LuzTecIberia

DESCRIÇÃO TÉCNICA

Física

O LED é composto por um chip de material semicondutor dopado com impurezas para criar uma junção. Como é o caso com outros díodos, corrente flui facilmente do lado p, ou ânodo, próximo n (ou cátodo), mas não na direcção oposta. O eléctron e buracos carga portadores fluxo para os eléctrodos com diferentes voltagens. Quando um eléctron encontra um buraco, seu nível de energia é reduzido e libera energia sob a forma de um fóton.

Comprimento de onda da luz emitida e, portanto, sua cor varia de acordo com a energia da banda gap dos materiais formando a junção. Em silicone ou germânio díodos, os eléctrones e furos recombinam por uma transição não-radioactivo, que produz sem emissão óptica, porque eles são materiais indirectos à gap band. Os materiais que são usados para que o LED tem um correspondente gap directo da energia é visível infravermelho ou luz UV.

Com o LED infravermelho começou o processo de desenvolvimento de dispositivos com arsenieto de gálio. Avanços na ciência dos materiais permitiram dispositivos com comprimentos de onda mais curtos que emitem luz em uma variedade de cores.

Díodos emissores de luz são construídos geralmente de substrato n de tipo, eléctrodo ligado à camada tipo-p depositada na superfície. Substratos de P-tipo, embora menos frequentemente, pois são apresentados. Muitos LEDs comerciais, especialmente GaN/InGaN, também uso safira como substrato.

A maioria dos materiais utilizados para a produção de LEDs têm um alto índice de refracção. Isto significa que toda a luz é reflectida no material da interface superfície matéria/ar. Portanto, a extracção de luz LED é um aspecto importante da produção, sujeitas a muitas actividades de pesquisa e desenvolvimento.

 

 

Eficiência e parâmetros operacionais

Os LEDs do indicador típico são projectados para operar com não mais do que 30 a 60 mili-watts (mW) de electricidade. Por volta de 1999, Philips Lumileds introduziu o poder capaz de LEDs para um Watt de uso contínuo. Estes LEDs usam tamanhos maiores de matriz de semicondutores para gerenciar entradas de grande poder. Além disso, morrem de semicondutores e eles são montados em metais lesmas para permitir a eliminação do calor. Até a densidade de potência de 300W/cm2 foram alcançadas.

Uma das principais vantagens do LED como fonte de luz é de alta eficiência luminosa. LED branco rapidamente ultrapassou seus sistemas de iluminação incandescente padrão de eficácia. No ano de 2002, Lumileds desenvolvimento levou cinco-vátio disponível com uma eficiência luminosa de 18 a 22 lumens por watt (lm/W). Em comparação, uma lâmpada incandescente de 60 a 100 watts emite cerca de 15 lm/W, e luzes fluorescentes emitem até 100 lm / w. Um problema recorrente é que eficiência cai drasticamente com o aumento de corrente. Este efeito é conhecido como redução e efectivamente limita a saída de luz um determinado indicador LED, mais do que a saída de luz mais actual de aquecimento.


O mecanismo de redução da perda de eficiência foi identificado em 2013 com a recombinação do eixo helicoidal.

No início de 2012, o catálogo Lumiled expostos a seguir como a melhor eficácia para cada cor:

 

 

Cor


Comprimentos de onda

(nm)

 

Eficiência típica

(lm/W)

 

Vermelho

620 < λ < 645

72

 

Vermelho-laranja

610 < λ < 620

98

 

Verde

520 < λ < 550

93

 

Matiz entre azul e verde    

490 < λ < 520

75

 

Azul

460 < λ < 490

37

 

Em Setembro de 2003, um novo tipo de LED azul foi apresentado por Cree Inc. Para melhorar 24 MW para 20 miliamperes (mA). Isto produziu uma luz branca para embalados comercialmente a 65 lm/W a 20 mA, tornando-se o LED branco mais brilhante disponível comercialmente para a temporada e quatro vezes mais eficiente do que o padrão incandescente. No ano de 2006, foi apresentado um protótipo com um LED branco que gravou uma eficiência luminosa de 131 lm/W a 20 mA. Nichia Corporation desenvolveu um LED branco com eficiência luminosa de 150 lm/W, com uma corrente de 20 mA. XLamp Cree XM-L levou, comercialmente disponíveis em 2011, produz 100 lumens por watt em plena potência de 10 Watts e até 160 lumens por watt em torno de 2 Watts de potência de entrada. Em 2012, surgiram branco LED 254 lumens por watt.

 

Prática geral necessária uma iluminação LED de alta potência, um Watt ou mais. Com uma operação típica de tais dispositivos no 350 mA de corrente.

 

Deve levar em conta que estas eficiências de dados são apenas para o chip do LED, que foi desenvolvido em baixa temperatura em laboratório. Construção de iluminação em altas temperaturas lá são perdas com circuito de controlo, portanto, a eficiência é muito menor. O departamento de energia dos Estados Unidos (DOE) diz que lâmpadas de LED com design comercial para substituir as lâmpadas incandescentes ou lâmpadas CFL com eficiência média mostraram que era ainda em torno de 46 lm/W e no ano de 2009 (desempenho testado variou de 17 lm/W 79 lm/W).

 

Em um comunicado de imprensa emitido em 3 de Fevereiro de 2010 em um protótipo de laboratório conduzido chegar 208 lumens por watt em temperatura ambiente. A correlação entre a temperatura de cor foi 4579 k. Em Dezembro de 2012 emitiu outro comunicado de imprensa anunciando a disponibilidade comercial de um LED com 200 lumens por watt em temperatura ambiente.

 

Miniatura

Eles são principalmente de single-chip LED utilizado como indicadores e vêm em vários tamanhos de 2 mm a 8 mm com através do buraco e pacotes de montagem em superfície. Em geral, eles não usam um dissipador de calor. Os intervalos típicos de cerca de 1 mA de corrente são acima de 20 mA. O tamanho pequeno define um limite superior sobre o consumo de energia devido ao calor causado pela alta densidade de corrente e a necessidade de um dissipador de calor.

 

Com um pacote comum em formas redondas, com um top plano ou em forma de cúpula e rectangular com uma parte plana quadrada e triangular ou superior (como a usada no gráfico de barras mostra), com um plano superior. Envasamento também pode ser transparente ou de cor para melhorar o contraste e ângulo de visualização.

Existem três categorias principais de miniatura de chip único diodo emissor de luz:

  • Baixa corrente nominal: normalmente de 2 mA até 2 V (aproximadamente 4 mW de consumo).
  • Padrão: 20 mA LED (que variam de cerca de 40 mW de 90 mW) de aproximadamente:

1.9 a 2.1 V para o vermelho, laranja e amarelo,

3.0 a 3.4 V para verde e azul,

2.9 para 4.2 V para violeta, rosa, roxo e branco.

Saída-ultra-alta: 20 mA a 2 V ou aproximadamente 4-5 V, projectado para ver na luz directa do sol.

5 V e 12 V LEDs são geralmente em miniatura e que incorporam um resistor em série apropriado para
uma conexão directa com 5 V ou 12 V
.
 

Gamma média 

Los LED de meia potência são diferenciadas, muitas vezes, através do orifício e usado principalmente quando há uma saída de alguns lumens. Às vezes tem o díodo montado sobre quatro fios (dois fios de cátodo e o ânodo dois cabos) para uma melhor condução de calor e trazer uma lente integrada. Um exemplo disso é o pacote de Superflux da Philips Lumileds. Estes LEDs são usados mais frequentemente em painéis de iluminação de emergência, luz e sector automotivo das lanternas traseiras, devido à maior quantidade de metal no LED, são capazes de lidar com correntes mais elevadas (cerca de 100 mA). A corrente mais alta permite a saída de luz superior luzes e luzes de emergência.

 

 

Alta potência 

Los LEDs de alta potencia (HPLED) se soportan a corrientes de cientos de mA a más de un amperio, en comparación con las decenas de mA en otros LEDs. Algunos pueden emitir más de mil lúmenes. Las densidades de potencia de los LEDs de hasta 300W/cm2 se han logrado desde el sobrecalentamiento que es destructivo, el HPLEDs debe ser montado en un disipador de calor para permitir la disipación del calor. Si el calor de un HPLED no se quita el dispositivo falla en segundos. Una HPLED a menudo puede sustituir una bombilla incandescente de una linterna, o se puede establecer en una matriz para formar una potente lámpara de LED.

Algunos HPLEDs conocidos en esta categoría son el Nichia 19 series Rebelde, Lumileds Led, Osram Opto Semiconductors Golden Dragon, y Cree X-lámpara. En septiembre de 2009, algunos fabricados por Cris HPLEDs Inc. ahora superan los 105 lm/W (por ejemplo, el XLamp XP-G chip LED que emiten luz blanca fría) y se venden en las lámparas incandescentes destinado a sustituir halógenos e incluso las luces fluorescentes, con la crecida de los LEDs el precio se vuelve competitivo.

El impacto de la ley Haitz que describe el aumento exponencial de salida de luz de los LED con el tiempo puede ser fácilmente visto año tras año en un aumento en la salida de lúmenes y eficiencia. Por ejemplo, el CREE XP-G series han realizado 105 lm/W en el año 2009, mientras que Nichia ha lanzado el serie 19 con una eficiencia típica de 140 lm/W en 2010.

Los LEDs han sido desarrollados por Seoul Semiconductor que pueden funcionar en modo de alimentación de CA sin la necesidad de un convertidor de CC. En cada mitad de ciclo, partes del LED emiten luz y parte es oscuro, se ha invertido durante la próxima mitad del ciclo. La eficacia de este tipo de HPLED es típicamente de 40 lm/W. Un gran número de elementos del LED en serie puede ser capaz de operar directamente en la tensión de línea. En 2009, Seoul Semiconductor publicó un alto voltaje CC LED capaz de ser tener una potencia de corriente alterna con un simple control del circuito. La baja disipación de potencia de los LEDs les brinda más flexibilidad que el diseño original del LED en CA.

Este artículo está basado en los productos emisores de luz de la enciclopedia libre Wikipedia y está bajo licencia de la Licencia de Documentación Libre de GNU y Creative Commons Attribution 3.0 License / Tipo compartida (SHARE-AND- Share-Alike ). En la Wikipedia esta la lista de los autores.