+ 7 (861) 279-02-72+ 7 (861) 279-02-728 (800) 707-23-22
Светодиоды: развитие и области применения (редакция 2)

Светодиоды: развитие и области применения (редакция 2)

В последние годы мы стали свидетелями стремительного развития и революционного совершенствования светодиодов (светоизлучающих диодов, сокращенно СИД) - твердотельных полупроводниковых источников света. Еще недавно светодиоды были всего лишь устройствами индикации, а сегодня это уже высокоэффективные источники света, которые в ближайшие 10-15 лет преобразят мир искусственного освещения и, возможно, заменят лампы накаливания и люминесцентные лампы.

Прогресс, достигнутый в разработках и производстве оптоэлектронных полупроводниковых приборов в настоящее время, в первую очередь, связан с использованием соединений и твёрдых растворов типа AIIIBV. Яркими представителями этого класса приборов являются излучающие диоды (ИД).

Систематические исследования в области излучающих диодов начались только со второй половины ХХ-века, хотя эпоха создания ИД имеет почти столетнюю историю. Исследования и разработки в области материалов и технологий их производства в 60-90-е годы дали мощнейший импульс развитию электроники. В ряду этих “атлантов” были Н. Холоньяк (N. Holonyak), Ж.И. Алфёров, И. Акасаки (I. Akasaki), Х. Амано (H. Amano), С. Накамура (Sh. Nakamura), конечно, включая их соавторов и помощников.

Выяснилось, что германий (Ge) и кремний (Si), на основе которых делаются полупроводниковые триоды (транзисторы), бесперспективны для создания светодиодов из-за слишком большой «работы выхода». Успех же сопутствовал многокомпонентным гетероструктурам соединений галлия (Ga), арсеникума (мышьяка - As), фосфора (Р), индия (In), алюминия (Al). Однако реализованы на практике эти идеи были лишь в середине века, после обнаружения эффективной люминесценции полупроводниковых соединений типа фосфида (GaP) и арсенида (GaAs) галлия и их твердых растворов. В итоге на их основе были созданы светодиоды и таким образом заложен фундамент новой отрасли техники - оптоэлектроники.

Прежде всего, СИД - полупроводниковый прибор с электронно-дырочным p-n-переходом или контактом «металл - полупроводник», генерирующий (при прохождении через него электрического тока) оптическое (видимое) излучение. Если к p-n-переходу приложить «прямое смещение», т.е. подсоединить источник электрического тока плюсом к p-части, то через него потечет ток.

Прорыв в изготовлении СИД синего цвета свечения совершил С. Накамура из компании Nichia Chemical (Япония) 29 ноября 1993 года, когда компания Nichia Chemical Industries объявила, что завершила разработку СИД синего цвета свечения на основе GaN и планирует приступить к их массовому производству. Лишь немногие, даже в Японии, когда-либо слышали о Nichia, эта компания никогда не значилась среди зарегистрированных в оптоэлектронной промышленности. Свой первый СИД синего цвета свечения Накамура изготовил 28 марта 1991 года. Он оставил его включенным, когда уходил домой, а после бессонной ночи, придя рано утром в лабораторию, увидел, что диод еще светит. И хотя излучение было не очень ярким, это была победа. Два с половиной года спустя после многочисленных улучшений к моменту появления знаменитого объявления Накамура изготовил светодиоды, излучавшие с силой света 1000 мккд, а еще через шесть месяцев компания объявила о выпуске диода на 2000 мккд, который излучал настолько ярко, что на него больно было смотреть.

Первый коммерческий СИД синего цвета свечения был сделан Накамурой в начале 1994 года на основе МКГ InGaN/AlGaN с активным слоем InGaN, легированным Zn.

Выходная мощность составляла 3 мВт при прямом токе 20 мА с квантовым выходом 5,4% на длине волны излучения 450 нм. Вскоре после этого был изготовлен зеленый СИД, излучавший с силой света 2 кд.

Схематическое изображение гетероструктуры СИД синего цвета свечения

Рис. 1. Схематическое изображение гетероструктуры СИД синего цвета свечения

В последние 10 лет возможный световой поток, испускаемый одним светодиодом, например, белого цвета свечения, вырос с 0,5 лм в 1996 г. до 400 лм в настоящее время, а стоимость одного люмена снизилась с 3 евро до 0,1 за тот же период времени. Внутренний квантовый выход СИД белого цвета свечения увеличился с 10 до 60 % за последнее десятилетие, подтверждая значительное увеличение эффективности СИД во всём спектральном диапазоне. Высокая излучательная эффективность и световой поток позволили высокоярким (ВЯ) СИД конкурировать с традиционными источниками освещения. По прогнозам компании Strategies Unlimited европейский рынок СИД будет увеличиваться, основываясь на двух столпах – многокомпонентных гетероструктурах AlGaInN и AlGaInP и приборах на их основе. Компания прогнозирует рост рынка ВЯ СИД с 4,2 млрд. долларов США в 2006 г. до более 9 млрд. долларов США к 2011 г.

С момента своего появления светодиоды проделали длинный путь технологического развития. В последние годы были разработаны яркие СИД в широком диапазоне цветов, который теперь включает белый. Это, в свою очередь, открыло массу новых применений для СИД в качестве источника света со своей собственной нишей рынка, известной как «СИД высокой яркости» (HB LEDs). На основе AlInGaP создают СИД красного, оранжевого, желтого и зеленого цвета свечения высокой яркости. Другой материал - InGaN, позволяет создать СИД синего, зеленого и, совместно с желтым люминофором, белый цвет свечения.

Простейший 5мм СИД высокой яркости обеспечивает интенсивность света, по крайней мере, несколько сотен милликандел.

Рис. 2. 5-мм светоизлучающий диод

Следующим шагом в развитии стали СИД в корпусе “Пиранья” (рис. 3).

СИД в корпусе "Пиранья"

Рис. 3. СИД в корпусе “Пиранья”


На сегодняшний момент высокомощные СИД подразделяются на два основных подкласса – в корпусе smd (СИД поверхностного монтажа)

Световой поток smd СИД достигает 300-400 лм для 3-5 Вт изделий, а у СИД с минилинзой до 220-300 лм.


Применение светоизлучающих диодов

Световая реклама

Поскольку характеристики СИД продолжают улучшаться в тандеме с сокращением стоимости, на подходе новые области их применения, в том числе с использованием СИД белого цвета свечения, которые готовы заменить существующие технологии освещения (обычные лампы накаливания и газоразрядные источники света). Последний фактор является особенно интересным для индустрии световой рекламы, поскольку СИД как источник света - критический компонент световых вывесок. Показав свою эффективность в электронных информационных табло и как источник подсветки объемных букв, в качестве альтернативы неону, новые суперъяркие СИД теперь входят на рынки, которые были вне досягаемости для такой физически маленькой технологии. Думается, что наружная световая реклама станет взрывным фактором как для СИД промышленности, так и для индустрии наружной рекламы. Все больше и больше рекламных компаний переходят к использованию СИД во всех видах световой рекламы - объемных буквах, объёмных и ультратонких световых коробах, световых рекламных вывесках. Если рассматривать качественные СИД, то их преимущества используются в полной мере, включая их малые размеры, низкое питающее напряжение и энергопотребление, высокую надежность, безопасность при использовании и срок службы до 30 000-40 000 часов, простоту установки, снижение стоимости и времени производства рекламной продукции. СИД определили себя как уникальный и существенный источник света, что уже изменило рекламный рынок, некогда бывший только во власти неона. Этот факт будет иметь далекие последствия для всей индустрии световой рекламы.

Хотя СИД устройства не всегда могут конкурировать с неоном на общем рынке световой рекламы в отношении испускаемого светового потока для прямого применения в освещении, они могут быть вполне конкурентоспособными в определенных типах световых вывесок, таких как «объемные буквы» (channel letters) и световые короба. Но, естественно, использование неона останется в данной области продукции, т.к. по яркости свечения и цветопередаче эти два источника света конкурируют между собой. К тому же “открытый” неон останется навсегда видом искусства, да и в протяжённых коробах использование неона более экономично.

Нельзя сказать, что одна технология во многом лучше другой, но производители и конечные пользователи теперь имеют возможность выбора лучшего варианта освещения объемных букв и лайтбоксов.

В принципе, для засветки данных изделий в основном используются светодиодные модули и ленты. В модулях применяются различные виды светоилзучающих диодов smd категории (СИД поверхностного монтажа). В основном при глубоких коробах/буквах используются модули Классик Стандарт/ Люкс Макси (с кристаллами тайваньской компании Эпистар)/ЕСО 4 (здесь применяются СИД 5050) или Классик Мини (в данных изделиях - СИД 3528) или Люкс Макси Лонг (СИД 7060 повышенной яркости). Для расширения цветовых возможностей оформления вывесок используются RGB модули, такие как Классик Стандарт или Люкс Макси (на основе которых созданы многочисленные вывески, например http://www.youtube.com/watch?v=tUPT24TLN0g); при создании многоцветных сложных объектов не обойтись без “умных” модулей (Люкс Макси RGB+ или Классик Стандарт RGB+), где каждый модуль в отдельности может управляться.


Освещение в интерьере, архитектуре и ландшафте

Мощные ультраяркие СИД заново создают образы и чувства ландшафтов, мостов, фасадов и других архитектурных поверхностей по всему земному шару. Лампа накаливания была отвинчена новыми энергоэффективными СИД, которые являются и безвредными для окружающей среды, обладающими длительным ресурсом работы, и все более рентабельными. СИД промышленность с оборотом свыше 10 миллиардов долларов продолжает расти, чтобы обеспечить новые возможности архитекторам и проектировщикам.


Алфавитно-цифровые табло и дисплеи

Другая прикладная область применения – алфавитно-цифровые табло и дисплеи - от полноцветных видео дисплеев, которые мы видим на спортивных стадионах и в торговых центрах, до одноцветных информационных табло. Эта область приблизительно эквивалентна транспортным средствам по размерам рынка. Отличительной особенностью качественных светодиодных экранов является точная цветопередача оттенков, яркость и сочность картинок на всей поверхности. Последние тенденции в данной области говорят о том, что экраны становятся всё более и более компактными. В последнее время развивается направление, так называемых “экранов-сеток” или “экранов–жалюзи”. Данный вид экранов представляет собой, в виде основы, металлическую или резиновую сеть, в узлах которой прикреплены светоизлучающие диоды или это светодиодные линейки, скреплённые сверху специальными полосками. Экраны получаются “невесомыми”, с фронтальной стороны транслируются картинки или видео материалы, а с внутренней стороны поступает дневной свет в здания, на чьих фасадах, обычно они располагаются, к тому же их легко транспортировать (сворачиваются в рулоны).


Контроллеры для светодиодной продукции

Светодиодные изделия для полнейшего использования их возможностей лучше использовать с контроллерами. В светодиодном освещении, рекламе и экранах практически без них не обойтись. Например, проект внешней подсветки Академии тенниса в г. Казань для Всемирной универсиады 2013 г. был реализован компанией Неон Арт при участии компании Адекс, которая осуществила поставку светоизлучающих диодов и контроллеров к ним (http://www.youtube.com/watch?v=mafqWDtwLng)

количество показов: 830
Оценка: 3.22
(0)
назад к списку


Информация для покупателей

Заказ товара

Заказ в нашей компании вы можете разместить одним из следующих способов:

  • позвонив по телефону +7 (861) 279-02-72, +7 (928) 248-88-58 к нам в офис;
  • отправив письмо на электронную почту менеджерам в отдел продаж;
  • оформив заказ в интернет-магазине.

Резервирование товара

При выставлении счета на оплату товар автоматически ставится в резерв.

Срок действия резерва — 3 рабочих дня.

Для продления срока резерва необходимо связаться с менеджером.

Оплата товара

Оплатить товар могут как юридические лица, так и физические. Оплата производится двумя способами: безналичным расчетом и наличными.

Оплата безналичным расчетом:

  • Для юридических лиц — перевод денежных средств согласно выставленному счету на оплату товара.
  • Для физических лиц — перевод денежных средств согласно выставленному счету на оплату товара, например, через Сберкассу.

Оплата наличными:

  • При получении товара на складе (часы работы с понедельника по пятницу с 09-00 до 18-00)

При оплате наличными на ЮЛ необходимо иметь при себе доверенность на получение груза или печать.

Отгрузка товара со склада

Производится в течение 2-х рабочих дней с момента поступления оплаты за товар на расчетный счет ООО "Адекс".

Доставка товара

  • По Краснодару доставка для юридических лиц осуществляется только при сумме заказа от 30 тыс. руб. (доставка бесплатная). В остальных случаях — самовывоз со склада.
  • В регионы доставка производится следующими транспортными компаниями: "Деловые Линии".

Доставка до транспортной компании бесплатная.

Также вы можете сами заказать к нам на склад курьера от любой удобной вам транспортной компании.

Самовывоз товара

  • Самовывоз из офиса г. Краснодар, ул. Одесская, 26: с понедельника по пятницу с 09-00 до 18-00.

Распечатать


Подробно о человеке

ВходРегистрация

Напомнить пароль
Регистрация

Напоминание пароля

Вы успешно зарегистрированны
и авторизованы!
Новый пароль выслан вам на почту
Спасибо,
ваша оценка принята!