Les LED sont encore populaires et s'améliorantes après toutes ces années - Partie 3
Espérance de vie de LED
Les LED ont un MTBF (temps moyen entre pannes) habituellement dans la gamme de 100 000 à plus de 1 000 000 heures. C'est un long temps pour le fonctionnement continu, vu qu'une année est de 8760 ou 8784 heures. Dans la pratique, la mesure utile de la vie de LED est sa demi vie qui est une LED est considérée avoir atteint la fin de sa vie où le rendement lumineux tombe à la moitié de l'original.
Quand le courant traverse une jonction de LED le flux courant n'est pas uniforme, ayant pour résultat de petits différentiels de la température dans le chip. Ces différentiels de la température exercent l'effort sur le treillis, faisant produire de petites fissures. Ces défauts de treillis s'accumulent avec l'utilisation, et réduisent l'efficacité de conversion de photon du chip, réduisant ainsi le rendement lumineux. Le taux d'usure varie selon le matériel de LED, la température, l'humidité, et le courant vers l'avant.
LED bleue et blanche
Il y a essentiellement deux technologies pour produire de la lumière blanche de la LED. Une façon est de monter un rouge die, un vert die, et un bleu die très étroitement ensemble dans un paquet, et mélange les intensités lumineuses dans les proportions correctes pour réaliser la lumière blanche. Le problème avec cette approche, ignorant les questions techniques de placer les niveaux corrects d'drive de LED, est le coût de 3 paillettes. Néanmoins, les LED tricolores sont populaires pour des rétroéclairages d'afficheur à cristaux liquides dans des applications du consommateur parce que l'utilisateur peut placer la couleur de rétroéclairage à n'importe quelle tonalité désirée.
L'approche meilleur marché, frayée notamment par Nichia, implique d'inclure un phosphore de la LED bleue qui absorbe une partie de la lumière bleue et brille par fluorescence dans une deuxième couleur pour réaliser un proche-blanc. Une certaine utilisation tôt du blanc LED cette technique a montré une teinte bleue apparente, mais les développements les plus récents sont excellents et peuvent être vus dans le PDAs et les téléphones cellulaires polychromes naissants.
Applications récentes de LED
Processus de LED changés rapidement dans les années 80 avec l'apparition du rendement élevé GaAlAs et ultra de l'efficacité InGaAlP LED (Tableau 2). Dans un espace court de temps, le rendement quantique de la LED approchait plusieurs pour cent, toutes les couleurs primaires (RGB) étaient disponibles, et fiabilité étaient au moins aussi bonnes que les autres technologies d'afficheur. Le monté en surface LED sont disponible dans la couleur simple (blanc y compris), bicolore (habituellement rouge et vert), et tricolore (Figure 15) et ceux-ci ont proliféré dans les rétroéclairages pour de plus petits panneaux LCD, des panneaux d'équipement, et des panneaux de message intérieurs.
Utilisation LED de panneaux de message d'extérieur au lieu des clusters filtrés d'utilisation de lampes à incandescence assez de la fin ensemble groupée par LED de sorte que les intensités lumineuses fusionnent pour créer un pixel carré typique de 25 mm (Figure 14). Ces panneaux de message (ou signes variables de message) sont employés pour des affichages publicitaires et des panneaux de signalisation.
Un autre marché rapidement croissant est remplacement de lampe de trafic. Les lampes incandescentes de trafic dessinent quelque part entre 75W et 150W, selon la taille (20cm ou 30cm) et la couleur (due aux différences dans la transmissibilité spécifique des filtres rouges, verts, et oranges utilisés). Les lampes de trafic de LED dessinent autour de 7W - 15W, et peuvent être remplacées tous les 5 ans au lieu de chaque année pour incandescent.
Tableau 2. Processus du LED
| Couche luminescente | Chronologie | Commentaires |
|---|---|---|
| GaAsP (phosphure d'arséniure de gallium) | Les années 60 | Épitaxie liquide de phase d'utilisation rouge originale de basse efficacité |
| GaP (phosphure de gallium) | Les années 70 | Rouge de rendement élevé |
| GaA|As (arséniure en aluminium de gallium) | Les années 80 | L'hétérostructure simple et double a traité l'efficacité d'augmentation d'épitaxie de phase vapeur d'utilisation |
| InGaA|P (phosphure en aluminium de gallium d'indium) | Les années 90 | Épitaxie organique de phase vapeur en métal |
| InGaN (nitrure de gallium d'indium) | Les années 2000 | Vert et bleu d'ultra lumineux |
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| Рис. 14 Pixel de cluster de LED pour des panneaux de message d'extérieur | Рис. 15 Monté en surface LED de jamais la lumière |
Les applications futures pour les LED
La luminosité LED de courant ultra dépassent le rendement lumineux des lampes incandescentes et d'halogène et ne sont pas sujettes aux frais d'entretien (une vie de quelques mille heures au mieux) liés aux lampes à filament. En outre, les LED sont l'utilisation facilement obscurcie MLI d'autres techniques. Ainsi le but des réalisateurs de processus de LED est d'établir une luminosité très élevée LED blanche qui est assez économique pour être employée pour l'éclairage domestique. En ce moment, il y a intérêt pour le rendement élevé, les lampes de longue vie par des hôtels et les usines parce qu'est non seulement l'électricité pour l'éclairage par dépenses significatives, mais il y a également le coût de la main-d'oeuvre en remplaçant réellement des ampoules pour considérer également.
Comparaison des technologies d'afficheur
Afficheur à cristaux liquides (LCD) - Réfléchissant
Technologie – un afficheur à cristaux liquides emploie les propriétés des cristaux liquides dans un champ électrique pour guider la lumière des plaques à l'opposé polarisées d'afficheur d'avant et de dos. Le cristal liquide fonctionne en tant que directeur hélicoïdal (quand le driver présente le champ électrique correct) pour guider la lumière par 90° d'une plaque par l'autre plaque.
Avantages:
- Les petits, statiques, mono panneaux peuvent être très coût bas
- Panneaux mono et de couleur largement disponibles
- Les panneaux statiques offrent l'afficheur de la puissance faible/tension
- Les panneaux réfléchissants sont en général puissance faible
- Formes faites sur commande très faciles de segment, tailles
- Les panneaux mono rétroéclairage renversés sont attrayants
Inconvénients:
- Le rétroéclairage ajoute le coût, et limite souvent la vie utile
- Exige la forme d'onde d'entraînement à CA
- Fragile à moins que la protection se soit ajoutée
- Peut avoir la gamme étroite de température (0°C - 50°C)
- Compensation de température habituellement requise
- Peut avoir l'angle de vision étroit
- Bas coût d'augmenter de rendements pour de plus grands (17”+) affichages
Diode électroluminescente (LED) - Emissive
Technologie – les LED sont photon émettant les semi-conducteurs qui émettent la lumière due à l'effet d'électroluminescence d'injection. La longueur d'onde de la lumière émise varie principalement en raison du choix des matières de semi-conducteur employées, et est généralement dans le spectre évident ou infrarouge.
Avantages:
- L'indicateur émissif rouge ou vert le plus peu coûteux
- Disponible dans des tailles très petites
- Versions très lumineuses disponibles (un coût plus élevé)
- Types rouges et verts fonctionnent à partir de l'alimentation 3V
Inconvénients:
- La LED est source ponctuelle, ainsi formation de lumière requise pour faire des formes de segment
- LED blanche et bleue chère, besoin d'alimentation >3.6 V Peut avoir l'angle de vision étroit
- Peut avoir l'angle de vision étroit
- La couleur et l'efficacité varient avec la température et le courant
- Soins requis pour réaliser 50 Kheures+ de la vie
LED organique et polymère LED - Emissive
Technologie – ces affichages utilisent des matériaux organiques électroluminescents déposés sur un substrat en verre ou flexible. Des dispositifs basés sur de petites molécules désigné habituellement sous le nom d'OLEDs. Ceux basés sur de grandes molécules organiques de «polymère» s'appellent habituellement PLEDs. La lumière est produite par électroluminescence d'injection, comme la LED. Le choix du matériel organique place la couleur d'émission. Les pixels d'OLED sont (10s à 100s des picofarads) mener capacitif aux pertes significatives de commutation pour de grands affichages avec des rapports multiplex élevés.
Avantages:
- Coût modéré pour de petits (<4”) panneaux de couleur
- Un angle de vision plus large que l'affichage à cristaux liquides
- Une réponse plus rapide d'élément que l'affichage à cristaux liquides
- Émissive, à la différence de la couleur d'affichage à cristaux liquides lambrisse le RGB et les affichages mono
- Peut être construit sur un substrat flexible
Inconvénients:
- 6V à 16V tensions de fonctionnement
- Le vieillissement différentiel effectue la vie de limite
- La consommation de puissance haute pour la matrice panneaux >128x64
Afficheur fluorescent (VFD) - Emissive
Technologie - le VFD est les filaments chauds d'une utilisation de tube électronique pour produire des électrons thermo, de la grille (type d'afficheur statique) ou des grilles multiples (type d'afficheur multiplexé) commande et pour répandre les électrons thermo, qui sont attirés à une ou plusieurs anodes enduites par phosphore à haute tension, qui émettent alors la lumière. Les anodes sont au fond de l'afficheur, ainsi les passages émis de lumière par les grilles et les filaments et l'afficheur affrontent pour être vus par l'utilisateur. Les filaments ne sont pas assez chauds couru à être habituellement évidents.
Avantages:
- Grand choix de température de fonctionnement
- La longue vie (40 Kheures +)
- Angle de vision large
- Afficheur très lumineux, attrayant, en général vert
- Formes faites sur commande très faciles de segment, tailles
- Différents segments colorés faciles
- Versions de tension de la grille/anode 12V disponibles
Inconvénients:
- Alimentation du filament (±8% tolérance typique) requise
- 10V à 60V tensions d'alimentation de la grille/anode
- Afficheurs de RGB disponibles, mais chers
- Phosphores autres que la verte limiter la vie d'afficheurs
