LED 램프의 스펙트럼. LED 램프 선택. 광원 스펙트럼 LED 램프의 전자기 복사

노란색 영역에 최대값이 있는 밴드(가장 일반적인 디자인). LED와 형광체의 방출은 혼합될 때 다양한 색조의 백색광을 생성합니다.

백과사전 유튜브

1 / 5

✪ 짧은 흰색 LED

✪ 백색 LED 대 빨간색 파란색 흰색 LED 성장 테스트 - Amazon Lights(소개)

✪ 손전등의 차가운 흰색 LED와 중성 흰색 LED(Thrunite TN12 모델)

✪ 백색 LED 대 빨간색/파란색 LED 성장 빛 성장 테스트 - 1부(교육) 2016

✪ 흰색 LED 대 빨간색 파란색 흰색 LED 성장 테스트(시간 경과 포함) - 양상추 Ep.1

자막

발명의 역사

산업용으로 사용되는 최초의 적색 반도체 이미터는 1962년 N. Kholonyak에 의해 획득되었습니다. 70년대 초반에는 노란색과 녹색 LED가 등장했다. 당시에는 여전히 비효율적이었던 이들 장치의 광 출력은 1990년에 1루멘에 도달했습니다. 1993년 일본 Nichia의 엔지니어인 Shuji Nakamura는 최초의 고휘도 청색 LED를 만들었습니다. 거의 즉시 LED RGB 장치가 등장했습니다. 파란색, 빨간색 및 녹색 색상을 사용하면 흰색을 포함한 모든 색상을 얻을 수 있기 때문입니다. 백색형광체 LED는 1996년 처음 등장했다. 이후 기술이 급속도로 발전해 2005년에는 LED의 발광효율이 100lm/W 이상에 이르렀다. LED는 다양한 빛의 색조로 나타 났으며 빛의 품질로 인해 백열등 및 기존 형광등과 경쟁 할 수있었습니다. LED 조명기구가 일상생활, 실내외 조명에 활용되기 시작했습니다.

RGB LED

다양한 색상의 LED에서 나오는 방출을 혼합하여 백색광을 생성할 수 있습니다. 가장 일반적인 삼색성 디자인은 빨간색(R), 녹색(G) 및 파란색(B) 소스로 만들어지지만 이색성, 사색성 및 더 많은 다색성 변형이 발견됩니다. 다색 LED는 다른 RGB 반도체 이미터(조명기구, 램프, 클러스터)와 달리 하나의 완전한 하우징을 갖고 있으며 대부분 단색 LED와 유사합니다. LED 칩은 서로 옆에 위치하며 공통 렌즈와 반사경을 공유합니다. 반도체 칩은 유한한 크기와 고유한 방사 패턴을 가지므로 이러한 LED는 각도 색상 특성이 고르지 않은 경우가 많습니다. 또한 각 칩의 광 출력은 미리 알 수 없고 작동 중에 변경될 수 있기 때문에 정확한 색상 비율을 얻으려면 설계 전류를 설정하는 것만으로는 충분하지 않은 경우가 많습니다. 원하는 색상을 설정하기 위해 RGB 램프에 특수 제어 장치가 장착되는 경우도 있습니다.

RGB LED의 스펙트럼은 구성 반도체 이미터의 스펙트럼에 의해 결정되며 뚜렷한 선 모양을 갖습니다. 이 스펙트럼은 태양의 스펙트럼과 매우 다르기 때문에 RGB LED의 연색 지수는 낮습니다. RGB LED를 사용하면 "트라이어드"에 포함된 각 LED의 전류를 변경하고 작동 중에 직접 방출되는 백색광의 색조를 조정하여 개별 독립적인 색상을 얻을 때까지 글로우 색상을 쉽고 광범위하게 제어할 수 있습니다.

다색 LED는 장치를 구성하는 발광 칩의 특성이 다르기 때문에 온도에 따라 발광 효율과 색상이 달라지며, 이로 인해 작동 중에 발광 색상이 약간 변경됩니다. 다색 LED의 수명은 반도체 칩의 내구성에 따라 결정되고 설계에 따라 달라지며 대부분 형광체 LED의 수명을 초과합니다.

다색 LED는 주로 장식 및 건축 조명, 전자 간판 및 비디오 화면에 사용됩니다.

형광체 LED

청색(더 자주), 보라색 또는 자외선(대량 생산에는 사용되지 않음) 반도체 이미터와 인광체 변환기를 결합하면 좋은 특성을 지닌 저렴한 광원을 생산할 수 있습니다. 이러한 LED의 가장 일반적인 설계에는 인듐(InGaN)으로 변형된 청색 갈륨 질화물 반도체 칩과 노란색 영역에서 최대 재방출을 갖는 인광체(3가 세륨(YAG)으로 도핑된 이트륨-알루미늄 가넷)이 포함되어 있습니다. 칩의 초기 복사 전력 중 일부는 LED 본체를 떠나 형광체 층에서 소멸되고, 다른 부분은 형광체에 흡수되어 에너지 값이 더 낮은 영역에서 다시 방출됩니다. 재방출 스펙트럼은 빨간색에서 녹색까지 넓은 영역을 포괄하지만, 이러한 LED의 결과 스펙트럼은 녹색-청록색 영역에서 뚜렷한 딥을 갖습니다.

형광체의 구성에 따라 LED는 다양한 색온도("따뜻함" 및 "차가움")로 생산됩니다. 다양한 유형의 형광체를 결합하면 연색성 지수(CRI 또는 Ra)가 크게 증가합니다. 2017년 현재 연색성이 중요한 사진 및 영화용 LED 패널이 이미 있지만 이러한 장비는 가격이 비싸고 제조업체가 거의 없습니다.

인광체 LED의 밝기를 높이면서 비용을 유지하거나 낮추는 방법 중 하나는 크기를 늘리지 않고 반도체 칩을 통해 전류를 증가시켜 전류 밀도를 높이는 것입니다. 이 방법은 칩 자체의 품질과 방열판의 품질에 대한 요구 사항이 동시에 증가하는 것과 관련이 있습니다. 전류 밀도가 증가하면 활성 영역의 전기장이 광 출력을 감소시킵니다. 제한 전류에 도달하면 불순물 농도와 밴드 갭 폭이 다른 LED 칩의 섹션마다 전류가 다르게 흐르기 때문에 칩 섹션의 국부적인 과열이 발생하여 전체적으로 LED의 광 출력 및 내구성에 영향을 미칩니다. 스펙트럼 특성과 열 조건의 품질을 유지하면서 출력 전력을 높이기 위해 하나의 하우징에 LED 칩 클러스터를 포함하는 LED가 생산됩니다.

다색 LED 기술 분야에서 가장 많이 논의되는 주제 중 하나는 신뢰성과 내구성입니다. 다른 많은 광원과 달리 LED는 시간이 지남에 따라 광 출력(효율), 방사 패턴 및 색상 색조가 바뀌지만 완전히 고장나는 경우는 거의 없습니다. 따라서 조명 등의 유효 수명을 추정하려면 원래 값(L70)의 최대 70%까지 발광 효율 감소 수준이 사용됩니다. 즉, 동작 중 밝기가 30% 감소한 LED는 고장으로 간주됩니다. 장식 조명에 사용되는 LED의 경우 50%(L50)의 조광 수준이 수명 추정치로 사용됩니다.

형광체 LED의 수명은 다양한 매개변수에 따라 달라집니다. LED 어셈블리 자체의 제조 품질(칩을 크리스탈 홀더에 부착하는 방법, 전류가 흐르는 도체를 부착하는 방법, 밀봉 재료의 품질 및 보호 특성) 외에도 수명은 주로 다음 사항에 따라 달라집니다. 발광 칩 자체의 특성과 작동 과정에서 형광체의 특성이 변화(열화)됩니다. 또한 수많은 연구에서 알 수 있듯이 LED의 수명에 영향을 미치는 주요 요인은 온도입니다.

온도가 LED 수명에 미치는 영향

작동 중에 반도체 칩은 전기 에너지의 일부를 복사 형태로 방출하고 일부는 열 형태로 방출합니다. 또한, 이러한 변환 효율에 따라 열량은 가장 효율적인 방사체의 경우 약 절반 이상입니다. 반도체 재료 자체는 열전도율이 낮으며, 케이스의 재료와 디자인도 특정 비이상적인 열전도율을 가지므로 칩이 고온으로 가열됩니다(반도체 구조의 경우). 최신 LED는 70~80도 정도의 칩 온도에서 작동합니다. 그리고 질화갈륨을 사용할 때 이 온도를 더 높이는 것은 허용되지 않습니다. 온도가 높으면 활성층의 결함 수가 증가하고 확산이 증가하며 기판의 광학 특성이 변경됩니다. 이 모든 것이 칩 재료에 의한 비방사성 재결합 및 광자 흡수 비율의 증가로 이어집니다. 반도체 구조 자체의 개선(국부적 과열 감소)과 LED 어셈블리의 설계 개발, 칩 활성 영역의 냉각 품질 향상을 통해 전력 및 내구성이 향상되었습니다. 다른 반도체 소재나 기판을 이용한 연구도 진행 중이다.

인광체는 또한 고온에 취약합니다. 온도에 장기간 노출되면 재발광 중심이 억제되고 변환 계수와 형광체의 스펙트럼 특성이 저하됩니다. 초기 및 일부 최신 다색 LED 설계에서는 형광체가 반도체 재료에 직접 적용되어 열 효과가 최대화되었습니다. 방출 칩의 온도를 낮추기 위한 조치 외에도 제조업체에서는 칩 온도가 형광체에 미치는 영향을 줄이기 위해 다양한 방법을 사용합니다. 형광체를 이미터로부터 물리적으로 분리하는 절연 형광체 기술과 LED 램프 설계는 광원의 수명을 늘릴 수 있습니다.

광학적으로 투명한 실리콘 플라스틱 또는 에폭시 수지로 만들어진 LED 하우징은 온도의 영향으로 노화되고 시간이 지남에 따라 어두워지고 노란색으로 변하기 시작하여 LED에서 방출되는 에너지의 일부를 흡수합니다. 반사 표면도 가열되면 성능이 저하됩니다. 신체의 다른 요소와 상호 작용하여 부식되기 쉽습니다. 이러한 모든 요인이 합쳐져 방출된 빛의 밝기와 품질이 점차 감소한다는 사실로 이어집니다. 그러나 효율적인 열 제거를 보장하면 이 프로세스를 성공적으로 늦출 수 있습니다.

형광체 LED 디자인

최신 형광체 LED는 독창적이고 독특한 기술 솔루션을 많이 결합한 복잡한 장치입니다. LED에는 여러 가지 주요 요소가 있으며, 각 요소는 중요한 기능을 수행하며 종종 하나 이상의 기능을 수행합니다.

모든 LED 디자인 요소는 열 스트레스를 받기 때문에 열팽창 정도를 고려하여 선택해야 합니다. 그리고 좋은 디자인을 위한 중요한 조건은 LED 소자를 조립하고 램프에 설치하는 비용과 제조 용이성이다.

빛의 밝기와 품질

가장 중요한 매개변수는 LED의 밝기가 아니라 발광 효율, 즉 LED가 소비하는 전기 에너지 1와트당 광 출력입니다. 최신 LED의 발광 효율은 190lm/W에 이릅니다. 이 기술의 이론적 한계는 300lm/W 이상으로 추정됩니다. 평가할 때 LED 기반 램프의 효율은 전원의 효율성, 디퓨저, 반사경 및 기타 설계 요소의 광학적 특성으로 인해 상당히 낮다는 점을 고려해야 합니다. 또한 제조업체는 정상 온도에서 이미 터의 초기 효율을 나타내는 경우가 많지만 작동 중 칩 온도는 훨씬 높습니다. 이로 인해 이미터의 실제 효율은 5~7% 더 낮아지고, 램프의 효율은 두 배나 낮아지는 경우가 많습니다.

두 번째로 똑같이 중요한 매개변수는 LED에서 생성되는 빛의 품질입니다. 연색성 품질을 평가하는 데는 세 가지 매개변수가 있습니다.

자외선 방사체를 기반으로 한 형광체 LED

이미 널리 보급된 청색 LED와 YAG 조합 외에도 자외선 LED를 기반으로 한 디자인도 개발되고 있습니다. 근자외선 영역에서 방출할 수 있는 반도체 재료는 구리와 알루미늄에 의해 활성화되는 유로퓨움과 황화아연을 기반으로 하는 인광체의 여러 층으로 코팅됩니다. 이러한 형광체 혼합물은 스펙트럼의 녹색, 파란색 및 빨간색 영역에서 최대 재방출을 제공합니다. 생성된 백색광은 매우 우수한 품질 특성을 갖지만 이러한 변환 효율은 여전히 낮습니다. 여기에는 세 가지 이유가 있습니다 [ ]: 첫 번째는 입사된 양자와 방출된 양자의 에너지 사이의 차이가 형광 중에 손실되고(열로 전환됨) 자외선 여기의 경우 훨씬 더 크다는 사실 때문입니다. 두 번째 이유는 청색 이미터를 기반으로 한 LED와 달리 형광체에 흡수되지 않은 UV 방사선의 일부가 광속 생성에 참여하지 않으며 형광체 코팅의 두께가 증가하면 광속 생성이 증가하기 때문입니다. 그 안에 발광성 빛을 흡수합니다. 마지막으로 자외선 LED의 효율은 청색 LED의 효율보다 훨씬 낮습니다.

형광체 LED의 장점과 단점

기존 램프에 비해 LED 광원의 가격이 높다는 점을 고려할 때 이러한 장치를 사용해야 하는 이유는 다음과 같습니다.

그러나 단점도 있습니다.

조명 LED는 또한 가장 성공적인 응용 분야(예: 방사 방향)를 고려하여 모든 반도체 이미터에 내재된 기능을 가지고 있습니다. LED는 추가적인 반사경과 확산판을 사용하지 않고 한 방향으로만 빛납니다. LED 등기구는 국부 조명과 방향 조명에 가장 적합합니다.

백색 LED 기술 발전 전망

조명 목적에 적합한 백색 LED를 생산하는 기술이 활발히 개발되고 있습니다. 이 분야에 대한 연구는 대중의 관심 증가로 인해 자극을 받고 있습니다. 에너지를 크게 절약할 수 있다는 전망으로 공정 연구, 기술 개발 및 신소재 검색에 대한 투자가 유치되고 있습니다. LED 및 관련 재료 제조업체, 반도체 및 조명 엔지니어링 분야 전문가의 간행물을 토대로 판단하면 이 분야의 개발 경로를 개략적으로 설명할 수 있습니다.

또한보십시오

노트

, p. 19-20.
빨간색, 녹색, 파란색 및 흰색 이미터를 포함하는 Cree의 MC-E LED 2012년 11월 22일에 보존된 문서.
빨간색, 주황색, 노란색 및 흰색 이미터를 포함하는 Vishay의 LED VLMx51(영어) . LED 전문가. 2012년 11월 10일에 확인함. 2012년 11월 22일에 보존됨.
Cree의 다색 LED XB-D 및 XM-L(영어) . LED 전문가. 2012년 11월 10일에 확인함. 2012년 11월 22일에 보존됨.
6개의 단색 이미터를 포함하는 Cree의 LED XP-C(영어) . LED 전문가. 2012년 11월 10일에 확인함. 2012년 11월 22일에 보존됨.
니키포로프 S.반도체 조명 기술의 "S 클래스" // 구성 요소 및 기술: 잡지. - 2009. - 6호. -88-91 페이지.
Truson P. Halvardson E.조명 장치용 RGB LED의 장점 // 구성 요소 및 기술: 매거진. - 2007. - 2호.
, p. 404.
니키포로프 S. LED 수명 및 작동 온도 // 구성 요소 및 기술: 잡지. - 2005. - 9호.
실내 및 건축 조명용 LED(영어) . LED 전문가. 2012년 11월 10일에 확인함. 2012년 11월 22일에 보존됨.
샹링운.건축 조명 시스템용 LED 솔루션 // 반도체 조명 기술: 매거진. - 2010. - 5호. -18-20 페이지.
전자 점수판에 사용되는 RGB LED(영어) . LED 전문가. 2012년 11월 10일에 확인함. 2012년 11월 22일에 보존됨.
고 CRI LED 조명 | 유지 LED (한정되지 않은) . yujiintl.com. 2016년 12월 3일에 확인함.
투르킨 A.현대 광전자 공학의 유망한 재료 중 하나인 질화 갈륨 // 구성 요소 및 기술: 저널. - 2011. - 5호.
CRI 값이 높은 LED(영어) . LED 전문가. 2012년 11월 10일에 확인함. 2012년 11월 22일에 보존됨.
Cree EasyWhite 기술(영어) . LED 매거진. 2012년 11월 10일에 확인함. 2012년 11월 22일에 보존됨.
Nikiforov S., 아르히포프 A.방출 결정을 통해 다양한 전류 밀도에서 AlGaInN 및 AlGaInP를 기반으로 하는 LED의 양자 수율을 결정하는 기능 // 구성 요소 및 기술: 저널. - 2008. - 1위.
니키포로프 S.이제 전자를 볼 수 있습니다. LED는 전류를 매우 눈에 띄게 만듭니다. // 구성 요소 및 기술: 잡지. - 2006. - 3호.
다수의 반도체 칩을 매트릭스 배열한 LED(영어) . LED 전문가. 2012년 11월 10일에 확인함. 2012년 11월 22일에 보존됨.
백색 LED의 수명(영어) . 우리를. 에너지학과. 2012년 11월 10일에 확인함. 2012년 11월 22일에 보존됨.
LED 결함 유형 및 분석 방법(영어) . LED 전문가. 2012년 11월 10일에 확인함. 2012년 11월 22일에 보존됨.
, p. 61, 77-79.
SemiLED의 LED(영어) . LED 전문가. 2012년 11월 10일에 확인함. 2012년 11월 22일에 보존됨.
GaN-on-Si 실리콘 LED 연구 프로그램(영어) . LED 전문가. 2012년 11월 10일에 확인함.
Cree의 절연형광체 기술(영어) . LED 전문가. 2012년 11월 10일에 확인함. 2012년 11월 22일에 보존됨.
투르킨 A.반도체 LED: 역사, 사실, 전망 // 반도체 조명 공학: 잡지. - 2011. - 5호. - 28~33쪽.
Ivanov A.V., Fedorov A.V., Semenov S.M.고휘도 LED를 기반으로 한 에너지 절약 램프 // 에너지 공급 및 에너지 절약 - 지역적 측면: XII 전 러시아 회의: 보고서 자료. - 톰스크: 상트페테르부르크 그래픽, 2011. - 74-77페이지.
, p. 424.
광결정을 기반으로 한 LED용 반사판(영어) . 전문가를 이끌었습니다. 2013년 2월 16일에 확인함. 2013년 3월 13일에 보관됨.
XLamp XP-G3(영어) . www.cree.com. 2017년 5월 31일에 확인함.
조명 요구에 맞는 고조도 출력을 갖춘 백색 LED(영어) . Phys.Org™. 2012년 11월 10일에 확인함. 2012년 11월 22일에 보존됨.

백색 LED

강력한 백색 LED

백색 LED에는 두 가지 유형이 있습니다.

다중 칩 LED, 일반적으로 3개 구성 요소(RGB LED)는 빨간색, 녹색 및 파란색 빛의 반도체 방출기 3개가 하나의 하우징에 결합되어 있습니다.
형광체 LED는 자외선 또는 청색 LED를 기반으로 제작되었으며, 광발광의 결과로 LED 방사선의 일부를 노란색 영역에서 최대값을 갖는 상대적으로 넓은 스펙트럼 대역의 빛으로 변환하는 특수 형광체 층을 포함합니다. (가장 일반적인 디자인). LED와 형광체의 방출은 혼합될 때 다양한 색조의 백색광을 생성합니다.

발명의 역사

산업용으로 사용되는 최초의 적색 반도체 이미터는 1962년 N. Holonyak에 의해 획득되었습니다. 70년대 초반에는 노란색과 녹색 LED가 등장했다. 초기 저효율 장치의 광 출력은 1990년에 단일 루멘 수준에 도달했습니다. 1993년 일본 Nichia의 엔지니어인 Suji Nakamura가 최초의 고휘도 청색 LED를 만들었습니다. 거의 즉시 LED RGB 장치가 등장했습니다. 파란색, 빨간색 및 녹색 색상을 사용하면 흰색을 포함한 모든 색상을 얻을 수 있기 때문입니다. 백색 형광체 LED는 1996년 처음 등장했다. 이후 기술이 급속히 발전해 2005년에는 LED의 발광 출력이 100lm/W 이상에 이르렀다. LED는 다양한 빛의 색조로 나타 났으며 빛의 품질로 인해 백열등 및 기존 형광등과 경쟁 할 수있었습니다. LED 조명기구가 일상생활, 실내외 조명에 활용되기 시작했습니다.

RGB LED

다양한 색상의 LED를 혼합하여 백색광을 만들 수 있습니다. 가장 일반적인 삼색성 디자인은 빨간색(R), 녹색(G) 및 파란색(B) 소스로 만들어지지만 이색성, 사색성 및 더 많은 다색성 변형이 발견됩니다. 다색 LED는 다른 RGB 반도체 이미터(조명기구, 램프, 클러스터)와 달리 하나의 완전한 하우징을 갖고 있으며 대부분 단색 LED와 유사합니다. LED 칩은 서로 옆에 위치하며 공통 렌즈와 반사경을 공유합니다. 반도체 칩은 유한한 크기와 고유한 방사 패턴을 가지므로 이러한 LED는 각도 색상 특성이 고르지 않은 경우가 많습니다. 또한 각 칩의 광 출력은 미리 알 수 없고 작동 중에 변경될 수 있기 때문에 정확한 색상 비율을 얻으려면 설계 전류를 설정하는 것만으로는 충분하지 않은 경우가 많습니다. 원하는 색상을 설정하기 위해 RGB 램프에 특수 제어 장치가 장착되는 경우도 있습니다.

RGB LED의 스펙트럼은 구성 반도체 이미터의 스펙트럼에 의해 결정되며 뚜렷한 선 모양을 갖습니다. 이 스펙트럼은 태양의 스펙트럼과 매우 다르기 때문에 RGB LED의 연색 지수는 낮습니다. RGB LED를 사용하면 트라이어드에 포함된 각 LED의 전류를 변경하고 작동 중에 직접 방출되는 백색광의 색조를 조정하여 개별 독립적인 색상을 얻을 때까지 빛의 색상을 쉽고 광범위하게 제어할 수 있습니다.

다색 LED는 장치를 구성하는 발광 칩의 특성이 다르기 때문에 온도에 따라 광 출력과 색상이 달라지며, 이로 인해 작동 중에 발광 색상이 약간 변경됩니다. 다색 LED의 수명은 반도체 칩의 내구성에 따라 결정되고 설계에 따라 달라지며 대부분 형광체 LED의 수명을 초과합니다.

다색 LED는 주로 장식 및 건축 조명, 전자 간판 및 비디오 화면에 사용됩니다.

형광체 LED

형광체 LED 옵션 중 하나의 스펙트럼

청색(더 자주) 또는 자외선(덜 자주) 반도체 이미터와 인광체 변환기를 결합하면 좋은 특성을 지닌 저렴한 광원을 생성할 수 있습니다. 이러한 LED의 가장 일반적인 설계에는 인듐(InGaN)으로 변형된 청색 갈륨 질화물 반도체 칩과 노란색 영역에서 최대 재방출을 갖는 인광체(3가 세륨(YAG)으로 도핑된 이트륨-알루미늄 가넷)이 포함되어 있습니다. 칩의 초기 복사 전력 중 일부는 LED 본체를 떠나 형광체 층에서 소멸되고, 다른 부분은 형광체에 흡수되어 에너지 값이 더 낮은 영역에서 다시 방출됩니다. 재방출 스펙트럼은 빨간색에서 녹색까지 넓은 영역을 포괄하지만, 이러한 LED의 결과 스펙트럼은 녹색-청록색 영역에서 뚜렷한 딥을 갖습니다.

형광체의 구성에 따라 LED는 다양한 색온도("따뜻함" 및 "차가움")로 생산됩니다. 다양한 유형의 형광체를 결합하면 연색성 지수(CRI 또는 Ra)가 크게 증가합니다. 이는 연색성 품질에 중요한 조건에서 LED 조명을 사용할 수 있음을 시사합니다.

인광체 LED의 밝기를 높이면서 비용을 유지하거나 낮추는 한 가지 방법은 크기를 늘리지 않고 반도체 칩을 통해 전류를 증가시켜 전류 밀도를 높이는 것입니다. 이 방법은 칩 자체의 품질과 방열판의 품질에 대한 요구 사항이 동시에 증가하는 것과 관련이 있습니다. 전류 밀도가 증가하면 활성 영역 대부분의 전기장이 광 출력을 감소시킵니다. 한계 전류에 도달하면 불순물 농도와 밴드 갭이 다른 LED 칩의 영역에 따라 전류가 다르게 흐르기 때문에 칩 영역의 국부적인 과열이 발생하여 LED 전체의 광 출력 및 내구성에 영향을 미칩니다. 스펙트럼 특성과 열 조건의 품질을 유지하면서 출력 전력을 높이기 위해 하나의 하우징에 LED 칩 클러스터를 포함하는 LED가 생산됩니다.

다색 LED 기술 분야에서 가장 많이 논의되는 주제 중 하나는 신뢰성과 내구성입니다. 다른 많은 광원과 달리 LED는 시간이 지남에 따라 광 출력(효율), 방사 패턴 및 색상 색조가 바뀌지만 완전히 고장나는 경우는 거의 없습니다. 따라서 조명 등의 유효 수명을 추정하려면 원래 값(L70)의 최대 70%까지 발광 효율 감소 수준이 사용됩니다. 즉, 동작 중 밝기가 30% 감소하는 LED는 고장으로 간주된다. 장식 조명에 사용되는 LED의 경우 수명 평가로 50%(L50)의 밝기 감소 수준이 사용됩니다.

온도가 LED 수명에 미치는 영향

작동 중에 반도체 칩은 전기 에너지의 일부를 복사 형태로 방출하고 일부는 열 형태로 방출합니다. 또한, 이러한 변환 효율에 따라 열량은 가장 효율적인 방사체의 경우 약 절반 이상입니다. 반도체 재료 자체는 열전도율이 낮습니다. 또한 하우징의 재료와 디자인에는 특정 비이상적인 열전도율이 있어 칩이 고온으로 가열됩니다(반도체 구조의 경우). 최신 LED는 70~80도 정도의 칩 온도에서 작동합니다. 그리고 질화갈륨을 사용할 때 이 온도를 더 높이는 것은 허용되지 않습니다. 온도가 높으면 활성층의 결함 수가 증가하고 확산이 증가하며 기판의 광학 특성이 변경됩니다. 이 모든 것이 칩 재료에 의한 비방사성 재결합 및 광자 흡수 비율의 증가로 이어집니다. 반도체 구조 자체의 개선(국부적 과열 감소)과 LED 어셈블리의 설계 개발, 칩 활성 영역의 냉각 품질 향상을 통해 전력 및 내구성이 향상되었습니다. 다른 반도체 소재나 기판을 이용한 연구도 진행 중이다.

형광체 LED 디자인

백색 LED 디자인 중 하나의 다이어그램. MPCB는 열전도율이 높은 인쇄회로기판이다.

빛의 밝기와 품질

가장 중요한 매개변수는 LED의 밝기가 아니라 발광 효율, 즉 LED가 소비하는 전기 에너지 1와트의 광 출력입니다. 최신 LED의 발광 효율은 150~170lm/W에 이릅니다. 기술의 이론적 한계는 260~300lm/W로 추정됩니다. 평가할 때 LED 기반 램프의 효율은 전원의 효율성, 디퓨저, 반사경 및 기타 설계 요소의 광학적 특성으로 인해 상당히 낮다는 점을 고려해야 합니다. 또한 제조업체는 상온에서 이미 터의 초기 효율을 표시하는 경우가 많습니다. 작동 중 칩 온도는 훨씬 높습니다. 이로 인해 이미터의 실제 효율은 5~7% 더 낮아지고, 램프의 효율은 두 배나 낮아지는 경우가 많습니다.

두 번째로 똑같이 중요한 매개변수는 LED에서 생성되는 빛의 품질입니다. 연색성 품질을 평가하는 데는 세 가지 매개변수가 있습니다.

자외선 방사체를 기반으로 한 형광체 LED

형광체 LED의 장점과 단점

기존 램프에 비해 LED 광원의 가격이 높다는 점을 고려할 때 이러한 장치를 사용해야 하는 이유는 다음과 같습니다.

백색 LED의 가장 큰 장점은 높은 효율이다. 특정 에너지 소비가 낮기 때문에 장기간 지속되는 자율 및 비상 조명 소스에 사용할 수 있습니다.
높은 신뢰성과 긴 서비스 수명은 램프 교체 비용을 절감할 수 있음을 의미합니다. 또한, 접근하기 어려운 장소와 실외 환경에서 LED 광원을 사용하면 유지 관리 비용이 절감됩니다. 일부 응용 분야에서 LED 조명을 사용하면 높은 효율성과 함께 상당한 비용 절감 효과가 있습니다.
장치의 무게와 크기가 가볍습니다. LED는 크기가 작아 손이 닿기 어려운 장소나 소형 휴대용 장치에 사용하기에 적합합니다.
스펙트럼에 자외선 및 적외선이 없기 때문에 인체에 해를 끼치지 않고 특수 목적(예: 희귀한 책이나 빛에 노출된 기타 물체를 조명하는 경우)으로 LED 조명을 사용할 수 있습니다.
매개변수를 줄이거나 개선하지 않고도 영하의 온도에서 탁월한 성능을 발휘합니다. 대부분의 LED 유형은 온도가 떨어지면 효율성이 높아지고 수명이 길어지지만 전력, 제어 및 설계 구성 요소는 반대 효과를 나타낼 수 있습니다.
LED는 관성이 없는 광원이므로 형광등처럼 예열하거나 끄는 데 시간이 필요하지 않으며 켜기 및 끄기 주기 횟수가 신뢰성에 부정적인 영향을 미치지 않습니다.
기계적 강도가 좋으면 열악한 작동 조건에서도 LED를 사용할 수 있습니다.
효율성과 신뢰성 매개변수를 손상시키지 않으면서 듀티 사이클과 공급 전류 조절을 통해 전력 조절이 용이합니다.
사용하기에 안전하며 공급 전압이 낮아 감전 위험이 없습니다.
백열등 요소가 없기 때문에 화재 위험이 낮고 폭발 및 화재 위험 조건에서 사용 가능합니다.
습기 저항, 공격적인 환경에 대한 저항.
화학적 중립성, 유해한 방출이 없으며 폐기 절차에 대한 특별한 요구 사항이 없습니다.

그러나 단점도 있습니다.

백색 LED 기술 발전 전망

조명 목적에 적합한 백색 LED를 제조하는 기술이 활발히 개발되고 있습니다. 이 분야에 대한 연구는 대중의 관심 증가로 인해 자극을 받고 있습니다. 에너지를 크게 절약할 수 있다는 전망으로 공정 연구, 기술 개발 및 신소재 검색에 대한 투자가 유치되고 있습니다. LED 및 관련 재료 제조업체, 반도체 및 조명 엔지니어링 분야 전문가의 간행물을 토대로 판단하면 이 분야의 개발 경로를 개략적으로 설명할 수 있습니다.

또한보십시오

노트

, p. 19-20
빨간색, 녹색, 파란색 및 흰색 이미터를 포함하는 Cree MC-E LED입니다. LED 전문가. 보관됨
빨간색, 주황색, 노란색 및 흰색 이미터를 포함하는 Vishay VLMx51 LED입니다. LED 전문가. 2012년 11월 23일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2012년 11월 10일에 확인함.
Cree XB-D 및 XM-L 다중 색상 LED. LED 전문가. 2012년 11월 23일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2012년 11월 10일에 확인함.
6개의 단색 이미터를 포함하는 Cree XP-C LED. LED 전문가. 2012년 11월 23일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2012년 11월 10일에 확인함.
니키포로프 S.반도체 조명기술 'S급' // 구성 요소 및 기술: 잡지. - 2009. - 6호. - P. 88-91.
Truson P. Halvardson E.조명 장치용 RGB LED의 장점 // 구성 요소 및 기술: 잡지. - 2007. - 2호.
, p. 404
니키포로프 S. LED 수명 및 작동 온도 // 구성 요소 및 기술: 잡지. - 2005. - 9호.
실내 및 건축 조명용 LED(영어). LED 전문가. 2012년 11월 23일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2012년 11월 10일에 확인함.
시앙 링 운건축 조명 시스템용 LED 솔루션 // : 잡지. - 2010. - 5호. - 18-20페이지.
전자 디스플레이에 사용되는 RGB LED(영어). LED 전문가. 2012년 11월 23일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2012년 11월 10일에 확인함.
투르킨 A.현대 광전자공학의 유망한 재료 중 하나인 질화갈륨 // 구성 요소 및 기술: 잡지. - 2011. - 5호.
CRI 값이 높은 LED. LED 전문가. 2012년 11월 23일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2012년 11월 10일에 확인함.
Cree의 EasyWhite 기술. LED 매거진. 2012년 11월 23일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2012년 11월 10일에 확인함.
Nikiforov S., 아르히포프 A.방출 결정을 통해 서로 다른 전류 밀도에서 AlGaInN 및 AlGaInP를 기반으로 한 LED의 양자 수율을 결정하는 특징 // 구성 요소 및 기술: 잡지. - 2008. - 1위.
니키포로프 S.이제 전자를 볼 수 있습니다. LED는 전류를 매우 눈에 띄게 만듭니다. // 구성 요소 및 기술: 잡지. - 2006. - 3호.
다수의 반도체 칩이 매트릭스 배열된 LED입니다(영어). LED 전문가. 2012년 11월 23일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2012년 11월 10일에 확인함.
백색 LED 수명 2012년 11월 23일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2012년 11월 10일에 확인함.
LED 결함 유형 및 분석 방법(영문). LED 전문가. 2012년 11월 23일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2012년 11월 10일에 확인함.
, p. 61, 77-79
SemiLEDs의 LED(영어). LED 전문가. 2012년 11월 23일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2012년 11월 10일에 확인함.
GaN-on-Si 실리콘 LED 연구 프로그램. LED 전문가. 2012년 11월 10일에 확인함.
Cree 분리형광체 기술. LED 전문가. 2012년 11월 23일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2012년 11월 10일에 확인함.
투르킨 A.반도체 LED: 역사, 사실, 전망 // 반도체 조명 기술: 잡지. - 2011. - 5호. - 28-33페이지.
Ivanov A.V., Fedorov A.V., Semenov S.M.고휘도 LED 기반 에너지 절약형 램프 // 에너지 공급 및 에너지 절약 - 지역적 측면: XII 전 러시아 회의: 보고서 자료. - 톰스크: 상트페테르부르크 그래픽, 2011. - 74-77페이지.
, p. 424
조명 요구 사항에 맞게 높은 광 출력을 갖춘 백색 LED입니다. Phys.Org™. 2012년 11월 23일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2012년 11월 10일에 확인함.
LED 조명의 기초. 우리를. 에너지학과. 2012년 11월 23일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2012년 11월 10일에 확인함.
샤락셰인 A.빛의 스펙트럼 구성 품질을 평가하기 위한 척도 - CRI 및 CQS // 반도체 조명 기술: 잡지. - 2011. - 4호.
자외선 LED SemiLED는 파장이 390~420nm입니다. (영어) . LED 전문가. 2012년 11월 23일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2012년 11월 10일에 확인함.
, p. 4-5
Nuventix 캠페인의 활성 냉각 시스템. LED 전문가. 2012년 11월 23일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2012년 11월 10일에 확인함.
N.P.소친효율적인 고체 조명 장치를 위한 최신 축광 재료. 컨퍼런스 자료. (러시아어) (2010년 2월 1일). 보관됨
O.E.Dudukalo, V.A.Vorobiev(러시아어) (2011년 5월 31일). 2012년 10월 27일에 원본 문서에서 보존된 문서.
형광체의 가속 온도 저하 테스트(영어). LED 전문가. 2012년 11월 23일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2012년 11월 10일에 확인함.
Research and Markets, LED 형광체 재료에 관한 새로운 2012년 보고서 발표(영어) . LED 전문가. 2012년 12월 10일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2012년 11월 30일에 확인함.
Intematix는 고품질 연색성을 위한 형광체 세트를 선보였습니다(영문). LED 전문가. 2012년 11월 23일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2012년 11월 10일에 확인함.
루미테크는 백색 LED용 SSE 형광체를 제안했다. LED 전문가. 2012년 11월 23일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2012년 11월 10일에 확인함.
Intematix(영어)의 적린. LED 전문가. 2012년 11월 23일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2012년 11월 10일에 확인함.
퀀텀닷 LED(영어). LED 전문가. 2012년 11월 23일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2012년 11월 10일에 확인함.
61% 효율을 갖춘 Osram의 609nm 적색 전체 다이오드 프로토타입. LED 전문가. 2012년 11월 23일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2012년 11월 10일에 확인함.
GaN-on-Si 구조로의 전환(영어) LED 전문가. 2012년 11월 23일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2012년 11월 10일에 확인함.
팀 휘태커 ZnSe 백색 LED 제조 합작 투자(영어)(2002년 12월 6일) 2012년 10월 27일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2012년 11월 10일에 확인함.
, p. 426

문학

슈베르트 F.E. LED. - M .: Fizmatlit, 2008. - 496 p. - ISBN 978-5-9221-0851-5
와이너트 D. LED 조명: 핸드북. - 필립스, 2010. - 156p. - ISBN 978-0-615-36061-4

연결

LED 조명에 관한 미국 에너지부 웹사이트
전문가를 이끌었습니다. LED 및 LED 조명에 관한 과학 및 기술 저널, 오스트리아
LED 매거진. LED 및 LED 조명에 관한 과학 및 기술 잡지입니다. 미국
반도체 조명 기술. LED 및 LED 조명에 관한 러시아 잡지


백열등	백열등 할로겐 램프
형광등

백색 LED

백색광을 생성하는 기존 백열등 및 형광등과 달리 LED는 매우 좁은 스펙트럼 범위의 빛을 생성합니다. 거의 단색의 빛을 발합니다. 그렇기 때문에 LED는 오랫동안 제어판과 화환에 사용되어 왔으며 오늘날 신호등, 표지판, 신호등과 같이 특정 원색을 방출하는 조명 설비에 특히 효과적으로 사용됩니다.

백색 LED의 원리

백색 LED의 설계 원리는 그리 복잡하지 않고 구현 기술도 복잡하다. LED가 백색광을 방출하려면 추가적인 기술 요소와 기술 솔루션이 필요합니다. LED에서 백색광을 얻는 주요 방법은 다음과 같습니다.

청색 결정에 형광체 층을 적용하는 단계;

자외선에 가까운 색상의 빛을 방출하는 결정에 여러 층의 인광체를 적용하는 단계;

많은 단색의 빨간색, 녹색 및 파란색 다이오드의 빛을 혼합하여 흰색 빛을 얻는 RGB 시스템입니다.

첫 번째 경우에는 청색 LED 결정이 가장 자주 사용되며 이는 인광체, 황색 인으로 코팅되어 있습니다. 인은 청색광의 일부를 흡수하고 황색광을 방출합니다. 흡수되지 않은 나머지 파란색 빛이 노란색과 혼합되면 결과 빛은 흰색에 가까워집니다.

두 번째 방법은 자외선과 유사한 빛을 내는 다이오드와 다양한 조성의 인으로 만들어진 여러 겹의 형광체를 조합해 고체 백색 광원을 생산하는 최근 개발된 기술이다.

후자의 경우, 백색광은 세 가지 기본 색상(빨간색, 녹색, 파란색)을 혼합하여 고전적인 방식으로 생성됩니다. 스펙트럼의 노란색 부분을 커버하기 위해 노란색 LED로 RGB 구성을 보완하여 백색광의 품질이 향상되었습니다.

기존 LED의 장점과 단점

이러한 각 방법에는 긍정적인 측면과 부정적인 측면이 있습니다. 따라서 청색 결정과 형광체 형광체를 결합하는 원리로 제조 된 백색 형광체 LED는 연색 지수가 상당히 낮고 차가운 톤에서 백색광을 생성하는 경향이 있으며 글로우 색상의 이질성이 상당히 높은 것이 특징입니다. 광속 및 상대적으로 저렴한 비용.

하얀색 형광체 LED는 자외선 색상에 가까운 발광 다이오드와 다색 형광체의 조합을 기반으로 하며 우수한 연색 지수를 가지며 더 따뜻한 색조의 백색광을 생성할 수 있으며 다이오드에서 다이오드까지 발광 색조의 더 큰 균일성을 특징으로 합니다. . 그러나 그들은 더 많은 전력을 소비하고 첫 번째 것만큼 밝지 않습니다.

결과적으로, RGB LED를 사용하면 발광 색상의 변화와 백색광의 다양한 톤을 통해 조명 설치에서 동적 조명 효과를 생성할 수 있으며 잠재적으로 매우 높은 연색 지수를 제공할 수 있습니다. 동시에 개별 색상의 LED는 작동 전류, 주변 온도 및 밝기 제어에 다르게 반응하므로 RGB LED는 안정적인 작동을 달성하기 위해 다소 복잡하고 값비싼 제어 시스템이 필요합니다.

따라서 백색 LED를 기반으로 한 램프는 더 나은 품질의 조명을 제공합니다. 램프 설계에는 보다 완전한 스펙트럼이 사용됩니다.

나는 이미 식물을 위한 수제 램프에 관한 여러 기사를 썼습니다.
일반 파란색, 빨간색 LED 사용
특수 스펙트럼 LED 440nm 및 660nm 사용

오늘은 식물을 위한 특별한 "전체 스펙트럼" LED에 대해 말씀드리겠습니다. 이러한 LED의 경우 필요한 방출 스펙트럼은 2차 방사선을 제공하는 특수 형광체에 의해 달성됩니다.

제품특성

전력: 3W(동일 로트에 1W 있음)
작동 전류: 700mA
작동 전압: 3.2-3.4V
칩 제조업체: Epistar 칩
칩 크기: 45mil
스펙트럼: 400nm-840nm
인증서: CE, RoHS,
수명: 100,000시간
용도: 식물용 램프

모습

매장에서 포장

편의상 백색 LED에서 포장으로 옮깁니다.

충분히 감탄하고 테스트로 넘어 갑시다

다양한 전류에서의 테스트

우선 전원을 확인하고 전류-전압 특성을 살펴보자.
내가 실험실로 사용하고 좋은 시대를 상징하는 오래된 PEVR-25로 사용되는 컴퓨터 전원 공급 장치)))

여기에서는 특별한 정확도가 필요하지 않으므로 간단한 장치로 전류/전압을 측정합니다. 음, LED를 조롱하는 동안 LED가 과열되지 않도록 방열판도 있어야 합니다. 또한 다양한 전류에서 글로우의 효과를 평가하기 위해 약 15~20cm 거리에서 각 모드의 조도를 측정했습니다.

30mA의 아주 작은 전류로 시작됨

점차적으로 전류를 1.5A로, 전력을 7.5W로 늘려서 죽을 줄 알았는데 아니, 살아 남았습니다!

전압과 조도 대 전류의 그래프는 다음과 같습니다.

전압은 상당히 선형적으로 변합니다. 1.5A의 전류에서는 결정 열화의 징후가 없습니다. 조명을 사용하면 모든 것이 더욱 흥미로워집니다. 약 500mA 이후에는 전류에 대한 조명 의존도가 감소합니다. 나는 500-600mA가 이 LED를 사용하는 가장 효과적인 작동 모드라고 결론을 내렸습니다. 비록 정격 700mA에서도 꽤 잘 작동할 것이고 밝기 감소는 단순한 과열 때문입니다.

스펙트럼 분석을 위해 분광기를 사용했습니다.

우리는 연구 중인 광원이 있는 한 튜브에 빛을 비추고 다른 튜브에는 스케일을 비춥니다. 접안렌즈를 통해 완성된 스펙트럼을 봅니다.

불행하게도 이 분광기에는 사진 촬영을 위한 특별한 부착 장치가 없습니다. 사진은 시각적으로 매우 아름다워 컴퓨터로 제작하고 싶지 않았습니다. 다양한 카메라, 휴대폰, 태블릿을 사용해 보았습니다. 결과적으로 나는 내시경을 사용하여 어떻게 든 스펙트럼 사진을 찍을 수있었습니다. 카메라가 정상적으로 초점을 맞추는 것을 원하지 않았기 때문에 편집기에서 눈금 숫자를 완성했습니다.

분석을 위해 무료 Cell Phone Spectrophotometer 프로그램을 사용했습니다.
기사에 쓰여진 대로 다양한 Windows의 다양한 소수점 형식과 관련된 오류로 인해 어려움을 겪은 후 다음과 같은 스펙트로그램을 얻었습니다.

햇빛

형광 테이블 램프. 수은의 스펙트럼 선이 선명하게 보입니다.

이 리뷰의 "전체 스펙트럼" LED

이 장치에서 840nm 적외선 구성 요소의 존재 여부를 확인할 수는 없지만 가시 범위에서 LED 스펙트럼은 의도한 목적에 매우 적합합니다. 최대 발광은 440nm와 660nm에서 발생합니다. 이 범위의 스펙트럼 대역은 별도의 단색 LED보다 더 넓고 부드럽습니다.

램프의 디자인은 매우 간단합니다. 생산을 위해 다음을 수행했습니다.

LED 3W "전체 스펙트럼" – 10개
LED 드라이버 10×3W 600mA (완전히 적합)
U자형 알루미늄 프로파일 30mm – 1m
전선, 카잔 실런트, 전기 케이블 채널 조각 25×20

프로필을 자르고 표시합니다.

저는 전기 케이블 덕트로 드라이버용 하우징을 만듭니다.

LED를 프로파일에 붙이기 위해 Kazan 실런트를 사용하지만 핫멜트 접착제도 사용할 수 있습니다.

그런 다음 모든 것을 전선으로 연결하고 열 수축으로 접점을 절연합니다.

이제 드라이버와 식물램프가 준비되었습니다

몇 시간 동안 작동하면 열 계산이 올바르게 수행되었으며 과열이 없으며 장기간 작동하더라도 온도가 45C 이상으로 올라가지 않음을 알 수 있습니다.

램프에서 나오는 빛은 별도의 440nm 및 660nm LED 빛보다 부드럽습니다. 눈이 덜 부시네요.

이제 주식을 조사할 시간이다

"전체 스펙트럼"을 갖춘 LED는 그 목적을 완전히 정당화하며 식물 램프 제조에 적합합니다.
선언된 전력 및 스펙트럼은 선언된 특성과 일치하지만 적외선 구성 요소는 확인할 수 없습니다.
이러한 LED에 필요한 스펙트럼은 특수 형광체를 사용하여 달성되므로 다이오드 자체의 디자인은 무엇이든 될 수 있습니다. 온실에서 사용하기 위해 20W 이상의 강력한 매트릭스를 사용할 수 있습니다. 이 LED는 묘목과 실내 식물을 조명하는 데 충분합니다.

출국심사 통과!

이런 램프를 직접 조립하기에는 너무 게으른 분들을 위해,

LED(Lighting Emission Diode) - 강렬한 빛을 방출하는 LED는 모두에게 잘 알려져 있습니다. 약 10년 전(러시아) 그들은 특히 이동성, 낮은 특정 에너지 소비, 신뢰성 및 긴 서비스 수명이 필요한 곳에서 "조명 분야의 조용한 혁명"을 이루었습니다. 자전거 타는 사람과 관광객, 사냥꾼과 어부, 동굴 탐험가와 등산객이 받고 싶어하는 이상적인 빛의 원천은 이미 '지금 여기'에 있는 것 같았습니다. 그리고 손을 뻗어 죽인 너구리 몇 마리를 모으는 것만으로도 충분합니다. 그러면 "땅에는 평화가 있고 인간에게는 선의"가있을 것입니다. 이제 우리는 이 10년이 헛되지 않았으며 LED 현실은 흥미롭고 다양하며 이전에는 우리에게 발생하지 않았던 새로운 기회를 제공한다고 말할 수 있습니다.

쌀. 2 Lumileds 조명의 Luxeon LED 설계.* (“LED 램프 작동 설명 및 원리” 에너지 절약 기업 그룹 )

쌀. 3 단색 방출의 파란색 LED. . (“LED - 기술, 작동 원리. LED의 장단점.” ).

작동 원리 .

LED는 기본적으로 다이오드입니다. 즉, 내부에 p-n 접합이 있는 일종의 교활한 조약돌입니다. 즉, 전도성이 다른 두 반도체를 접촉시키는 것입니다. 특정 조건에서 전자와 정공의 재결합(상호 건설적 자살) 과정을 통해 빛을 방출합니다.
일반적으로 LED를 통과하는 전류가 클수록 단위 시간당 더 많은 전자와 정공이 재결합 영역으로 들어가고 출력에서 더 많은 빛이 방출됩니다. 그러나 전류를 크게 늘릴 수는 없습니다. 반도체 및 p-n 접합의 내부 저항으로 인해 LED가 과열되어 노화 또는 고장이 가속화될 수 있습니다.
상당한 광속을 얻기 위해 다층 반도체 구조(헤테로 구조)가 생성됩니다. 고속 광전자공학을 위한 반도체 이종구조 개발로 러시아 물리학자 조레스 알페로프(Zhores Alferov)가 2000년 노벨상을 수상했습니다.

이야기를 표현하는 두 단어.

산업용으로 사용되는 최초의 적색 반도체 이미터는 1962년에 생산되었습니다. 60년대와 70년대에는 갈륨 인화물과 비소를 기반으로 한 LED가 만들어졌으며 스펙트럼의 황록색, 노란색 및 빨간색 영역에서 방출되었습니다. 이는 조명 표시기 및 경보 시스템에 사용되었습니다. 1993년에 Nichia 회사(일본)는 최초의 고휘도 청색 LED를 만들었습니다. 거의 즉시 LED RGB 장치가 등장했습니다. 파란색, 빨간색 및 녹색 색상을 사용하면 흰색을 포함한 모든 색상을 얻을 수 있기 때문입니다. 백색 형광체 LED는 1996년에 처음 등장했습니다. 이후 기술이 급속히 발전하여 2005년에는 LED의 발광 출력이 100lm/W를 넘었습니다.

백색광.

기존 컬러 LED는 좁은 스펙트럼의 광파(단색광)를 방출합니다. 이것은 경보 장치에 좋습니다. 조명을 위해서는 백색 LED가 필요하고 다양한 기술을 사용합니다..
예를 들어 RGB 기술을 사용한 색상 혼합이 있습니다. 빨간색, 파란색, 녹색 LED를 하나의 매트릭스에 촘촘하게 배치하고 렌즈와 같은 광학 시스템을 사용하여 방사선을 혼합합니다. 결과는 백색광입니다.

쌀. 4 RGB LED의 방출 스펙트럼. ("위키피디아")

또는 형광체를 사용한다고 가정 해 보겠습니다. 더 정확하게는 여러 개의 형광체를 LED에 적용하여 색상을 혼합 한 결과 흰색 또는 흰색에 가까운 빛을 얻습니다. 형광체가 있는 백색 LED는 RGB 매트릭스보다 가격이 저렴하므로 조명에 사용할 수 있습니다.

쌀. 5 형광체가 있는 백색 LED의 방출 스펙트럼.* (Wikipedia)

쌀. 6 형광체가 포함된 백색 LED.백색 LED 디자인 중 하나의 다이어그램.

MRSV는 열전도율이 높은 인쇄회로기판입니다. * ("위키피디아")

순방향 LED의 전류-전압 특성은 비선형적이며 특정 임계 전압부터 전류가 흐르기 시작합니다. LED 방출의 주요 모드에서 전류는 전압에 따라 기하급수적으로 달라지며 전압의 작은 변화는 전류의 큰 변화로 이어집니다. 그리고 광 출력은 전류에 정비례하기 때문에 LED의 밝기는 불안정합니다. 그러므로 전류를 안정화시켜야 한다. 예를 들어 LED의 밝기는 펄스 폭 변조(PWM)를 사용하여 조정할 수 있으며, 이를 위해서는 펄스형 고주파 신호를 LED에 공급하는 전자 장치가 필요합니다. 백열등과 달리 LED의 색온도는 디밍 시 거의 변하지 않습니다. .

형광체 LED의 장점과 단점.

LED에서는 백열등이나 형광등과 달리 전류가 직접 광선 방사로 변환되므로 손실이 상대적으로 작습니다.

백색 LED의 주요 장점은 고효율, 낮은 비에너지 소비 및 높은 발광 효율(160-170루멘/와트)입니다.
높은 신뢰성과 긴 서비스 수명.
LED는 가벼운 무게와 크기 덕분에 소형 휴대용 손전등에도 사용할 수 있습니다.
스펙트럼에 자외선 및 적외선이 없으면 유해한 결과 없이 LED 조명을 사용할 수 있습니다. 특히 오존이 있는 경우 자외선은 유기물에 강한 영향을 미치고 적외선은 화상을 일으킬 수 있기 때문입니다.
표준 형광등의 광속 밀도를 나타내는 특정 전력 밀도 표시기는 0.1-0.2W/cm²이고 현대 백색 LED의 경우 약 50W/cm²입니다.
매개변수를 줄이거나 개선하지 않고도 영하의 온도에서 작업할 수 있습니다.
LED는 관성이 없는 광원이므로 형광등과 같이 예열하거나 끄는 데 시간이 필요하지 않으며 켜기 및 끄기 주기 횟수는 신뢰성에 영향을 미치지 않습니다.
LED는 기계적으로 견고하고 신뢰성이 매우 높습니다.
밝기 조절이 쉽습니다.
LED는 저전압 전기소자이므로 안전합니다.
화재 위험이 낮고 폭발성 환경에서 사용할 수 있습니다.
습기 저항, 공격적인 환경에 대한 저항.

그러나 사소한 단점도 있습니다.

백색 LED는 백열등에 비해 가격이 더 비싸고 생산이 더 복잡하지만 가격은 점차 낮아지고 있습니다.
그러나 연색성 품질이 낮지만 점차 개선되고 있습니다.
강력한 LED에는 우수한 냉각 시스템이 필요합니다.
주변 온도가 60~80°C 이상 상승하면 성능이 급격히 저하되고 심지어 고장이 나기도 합니다.
형광체는 또한 고온을 좋아하지 않습니다. 왜냐하면... 형광체의 변환 계수와 스펙트럼 특성이 저하됩니다.
LED 하우징은 광학적으로 투명한 실리콘 플라스틱 또는 에폭시 수지로 만들어지며 온도의 영향으로 노후화되고 노란색으로 변하여 광속의 일부를 흡수합니다.
현대적이고 강력한 초고휘도 LED는 사람의 시력을 멀게 하고 손상시킬 수 있습니다.
접점은 부식에 취약합니다. 반사경(일반적으로 얇은 알루미늄 층으로 코팅된 플라스틱으로 만들어짐)은 온도가 높아지면 시간이 지남에 따라 특성이 저하되고 방출된 빛의 밝기와 품질이 점차 저하됩니다.

백색 LED의 실제 생활.

쌀. 7 백열등(INC), 형광등(FL), 고강도 방전 램프(HID) 및 LED 램프의 작동 중 광 출력 감소 및 고장 동작(규모가 아님, 일반적인 곡선이 표시됨).

잡지 "Time of Electronics", 기사 "LED의 수명 결정"
에릭 리치먼(Eric Richman)이 각본을 맡은 작품(에릭부자), 선임 연구원,태평양북서국가의실험실 (PNNL)

우리는 수년 동안 LED의 수명이 100,000시간에 달하는 것으로 알고 있습니다. 정말 어떤가요?
“LED 초기에 가장 일반적으로 보고된 작동 수명은 100,000시간이었습니다. 그러나 이 매직넘버가 어디서 왔는지는 누구도 설명할 수 없었다. 아마도 그것은 과학이 아니라 시장에 의해 결정되었을 것입니다. 실제 기술 매개변수를 기반으로 서비스 수명을 표시한 최초의 LED 제조업체는 Luxeon LED라는 아이디어를 내놓은 Philips Lumileds였습니다. 지정된 구동 전류가 350mA이고 접합 온도가 섭씨 90도인 최초의 Luxeon 장치의 내구성은 50,000시간으로 추산되었습니다. 이는 주어진 조건에서 LED를 50,000시간 작동한 후에는 광속이 원래의 70%로 감소한다는 것을 의미합니다.”
기사 "미지의 바다: LED 조명기구의 내구성 결정", 잡지 "Time of Electronics", Timur Nabiev.

현재 LED의 "서비스 수명"이 실제로 무엇을 의미하는지 정의하는 표준은 없습니다. 시간이 지남에 따라 LED의 색상 변화를 정량화하는 표준도 없습니다. 이 기간 이후에 LED가 어떻게 작동해야 하는지는 정의되지 않았습니다. 일부 선도 기업은 서비스 수명에 대한 자체 기준을 결정해야 했습니다. 예를 들어 두 가지 임계 광속 값이 선택되었습니다. - 30%와 50%에 도달하면 LED가 고장난 것으로 간주됩니다. 그리고 이러한 값은 인간의 눈이 방출한 빛을 인식하는 방식에 따라 달라집니다.
1) - LED 반사광의 광속이 30% 감소합니다. 즉, LED 손전등이 도로, 주변 물체 등을 비출 때입니다.
2) - 신호등, 도로 표지판, 자동차 주차등과 같이 직사광선을 사용할 때 광속이 50% 감소합니다....
그리고 다른 일선 기업에서는 단 하나의 임계값인 50%만 선택합니다.
또한, LED 및 LED 손전등의 성능 저하가 p-n 접합부터 시작하여 손전등 본체의 투명한 전면 플라스틱 렌즈까지 모든 수준에서 발생합니다. 또한 저전력 신호 및 표시 LED는 수십 년 동안 사용할 수 있습니다. 그리고 전류와 온도 모두에서 강렬한 조건에서 종종 작동하는 매우 밝은 최신 LED는 밝기를 훨씬 빨리 잃습니다. 따라서 고품질 최신 LED의 실제 서비스 수명은 연속 작동 시 수개월에서 5~6년입니다. 예를 들어, Petzl은 손전등의 LED 수명이 최소 5,000시간이라고 주장합니다. 그건 그렇고, 선두 기업은 단순히 현재 수준을 높이고 밝은 빛을 발하는 아시아 제조업체 인 "슈퍼 예산"보다 장치의 서비스 수명이 더 짧다고 주장하는 경우가 많습니다. 손전등을 구입할 때 LED의 모든 특성은 여권과 일치하며 항상 마법의 100,000시간에 대해 기록합니다. 그러나 이러한 LED의 실제 서비스 수명은 1000~1500시간을 초과할 수 없으며 이 기간 동안 광속은 최소 2배 감소합니다.

배터리 및 축전지.

작동 중에는 배터리와 축전지가 방전되고 공급 전압이 감소하며 LED의 밝기와 유효 광속이 점차 감소합니다.

배터리 자연 방전 중 밝기 감소 곡선.

전자적으로 밝기를 조절할 수 있습니다. 0.25lux의 조도는 램프로부터 2m 거리에서 측정됩니다. (이것은 보름달 동안 달이 제공하는 조명입니다.)

효과적인 광 출력을 향상시키기 위해 공급 전압의 전자 조절(안정화)이 사용됩니다. 전류 강도는 특수 마이크로 회로에 의해 제어되어 전체 작동 시간 동안 안정적인 밝기를 보장합니다. 이 아이디어는 Petzl에 의해 처음 개발되었습니다. 전자 회로 덕분에 손전등은 전체 작동 시간 동안 안정적인 특성을 가지며 비상 모드(0.25lux)로 전환됩니다. 0.25럭스의 밝기는 맑은 날 지평선 위로 높이 떠 있는 보름달이 만들어내는 조명입니다.

최적의 전원.

1. 오늘날 LED 손전등의 경우 당연히 알카라인 또는 리튬(리튬 이온) 일회용 배터리입니다. 리튬 배터리는 가볍고 고용량이며 저온에서도 성능이 뛰어납니다. 예를 들어 전압이 3V인 Li-MnO2 배터리 CR123 또는 CR2 또는 전압이 1.5V인 Li-FeS2(이황화리튬) 배터리가 있지만 모든 LED 조명이 리튬 배터리와 호환되는 것은 아닙니다. 지침을 확인하세요. .
2. 배터리.

형질	니켈-카드뮴	니켈수소	리튬- 이온성의
정격 전압, V
일반 용량, Ah
특정 에너지: 무게, Wh/kg 체적, Wh/dm3	30 - 60 100 -170	40 - 80 150 -240	100 - 180 250 - 400
최대 일정 방전 전류, 최대	5 (10) 와 함께	3 와 함께	2 와 함께
충전 모드	표준: 현재 0.1 와 함께 16시간 가속: 현재 0.3 와 함께 3-4시간 빠른: 현재 1 와 함께~1시간	표준: 현재 0.1 와 함께 16시간 가속: 현재 0.3 와 함께 3-4시간 빠른: 현재 1 와 함께~1시간	충전 전류 0.1-1 와 함께 최대 4.1-4.2V, 정전압
용량반환계수(방전/충전)
작동 온도 범위, ºС
자체 방전(%): 1개월 안에 12개월 안에			4 - 5 10 - 20

전류 1C는 수치적으로 정격 용량과 동일한 전류를 의미합니다.

* 기사에서 : A.A. Taganova “휴대용 전자 장비용 리튬 전류 소스”

니켈-카드뮴 (NiCd)는 무게와 크기가 작고 환경 친화성이 낮습니다. 카드뮴은 건강에 매우 해로운 금속입니다. 내구성이 뛰어나고 밀봉된 하우징으로 폭발성이 있으며 가스 자동 방출을 위한 마이크로 밸브가 있지만 동시에 상당히 높은 신뢰성과 높은 충전 및 방전 전류가 있습니다. 이는 온보드 장비 및 다이빙 조명과 같이 많은 전력을 소비하는 장치에 자주 사용됩니다. 완전히 충전된 상태로 보관해야 하는 니켈수소(Ni-MH) 배터리, 40% 충전 상태로 보관해야 하는 리튬이온 배터리(Li-ion)와 달리 방전된 상태로 보관할 수 있는 유일한 배터리 유형입니다. 배터리 용량
니켈수소 (Ni-MH)는 니켈-카드뮴(NiCd)을 대체하기 위해 개발되었습니다. NiMH 배터리에는 "메모리 효과"가 거의 없으며 완전 방전이 필요하지 않은 경우가 많습니다. 환경 친화적 인. 가장 유리한 작동 모드: 저전류 충전, 0.1 정격 용량, 충전 시간 - 15-16시간(제조업체 권장) 완전히 충전된 배터리를 냉장고에 보관하는 것이 좋지만 0C 미만에서는 보관하지 않는 것이 좋습니다. 이 제품은 이전에 선호했던 NiCd에 비해 특정 에너지 강도에서 40~50%의 이점을 제공합니다. 그들은 에너지 밀도를 증가시킬 수 있는 상당한 잠재력을 가지고 있습니다. 환경 친화적 - 순한 독소만 함유하고 재활용이 가능합니다. 저렴합니다. 다양한 크기, 매개변수 및 성능 특성으로 제공됩니다.

치수 및 깜박이는 조명.

12) TL-LD1000 캣아이

13) 래피드 1(TL-LD611-F)캣아이

유럽의 안전 관행에는 후방 조명뿐만 아니라 전방 측면 조명도 사용됩니다.
USB 포트와 충전 수준 표시기를 통해 배터리를 충전하는 기능을 갖춘 신속한 1개의 전면(흰색) 및 후면(빨간색) 조명. 손전등의 높은 출력은 SMD LED 및 OptiCube ™ 기술을 사용하여 달성됩니다. CatEye Rapid 1의 반짝임은 운전자와 행인의 관심을 끕니다.
4가지 작동 모드는 밤과 낮 모두에 최적의 매개변수 선택을 제공합니다. CatEye Rapid 1은 로우 프로파일 SP-12 Flextight™ 브래킷과 함께 제공됩니다.이는 모든 새로운 RM-1과 호환됩니다.

작동 시간: 5시간(연속 모드)

25시간(빠른 모드 및 펄스 모드)

40시간(점멸 모드)

조명 메모리 모드(마지막으로 켠 모드)

리튬 이온 USB 배터리 - 충전식

무게는 약 41g. 마운트와 배터리 포함

옷용 클립.

14) 태양광(SL-LD210)캣아이

자전거 운전자는 밤뿐만 아니라 낮에도 측면 조명을 켠 상태에서 뒤에서 뿐만 아니라 다가오는 차량에서도 볼 수 있어야 합니다.

어둠 속에서 운전을 시작하면 5mm LED 1개가 자동으로 점멸 모드로 켜집니다. 내장된 태양광 배터리는 날씨가 좋을 때 2시간 이내에 충전되며 최대 5시간 작동이 가능합니다. 전면 및 후면 장착 모델로 제공되며 새로운 Flextight™ 브래킷이 함께 제공됩니다. 무게 44g. 브래킷과 배터리 포함

다이나모 - 랜턴(버그).

15) 파란색새

3- LED, 밝기 6 lm, 3개 모드, 2개의 상수(1LED 및 3LED), 1개의 깜박임(3LED), 재충전 후 작동: - 약 40분(3LED); - 약 90분(1LED), 핸들바 장착 시 무게 115g.

인상:

글쎄요, IMHO는 자전거 크기와 텐트, 휴게소 및 일반적으로 "수동 모드"조명에 적합한 아주 좋은 손전등입니다. 문명화된 도시 환경에서 일반 조명이 있고 시야가 좋으면 특히 도로가 알려진 경우 주 손전등이 될 수도 있습니다. 스피커가 쉽게 회전하고 소음이 크지 않으며 배터리가 빠르게 충전됩니다. 좋은 흰색 빛을 비춥니다. 좋아요!

16) 수동 구동 및 손전등이 장착된 휴대폰용 충전기 Energenie EG-PC-005. 자전거에 설치되었습니다.

에너지는 크랭크가 있는 발전기를 사용하여 생성됩니다. 핸들을 3분 동안 돌리면 최소 8분 동안 통화할 수 있는 휴대폰이 충전됩니다. 크랭크를 10분 동안 돌리면 최소 50분 동안 밝은 빛이 비춰집니다.

명세서

출력 전압 - 4.0-5.5V
최대 400mA의 출력 전류
내장형 Ni-MH 충전식 80mAH 배터리로 최소 500회 완전 충전 가능
손전등 2개:
-헤드: LED, 최대 충전 시 최대 10미터까지 켜집니다.
- 후면: 빨간색 LED.
두 가지 모드: 지속광(3LED), - 스트로브(3LED)
순중량 0.2kg
배송 내용

수동 구동, 자전거 마운트 및 전면 손전등을 갖춘 Energenie EG-PC-005 휴대폰 충전기
1.2m 케이블이 포함된 후방 조명
Nokia 휴대폰용 케이블
기타 휴대폰용 어댑터 6개

인상:

나쁘지 않은 크기로 텐트 조명 및 모든 종류의 가정용 조명에 적합합니다. LED는 최고가 아닙니다. 맑은 푸른 색조를 띠며 내장이 아닙니다. 불행하게도 배터리는 이중 부하(3주도의) 앞쪽에 빨간불이 뒤쪽에 있고 충분히 빨리 "앉아"있습니다. 빨간 후미등을 끄고 버려야 했는데, IMHO, 더 좋아졌습니다(더 길어졌습니다). 스피커 레버는 돌리기 쉽고, 소음도 별로 없으며, 자체 배터리도 문제 없이 충전됩니다. 여행하는 동안 휴대폰과 전자책 리더기를 모두 충전해야 했습니다. 약간의 끈기와 인내심만 있으면 이 작업을 수행할 수 있지만 약간의 노력이 필요합니다. 손전등이 외부 하중으로 작동하면 레버에 가해지는 힘이 크게 증가하여 약간의 땀을 흘려야 합니다. 하지만 이 장치에 대한 전반적인 평가는 유용합니다.

17) LED 손전등이 내장되어 있고 조명과 주 전원으로 충전되는 배터리가 장착된 휴대폰용 충전기 Energenie EG-SC-001.

USB 커넥터가 있으면 과충전, 과방전, 과부하 및 단락에 대한 보호 기능을 갖춘 내장 배터리를 빠르게 충전할 수 있습니다. 배터리가 부족하면 경고 시스템이 활성화됩니다. LED 손전등이 내장되어 있습니다.

다음 휴대폰을 충전하고 다음 커넥터가 장착되어 있습니다: Nokia 6101 및 8210 시리즈, Samsung A288 시리즈, 미니 USB 5핀, Sony Ericsson K750 시리즈, 마이크로 USB.

태양 전지 에네르제니 EG-SC-001화창한 날씨에는 하이킹 중에 모바일 장치를 충전할 수 있습니다.
명세서

나가는 전압 - 5.4V
최대 1400mA의 나가는 전류
내장형 리튬 이온 충전지 2000mAH로 최소 500회 완전 충전 가능
내장 USB 커넥터 5-6V
밝은 LED 손전등
크기: 116*49*26mm
무게 130g

배송 내용

충전기
AC220V-DC5V USB 전원 어댑터 A 블랙
휴대폰 충전용 어댑터 5개
USB 연결 케이블.

JavaScript를 활성화하여 보려면