À medida que avançamos em nossas necessidades de alta tecnologia, As luzes dos LEDs estão desempenhando um papel cada vez mais importante na vida cotidiana. De TVs LED a placares eletrônicos, As luzes LED estão varrendo o mundo. Portanto, A importância das luzes LED é óbvia. Mas sabemos o suficiente sobre LEDs? Portanto, este artigo se concentrará principalmente nos aspectos em termos do princípio luminoso do LED, seus tipos, características, Aplicações, perspectivas de desenvolvimento, etc..
Noções básicas de um LED
LIDERADO, ou diodo emissor de luz, é um dispositivo de emissão de luz semicondutores. Ele usa chip semicondutor sólido como material luminescente. A estrutura básica é uma peça de material semicondutor eletroluminescente, colocado em um quadro de chumbo, cercado por selo de resina epóxi, Para proteger o papel do chip interno. Os elétrons carregados negativamente se movem para a região do orifício carregado positivamente e recombina com ele, produzindo fótons enquanto os elétrons e os orifícios desaparecem. E então um LED produz luz como resultado de uma corrente elétrica que está passando por eles.
Princípio de trabalho dos LEDs
A parte central de um diodo emissor de luz é um chip composto por um semicondutor do tipo P, Dominado por orifícios de elétrons, e um semicondutor do tipo N, dominado por elétrons. Entre eles, há uma camada de transição chamada P-N Junction. Quando uma corrente para a frente flui através de um fio para o chip, Os elétrons são empurrados para a região P, onde eles se recombinam com os orifícios e emitem calor na forma de fótons, que é como os LEDs emitem luz. No entanto, Os portadores minoritários são difíceis de injetar quando uma tensão reversa é aplicada, o que os impede de emitir luz. A junção p-n produz luz que tem um certo comprimento de onda ou cor, De acordo com o material formando -o. Em uma ampla gama de correntes operacionais, O brilho dos LEDs aumenta com o aumento da corrente. LEDs convertem eletricidade diretamente em luz, Ao contrário das fontes de luz tradicionais que primeiro o transformam em calor, e depois em luz, assim gerando luz eficiente sem desperdiçar muita energia.
Materiais de fabricação de LEDs
Geralmente usamos os seguintes materiais semicondutores compostos para fabricar LEDs:
- Verde, LEDs super brilhantes azuis e ultravioleta são compostos de nitreto de gálio de índio (InGaN);
- Vermelho, Os LEDs de caldeira laranja e amarela são compostos de fosfeto de índio de gálio de alumínio (Algaaaint);
- LEDs vermelhos e infravermelhos são compostos de arseneto de alumínio de gálio (Inicial);
- LEDs verdes e amarelos são compostos de fosfeto de gálio (Brecha).
História de desenvolvimento da tecnologia LED
O conceito de eletroluminescência(ELE)
Eletroluminescência é o conceito central no histórico de desenvolvimento das luzes LED. Em 1907, O cientista britânico Henry Joseph Round notou pela primeira vez esse fenômeno no carborundo, que emite luz amarelada quando um potencial de 10 Volts é aplicado a ele. Foi George Destriau quem cunhou o termo "eletroluminescência" em 1936. Ele descobriu que a luz era produzida quando o pó de sulfeto de zinco era conectado à corrente.
O primeiro LED usado em aplicações práticas
Gary Pittman e Bob Biard, da Texa Instruments, projetaram o primeiro infravermelho liderado 1961. No entanto, é invisível para nossos humanos, Então, na verdade, tem pouco uso prático. Nick Holonyak, da General Electric, foi o primeiro a criar um LED vermelho em 1962, Assim, ganhando o título de "Pai do LED". Com o passar do tempo, LEDs laranja também se tornaram populares. M. George Craford, um estudante de pós -graduação da Holonyak, inventou o primeiro liderado amarelo em 1972, Usando dois chips de fosfido de gálio – Um vermelho e um verde e também fizeram um LED vermelho que era dez vezes mais brilhante que a versão de Holonyak. Os LEDs poderiam emitir luz verde pálida em meados da década de 1970 feitas usando apenas fosfido de gálio. Mais tarde, As versões aprimoradas dos LEDs que poderiam emitir luz verde pura foram inventadas. Durante esta década, Uma ampla gama de dispositivos de baixo custo foram produzidos, contribuindo para a popularidade das luzes LED.
LEDs super-brilhantes estão em ascensão
A primeira geração de vermelho, verde, e LEDs amarelos produzidos em cores super-brilhantes se desenvolveram muito devido a pesquisas contínuas e completas sobre a tecnologia LED no início dos anos 80. Com nitreto de gálio de índio, Shuji Nakamura desenvolveu LEDs azuis de alta intensidade em 1994, e depois desenvolveu LEDs azuis e verdes de alto brilho usando nitreto de gálio de índio. A invenção dos LEDs azuis ultra-brilhantes lançou as bases para o desenvolvimento de LEDs brancos. Um revestimento de fósforos fluorescentes pode fazer com que os diodos emitem luz branca brilhante. Como a tecnologia LED branca poderia fornecer soluções com custo-efetividade, As agências governamentais relevantes incentivaram seu desenvolvimento.
Hoje em dia, Quase todos os edifícios foram equipados com luzes LED. Eles são muito mais eficientes e têm uma vida útil ainda maior do que as contrapartes incandescentes tradicionais. Os pesquisadores continuam trabalhando na tecnologia LED ao mesmo tempo. Nos últimos anos, LEDs que geram luz pura e até ultravioleta, também ficaram disponíveis no mercado. LEDs são amplamente utilizados pelos empresários em seus escritórios, operações industriais, e desenvolvimentos comerciais como uma maneira de economizar custos.
Tipos de LEDs
No passado, A aplicação da iluminação LED era limitada porque havia poucos projetos para escolher e geralmente era considerado caro. Agora esses problemas foram resolvidos até certo ponto, Porque existem todos os tipos de produtos LED para escolhermos de várias maneiras. O custo das lâmpadas LED também agora é comparável a outras lâmpadas, resultando em economias significativas nas contas de eletricidade.
Interruptores mais escuros
Um interruptor mais escuro pode ser usado na iluminação LED como outra iluminação tradicional. Mas é importante observar que os interruptores de escurecimento em lâmpadas incandescentes normais são menos eficazes do que aqueles com lâmpadas LED. As lâmpadas LED operam em uma potência mais baixa do que outras lâmpadas tradicionais, como resultado, É aconselhável substituir lâmpadas LED por lâmpadas padrão, pois opera em uma potência mais baixa do que outras lâmpadas padrão.
LEDs de iluminação
LEDs de iluminação, um dos tipos mais comuns de luz LED, tem todos os tipos de formas e tamanhos. Existem séries de luzes LED menores dispostas ao longo do comprimento do tubo, Então você pode esperar a maioria dos tamanhos disso. Como com outros LEDs, O calor também é um problema aqui. Felizmente, O problema de calor foi resolvido por muitos fabricantes. Ao redor das lâmpadas, Eles usaram barbatanas compostas de cerâmica e alumínio, que expandem a área onde o calor pode escapar. E dada a variedade de usos e aplicações para os quais esse tipo de iluminação pode ser usado, As formas de controle de calor para a iluminação LED variam muito.
LEDs RGB
RGB (vermelho-verde-azul) LEDs são essencialmente uma combinação de três LEDs. Isso não quer dizer que eles só possam criar três cores, Mas eles são compostos de vermelho, emissores verdes e azuis. Por causa da complexidade dos controladores, desde que essas três luzes sejam combinadas de maneira adequada, Podemos praticamente produzir qualquer cor que desejamos. Eles são amplamente utilizados para fins e funções diferentes, como indicadores de status, luzes de sotaque, shows de luz e displays de vídeo.
LEDs SMD
SMD, também conhecido como dispositivos montados na superfície, que são dispositivos semicondutores de estado sólido capazes de transformar eletricidade diretamente em luz. Montagem de superfície é uma tecnologia de embalagem especial, pelos quais os patches SMD podem ser facilmente conectados ao PCB. Os chips SMD em lâmpadas podem adicionar brilho extra, O que torna o SMD LEDS uma escolha mais desejável para muitas casas e escritórios. Patches SMD são benéficos para melhorias e aplicações de produtividade em uma variedade de instalações.
LEDs de cobra
ESPIGA refere -se a chip a bordo. É uma nova tecnologia de LED, anexando chips nus ao substrato de interconexão com adesivo condutor ou não condutor. Os LEDs de COB podem fornecer uma quantidade muito mais densa de luz que o SMD e os usuários têm opções diferentes para controlar o feixe. Além disso, Eles são de alta eficiência porque podem produzir mais lúmens com menos watts.
LEDs de grafeno
A BBC relatou recentemente o desenvolvimento de um LED em forma de filamento revestido com grafeno que foi marcado como o mais disponível no final 2015. Acontece que as lâmpadas LED de grafeno são mais baratas e mais eficientes em termos de energia do que as lâmpadas comuns. O uso de grafeno na iluminação foi inventado em 2004. Agora estamos trabalhando para encontrar usos novos e inovadores para o material altamente durável.
LEDs de alta potência
LEDs de alta potência Consulte os LEDs com uma grande classificação de energia operacional. À medida que a indústria de LED se expande, Para atender aos pedidos de alta potência das pessoas, LEDs de alta potência surgiram no momento histórico. Os LEDs que são muito brilhantes podem oferecer mais lúmens e, assim, produzindo uma produção muito maior do que outros tipos no mercado. Existem muitos tipos de LEDs de alta potência, como lâmpada de rua LED de alta potência, Holofotes LED de alta potência, Lâmpada subaquática LED de alta potência, parede de lavagem de alta potência e assim por diante. Entre eles, Lâmpada de rua LED de alta potência e parede de lavagem LED de alta potência são as mais amplamente utilizadas e as mais populares. LEDs de alta potência têm características tão ótimas como baixo consumo de energia, longa vida, alta eficiência luminosa, design flexível, Excelente renderização de cores e boa para proteção ambiental. Espera -se que substitua os produtos de iluminação tradicionais e se torne uma das novas fontes de luz modernas.
LEDs orgânicos (OLED)
OLED (Diodo emissor de luz orgânico), também conhecido como exibição de eletroluminescência orgânica, é um dispositivo eletroluminescente usando a estrutura multicamada do filme orgânico. A luz brilha quando uma corrente elétrica viaja através das moléculas orgânicas. Além de ser mais magro e mais leve que os LCDs, Exibições OLED oferecem maior brilho, menor consumo de energia, resposta mais rápida, maior resolução, melhor flexibilidade e maior eficiência luminosa, que pode satisfazer os consumidores’ Novas demandas por tecnologia de exibição. A tecnologia OLED é mais amplamente aplicada do que a tecnologia LCD, que pode ser estendido a produtos eletrônicos, campo comercial, campo de transporte, campo de controle industrial e campo médico. Nos últimos anos, As principais empresas internacionais estão constantemente fortalecendo a pesquisa sobre a tecnologia OLED, e a tecnologia OLED será melhorada.
Vantagens da iluminação LED
Longa vida útil
A longa expectativa de vida dos LEDs é a vantagem mais óbvia sobre os produtos de iluminação tradicionais. Os componentes dos LEDs e a maneira como emitem a luz prolongam significativamente a vida útil dessas lâmpadas. Os LEDs são diferentes das lâmpadas incandescentes, pois não queimam ou faltam mal, como costuma acontecer com lâmpadas incandescentes. LEDs têm um tempo de operação média de 50,000 horas e pode chegar 100,000 horas se usado corretamente. Isso significa que eles duram aproximadamente 40 vezes maior que a lâmpada incandescente média. Com sua vida operacional mais longa, LEDs podem reduzir o custo de mão -de -obra da substituição de lâmpadas em ambientes comerciais, contribuindo para menor manutenção de sistemas de iluminação.
Alta eficiência energética
Outra vantagem líder da iluminação LED é sua operação com eficiência energética. Em oposição à lâmpada incandescente e fluorescente, A lâmpada de LED precisa de menos energia porque converte a maior parte da energia em luz e evita muito desperdício de energia como calor. Em vez de gerar calor primeiro, Produz luz diretamente. Isso significa que as lâmpadas LED podem gerar lúmens mais úteis e têm maior eficácia luminosa. Isso também significa que ele pode funcionar bem mesmo em condições mais frias, o que não é possível com lâmpadas regulares. Se todas as instalações de iluminação fossem atualizadas para os LEDs, a eficiência energética geral melhoraria por 60 para 90 por cento.
Ecologicamente correto
LED é um corpo luminoso sólido, livre de mercúrio, sódio e outras substâncias perigosas. Os resíduos podem ser reciclados, Quase sem poluição, e pode ser tocado com segurança, descrito como uma fonte de luz verde. Devido à melhor qualidade de luz do LED, Menos lâmpadas são necessárias em geral em comparação com as lâmpadas tradicionais, resultando em uma redução do consumo de energia e emissões de carbono. No processo de conversão de energia, Bulbos incandescentes produzirão grandes quantidades de radiação prejudicial. No entanto, LEDs emitem pouca luz infravermelha ou ultravioleta. Além disso, Trabalhar sob luzes fluorescentes por um longo tempo também pode causar dores de cabeça, Fadiga visual e outros sintomas.
Forte segurança e confiabilidade
Os LEDs usam a fonte de alimentação de baixa tensão e a tensão de alimentação está entre 6 ~ 24V. Em vez de usar poder de alta tensão, É uma fonte de luz mais segura, porque produz apenas um pouco de calor que não tornará as lâmpadas extremamente quentes. Mesmo que dê muito tempo, Geralmente não representa um risco de incêndio ou queimaduras. Os LEDs são ideais para uso ao ar livre e para ventiladores de teto devido à sua capacidade de trabalhar em temperaturas mais frias e suportar mais vibração e impacto do que as lâmpadas de filamento com um copo ao redor deles. LEDs são muito duráveis e você não precisa substituí -los com frequência, Portanto, os custos de manutenção são relativamente baixos.
Flexibilidade do projeto
As vantagens de LEDs como tamanho pequeno e alto brilho os tornam adequados para uma ampla variedade de aplicações de iluminação. LEDs podem ser combinados em cachos ou usados como pequenas luzes de dispositivo por conta própria. Em contraste com as luzes tradicionais, LEDs emitem luz apenas em uma direção. A luz não ficará presa nos refletores e difusores, Assim, toda a luz geradora será totalmente utilizada em vez de ser desperdiçada. LEDs são ideais para aplicações como iluminação de tarefas e doenças recuadas por causa de sua natureza direcional. A melhor parte dos acessórios LED é que você pode personalizar facilmente suas luminárias com designs exclusivos para atender perfeitamente às suas necessidades.
UMpplicationé de LEDs em vários campos
Iluminação de cultivo de LED
LEDs são uma das luzes da planta mais eficazes. Porque os LEDs são compostos de vários diodos emissores de luz (LEDs), Eles podem produzir luz na temperatura da cor certa para o crescimento da planta. Permite que as pessoas jardinem, mesmo quando não há muita luz, como em uma garagem, porão, ou dentro de casa no inverno, quando a natureza não pode fornecer luz suficiente para as plantas crescerem.
LEDs usados para automóvelé
Usar luzes LED na indústria automotiva é cada vez mais popular. Eles podem ser usados como luzes interiores e externas dos carros, como luzes de freio, faróis, luzes traseiras, luzes laterais, luzes de direção, painéis e luzes de leitura. Veja as luzes de freio, por exemplo, Eles podem ser vistos facilmente à luz do dia por causa de seu alto brilho. Eles também podem manter os motoristas seguros porque oferecem melhor visibilidade na jornada e são capazes de ligar e desligar rapidamente.
Luzes de fundo LED
Usamos a luz de fundo LED fornece intensa, até iluminação por uma grande área para um grande número de aplicações de imagem ou óptica. A luz de fundo LED é feita com amplo, superfícies de iluminação plana projetadas para iluminar objetos por trás. O mercado de luz de fundo do LCD é um dos maiores mercados de aplicativos de produtos LED, focando principalmente na luz de fundo da tela colorida TFT. A luz de fundo do LED tem excelente renderização de cores. É útil para o meio ambiente e tornou -se o mainstream do mercado de luz de fundo do LCD.
Displays de LED
Uma tela de LED é um novo tipo de eletrônica de imagem feita de diodos emissores de luz organizados em sequência. Uma tela de LED é composta por muitos vermelhos, LEDs verdes e azuis. Essas três cores de luz podem ser misturadas em muitas cores diferentes. Os diodos podem formar uma imagem juntos na tela ajustando seu brilho. Por causa de seu alto brilho, ângulo de visualização amplo, vida longa e outras características, Eles são amplamente utilizados em outdoors, Sinais de loja e outros produtos. Além disso, Eles também são comuns vistos em sinais de veículos de transporte público e sinais de mensagem nas rodovias nos últimos anos. As telas de LED estão cada vez mais se tornando a indústria emergente, e espera -se que eles tenham um crescimento relativamente estável.
Fonte de iluminação LED
No passado, Os produtos de iluminação tradicionais tinham baixa eficiência luminosa geralmente eram adequados apenas para ocasiões internas. Atualmente, A tendência parece ser a iluminação LED substituindo gradualmente outras fontes de iluminação comuns. Se você está fora ou dentro de casa, As aplicações de iluminação LED podem ser vistas em todos os lugares. Tome a iluminação do escritório para um exemplo. De acordo com uma pesquisa, Trabalhadores no local de trabalho usando luzes LED tendem a estar mais alertas, menos fatigado e mais capaz de se concentrar.
Perspectivas de desenvolvimento de LEDs
Status atual da indústria LED
Atualmente, A iluminação LED entrou em um período de desenvolvimento rápido com as melhorias contínuas da tecnologia LED, os custos de fabricação de redução, e o forte apoio das políticas do governo.
Nos últimos anos, A tecnologia principal dos produtos de iluminação LED na China fez um rápido progresso, e a lacuna tecnológica entre a China e o nível internacional está estreitando. À medida que a tecnologia de aplicativos LED se torna cada vez mais madura, Os produtos de iluminação LED são amplamente utilizados na iluminação da paisagem, Iluminação da estrada, Spoting Indoor e iluminação de humor.
Por um lado, A iluminação LED manterá um forte momento de desenvolvimento à medida que os custos de produção de LED caíram e sua participação de mercado aumentou gradualmente. Por outro lado, As políticas dos governos nacionais aceleraram bastante a promoção da iluminação LED, estimulando o uso de novas fontes de luz. As lâmpadas incandescentes agora estão proibidas em muitos países ao redor do mundo. Além disso, A iluminação LED tem suas próprias vantagens, como alta eficiência, economia de energia, não toxicidade e vida longa. Com esses pontos fortes, As luminárias LED assumiram com sucesso grandes partes do mercado de iluminação.
Tendências futuras dos LEDs
Com o rápido desenvolvimento da tecnologia LED, As luzes LED terão usos mais inovadores, como LED “Sky Virtual”, Papel de parede LED e assim por diante. Os profissionais do setor prevêem que a iluminação LED evoluirá para iluminação inteligente, permitindo que os consumidores conectem seus sistemas de iluminação a outros dispositivos domésticos, por exemplo, criando um totalmente “conectado” lar. Luzes LED inteligentes com um interruptor de sensor automático, Ligando quando você volta para casa do trabalho à noite e desligando quando você sai de casa.
Em uma palavra, Iluminação LED como fonte de luz verde, em um futuro próximo, entrará em milhares de famílias, e eventualmente substitua todos os produtos de iluminação existentes. O potencial da tecnologia LED está muito além da nossa imaginação e o desenvolvimento do LED ainda tem um longo caminho a percorrer.
