¿Qué significa LED?
De: Huicong Autor: Clic anónimo: 1054
Los nuevos dispositivos de visualización LED tienen bajo consumo de energía, alto brillo, larga vida útil y tamaño pequeño , etc. ventaja. Resumen: A partir de la breve historia del desarrollo de los dispositivos de visualización LED, se analizan las tendencias de desarrollo de los LED de montaje en superficie, los LED para automóviles y los LED de iluminación, que tienen cierto valor de referencia para los ingenieros dedicados al desarrollo de dispositivos de visualización en mi país.
En 1965, el primer diodo emisor de luz (LED) comercial del mundo estaba hecho de germanio y costaba 45 dólares la unidad. Poco después, Monsanto y HP también lanzaron LED comerciales fabricados con materiales GaAsP. Estos primeros LED rojos podían proporcionar una potencia de aproximadamente 0,1 lúmenes por vatio, 100 veces menos que las lámparas incandescentes ordinarias de 60 a 100 vatios.
En 1968, la investigación y el desarrollo de LED lograron un gran avance. Mediante el proceso de dopaje con nitrógeno, la eficiencia de los dispositivos GaAsP alcanza 1 lumen/vatio y pueden emitir luz roja, naranja y amarilla. Ya en 1971, la industria introdujo LED desnudos verdes GaP con la misma eficiencia.
A partir de 1972, se utilizó una pequeña cantidad de pantallas LED en relojes y calculadoras. El primer reloj con LED del mundo se vendió inicialmente en joyerías caras por la friolera de 2.100 dólares. Casi al mismo tiempo, HP y Texas Instruments también lanzaron calculadoras con siete pantallas LED rojas.
En la década de 1970, el precio de los LED se desplomó debido al uso generalizado de dispositivos LED en equipos domésticos y de oficina. De hecho, el LED era la tecnología de visualización de texto y digital dominante en esa época. Sin embargo, en muchos dispositivos comerciales, las pantallas LED se enfrentan gradualmente a una feroz competencia de otras tecnologías de visualización, como las pantallas de cristal líquido, plasma y lámparas fluorescentes de cátodo de vacío.
Este tipo de competencia impulsa a los fabricantes de LED a ampliar aún más los tipos de productos y buscar activamente aplicaciones en las que el LED tenga ventajas competitivas obvias. Desde entonces, los diodos emisores de luz se han utilizado en rejillas luminosas para pantallas de matriz de puntos de texto, patrones de fondo y matrices de gráficos de barras. Las pantallas digitales están aumentando en tamaño y complejidad, de 2 dígitos a 3 dígitos o incluso 4 dígitos, y de 7 dígitos a matrices de 14 o 16 segmentos que pueden mostrar combinaciones complejas de texto y patrones. En 1980, los fabricantes comenzaron a ofrecer pantallas LED de matriz de puntos inteligentes.
Un gran avance tecnológico a principios de la década de 1980 fue el desarrollo de LED de AlGaAs, que pueden emitir luz roja y tener una eficiencia luminosa de 10 lúmenes/vatio. Este avance tecnológico permite que el LED se aplique a la difusión de información sobre deportes al aire libre y al equipo CHMSL instalado en el centro del automóvil. En 1990, la industria desarrolló la tecnología AlInGaP que podía proporcionar el mejor rendimiento de los dispositivos rojos, que era 10 veces mayor que los dispositivos GaAsP estándar en ese momento.
Hoy en día, el material más brillante debería ser el sustrato transparente AlInGaP. Entre 1991 y 2001, nuevos avances en la tecnología de materiales, el tamaño y la forma de las matrices aumentaron el flujo luminoso de los LED comerciales casi 20 veces.
La investigación y el desarrollo continuo de LED azules de alta intensidad han producido varias generaciones de dispositivos cada vez más brillantes. Los LED basados en materiales desnudos de carburo de silicio (SiC), introducidos alrededor de 1990, tienen una eficiencia de aproximadamente 0,04 lúmenes/vatio y una intensidad de luz que rara vez supera los 15 milicandelas. Los avances tecnológicos de mediados de la década de 1990 permitieron la aparición de los primeros LED prácticos basados en GaN. Actualmente, muchas empresas utilizan diferentes sustratos, como zafiro y SiC, para producir LED de GaN, que pueden emitir luz verde, azul o violeta. La invención de los LED azules brillantes ha hecho posible realizar pantallas publicitarias en colores reales que pueden mostrar imágenes de vídeo en colores reales y en movimiento completo.
La aparición de los LED azules permite a las personas utilizar materiales fosforescentes invertidos para convertir la parte de luz azul de mayor energía en otros colores. La integración de luz azul con luz amarilla convertida a partir de fósforo puede producir luz blanca, y la integración de una cantidad adecuada de luz azul con fósforo rojo anaranjado puede producir un color ligeramente melocotón o violeta. En la actualidad, todos los colores saturados en la curva de cromaticidad CIE pueden cubrirse completamente solo con fuentes de luz LED. La combinación orgánica de LED de varios colores y fósforo puede producir casi cualquier color sin límite.
En términos de confiabilidad, la vida media del LED (es decir, el tiempo que tarda la salida de luz en reducirse a la mitad de su valor original) es de aproximadamente 1.000 a 10.000 horas. Por el contrario, la vida media típica de una lámpara incandescente piloto pequeña (la vida media aquí es el tiempo antes de que la mitad de las lámparas falle) oscila entre 654,38 millones y varios miles de horas, dependiendo de la corriente operativa nominal de la lámpara.
LED de montaje en superficie
Con el fin de utilizar tecnología de ensamblaje automatizado para reducir los costos de fabricación, los dispositivos de montaje en superficie (SMT) se han vuelto populares gradualmente en la industria desde la década de 1980. esta tecnología se siga fortaleciendo. Inicialmente, como dispositivo de bajo consumo, el LED SMT se utilizaba principalmente para iluminar dispositivos señaladores y teclados de teléfonos móviles. Posteriormente, se desarrollaron dispositivos SMT de alta potencia para iluminación de paneles de automóviles y luces de freno, y se ampliaron a equipos de iluminación general y profesional.
SMT es el principal requisito técnico para los teléfonos móviles/PCS. Ahora parece que este mercado todavía tiene un gran potencial de desarrollo. En 2001, el volumen mundial de fabricación de teléfonos móviles fue de aproximadamente 380 millones de unidades. Se espera que la producción alcance los 430 millones de unidades este año y los 520 millones de unidades en 2005. Un teléfono móvil utiliza una media de 10 LED de superficie, lo que significa que la demanda de LED sólo en el mercado de la telefonía móvil ha alcanzado los 4 mil millones.
La mejora continua de las funciones de los teléfonos móviles ha estimulado aún más la demanda de LED de mayor rendimiento. Específicamente, los diseñadores de teléfonos móviles necesitan una variedad de LED, incluidos dispositivos LED de un solo color más brillantes, LED blancos utilizados como fuentes de luz de fondo para pantallas LCD de color verdadero (especialmente pantallas LCD para teléfonos móviles de segunda y tercera generación) y productos de colores especiales. Se requieren LED como el azul y el violeta para la diferenciación. Al mismo tiempo, a medida que los teléfonos móviles se vuelven más complejos y pequeños, cada vez más usuarios requieren paquetes de LED más delgados y pequeños.
En particular, cada vez más personas esperan que los LED de alto rendimiento puedan proporcionar un empaque de montaje en superficie de "chip LED", que tiene un tamaño estándar de la industria de 1,6 × 0,8 mm.
Los fabricantes de teléfonos móviles exigen que se clasifique el color y la intensidad de los LED para garantizar que la fuente de luz de fondo del dispositivo sea muy acorde con las necesidades del usuario. Esto puede hacer que los LED sean ideales para dispositivos de iluminación de fondo como LCD, teclas, panel frontal, símbolos y retroiluminación de teclados, donde la armonía del color y la intensidad de la luz son muy importantes.
Aplicaciones de LED en automóviles
Las lámparas incandescentes son el equipo de iluminación más utilizado dentro y fuera de los automóviles, pero los diseñadores y fabricantes de automóviles están adoptando gradualmente los LED. Al principio, los LED solo se pueden usar en automóviles de lujo, pero gradualmente se trasladarán a la mayoría de los automóviles. Uno de los mayores puntos de venta de los LED es su largo tiempo medio entre fallas (MTBF). La vida útil de los equipos de iluminación LED es generalmente más larga que la del propio automóvil.
Existen muchos tipos de productos LED y sus paquetes y dispositivos son adecuados para equipos de iluminación interior de automóviles, como tableros de instrumentos, aires acondicionados, radios e interruptores electrónicos. Por ejemplo, esos dispositivos SMT son muy adecuados para tableros de automóviles. Los focos versátiles de 3 mm y 5 mm siguen siendo candidatos para la iluminación interior y exterior de automóviles. En la actualidad, estos dispositivos se han utilizado ampliamente en equipos de semáforo central de montaje alto (CHMSL).
Para la iluminación interior y exterior, el diseño térmico de las luminarias LED para automóviles es significativamente diferente al de las luminarias incandescentes. Esto se debe a que las lámparas incandescentes producen un calor considerable y las bombillas incandescentes pueden soportar temperaturas tan altas. Los conjuntos de luces LED generalmente generan menos calor que las lámparas incandescentes, pero la temperatura interna máxima de la lámpara LED debe mantenerse dentro del límite superior recomendado para mantener un funcionamiento confiable del LED. Si se excede la temperatura máxima de unión de la lámpara LED, el adhesivo de alambre o la matriz LED elevada pueden fallar repentinamente debido a la expansión del material epoxi. Estas fallas son particularmente agudas en entornos de ciclos térmicos de alta humedad o entornos de ciclos térmicos mejorados.
La temperatura máxima de unión interna de la lámpara LED está limitada por las características de expansión térmica del material de embalaje epoxi. En comparación con el diseño de las luces de señalización automotrices incandescentes, el diseño térmico de las luces de señalización LED para automóviles debe considerarse cuidadosamente debido a la limitación de la temperatura máxima de unión.
LED para iluminación
El tamaño de chip utilizado en las luces LED tradicionales es de 0,25×0,25 mm, mientras que los LED utilizados para iluminación suelen ser superiores a 1,0×1,0 mm. Centrarse en tubos estructurados Diseño de moldura: estructura de escritorio, estructura piramidal invertida, diseño de chip invertido, puede mejorar la eficiencia luminosa del LED y hacer que el chip emita más luz.
Las innovaciones en el diseño de paquetes incluyen el uso de bloques metálicos altamente conductores como sustratos, diseños de chip invertido y marcos de plomo fundidos. Todos estos métodos permiten el diseño de dispositivos de alta potencia y baja resistencia térmica que pueden producir una iluminación mayor que los dispositivos anteriores.
Actualmente, los típicos dispositivos LED de alto flujo luminoso pueden producir flujos luminosos que van desde unos pocos lúmenes hasta decenas de lúmenes. Los diseños más nuevos pueden incorporar más LED en un solo dispositivo, o varios dispositivos en un solo conjunto, de modo que la salida de lúmenes sea equivalente a la de una pequeña bombilla incandescente. Por ejemplo, un dispositivo LED de 12 colores de alta potencia puede emitir 200 lúmenes de energía luminosa y consume entre 10 y 15 vatios de potencia.
Los LED se han utilizado ampliamente en diversos equipos de iluminación, como linternas alimentadas por baterías, luces en miniatura activadas por voz, iluminación de seguridad, iluminación interior y exterior de carreteras y escaleras, e iluminación continua de edificios y señales.