첫째, LED 구조와 발광 원리
50 년 전 반도체 재료가 빛을 낼 수 있다는 기본 지식을 알게 되었다. 첫 번째 상용 다이오드는 1960 년에 발생했다. LED 는 영어 발광 다이오드의 약어입니다. 그것의 기본 구조는 전기 발광 반도체 재료로, 지시선을 선반 위에 놓은 다음 에폭시 수지로 밀봉하여 내부 심선을 보호하므로 led 내진 성능이 좋다.
LED 맵은 다음 그림과 같습니다.
발광 다이오드의 핵심 부분은 P 형 반도체와 N 형 반도체로 구성된 칩으로, P 형 반도체와 N 형 반도체 사이에 pn 매듭이라는 전이 층이 있다. 일부 반도체 재질의 PN 접합에서 주입된 소수의 유류자가 다수의 유류자와 복합하면 여분의 에너지가 빛으로 방출되어 전기를 빛 에너지로 직접 변환합니다. PN 매듭에 역전압을 더하면 소수의 유류자가 주입하기 어려워 빛을 내지 않는다. 전기 발광 원리를 주입하여 만든 이 다이오드를 발광 다이오드라고 하며, 일반적으로 led 라고 한다. 정방향 작동 상태 (즉, 양끝에 DC 전압 추가) 에서 전류가 LED 양극에서 음극으로 흐를 때 반도체 결정체는 자외선에서 적외선까지 다양한 색상의 빛을 방출하며 빛의 강도는 전류와 관련이 있습니다.
둘째, LED 광원 특성
1. 전압: LED 는 저전압 전원 공급 장치를 사용하고 전원 전압은 6 ~ 24v 사이이며 제품에 따라 다르므로 고전압 전원 공급 장치를 사용하는 것보다 더 안전한 전원 공급 장치, 특히 공공 장소에 적합합니다.
2. 효율: 동등한 광효율 백열등에 비해 에너지 소비량이 80% 감소했습니다.
3. 적용성: 매우 작고 단위 LED 칩당 3-5mm 정사각형으로 다양한 모양의 부품을 만들 수 있어 다양한 환경에 적합합니다.
4. 안정성: 654.38+100,000 시간, 라이트 감쇠는 초기 값의 50% 입니다.
5. 응답 시간: 백열등의 응답 시간은 밀리초이고, LED 램프의 응답 시간은 나노초입니다.
환경 오염: 유해 금속 수은은 포함되지 않습니다.
7. 색상: 전류를 변경하여 색상을 바꿀 수 있고, 발광 다이오드는 화학적 수정을 통해 재료의 밴드 구조와 밴드 간격을 쉽게 조절할 수 있어 빨강, 노랑, 녹색, 파랑, 오렌지의 다색 발사를 가능하게 한다. 예를 들어, 낮은 전류에서 빨간색인 LED 는 전류가 증가함에 따라 주황색, 노란색, 결국 녹색으로 변할 수 있습니다.
8. 가격: led 가 더 비싸요. 백열등에 비해 여러 led 의 가격은 백열등 한 개의 가격에 해당할 수 있으며, 보통 각 신호등은 300 ~ 500 개의 다이오드로 구성되어야 한다.
셋. 단색 LED 의 종류와 발전 역사
반도체 pn 접합 발광 원리로 제작된 최초의 LED 광원은 1960 년대 초에 나왔다. 당시 사용된 재료는 GaAsP 로 붉은 빛을 발했다 (λp=650nm). 구동 전류가 20 mA 인 경우 광속은 천분의 몇 루멘에 불과하며 해당 발광 효율은 약 0. 1 루멘/와트입니다.
70 년대 중반, In 과 N 원소의 도입으로 녹색광 (P = 555NM), 황광 (P = 590NM), 오렌지광 (P = 6 1 0NM) 이 생겨났고, 광효율도/
1980 년대 초 GaAlAs LED 광원이 나타나 빨간색 LED 의 조명 효과가 10 루멘/와트에 달했다.
1990 년대 초, 빨강 황광을 발사한 GaAlInP 와 녹색 블루레이를 발사한 GaInN 의 두 가지 신소재가 성공적으로 개발되어 LED 의 광효율을 크게 높였다. 2000 년 전자가 제조한 LED 는 빨간색과 주황색 영역 (λp=6 15nm) 에서 100 루멘/와트의 빛 효율을 달성했고, 후자가 제조한 LED 는 녹색 영역 (λ p = 530) 에 있었다
넷째, 단색광 LED 응용 프로그램
처음에 LED 는 계기의 지시광으로 사용되었다. 이후 다양한 빛깔의 led 가 신호등과 대면적 디스플레이에 광범위하게 적용돼 경제적, 사회적 효과를 창출했다. 12 인치 빨간색 신호등을 예로 들어 보겠습니다. 미국에서는 처음에140W 의 장수명 저광효율 백열등을 광원으로 사용하여 2000 루멘의 백색광을 생산한다. 적색 필터를 통과한 후 90% 의 빛을 잃고 200 루멘의 붉은 빛만 남았다. 새로 설계된 조명 설비에서 Lumileds 는 18 개의 빨간색 LED 광원을 채택하여 회로 손실, * * * 소비14W 를 포함하여 동일한 조명 효과를 낼 수 있습니다.
자동차 신호등도 LED 광원 응용의 중요한 영역이다. 1987 년, 우리 나라는 자동차에 높은 브레이크 램프를 설치하기 시작했다. LED 응답 속도 (나노초) 가 빠르기 때문에 후방 운전자는 가능한 한 빨리 주행 상황을 이해하고 추돌 사고의 발생을 줄일 수 있다.
또한 LED 램프는 옥외 빨강, 녹색, 파랑 풀 컬러 디스플레이, 열쇠고리 미니손전등 등에 적용되었습니다.
동사 (verb 의 약어) 백색광 LED 개발
일반 조명의 경우 흰색 광원이 더 필요합니다. 1998 백색 LED 연구 성공. 이 LED 는 GaN 칩과 이트륨 알루미늄 가닛 (YAG) 으로 포장되어 있습니다. GaN 칩은 Blu-ray (P = 465NM, Wd=30nm) 를 방출하고, 고온에서 소결된 Ce3+ 가 포함된 YAG 형광체는 이 블루빛에 의해 자극된 후 노란빛을 방출하며 최고점은 550nm 이다. 파란색 LED 베이스보드는 그릇형 반사강 안에 설치되며 YAG 가 섞인 얇은 수지 층으로 덮여 있으며 약 200-500nm 입니다. LED 기판에서 방출되는 일부 블루레이는 형광 가루에 흡수되고, 다른 부분은 형광 가루에서 나오는 노란 빛과 혼합되어 백색광을 얻는다. 이제 InGaN/YAG 백색 LED 의 경우 YAG 형광체의 화학 성분을 변경하여 형광체 층의 두께를 조정하면 3500- 10000K 의 다양한 백색광을 얻을 수 있습니다. (다음 그림과 같이)
표 1 은 현재 백색광 led 의 유형과 발광 원리를 나열합니다. 현재 상업화된 첫 번째 제품은 블루레이 모 놀리 식 플러스 YAG 황색 형광 가루로, 최적의 발광 효율은 약 25 루멘/와트이다. YAG 는 대부분 일본 일본 아시아회사를 위해 수입하는데, 가격은 2000 원/근이다. 두 번째는 일본 스미토모 전기회사도 ZnSe 의 백색광 LED 를 개발했지만 발광 효율이 떨어진다는 점이다.
표에서 볼 수 있듯이, 어떤 종류의 백색광 LED 광원은 4 가지 형광체, 즉 3 색 희토홍, 녹색, 청분, 가닛 구조의 황분 () 을 빼놓을 수 없다. 앞으로 3 파장 빛, 즉 무기자외선 칩과 R.G.B 3 색 형광체를 사용하여 LED 백색광을 캡슐화할 것으로 예상된다. 올해 3 파장 백색 led 는 상업적 기회가 있을 것으로 예상된다. 그러나 이곳의 삼색 형광 가루는 입도가 더 작고 안정성이 높아야 하며 구체적인 응용은 아직 탐색 중이다.
표 1 백색광 LED 의 종류와 원리
칩 번호
발생 소스
발광 재료
발광 원리
1
블루 LED
InGaN/YAG
InGaN 의 Blu-ray 는 YAG 의 황광과 혼합되어 백색광을 형성한다.
블루 LED
인간/인광체
InGaN Blu-ray 에 의해 촉발된 빨강, 녹색, 파랑 인광체가 백색광을 방출한다.
블루 LED
ZnSe
박막층에서 나오는 블루레이와 라이닝에서 발생하는 노란 빛이 백색광으로 섞여 있다.
자외선 발광 다이오드
인간/인광체
InGaN 의 자외선에 의해 촉발된 빨강, 녹색, 파랑 인광체가 백색광을 낸다.
2
블루 LED
황록색 LED
InGaN, GaP
두 가지 보완 색상의 칩을 함께 캡슐화하여 흰색 LED 를 형성합니다.
셋；삼；3
블루 LED
녹색 LED
레드 LED
잉간 현
AlInGaP
삼원색을 발사하는 세 가지 작은 조각이 함께 캡슐화되어 흰색 LED 를 형성한다.
여러
다양한 빛깔을 가진 발광 다이오드
InGaN, GaP
AlInGaP
가시 영역 전체에 퍼져 있는 다양한 광학 칩이 함께 캡슐화되어 백색광 LED 를 형성한다.
LED 광원을 사용한 조명은 먼저 전력 소모 백열등을 대체한 다음 점차적으로 전체 조명 시장에 진입하여 대량의 전기를 절약할 수 있습니다. 최근 백색광 LED 의 전력 소비량이 1 와트 이상에 달했고, 광출력은 25 루멘으로 출력되어 실용성을 높였습니다. 표 2 와 표 3 은 백색광 LED 의 효율성 진전을 보여준다.
표 2 단일 백색광 L ED 의 에너지 효율 향상
나이
발광 효율 (루멘/와트)
평론
1998
다섯；오；5
199
15
백열등
200 1
25
텅스텐 할로겐 램프와 비슷합니다
2005
50
추정
표 3 장기 개발 목표
단일 백색 LED
입력 동력
10W
발광 효율
100 루멘/와트
빛 에너지를 출력하다
1000 루멘/와트
자동사 업계 개황.
LED 제조사에서 일아화학은 파장이 다른 고휘도 LED 와 블루 바이올렛 반도체 레이저 (레이저 다이오드) 를 개발하는 데 앞장서고 있습니다. 을 눌러 섹션을 인쇄할 수도 있습니다 LD) 는 업계 내에서 블루 LED 특허권을 보유한 중량급 기업이다. 일본 아시아화학은 블루 LED 생산과 전극 구조 등 여러 가지 기초특허를 획득한 뒤 외부 세계에 허가를 제공하지 않고 자체 생산전략만 취하고 시장을 독점하려는 의도로 블루 LED 가격이 비싸다. 그러나 다른 생산 능력 있는 업체들은 상당히 대수롭지 않게 여긴다. 일부 일본 LED 업체들은 일본 아시아 화학의 전략이 점차 일본이 유럽과 미국 등 국가 LED 업체들의 블루화이트 LED 경쟁에서 선두를 차지하며 일본 LED 산업 전체에 심각한 피해를 입힐 것으로 보고 있다. 따라서 많은 제조업체들이 파란색 LED 를 개발하고 생산하기 위해 최선을 다하고 있습니다. 현재 일본 아시아 화학과 스미토우 전기 외에도 도요타 합성, Romu, Toshiba, 샤프, 미국 Cree, 세계 3 대 조명공장, 특이점, 필립스, 오스랑, HP, Siemens, Research, EMCORE 가 이 제품의 개발에 투입되고 있다.