišu (šķiet, ka Krievijā nav tik daudz bagātu cilvēku, vai arī es kaut ko nezinu ?!) ). Bet pat tas nav galvenais, ir diezgan daudz tādu, kuri ir gatavi ieguldīt 1000 rubļus spuldzē un nedomā par to iegādi vairākus gadus. Atstājot ārējo pārsteidzošo līdzību starp moduļiem, mani vairāk uztrauc kaut kas cits - līdzība starp atsevišķām LED mikroshēmām (ģeometriskie izmēri, atrašanās vieta, kontakti utt.). Liekas, ka tie tika izgatavoti uz viena un tā paša uzņēmuma aprīkojuma, tikai šī aprīkojuma versijas atšķiras kā v.1.0 un v.1.1. Protams, es saprotu, ka vissvarīgākā lieta gaismas diodē ir aktīvās zonas iekšējā struktūra, taču, jums jāpiekrīt, ir grūti iegūt 1 mikroshēmu 160x500 mikronu (cilvēka matu biezums ir 50-80 mikroni) un salīdzināt Optogan un Svetlana mikroshēmu emisijas spektrus. ".

Neskatoties uz to, ja Optogan uzņēmums galīgi izgatavo pamatni, noņem dārgus materiālus (polikarbonātu), samazina izmēru, aizvieto 1 jaudīgu mikroshēmu ar nedaudz vienkāršāku un optimizē draiveri (īsi sakot, jūs saprotat, tas pilnībā pārveidos lampu), tad šādai spuldzei būs viss iespējas iekarot Krievijas tirgu, jo papildus norādītajiem trūkumiem ir arī daudz priekšrocību, piemēram, kompetents diožu savienojums modulī, viedais "draiveris" utt. Paldies par tehnisko dokumentāciju.

Kas attiecas uz Svetlana, tad, izņemot vienkāršāko draiveri, kam vajadzētu ietekmēt cenu pazemināšanos, gaismu izstarojošo moduļu atrašanās vietu uz pamatnes, praktiski nav nekādu priekšrocību. Tehniskā dokumentācija ir dubļaina, gaismas diodes ir savienotas virknē, kas, ja 1 diode “izdeg”, izslēdz visu moduli (ti, mūsu gadījumā samazina gaismas plūsmu par 12,5%), visur iesmērēta termiskā pasta - tas viss nepievieno pārliecību. Bet tas bija tikai prototips, iespējams, rūpnieciskais dizains būs labāks.

Šis raksts nav paredzēts, lai nomelnotu vai, tieši pretēji, paaugstinātu dažu ražotāju produktus salīdzinājumā ar citiem. Es citēju tikai faktus, un tikai jūs varat secināt! Kā saka, domā pats, izlem pats ...

Video sadaļa

Liels paldies OSRAM, ka sagatavojāt tik detalizētu video par to, kā tas ražo gaismas diodes (lai gan šis uzņēmums izgatavo gaismas diodes, izmantojot nedaudz atšķirīgu tehnoloģiju nekā visas mūsu pētītās spuldzes):

Gaismas diožu mikroshēmu nēsāšanas process plastmasas apvalkā:

Un tā Taivānā LED mikroshēmas tiek "iesaiņotas" plastmasas moduļos ar krāsu uzklāšanu un iesaiņošanu spolēs:

Spektrālie parametri

Paši analīzei paredzētie faili ir lejupielādējami (es ceru, ka cilvēki jūs nenolaidīs). Pateicamies arī viņa kolēģim Antonam par spektrālajām īpašībām (ja kolēģim ir nepieciešams ielūgums, uzrakstiet).

Īsumā:
Kvēlspuldzei ir visaugstākās kvalitātes gaisma (Ra \u003d 96). Otrajā vietā ir tradicionālā un labi attīstītā tehnoloģija - dienasgaismas spuldzes (Ra \u003d 82 un 85). Trešajā ir LED spuldzes. Starp LED spuldzēm vietas tika sadalītas paredzētajā veidā - pirmajā vietā ierindojās vācu-krievu Optogan spuldzes (Ra \u003d 80), otrajā vietā - ķīniešu spuldzes (Ra \u003d 70) un krievu Svetlana spuldzes (Ra \u003d 68).

P.S. Nanotehnoloģiju forums sāksies trešdien (26.10)

Treškārt, ja jums, dārgais lasītāj, patika raksts vai vēlaties stimulēt jaunu rakstīšanu, rīkojieties šādi: "Maksājiet, ko vēlaties"

Yandex.Money 41001234893231
WebMoney (R296920395341 vai Z333281944680)

Dažreiz īsi, bet dažreiz ne tik daudz par zinātnes un tehnikas jaunumiem, jūs varat lasīt manā Telegram kanālā - esat laipni gaidīti;)

Attīstoties LED tehnoloģijai, arvien vairāk un vairāk to piemērošanas jomu tiek atrasts, tas pakāpeniski aizvieto dienasgaismas un parastās kvēlspuldzes. Gaismas diodes ir daudz praktiskākas darbības laikā, tās patērē 10 reizes mazāk elektrības, ir izturīgākas un izturīgas pret mehānisko spriegumu. Sakarā ar LED īpašībām nodrošināt starojumu noteiktos gaismas diapazona spektros, tos sāka aktīvi izmantot augu audzēšanai.

Gaismas spektru intervāli, lai veicinātu augu augšanu

Ir zināms, ka visi augi attīstās fotosintēzes procesa dēļ, padziļināti pētījumi parādīja, ka tas ir aktīvāks zilā un sarkanā diapazona apgaismojumā. Dažādu eksperimentu statistika rāda, kā daži augi atšķiras ar hlorofila sastāvu, no tā ir atkarīga fotosintēzes intensitāte. Dažādas augu kultūras, atkarībā no augšanas pakāpes, absorbē noteiktu gaismas spektra daļu.

Zilā spektrā (viļņa garums 445 nm) aktīvāk aug tādi zaļumi kā sīpoli, pētersīļi, dilles. Agrīnā attīstības stadijā šo diapazonu dod priekšroka arī dārzeņu stādiem. Sākoties ziedēšanas, olnīcu un augļu nogatavošanās periodam, sarkanā spektra gaisma 660 nm diapazonā tiek aktīvi absorbēta. Daži dārzeņu kultūras plaša spektra balta gaisma ir piemērota labvēlīgai augšanai.

Izpētot šīs īpašības, var saprast, ka gaismas diodes ir visvieglāk pielāgot augu audzēšanas tehnoloģijai siltumnīcas apstākļos mākslīgā apgaismojumā.

Mākslīgā apgaismojuma avoti

Iepriekš siltumnīcās augiem aktīvi izmantoja baltas gaismas diodes, dienasgaismas vai gāzizlādes spuldzes ar plašu radiācijas spektru. Šis fona apgaismojums nav pilnībā efektīvs augu augšanas stimulēšanai. Dzeltenzaļa diapazona apgaismošanai tiek tērēts daudz enerģijas, kas ir bezjēdzīgi stādu augšanai.

Pirmajā posmā tika izmantotas vienkāršas sarkanas un zilas gaismas diodes un LED sloksne. Bet šīm diodēm bija diezgan plašs izkliedētais attālums ārpus sarkanā un zilā spektra, augstas izmaksas un zema apgaismojuma intensitāte. Secīgu uzlabojumu laikā LED kristālus sāka pārklāt ar fosfora slāni, kam ir spēja pārraidīt tikai zilos un sarkanos starus. Jaunās fito lampas izstaro purpursarkanu gaismu. Fosfora tehnoloģijas ļāva sasniegt maksimālu efektu visos parametros:

zemas ražošanas izmaksas;
radiācijas enerģijas maksimālā koncentrācija zilajā un sarkanajā diapazonā;
maksimālā starojuma intensitāte;
elektroenerģijas patēriņa ekonomiskais režīms.

Šādas gaismas diodes nodrošina aktīvu fotosintēzes procesu, stimulējot augu augšanu. Darbs pie izstarotā spektra parametru uzlabošanas tiek nepārtraukti turpināts, ražotāji mēģina izgatavot fitofododiodes, pēc iespējas tuvinot to saules gaismas spektram. Viens no mūsdienu paraugiem ir Bridgelux 35 mm un Epistar pilna spektra fito-LED, pirmajam ir vairāk izliekta izkliedētā objektīva.

Bridgelux 35mm izskats

Bridgelux 35mm specifikācijas:

nominālā jauda - 1 W;
spriegums no 3,0 līdz 3,4 V;
strāva - 350 mA;
pilns krāsu spektrs augiem 400–840 nm;
kalpošanas laiks - 50 000 stundas;
staru izkliedes virzība - 120 grādi;
izmēri - mikroshēmas Ø ar korpusu 9 mm, objektīva Ø 5,6 mm, visas mikroshēmas struktūras augstums 6 mm.

Šo fito-LED īpatnība ir tāda, ka tiem nav vajadzīgas vairākas mikroshēmas ar atšķirīgiem emisijas spektriem - zilu vai sarkanu. Šajā gadījumā viss tiek montēts vienā mikroshēmā ar plašu apgaismojuma spektru, kur dominē zilā un sarkanā krāsa.

Sarkanās gaismas diodes un fitodiodes spektru salīdzinošā analīze

Dzeltenā, zaļā un citu spektru intervāli ir ievērojami samazināti. Tas ļauj jums koncentrēt enerģiju noderīgas krāsas izstarošanai.

Fito-LED galvenās priekšrocības

Emisijas spektrs aptver visu diapazonu no 400 līdz 840 nm.
Spektrālo reģionu radiācijas intensitātes sadalījums, tas ir pēc iespējas tuvāk saules gaismai.
Vairāku veidu gaismas diožu izmantošanas problēma ar atšķirīgu spektru tiek atrisināta, kad lukturī tiek ievietoti sarkanie un zilie gaismas diodes.
Fito-LED efektīvi stimulē augu augšanu visā attīstības periodā: pirms ziedēšanas, ziedēšanas laikā, augļu nolikšanas un nogatavošanās laikā. Nav nepieciešams mainīt gaismas avotus dažādos posmos. Fitofodiode ir salikta, pamatojoties uz vienu kristālu.

Gaismekļi ar fito-LED elementiem, kuriem ir pilns saules gaismas spektrs, darbojas 1,9 reizes efektīvāk nekā vienkāršas fito-LED lampas ar maksimumu sarkanā un zilā diapazonā. Un 1,2 reizes labāk nekā mezgli uz atsevišķām dažāda spektra diodēm.

Dizaina piemērs, lai apgaismotu stādus ar fito-LED

Ir novērots, ka sarkanā un zilā spektra fito lampās asni aug augstāk, bet uz ziediem ir mazāk olnīcu. Pilna spektra fitofodiodiem ir mazāk intensīva zilā emisija nekā sarkanajai. Spektra kontrasti ir līdzsvaroti tā, ka gaismas diodes augiem nenodrošina ievērojamu augšanas augšanu, bet maksimālu augļu skaitu.

Pilna spektra fitofodiodu pārākums salīdzinājumā ar citiem modeļiem ir acīmredzams. Lai tos padarītu vēl plašākus, atliek uzlabot detaļas par gaismas plūsmas intensitātes palielināšanu.

Gaismas izstarojošās pusvadītāju ierīces tiek plaši izmantotas apgaismes sistēmu darbināšanai un kā elektriskās strāvas indikatori. Tie attiecas uz elektroniskām ierīcēm, kas darbojas zem pielietotā sprieguma.

Tā kā tā vērtība ir nenozīmīga, tad šādi avoti pieder zemsprieguma ierīcēm, tiem ir paaugstināta drošības pakāpe attiecībā uz elektriskās strāvas iedarbību uz cilvēka ķermeni. Traumu risks palielinās, ja to mirdzēšanai tiek izmantoti pārsprieguma avoti, piemēram, mājas mājas tīkls, kura ķēdē ir jāiekļauj īpaši barošanas avoti.

LED dizaina atšķirīga iezīme ir augstāka korpusa mehāniskā izturība nekā Iļjiča un dienasgaismas spuldzēm. Pareizi lietojot, tie darbojas ilgi un uzticami. Viņu kalpošanas laiks ir 100 reizes lielāks nekā kvēldiegu, sasniedzot simts tūkstošus stundu.

Tomēr šis rādītājs ir raksturīgs rādītāju struktūrām. Jaudīgiem avotiem apgaismojumam tiek izmantotas paaugstinātas strāvas, un kalpošanas laiks tiek samazināts par 2 ÷ 5 reizes.

Parasto indikatora gaismas diodi izgatavo epoksīda korpusā ar diametru 5 mm un diviem tapām savienošanai ar elektriskās strāvas ķēdēm:. Vizuāli tie atšķiras pēc garuma. Jaunai ierīcei bez sagrieztiem kontaktiem ir īsāks katods.

Vienkāršs noteikums palīdz atcerēties šo stāvokli: abi vārdi sākas ar burtu "K":

Kad gaismas diodes kājas ir nogrieztas, anodu var noteikt, kontaktiem pieliekot spriegumu 1,5 volti no vienkārša penlight akumulatora: gaisma parādās, kad sakrīt polaritātes.

Pusvadītāja gaismu izstarojošais aktīvais vienkristāls ir taisnstūra paralēlskaldņa formā. Tas ir novietots netālu no paraboliska atstarojoša reflektora, kas izgatavots no alumīnija sakausējuma un uzstādīts uz nevadoša substrāta.

No polimēru materiāliem izgatavota caurspīdīga korpusa galā ir izkliedētājs, kas fokusē gaismas starus. Kopā ar reflektoru tas veido optisko sistēmu, kas veido starojuma plūsmas leņķi. To raksturo gaismas diodes virziena modelis.

Tas raksturo gaismas novirzi no kopējās struktūras ģeometriskās ass uz sāniem, kas noved pie izkliedes palielināšanās. Šī parādība rodas sakarā ar nelielu tehnoloģiju pārkāpumu parādīšanos ražošanas laikā, kā arī optisko materiālu novecošanos darbības laikā un dažiem citiem faktoriem.

Korpusa apakšā var atrasties alumīnija vai misiņa josla, kas kalpo kā radiators, lai noņemtu siltumu, kas rodas elektriskās strāvas pārejas laikā.

Šis dizaina princips ir plaši izplatīts. Pamatojoties uz to, izveidojiet citus pusvadītāju gaismas avotus, izmantojot cita veida struktūras elementus.

Gaismas emisijas principi

P-n tipa pusvadītāju krustojums ir savienots ar pastāvīgu sprieguma avotu saskaņā ar spaiļu polaritāti.

P- un n-tipa vielu kontaktslānī, pēc tās darbības, sāk kustēties brīvi negatīvi lādēti elektroni un caurumi, kuriem ir pozitīva uzlādes pazīme. Šīs daļiņas ir vērstas pret poliem, kas tos piesaista.

Pārejas slānī lādiņi rekombinējas. Elektroni pāriet no vadītspējas joslas uz valences joslu, pārsniedzot Fermi līmeni.

Sakarā ar to, daļa viņu enerģijas tiek atbrīvota, atbrīvojot dažāda spektra un spilgtuma gaismas viļņus. Viļņu frekvence un krāsu atveidojums ir atkarīgs no jaukto materiālu veida, no kuriem tas ir izgatavots.

Lai izstarotu gaismu pusvadītāja aktīvajā zonā, jāizpilda divi nosacījumi:

1.joslas spraugas platumam aktīvajā reģionā jābūt tuvu izstaroto kvantu enerģijai frekvences diapazonā, kas redzams cilvēka acij;

2. Pusvadītāju kristāla materiālu tīrībai jābūt nodrošinātai ar augstu, un defektu skaitam, kas ietekmē rekombinācijas procesu, jābūt pēc iespējas mazākam.

Šī sarežģītā tehniskā problēma tiek atrisināta vairākos veidos. Viens no tiem ir vairāku p-n krustojumu slāņu izveidošana, kad veidojas sarežģīta heterostruktūra.

Temperatūras ietekme

Palielinoties avota sprieguma līmenim, palielinās strāva caur pusvadītāju slāni un palielinās mirdzums: rekombinācijas zonā nonāk palielināts lādiņu daudzums laika vienībā. Tajā pašā laikā tiek sildīti strāvu nesošie elementi. Tās vērtība ir kritiska iekšējo strāvas vadotņu materiālam un pn savienojuma saturam. Pārmērīga temperatūra tos var sabojāt un iznīcināt.

Gaismas diožu iekšpusē elektriskās strāvas enerģija nonāk tieši gaismā, bez nevajadzīgiem procesiem: nevis kā lampas ar kvēlspuldzēm. Šajā gadījumā strāvu nesošo elementu zemas sildīšanas dēļ rodas minimāli lietderīgās jaudas zudumi.

Tas rada augstu šo avotu efektivitāti. Bet tos var izmantot tikai tur, kur pati konstrukcija ir aizsargāta, bloķēta no ārējas sildīšanas.

Apgaismojuma efektu īpašības

Ar caurumu un elektronu rekombināciju dažādās kompozīcijās vielas p-n pāreja rada nevienmērīgu gaismas izstarošanu. Parasti to raksturo kvantu efektivitātes parametrs - izstaroto gaismas kvantu skaits vienam rekombinētam lādiņu pārim.

Tas ir izveidots un notiek divos gaismas diodes līmeņos:

1. paša pusvadītāja krustojuma iekšpusē - iekšējs;

2. visa LED dizaina kopumā - ārējs.

Pirmajā līmenī pareizi izgatavotu monokristālu kvantu iznākums var sasniegt vērtību, kas ir tuvu 100%. Bet, lai nodrošinātu šo indikatoru, ir nepieciešams radīt lielas straumes un jaudīgu siltuma noņemšanu.

Pašā avota otrajā līmenī daļa gaismas tiek izkliedēta un absorbēta ar konstrukcijas elementiem, kas samazina kopējo starojuma efektivitāti. Kvantu efektivitātes maksimālā vērtība šeit ir daudz zemāka. Gaismas diodēm, kas izstaro sarkanu spektru, tas sasniedz ne vairāk kā 55%, un zilajām gaismas diodēm tas samazinās vēl vairāk - līdz 35%.

Gaismas krāsu caurlaidības veidi

Mūsdienu gaismas diodes izstaro:

balta gaisma.

Dzelteni zaļš, dzeltens un sarkans spektrs

IN p-n pamats pārejas posmā izmantotie fosfīdi un gallija arsenīdi. Šī tehnoloģija tika ieviesta 60. gadu beigās elektronisko ierīču indikatoriem un transporta aprīkojuma vadības paneļiem, informācijas stendiem.

Gaismas jaudas ziņā šādas ierīces nekavējoties pārspēja tā laika galvenos gaismas avotus - kvēlspuldzes un pārspēja tos uzticamības, resursu un drošības ziņā.

Zilais spektrs

Zilo, zili zaļo un īpaši balto spektru emitētāji ilgu laiku nebija praktiski izmantojami divu tehnisku problēmu sarežģīta risinājuma dēļ:

1. ierobežotās aizliegtas zonas lielums, kurā notiek rekombinācija;

2. augstas prasības piemaisījumu saturam.

Katram zilā spektra spilgtuma palielināšanas solim bija nepieciešams palielināt kvantu enerģiju, paplašinot aizliegtas zonas platumu.

Jautājums tika atrisināts, pusvadītāju vielā iekļaujot silīcija karbīdus SiC vai nitrīdus. Bet pirmās grupas norisēm izrādījās pārāk zema efektivitāte un neliels kvantācijas starojuma ieguvums vienam rekombinētajam lādiņu pārim.

Cieto šķīdumu, kuru pamatā ir cinka selenīds, iekļaušana pusvadītāju pārejā palīdzēja palielināt kvantu ražu. Bet šādām gaismas diodēm bija paaugstināta elektriskā pretestība krustojumā. Sakarā ar to viņi pārkarsēja un ātri izdega, un sarežģīti ražotas siltuma noņemšanas struktūras viņiem nedarbojās efektīvi.

Pirmo reizi zilās gaismas diode tika izveidota, izmantojot plānas gallija nitrīda plēves, kas nogulsnētas uz safīra substrāta.

Baltais spektrs

Lai to iegūtu, tiek izmantota viena no trim izstrādātajām tehnoloģijām:

1. krāsu sajaukšana ar RGB metodi;

2. trīs sarkanā, zaļā un zilā fosfora slāņu uzklāšana uz UV LED;

3. Zilās gaismas diodes pārklājums ar dzeltenzaļās un zaļsarkanās fosfora slāņiem.

Pirmajā metodē trīs atsevišķus kristālus novieto uz vienas matricas, no kuriem katrs izstaro savu RGB spektru. Sakarā ar optiskās sistēmas, kas balstīta uz objektīvu, dizainu, šīs krāsas tiek sajauktas un iegūtais baltais tonis tiek iegūts.

Alternatīvā metodē krāsu sajaukšana notiek, secīgi apstarojot trīs fosfora slāņus.

Baltā spektra tehnoloģiju iezīmes

RGB tehnika

Tas ļauj jums:

apgaismojuma vadības algoritmā izmantot dažādas atsevišķu kristālu kombinācijas, savienojot tās pa vienai manuāli vai ar automatizētas programmas palīdzību;

izraisīt dažādas krāsu nokrāsas, kas laika gaitā mainās;

izveidot efektīvus apgaismojuma kompleksus reklāmai.

Vienkāršs šādas ieviešanas piemērs ir. Līdzīgus algoritmus plaši izmanto arī dizaineri.

RGB LED dizaina trūkumi ir:

nevienmērīga gaismas vietas krāsa centrā un malās;

nevienmērīga apkures un siltuma noņemšana no matricas virsmas, kas izraisa dažādu ātrumu novecošanās p-n pārejas, kas ietekmē krāsu līdzsvarošanu, mainot baltā spektra kopējo kvalitāti.

Šos trūkumus rada atšķirīgais atsevišķo kristālu izvietojums uz pamatnes virsmas. Tos ir grūti noņemt un pielāgot. Šīs tehnoloģijas dēļ RGB modeļi ir vieni no sarežģītākajiem un dārgākajiem izstrādājumiem.

Gaismas diodes ar fosforu

Tie ir vienkāršāka dizaina, lētāki izgatavojami un ekonomiskāki attiecībā uz starojumu uz gaismas plūsmas vienību.

Viņus raksturo trūkumi:

fosfora slānī rodas gaismas enerģijas zudumi, kas samazina gaismas izvadi;

vienveidīga fosfora slāņa uzklāšanas tehnoloģijas sarežģītība ietekmē krāsas temperatūras kvalitāti;

fosforam ir īsāks resurss nekā pašai gaismas diodei, un darbības laikā tas noveco ātrāk.

Dažādu dizainu gaismas diožu īpašības

Modeļi ar fosfora un RGB izstrādājumiem ir izveidoti dažādiem rūpnieciskiem un sadzīves lietojumiem.

Ēdieni

Pirmās masveida produkcijas indikators LED patērē apmēram 15 mA, ja to baro no vērtības, kas ir mazāka par diviem voltiem līdzstrāvas. Mūsdienu izstrādājumiem ir paaugstinātas īpašības: līdz četriem voltiem un 50 mA.

Apgaismošanas gaismas diodes tiek darbinātas ar tādu pašu spriegumu, bet tās jau patērē vairākus simtus miliamperu. Tagad ražotāji aktīvi izstrādā un projektē ierīces ar jaudu 1 A.

Lai palielinātu gaismas izvades efektivitāti, tiek izveidoti LED moduļi, kas var izmantot secīgu sprieguma padevi katram elementam. Šajā gadījumā tā vērtība palielinās līdz 12 vai 24 voltiem.

Pieliekot gaismas diodei spriegumu, jāņem vērā polaritāte. Kad tas ir salauzts, strāva nepāriet, un mirdzuma nebūs. Ja tiek izmantots mainīgs sinusoidāls signāls, mirdzums notiek tikai tad, kad pozitīvais pusviļnis pāriet. Turklāt tā stiprums proporcionāli mainās arī atbilstoši likumam, kādā tiek parādīts atbilstošais strāvas stiprums ar polāro virzienu.

Jāpatur prātā, ka ar apgrieztu spriegumu pusvadītāja krustojuma sadalīšana ir iespējama. Tas rodas, pārsniedzot 5 voltus uz viena kristāla.

Kontroles metodes

Izstarotās gaismas spilgtuma regulēšanai tiek izmantota viena no divām vadības metodēm:

1. pievienotā sprieguma vērtību;

Pirmā metode ir vienkārša, bet neefektīva. Kad sprieguma līmenis nokrītas zem noteikta sliekšņa, gaismas diode var vienkārši nodzēst.

PWM metode izslēdz šādu parādību, taču tehniskajā ieviešanā tā ir daudz sarežģītāka. Strāva, kas iet caur viena kristāla pusvadītāju krustojumu, netiek piegādāta nemainīgā formā, bet gan ar augstu impulsa impulsu ar vērtību no vairākiem simtiem līdz tūkstoš herci.

Mainot impulsu platumu un pauzes starp tiem (procesu sauc par modulāciju), mirdzuma spilgtums tiek noregulēts plašā diapazonā. Šo straumju veidošanos caur atsevišķiem kristāliem veic speciāli programmējami vadības bloki ar sarežģītiem algoritmiem.

Emisijas spektrs

No LED gaismas izstarojošā frekvence atrodas ļoti šaurā diapazonā. To sauc par monohromatisku. Tas būtiski atšķiras no Saules izstaroto viļņu spektra vai parasto apgaismes lampu kvēldiega.

Par šāda apgaismojuma ietekmi uz cilvēka aci tiek daudz diskutēts. Tomēr šī jautājuma nopietnu zinātnisko analīžu rezultāti mums nav zināmi.

Ražošana

Gaismas diožu ražošanā tiek izmantota tikai automātiska līnija, kurā robotizētās mašīnas darbojas saskaņā ar iepriekš izstrādātu tehnoloģiju.

Cilvēka fiziskais roku darbs ir pilnībā izslēgts no ražošanas procesa.

Apmācīti speciālisti kontrolē tikai pareizu tehnoloģijas gaitu.

Viņu pienākumos ietilpst arī produktu kvalitātes analīze.