LED para los sistemas informativos de calidad superior modernos: problemas, teoría y realidad
Debido a la terminología sumamente especializada el artículo no fue traducido totalmente al Español y está solamente disponible en su original Ruso.
Resumen
La tecnología para la producción de dispositivos optoelectrónicos basados en el semiconductor chip luminescentes se ha estado convirtiendo intensivo. Consecuentemente, estos dispositivos son ampliamente utilizados en sistemas informativos y ligeros de la indicación. El alarde del LEDs una gama ancha del color, combina la irradiación de gran alcance con cualquier forma de la distribución espacial, puede proporcionar cualquier gradación de color en una gama dinámica ancha de intensidad que les hace la fuente de luz ideal para los usos numerosos.
Tal gran variedad de parámetros del LED fue hecha posible después de solucionar varios problemas técnicos en estructura del LED. Este artículo proporciona el análisis del LED y la estructura del chip, discute resultados de la prueba y las tendencias futuras en la producción del LED.
Fuentes de luz del semiconductor
La humanidad fue referida siempre a un problema de la búsqueda para el fuego y las fuentes de luz. Este artículo se ocupa del método más sofisticado de extraer la luz de piedra. Todas las fuentes de luz del semiconductor moderno son transición basada del p-n que irradian quantums ligeros. Aquí nos centraremos solamente en esas maneras de crear la transición del p-n que puede emitir quántum de radiación electromágnetica cuando la corriente eléctrica las atraviesa.
Éstas son estructuras del hetero con la transición del p-n de las amplias áreas donde la anchura de la zona restricta excede el 1.9 eV. Las estructuras fueron creadas ya que pueden irradiar en el conjunto de gama visible, de IR cercano y de gamas UV. Una gama ancha del color combinada con la irradiación de gran alcance y cualquier forma de la distribución espacial hacen LEDs una fuente de luz extremadamente atractiva con muchos usos potenciales.
LEDs
El LED es un semiconductor basado en la radiación del cristal que transforma energía eléctrica en luz. El LED irradia dentro de un espectro relativamente estrecho (hasta 25-30 nanómetro) en la escala de la distribución espectral de la densidad luminosa y por lo tanto se puede caracterizar como casi radiación monocromática.
Una enorme variedad de LEDs fue creada en base de estos cristales del semiconductor con transiciones del p-n. La estructura del LED determina la dirección, la distribución espacial, parámetros luminosos de la intensidad, eléctricos, termales, enérgios y otro de la radiación de un cristal del semiconductor. Naturalmente, se interconectan todos estos parámetros.
Estudio de laboratorio detallado del LEDs de diversos formas y propósitos de los varios fabricantes permitidos hacer algunas conclusiones importantes sobre calidad y áreas de usos del LED.
Últimamente, el LEDs se utiliza progresivamente en los accesorios ligeros, iluminación artística, indicadores ligeros críticamente esenciales, pantallas de LEDs. Esto tiene posible convertida debido a un aumento rápido en la vida enérgia de los parámetros, de la confiabilidad y de servicio de estas casi fuentes de luz monocromáticas. Los factores que hacen el LED irreemplazable para el uso en pantallas de LEDs a todo color, muestras y otros dispositivos informativos incluyen el consumo de energía baja, bajo costo de la óptica que forma el diagrama de la distribución ligera y el control fácil. Sin embargo el factor esencial es la opinión visual de la luz del LED al lado de ojo humano. Todos estos factores serán discutidos con gran detalle en este artículo.
Teoría. Características de la luz, técnicas y eléctricas del LEDs moderno de varios fabricantes
La unidad más común que caracteriza parámetros de la energía del LED es la emisión ligera del eje. Sin embargo este valor no tiene ninguÌn significado a menos que el ángulo de la radiación se especifique concerniente a cierto nivel de la corriente máxima.
Típicamente, el ángulo de la radiación se correlaciona de una mitad de la emisión ligera máxima en la corriente máxima 0.5. Estos dos parámetros - ángulo de la radiación y emisión ligera axial - nos dan idea aproximada en qué dirección y cómo es fuerte ser emisión ligera a diversos ángulos de visión. A determinar más exactamente la intensidad luminosa a cualquier ángulo de observación, doble-coordinan cociente se utiliza. También con frecuencia se llama elipsoide del índice o función del indicador (véase Fig. 1).
Fig. 1. Elipsoide del índice para el LED con la lente oval en coordenadas polares.
Se demuestran los planos verticales (un ángulo más pequeño) y
horizontales de la radiación (de un ángulo más grande).
La intensidad luminosa F (lm) es características importantes de una energía de la radiación del LED. Se determina como integral de toda la energía bajo función especial del indicador de la radiación. Es este parámetro que es demostrado lo más comúnmente posible por los fabricantes del LED en sus fichas técnicas. Esto es especialmente verdad sobre los dispositivos de gran alcance con ángulo amplio de la radiación y la distribución espacial uniforme cerca de la distribución de Lambert. Sin embargo, incluso en este caso es imposible evaluar confiablemente la distribución del flujo ligero dentro del diagrama y, por lo tanto, para determinar la intensidad luminosa del LED exactamente.
La mayoría de las fórmulas matemáticas simples usadas por los usuarios del LED son absolutamente incorrectas y llevan a los errores serios en características de evaluación de la energía en aplicaciones basadas LED. Esto es evidente en los diagramas dismétricos calculadores de la distribución de la radiación (e.g. LEDs con las lentes ovales) y la función del indicador del ángulo estrecho LEDs. Por lo tanto, vale el mirar en la materia de cerca y considera algunos métodos para determinar la emisión ligera y su relación con otras unidades fotométricas porque solamente la medida directa de este valor puede dar lugar a su mayor exactitud.
El experimento clásico en la medición de flujo ligero completo usar el integrador esférico pide localizar fuentes de luz en el centro de la esfera. Pero incluso en este caso la relación entre el lumen estándar es dudoso debido a los errores causados por características espectrales y zonales no uniformes de la superficie interna de la esfera. Por lo tanto, los datos más exactos y más informativos se pueden recoger usar un método de exploración espacial del flujo luminoso, o método goniofotométrico.
Los instrumentos necesarios para esto son giniophotometer con la suficiente resolución y cabeza fotométrica con un coeficiente medido de la transformación. El método se basa en una rotación gradual del LED y de medir su intensidad luminosa a los varios ángulos de la precolocación. Cuanto más pequeño es el pitch de la rotación contra el fotómetro, más bajo es el error de medida y más exacta es la distribución angular. Los dispositivos goniofotométricos modernos tienen generalmente un pitch de 3 a 10 minutos. Simultáneamente se miden la intensidad luminosa axial y su distribución espacial. Ésta es la manera de calcular el flujo de corriente.
