LED für moderne hochwertige informierende Systeme: Probleme, Theorie und Wirklichkeit
Der Artikel ist das Resultat der langen Forschung im photometrischen Labor von LED von den verschiedenen Herstellern weltweit. Seit LED ist Vorwähler für solche kritische Anwendung wie Video-Bildschirme einer der Hauptfaktoren, die kommerziellen Erfolg des Projektes feststellen, der Artikel hat großes theoretisches sowie praktische Verdienste.
Zusammenfassung
Die Technologie für Produktion der optoelektronischen Vorrichtungen, die auf Halbleiter lichtemittierende Chip basieren, hat sich intensiv entwickelt. Infolgedessen sind diese Vorrichtungen in den informierenden und hellen Anzeigesystemen am meisten benutzt. LED-Prahlerei eine breite Farbenstrecke, kombinieren leistungsfähige Bestrahlung mit jeder möglicher Form der räumlichen Verteilung, kann irgendeine Farbabstufung in breiten Dynamikwerten der Intensität zur Verfügung stellen, das sie ideale Lichtquelle für zahlreiche Anwendungen bilden.
Solche große Vielfalt der LED-Parameter wurde ermöglicht, nachdem man einige technische Probleme in der LED-Struktur gelöst hatte. Dieser Artikel liefert Analyse von LED und Chip-Struktur, bespricht Testergebnisse und zukünftige Tendenzen in der LED-Produktion.
Lichtquellen des Halbleiters
Menschlichkeit wurde immer mit einem Problem des Suchens nach Feuer und Lichtquellen betroffen. Dieser Artikel handelt von die modernste Methode der Extrahierung des Lichtes vom Stein. Alle Lichtquellen des modernen Halbleiters sind das gegründete dieses p-n-Übergang strahlen helle quantums. Hier konzentrieren uns wir nur auf jene Weisen der Schaffung des p-n-Übergang, das Menge elektromagnetische Strahlung ausstrahlen kann, wenn elektrischer Strom sie durchfließt.
Diese sind Heterostrukturen mit p-n-Übergang der breiten Bereiche, in dem die Breite der eingeschränkten Zone 1.9 eV übersteigt. Bereits wurden Strukturen verursacht, die im Ganzen der sichtbaren Strecke, des nahen IR und der UV strecken bestrahlen können. Eine breite Farbenstrecke, die mit leistungsfähiger Bestrahlung kombiniert werden und jede mögliche Form der räumlichen Verteilung bilden LED eine extrem attraktive Lichtquelle mit vielen möglichen Anwendungen.
LED
LED ist ein Halbleiter, der auf strahlendem Kristall basiert, der elektrische Energie in Licht umwandelt. LED strahlt innerhalb eines verhältnismäßig schmalen Spektrums (bis 25-30 nm) auf der Skala der Spektralverteilung der leuchtenden Dichte aus und kann als einfarbige Quasistrahlung folglich gekennzeichnet werden.
Eine ungeheure Vielzahl von LED wurde aufgrund von diesen Halbleiterkristallen mit p-n-Übergängen verursacht. Die LED-Struktur stellt Richtung, räumliche Verteilung, leuchtende Intensitäts-, elektrische, thermische, Energie- und andere Parameter der Strahlung von einem Halbleiterkristall fest. Natürlich werden alle diese Parameter zusammengeschalten.
Ausführliche Laborstudie von LED der verschiedenen Formen und der Zwecke von den verschiedenen Herstellern durfte einige wichtige Zusammenfassungen über Qualität und Bereiche von den LED-Anwendungen bilden.
Kürzlich werden LED nach und nach in den hellen Befestigungen, künstlerische Ablichtung, kritisch wesentliche helle Anzeigen benutzt. Dieses hat gewordenes mögliches wegen einer schnellen Zunahme der Energieparameter-, Zuverlässigkeits- und Nutzungsdauer dieser einfarbigen Quasilichtquellen. Die Faktoren, die LED unersetzlich für Gebrauch in den Vollfarb-Bildschirmen, in den Zeichen und in anderen informierenden Vorrichtungen bilden, umfassen niedrigen Energieverbrauch, niedrige Kosten Optik, die Lichtverteilungsdiagramm und einfache Steuerung formt. Jedoch ist der wesentliche Faktor die SichtWahrnehmung des LED-Lichtes durch menschliches Auge. Alle diese Faktoren werden in allen Einzelheiten in diesem Artikel besprochen.
Theorie: Licht, technische und elektrische Eigenschaften moderner LED von den verschiedenen Herstellern
Die allgemeinste Maßeinheit, die LED-Energieparameter kennzeichnet, ist die helle Emission der Mittellinie. Jedoch hat dieser Wert keine Bedeutung, es sei denn der Strahlungswinkel im Verhältnis zu einem bestimmten Niveau vom Maximum der hellen Emission der Mittellinie spezifiziert wird.
Gewöhnlich wird der Strahlungswinkel zu einer Hälfte der maximalen hellen Emission aufeinander bezogen. Diese zwei Parameter: Strahlungswinkel und axiale helle Emission geben uns ungefähre Idee in, welcher Richtung und wie stark helle Emission in den verschiedenen Betrachtungswinkeln sein. Zu leuchtende Intensität in jedem möglichem Beobachtungswinkel genauer feststellen, doppelt-koordinieren Verhältnis wird verwendet. Es wird auch häufig Indexellipsoid oder Indikatorfunktion genannt (sehen Figur 1).
Figur 1 Indexellipsoid für LED mit ovalem Objektiv in den polaren Koordinaten.
Die vertikalen (kleinerer Winkel) und horizontalen Strahlungsflächen
(des größeren Winkels) werden gezeigt.
Die leuchtende Intensität ist eine wichtige Energie, die von der LED-Strahlung charakteristisch ist. Es wird als Integral aller Energie unter der speziellen Strahlung Indikatorfunktion festgestellt. Es ist dieser Parameter, der am allgemeinsten durch LED-Hersteller in ihren Datenblättern gezeigt wird. Dieses ist über leistungsstarke Vorrichtungen mit breitem Strahlungswinkel und konstanter räumlicher Verteilung nah an der Lambert-Verteilung besonders zutreffend. Jedoch sogar in diesem Fall ist es unmöglich, Verteilung des hellen Flusses innerhalb des Diagramms zuverlässig auszuwerten und die LED-leuchtende Intensität infolgedessen genau festzustellen.
Die meisten einfachen mathematischen Formeln, die von den LED-Benutzern verwendet werden, sind absolut falsch und führen zu ernste Fehler in auswerten energieeigenschaften in den LED-basiert Geräten. Dieses ist in unsymmetrischen Strahlungsverteilung Rechendiagrammen (z.B. LED mit ovalen Objektiven) und in der Indikatorfunktion des schmalen Winkels LED offensichtlich. Folglich ist es wert, die Angelegenheit nah zu untersuchen und betrachtet einige Methoden für die Bestimmung der hellen Emission und seiner Relation mit anderen photometrischen Maßeinheiten, weil nur direktes Maß dieses Wertes seine größere Genauigkeit ergeben kann.
Das klassische Experiment, bei der Messung kugelförmigen Integrator der vollen hellen Fluss-Verwertung, fordert das Lokalisieren von Lichtquellen in der Mitte des Bereichs. Aber sogar in diesem Fall liegt die Relation zwischen dem Standard-Lumen an den Störungen zweifelhaftes, die durch nicht gleichförmige Spektral- und zonenartige Eigenschaften der internen Oberfläche des Bereichs verursacht werden. Folglich können die genauesten und informativsten Daten gesammelte Verwertung ein Methode des räumlichen Lichtstrom Scannens oder goniophotometrischen Methode sein.
Die Instrumente, die für dieses benötigt werden, sind Goniophotometer mit genügender Auflösung und photometrischer Kopf mit einem gemessenen Umwandlung Koeffizienten. Die Methode basiert auf einer stufenweisen Umdrehung von LED und von Messen seiner leuchtenden Intensität in den verschiedenen Voreinstellung Winkeln. Kleiner der Abstand der Umdrehung gegen Fotometer, das niedriger ist der Meßfehler und das genauer ist die eckige Verteilung. Moderne goniophotometrischen Vorrichtungen haben normalerweise einen Abstand von 3 bis 10 Minuten. Gleichzeitig werden die axiale leuchtende Intensität und seine räumliche Verteilung gemessen. Dieses ist die Weise, den Fluss Fluß zu berechnen.
LED werden in der Energie und in den kolorimetrischen Parametern beschrieben. Zu diese Parameter zu kennen ist für korrekte Farbwiedergabe in jedem elektronischen informierenden System, Licht- und Indikator Vorrichtungen, Architekturlichter wesentlich, etc.
Der CIE (Internationale Beleuchtungskommission) der 1931 XYZ Farbraum, entwickelt 1931, wird noch als Standardhinweis für das Definieren von Farben und als Hinweis für andere Farbraume benutzt. Wie bereits gesagt wurde, haben LED eher das Schmalband (quasi-einfarbig) der Strahlung mit halbem Breitenspektrum innerhalb nur 15-30 Nanometer. Das CIE-Farbartdiagramm, abgeleitet von diesem Farbraum, wird unten gezeigt. Das Diagramm ist ein zweidimensionaler Plan der Farben der konstanten Intensität basiert auf der Sichtantwort des Standardbeobachters CIE-1931, der durch physiologische Maße des menschlichen Farbsehens festgestellt wurde.
Da das menschliche Auge drei Arten Farben-Sensor hat, die auf verschiedene Strecken der Wellenlängen reagieren, ist ein voller Plan aller sichtbaren Farben eine dreidimensionale Abbildung. Dieses ist ungünstig, auf ein zweidimensionales Blatt Papier zu zeichnen, also für Bequemlichkeit wandelte der CIE den dreidimensionalen Farbraum in zwei künstliche Maße der Farbe (zusammen genannt Farbart) und in eins von Intensität um und nahm dann eine zweidimensionale Scheibe durch diesen Raum auf dem Niveau der maximalen Intensität. Diese Scheibe wurde das Farbartdiagramm.
Es sollte gemerkt werden, dass alle Eigenschaften von LED oben beschrieben worden in der direkten gegenseitigen Abhängigkeit folglich als Regel sind nur ihre Gesamtheit es möglich, verschiedene Parameter von LED richtig zu beurteilen macht. Jedoch die Qualität am genauesten festzustellen, ist Haltbarkeit und Korrespondenz der LED-Parameter, die vom Produzenten erklärt werden, möglich erst nach das Leiten des Komplexes von Maßen und von Berechnungen seiner Eigenschaften um.
