Site Loader

Содержание

Как получают белые светодиоды?

Строго говоря, светодиоды не могут быть «белыми» — это лишь условное название твердотельных источников белого света. В отличие от ламп накаливания и люминесцентных ламп, светодиоды излучают свет в очень узком диапазоне длин волн, то есть, практически монохромный. А белый свет, как мы знаем, представляет собой совокупную смесь всех составных частей видимого спектра.

Именно этот принцип — смешение цветов — используется при получении белого свечения светодиодов. На сегодняшний день, разработаны несколько методик получения светодиодного свечения белого цвета. Рассмотрим их подробнее.

1-ый способ схож с работой люминесцентных ламп и состоит в нанесении на поверхность светодиода, излучающего в ультрафиолетовом диапазоне, люминофоров трёх цветов – зеленого, красного и голубого.


2-ой способ также подразумевает применение люминофора, только в этом случае смешивается свечение голубого светодиода с излучением зелёного и красного, либо жёлто-зелёного люминофора.
Данный метод часто является наиболее экономически оправданным.

3-ий способ получения белого LED излучения состоит в смешивании излучения монохромных кристаллов разных цветов. Обычно в этой методике используются три светодиода – красный (Red), зелёный (Green) и голубой (Blue), отсюда и название – RGB-светодиоды. Разноцветные кристаллы устанавливаются на одной матрице, а для смешения светового излучения используется какая-либо оптическая система (например, линза). В результате получается белый свет. Такой же принцип используется в телевидении при передаче цветного сигнала.


Каждая из вышеперечисленных технологий имеет свои достоинства и недостатки. RGB-технология позволяет не только получать белый цвет, но и перемещаться по цветовой диаграмме, управляя этим процессом вручную или с помощью программы. Таким же образом можно получать различные цветовые температуры белого света. Поэтому RGB-матрицы с успехом используются в светодинамических приборах. Кроме того, большое количество светодиодов в матрице обеспечивает высокий суммарный световой поток и большую осевую силу света.

Недостатком технологии RGB является ограниченный волновой диапазон излучения, из-за чего белый свет часто получается бледным, может иметь сероватый оттенок и зачастую неестественно взаимодействует с освещаемыми предметами. Этот недостаток можно преодолеть, добавляя к традиционной RGB-матрице эмиттеры других цветов: Amber, Liam, Cyan, Ginger и т. д. Таким образом можно значительно расширить спектр не только цветного, но и белого цвета.


Ещё один недостаток RGB-технологии состоит в том, что из-за неравномерного отвода тепла с краёв матрицы и из её середины светодиоды нагреваются неодинаково, а значит, их цвет будет по-разному меняться в процессе старения. Процесс усугубляется различиями в скорости деградации кристаллов разного цвета. Поэтому цветовая температура и цвет могут «плавать» в течение всего срока эксплуатации.

Белые светодиоды с люминофорами существенно дешевле, чем RGB-светодиоды. К тому же они имеют однозначно заданный в процессе производства оттенок белого света от более теплой области 2800 K, до холодной синевато-белой области 9000 К. Поэтому обычно белые люминофорные светодиоды обеспечивают лучшую цветопередачу.


Конечно, и эта технология имеет ряд существенных недостатков. 
  • Прежде всего, к ним относится снижение световой отдачи светодиодов из-за преобразования света в люминофоре.
  • Есть определённые технологические сложности и в плане равномерности нанесения слоя люминофора на кристалл, что приводит к неравномерному распределению света.
  • Ещё один значимый минус заключается в том, что светодиод значительно долговечнее люминофора, а это, в свою очередь, снижает потенциальный рабочий ресурс источника света.

Светодиоды, изготовленные по разной технологии, применяются в разных осветительных приборах. RGB-светодиоды незаменимы для цветной заливки сцены, создания динамических цветовых эффектов, архитектурной и интерьерной подсветки. Светодиоды с люминофорным слоем обеспечивают необходимую яркость и интенсивность белого света и идеально подходят для светильников с заранее заданной цветовой температурой.
Производители выпускают как «тёплые», так и «холодные» светодиоды, которые можно смешивать в произвольной пропорции, достигая лучших результатов.

Читайте другие выпуски светодиодного ликбеза:

Выпуск 1. Что такое светодиоды и почему они светятся?

Выпуск 2. Какой свет излучают светодиоды?

Выпуск 3. Как получают белые светодиоды?

Выпуск 4. Смешение цветов в светодиодных приборах

Выпуск 5. Применение LED приборов

Выпуск 6. Светодиоды на сцене

Выпуск 7. Энергоэффективность светодиодов — миф или реальность?

Выпуск 8. От чего зависит срок службы светодиодов?

История светодиодов или с чего все начиналось? — Светал

История светодиодов или с чего все начиналось?

На сегодняшний день светодиоды являются самым современным источником света, применяемым практически повсеместно. Область применения мощных светодиодов очень широка: от декоративной подсветки внутри помещения до освещения улиц, тоннелей и магистралей. Светодиоды с успехом применяются также и в сфере жилищно-коммунального хозяйства (ЖКХ).

Такое широкое применение связано с высокой энергоэффективностью данного источника света — минимальное потребление электроэнергии при максимальной световой отдаче. В настоящее время имеется информация, что одним из мировых производителей мощных осветительных светодиодов в лабораторных условиях достигнуты показатели 250 Лм/Вт, а в световых приборах уже используются светодиоды со световой отдачей до 180 Лм/Вт. Ни один из традиционных источников света не может на сегодняшний день похвастаться подобными показателями энергоэффективности.

Итак, давайте же разберемся что такое светодиоды, какие они бывают и чем отличаются. Начнем с определения понятия светодиод или светоизлучающий диод (англ. light-emitting diode он же LED) — это полупроводниковый прибор, преобразующий электрический ток непосредственно в световое излучение. Светодиод состоит из полупроводникового кристалла на подложке, корпуса с контактными выводами и оптической системы.

Современные светодиоды мало похожи на первые корпусные светодиоды, применявшиеся для индикации.

Официальным «днём рождения» светодиода можно считать 1961 год, именно тогда Роберт Байард и Гари Питтман из компании Texas Instruments открыли и запатентовали технологию инфракрасного светодиода. Первый в мире практически применимый светодиод, работающий в световом (красном) диапазоне, разработал Ник Холоньяк в Университете Иллинойса для компании General Electric в 1962 году и именно он считается «отцом современного светодиода». В 1976 году Т. Пирсол создал первый в мире высокоэффективный светодиод высокой яркости для телекоммуникационных применений.

Очень долгое время развитию светодиодов в широком применении препятсвовала очень высокая цена, которая доходила до 200 $ за 1 шт. В начале 1990-х Исама Акасаки, работавший вместе с Хироси Амано в университете Нагоя, а также Сюдзи Накамура, работавший в то время исследователем в японской корпорации Nichia Chemical Industries, смогли изобрести дешевый синий светодиод (LED). За открытие дешевого синего светодиода им троим была присуждена Нобелевская премия по физике в 2014 г. Синий светодиод, в сочетании с зеленым и красным, дает белый свет с высокой энергетической эффективностью, что позволило в дальнейшем создать, среди прочего, светодиодные лампы и экраны со светодиодной подсветкой.

В 2003 году, компания Citizen Electronics первой в мире произвела светодиодный модуль по запатентованной технологии непосредственно вмонтировав кристалл от Nichia на алюминиевую подложку с помощью диэлектрического клея по технологии Chip-On-Board («Чип на плате») или COB — технология монтажа микросхем и полупроводниковых приборов, при которой чип кристалла монтируют (приклеивают или непосредственно впаивают) в печатную плату, и при необходимости, заливают компаундом для защиты от внешних воздействий.

Таким образом, на сегодняшний день технология COB (Chip-on-board) является наиболее современной в области светодиодов и находит своей широкое применение, в том числе в уличных и промышленных светодиодных светильниках производства ООО «НПО «СВЕТАЛ».

Светодиод: разновидности и преимущества

Применение LED позволяет создавать исключительно экономичную, долговечную и стойкую к неблагоприятным воздействиям светотехнику. Мы расскажем о принципе работы современных светодиодов, а также коснемся основных особенностей и сферы применения устройств.

Общая информация о светодиодах

Светодиод представляет собой полупроводниковый прибор, излучающий свет при пропускании электротока. Излучение исходит из кристалла и имеет узкий спектральный диапазон, что отличает LED от классических ламп. Диапазон излучения зависит от химического состава полупроводника и может корректироваться при помощи светофильтра.

Принцип работы светодиода предусматривает прохождение тока через p-n-переход таким образом, что рекомбинация носителей заряда приводит к излучению фотонов. Правильный подбор полупроводникового материала позволяет добиваться высокой эффективности прибора в нужной части спектра, что приводит к снижению общего энергопотребления.

Независимо от модификации, любой светодиод состоит из таких элементов, как:

  • анод, подающий положительную полуволну на кристалл полупроводника;
  • катод, подающий отрицательную полуволну;
  • отражатель, направляющий световой поток на рассеиватель;
  • полупроводниковый кристалл или чип;
  • рассеиватель, увеличивающий угол свечения.

Разновидности светодиодов

  • Устройства индикаторного типа. Наиболее старый вид светодиодов, представляющих собой полимерный корпус с линзой, внутри которого размещен анод с катодом, кристалл и соединительный проводник. Сегодня редко встречаются из-за большого количества недостатков, включающих большой вес и размеры, небольшой угол свечения, быструю деградацию кристалла и низкий световой поток.
  • Мощные светодиоды, рассчитанные на пропускание через кристалл значительного тока. Как правило, выполнены в виде микросхемы, на которой распаян кристалл проводника и радиатор, отводящий избыток тепла. Подобные устройства широко применяются в мощных карманных фонарях. Основные недостатки — высокая стоимость и необходимость использования драйвера, стабилизирующего напряжение и ограничивающего ток.
  • Филаментные светодиоды. Сравнительно новая разновидность, изобретенная в 2008 году. Филаментные LED представляют собой элементы, выполненные из обыкновенного или сапфирового стекла и искусственно выращенных полупроводниковых кристаллов, прикрепленных к подложке. Диоды помещены в покрытую люминофором колбу. Основное достоинство — способность излучать свет во всех направлениях.
  • Органические светодиоды (OLED). Технология предусматривает применение особой светоизлучающей прослойки из особых полимеров, разделяющей катод и анод. Преимущества OLED включают миниатюрность, высокий КПД, равномерное свечение по всей площади, большой ресурс, умеренную стоимость.

Достоинства светодиодов

LED-системы обладают массой преимуществ перед традиционными источниками света:

  • высокий ресурс, исчисляемый десятками тысяч часов непрерывного горения;
  • возможность использования светодиодов с различной цветовой температурой;
  • устойчивость к ударным и вибрационным нагрузкам;
  • работоспособность в большом температурном диапазоне;
  • невысокие пусковые токи, снижающие нагрузку на электросеть при включении светодиодов;
  • сохранение исходных характеристик на протяжении всего периода эксплуатации кристалла;
  • КПД, превышающий 60 %;
  • отсутствие мерцания;
  • компактные размеры;
  • электробезопасность.

Где применяются светодиоды?

Многочисленные достоинства объясняют широкую сферу применения светодиодов. Выделяют два основных направления их использования: для освещения помещений и объектов и в качестве прямого света, выполняющего информационную функцию.

Светодиоды повсеместно применяются для освещения помещений, уличного пространства, определенных поверхностей и объектов. Они используются в электронных гаджетах для индикации, в клавиатурах, кнопках, панелях управления в автомобиле, чтобы сделать их видимыми в темноте. С помощью LED-ламп создаются системы интерьерной и экстерьерной подсветки, рекламные конструкции, декоративные электрические гирлянды, бытовые и специальные фонари.

В качестве информационного ресурса светодиоды выступают в больших уличных экранах, где играют роль пикселей. С их помощью также создаются художественные и дизайнерские инсталляции в помещениях и на открытом воздухе. Диоды применяются в алфавитно-цифровых LED-вывесках, рекламных и информационных табло, например, в аэропортах, вокзалах, банках. С помощью прямого света создаются сигнальные устройства: указатели поворота в автомобилях, светофоры, дорожные знаки.

Уточнить характеристики и стоимость светодиодов можно у менеджеров нашей компании!

Синий светодиод — история которую нужно знать

Вступление

Исаму Акасаки, Хироши Амано и Сюдзи Накамура (Isamu Akasaki, Hiroshi Amano, Shuji Nakamura) награждены за изобретение нового экономичного и экологически чистого источника света – синий светодиод (blue light-emitting diode – LED). Премия имени Альфреда Нобеля присуждается за изобретение, принесшее наибольшую пользу человечеству. С помощью синих светодиодов и светодиодных ламп у нас теперь есть более долговечные и более эффективные альтернативы старым источникам света.

Когда Акасаки, Амано и Накамура в начале декабря прибыли в Стокгольм для участия в церемонии вручения Нобелевской премии, они вряд ли не заметили, что свет от их изобретения светится практически во всех окон города. Белые светодиодные лампы экономичны, долговечны и излучают яркий белый цвет. Более того, в отличие от люминесцентных ламп, они не содержат ртути.

До изобретения красные и зеленые светодиоды были у нас почти полвека, но синий свет был недоступен. Изобретение синего светодиода произвело настоящую революцию в технологии освещения. Только триада красного, зеленого и синего смогла произвести белый свет, пригодный для освещения.

История синего светодиода

Синий свет оставался проблемой в течение трех десятилетий.

Акасаки работал с Амано в Университете Нагоя, а Накамура работал в небольшой компании Nichia Chemicals, расположенной в Токусиме на острове Сикоку.

Когда они получили ярко-синий свет от своих полупроводников, ворота открылись для фундаментального преобразования технологии освещения. Лампочки накаливания озарили 20 век, 21 век озарился светодиодными лампами.

Экономия энергии и ресурсов

Светодиод состоит из ряда слоистых полупроводниковых материалов. В светодиодах электричество напрямую преобразуется в световые частицы – фотоны. Это приводит к повышению эффективности по сравнению с другими источниками света. В них большая часть электрической энергии преобразуется в тепло и лишь небольшое количество – в свет.

В лампах накаливания и в галогенных лампах электрический ток нагревает проволочную нить, заставляя ее светиться.

В люминесцентных лампах (их ранее называли энергосберегающими лампами, но с появлением LED ламп, такое название утратило смысл) возникает газовый разряд, создающий и тепло, и свет.

Новые светодиоды требуют меньше энергии для излучения света по сравнению со старыми источниками света.

Кроме того, они постоянно совершенствуются, становятся более эффективными за счет увеличения светового потока (измеряется в люменах) на единицу входной электрической мощности (измеряется в ваттах).

Светодиоды более долговечны, чем другие лампы. Лампы накаливания служат около 1000 часов, за это время (если нить накала не стряхнут) тепло разрушает нить накала. Люминесцентные лампы служат около 10 000 часов, могут служить 100 тысяч часов и это значительно снижает расход материалов.

Как работает синий светодиод

Светодиодные технологии это технологии полупроводников основанных на квантовых явлениях. Светодиод состоит из несколько слоев: слой n-типа с избытком отрицательных электронов и слой p-типа с недостаточным электронов, также называемый слоем с избытком положительных дырок.

Между ними находится активный слой, по которому движутся отрицательные электроны и положительные дырки, когда к полупроводнику прикладывается электрическое напряжение. Когда электроны и дырки встречаются, они рекомбинируют и создаётся свет.

Длина волны света полностью зависит от полупроводника. Синий свет появляется на коротковолновом конце спектра и получить его можно только из некоторых материалов.

Первое сообщение об излучении света полупроводником было написано в 1907 году Генри Дж. Раундом, сотрудником Гульельмо Маркони, лауреата Нобелевской премии 1909 года. Позже, в 1920-х и 1930-х годах, в

В Советском Союзе Олег В. Лосев более подробно изучил световое излучение. Однако Раунду и Лосеву не хватало знаний, чтобы по-настоящему понять это явление. Потребовалось несколько десятилетий, прежде чем были созданы предпосылки для теоретического описания этой так называемой электролюминесценции.

Красный светодиод был изобретен в конце 1950-х годов. Они использовались, например, в цифровых часах и калькуляторах или в качестве индикаторов включения/выключения в различных устройствах. На раннем этапе было очевидно, что для получения белого света нужен синий светодиод – светодиод с короткой длиной волны излучающий высокоэнергетические фотоны. Многие лаборатории пытались его сделать, но безуспешно.

Сложная конвенция

Лауреаты бросили вызов установленным истинам, они много работали и шли на значительный риск. Они построили свое оборудование, изучили технологию и провели тысячи экспериментов. Сначала они терпели неудачи, но не отчаивались.

Ими был опробован нитрид галлия. Вначале это материал считался подходящим для получения синего света, но практические трудности оказались огромными. Вырастить кристаллы нитрида галлия достаточно высокого качества никому не удавалось. Кроме того, создать в этом материале слои p-типа было практически невозможно.

Да будет синий светодиод

В 1986 году Акасаки и Амано первыми смогли создать высококачественный кристалл нитрида галлия. Путем размещения слоя нитрида алюминия на сапфировой подложке и последующего выращивания поверх него высококачественного нитрида галлия.

Спустя несколько лет, в конце 1980-х, они совершили прорыв в создании слоя p-типа. В 1992 году они смогли представить свой первый диод, излучающий ярко-синий свет.

Накамура начал разработку своего синего светодиода в 1988 году. Два года спустя ему тоже удалось создать высококачественный нитрид галлия. Он нашел свой собственный способ создания кристалла. Сначала вырастил тонкий слой нитрида галлия при низкой температуре и нарастил последующие слои при более высокой температуре.

Накамура с помощью более простого и дешевого метода (путем нагрева материала, а не пучком электронов, как у Акасаки и Амано) создал более функциональный слой p-типа в 1992 году. То есть, решения Накамуры отличались от решений Акасаки и Амано.

В течение 1990-х (бывшим советским гражданам читать очень внимательно) обеим исследовательским группам удалось улучшить свой синий светодиод, сделав его более эффективным. Они создали различные сплавы нитрида галлия с использованием алюминия или индия, сделав структуру светодиодов более сложной.

Кроме этого, Акасаки вместе с Амано и Накамурой изобрели синий лазер, в котором синий светодиод размера песчинки, стал важным компонентом.

В отличие от рассеянного света светодиода, синий лазер излучает более плотный луч, который может хранить в четыре раза больше информации, чем при инфракрасном свете. Это увеличение емкости хранения быстро привело к разработке дисков Blu-ray с более длительным воспроизведением, а также создание лазерных принтеров.

Многие бытовые приборы также оснащены светодиодами. Они есть на ЖК-экранах телевизоров, компьютеров и мобильных телефонов, их используют для вспышек фотоаппаратов.

Синий светодиод совершил революцию

Синий светодиод совершил революцию в области осветительной техники. Теперь белые светодиодные лампы могли быть созданы в двух разных вариантах.

  • Во-первых, стало возможным использовать синий свет, чтобы возбудить люминофор, до его свечения красным и зеленым. Схождение всех трёх цветов, образует белый свет.
  • Во-вторых, сало возможным собрать лампу из трех светодиодов, красного, зеленого и синего. В этом варианте глаз человека сделает работу по объединению трех цветов в белый.

То есть, светодиодные лампы это многофункциональные источники света. Ими можно создавать миллионы разных цветов, цвета и интенсивность могут быть изменены по мере необходимости. С их помощью создаются цветные световые панели размером в несколько сотен квадратных метров. Они мигают, меняют цвета и узоры и могут управляться компьютером.

Светодиодная лампа также имеет большие перспективы. Низкие требования к мощности подразумевают, что лампа может работать от дешевой местной солнечной энергии. Кроме того, загрязненная вода может стерилизоваться ультрафиолетовыми светодиодами с последующей обработкой воды синим светодиодом.

Заключение

Синий светодиод изобретен всего лишь двадцать лет назад. За это короткий срок он уже способствовал созданию белого света и открыл для человечества новый век не только освещения.

©ledinfo.ru

Похожие статьи:

Поделиться ссылкой:

Похожее

Светодиодное освещение — что это такое и где их используют?

светодиодные лампы

Рост интереса к светодиодам возрастает с каждым днем, притом это происходит гораздо быстрее, чем растет область их применения. Но создается впечатление, что потребители и производители, покупатели и продавцы не совсем понимают тенденции в этой сфере. И лишь смелые решения дизайнеров в полную силу используют весь потенциал светодиодов.

Прошло то время, когда только ученые занимались светодиодами. Сейчас об этом продукте знают даже школьники. Светодиод отличается тем, что излучает свет, отличающийся по своим характеристикам и перспективами в своей области применения. Активно внедряют светодиоды в оформление интерьеров и светодизайна.

Для того, чтобы как можно более полно представить себе всю значимость такой разработки как светодиоды, нужно разобраться, что же такое светодиод, выяснить его недостатки и положительные стороны.

Что такое светодиод?

светодиод состоящий из полупроводников

Светодиод – это прибор, состоящий из полупроводников. Он предназначен для обработки электрического тока в световое излучение, то есть, электромагнитное излучение видимой части спектра. Что касается названия, то аббревиатура «LEG», расшифровывается как – «Light Emitting Diode» и обозначает все тот же «светодиод».

Из чего состоит светодиод?

Светодиод состоит из полупроводникового кристалла с оптической системой и контактного вывода. Вся эта несложная конструкция находится в корпусе. Современные светодиоды совсем не похожи на те, что использовались раньше лишь для индикации.

схема светодиодного полупроводника

Основные преимущества светодиодов

Светодиод преобразовывает электрический ток в световое излучение почти без выделения тепла, вследствие чего КПД светодиода достаточно высок.
Вырабатываемый свет светодиода, с точки зрения дизайнеров, является более чистым.
В сравнении с другими лампами срок службы светодиода значительно больше.
Конструкция светодиода прочна и надежна.
Для работы светодиодов не требуется высоких напряжений, а значит, они безопасны.

Получение белого света, используя светодиод

светодиод — получение белого света

Тремя способами получается белый свет при помощи светодиода.

  1. При помощи технологии RGB (аббревиатура расшифровывается как «RED GREEN BLUE»), то есть, путем смешивания трех цветов – зеленого, синего и красного. Вплотную на матрице хаотично размещаются светодиоды трех цветов. При помощи оптической системы эти цвета смешиваются.
  2. На поверхность светодиода, который работает в ультразвуковом диапазоне, наносят люминофоры из трех все тех же цветов – красный, зеленый, синий. По своему принципу метод работы в этом случае похож на действие люминесцентной лампы.
  3. На излучающий синий цвет светодиод наносится желто-зеленый люминофор или красно-зеленый. После смешивания цветов получается белый свет.

Оптические и электрические характеристики светодиодов

Светодиоды – это низковольтные приборы. Если использовать данный прибор для индикации, то будет достаточно 2-4 вольт напряжения при силе тока до 50 мА. Если использовать светодиоды для освещения, то ток в цепи будет колебаться от нескольких сотен мА до одного мА при напряжении 2-4 вольта. В светодиодных модулях светодиоды в электрической цепи соединены последовательно, подобно гирлянде, и для их работы нужно напряжение в 12 или 24 вольт.

Светодиоды работают от постоянного тока в цепи, поэтому при подключении очень важно соблюдать его полярность, иначе прибор просто-напросто не будет работать или совсем выйдет из строя. Часто производители на корпусе светодиодного модуля указывают их рабочее напряжение. По правилам для одного диода оно не должно превышать 5 вольт.

Яркость светодиода зависит от диаграммы направленности и осевой силы светового потока. Излучающий светодиодом свет находится в телесном углу от 4є до 140є, последнее зависит от конструкции светодиода. Цветовые параметры определяются координатами цветности, так называемой длиной волны света и цветовой температурой. Эффективность светодиода определяется отношением величины светового потока к затраченной на него энергии.

яркость светодиода

Для чего нужно стабилизировать ток для светодиодов

Как известно, в рабочей цепи сила тока прямо пропорциональна напряжению, то есть, любое изменение напряжения приведет к увеличению тока. При превышении допустимых значений тока можно уменьшить срок использования светодиодов или совсем вывести их из строя. Так же при нестабильном токе яркость светодиода будет постоянно колебаться.

Допустимо ли регулировать яркость светодиодов

Регулировать яркость светодиодов можно, но с одним примечанием. Регулировка яркости возможна с помощью широтно-импульсивного метода модуляции, но ни в коем случае не за счет снижения напряжения. Широтно-импульсную модуляцию можно достигнуть с помощью управляющего блока ШИМ (часто этот блок совмещен вместе с коллектором управления цветом и блоком питания). Метод заключается в том, что в цепи создается импульсивно-модулированный ток вместо постоянного, и от ширины и частоты импульсов тока будет зависеть яркость свечения. Теперь яркость светодиода можно регулировать. Так же изменить температуру цвета светодиода можно при помощи метода диммирования.

светодиодная лента

От чего зависит срок службы светодиода

Существует мнение, что светодиоды долговечны. Но это не совсем верное мнение. Срок использования светодиодов зависит от их нагрева, а это непосредственно зависит от того, какой силы ток проходит через них. Из этого вытекает, что светодиоды с большей мощностью прослужат меньше, чем те, у которых мощность меньше. В среднем срок использования светодиодов с большой мощностью составляет от 20 тысяч часов до 50. Если яркость светодиода уменьшилась, это является признаком его старения. При снижении яркости на 30% и более следует сменить светодиод на новый.

Вредны ли светодиоды для зрения

По своим свойствам свет, излучаемый светодиодом, очень схож с характеристиками света от люминесцентной лампы. Это значит, что светодиодное излучение похоже на монохроматический свет, что являемся основным отличием от солнечного освещения или лампы накаливания. На данный момент отсутствуют глубокие исследования в этой области, поэтому хорошо это или плохо сказать сложно. Так же нет никаких данных о вреде света, излучаемого светодиодами.

Где наиболее выгодно использовать светодиодное освещение

Область, где применяются светодиоды, достаточно обширна. Их можно применять практически везде, можно лишь исключить производственные помещения, в которых их допускается использовать в качестве аварийного освещения.

Дизайнеры широко используют светодиоды в своих проектах из-за их чистого цвета. Так же светодиодное освещение будет незаменимо в условиях жесткой экономии электричества или при высоких требованиях к электробезопасности.

светодиодное освещение квартирыприменение светодиодов для освещения

Применение и возможности светодиодов

светодиоды в электронных устройствахсветодиоды для обозначения дорожных знаков

Впервые светодиоды были изобретены примерно в 60-е годы 20-го века. Но массовое производство и их применение как основного источника света было довольно ограниченно, так как их изготовление требовало достаточно больших денежных средств, и отсутствовал белый и синий цвет. Из-за этих факторов использование светодиодов было ограничено. В основном их применяли для регулировки дорожного движения, в медицинской технике и для передачи информации в опто — волоконных системах.

Лишь к середине 90-х годов начали появляться сверхяркие светодиоды, а вначале 2000х – синие и белые. Постепенно себестоимость светодиодов снизилась, что привлекло внимание производителей и спонсоров к этому источнику света. После этого область, где применяются светодиоды, значительно расширилась. Сначала их использовали как индикаторы в бытовых электронных устройствах и в качестве подсветки в жидкокристаллических экранах. После того, как стало возможным получать любые оттенки с помощью основных цветов, светодиоды стали использовать для конструирования дисплеев, которые позволяют выводить анимацию и полноцветную графику.

Из-за низкого уровня потребляемой мощности LEG-технологии являются самым оптимальным материалом для декоративного освещения. В отличие от люминесцентных ламп, срок использования светодиодов гораздо больше, — примерно в 6-8 раз. Простота сборки и антивандальные качества делают светодиоды конкурентоспособными наряду с остальными искусственными источниками.

светодиоды в массовое использование

Оцените качество статьи:

Кристаллы светодиодов — konkord-el.ru

На сегодняшний день светоизлучающие диоды (СИД) являются наиболее популярным видом твердотельного освещения. В последние несколько десятилетий, светодиод испытал много эволюций и с точки зрения производительности из-за его низкого энергопотребления и экологически чистых характеристик. Сегодня кристаллы светодиодов широко применяется в медицине, в автомобилестроении, в люминесценции ЖК — экранов, в быту, а также растениеводстве и многих других областях. Современные кристаллы светодиодов характеризуются такими параметрами как эффективность, яркость, надежность и срок службы. Наша компания имеет широчайший выбор кристаллов и может проконсультировать, а также обеспечить поставки светодиодов от ведущих мировых производителей, отвечающие всем Вашим требованиям. 

Предлагаем к поставке светодиодные кристаллы со спектром излучения в интервале от ультрафиолетового (УФ) до инфракрасного (ИК), с длинами волн, лежащими в диапазоне от 265 нм до 1720 нм, соответственно. У нас Вы можете купить кристаллы светодиодов, которые изготовлены на основе эпитаксиальных структур AlInGaP, InGaN на подложках арсенида галлия GaAs или сапфира по технологии lift-off переноса эпитаксиальной структуры на подложку из нитрида алюминия или кремния (Si). Предоставляем услуги фаундри, имеем опыт изготовления кристаллов с топологией заказчика.  

Основные характеристики

Кристаллы светодиодов ультрафиолетового спектра

 Спектр УФ-С; УФ-B; УФ-А

 

 Длина волны, нм

265-270; 275-285; 275-280; 305-315; 310; 365-370;

390-400; 375-380; 390-400.

 Размеры, мкм  250×250; 280х280; 331х331; 400х400
 Размеры, mil 10; 11; 13; 15

 

Кристаллы светодиодов видимого спектра

Цвет

фиолетовый, синий, зеленый, желто-зеленый, оранжевый,

красный, дальний красный

 Длина волны, нм

405; 410; 412; 428; 432; 455; 465; 470; 505;

508; 521; 225; 550; 565; 568; 572; 590; 610;

631; 635; 650; 660; 670; 671; 680; 690; 700.

 Размеры, мкм

265х265; 275х275; 280х280; 300х300; 325х325; 331х331; 340х340; 350х350;

381х381; 400х250; 400х400; 500х205; 960х960; 1016х1016; 1065х1065;

1070х1070; 1143х1143; 1960х1960

 Размеры, mil 10; 11; 12; 13; 14; 15; 16; 20; 38; 40; 42; 45; 77

 

Кристаллы светодиодов инфракрасного спектра

 Спектр  ближний ИК; средний ИК
 Длина волны, нм

700; 720; 730; 740; 750; 760; 765; 770; 800;

805; 810; 830; 850; 870; 875; 880; 905; 910;

925; 935; 943; 948; 958; 970; 980; 1020;

1050; 1060; 1300; 1450; 1550; 1720.

 Размеры, мкм

265х265; 300х300; 320х320; 325х325; 350х350; 360х360; 365х365; 410х410;

500х500; 510х510; 510х330; 580х380; 960х960; 1066х1066

 Размеры, mil 10; 11; 12; 13; 14; 16; 20; 38; 42

Доступны к заказу кристаллы светодиодов малой яркости видимого и ИК диапазона на структурах GaP, GaAsP, AlGaAs, а также эпитаксиальные структуры для светодиодов.  

Не знаете где купить кристаллы светодиодов в г. Москва, Московской области? ООО «Конкорд Компани» Ваш надежный поставщик светодиодов ведущих производителей по всей России и ближнему зарубежью.

Для получения большей информации свяжитесь с нашим менеджером.

Россия напала на Украину!

Россия напала на Украину!

Мы, украинцы, надеемся, что вы уже знаете об этом. Ради ваших детей и какой-либо надежды на свет в конце этого ада –  пожалуйста, дочитайте наше письмо .

Всем нам, украинцам, россиянам и всему миру правительство России врало последние два месяца. Нам говорили, что войска на границе “проходят учения”, что “Россия никого не собирается захватывать”, “их уже отводят”, а мирное население Украины “просто смотрит пропаганду”. Мы очень хотели верить вам.

Но в ночь на 24-ое февраля Россия напала на Украину, и все самые худшие предсказания  стали нашей реальностью .

Киев, ул. Кошица 7а.

25.02.2022

 Это не 1941, это сегодня. Это сейчас. 
Больше 5 000 русских солдат убито в не своей и никому не нужной войне
Более 300 мирных украинских жителей погибли
Более 2 000 мирных людей ранено

Под Киевом горит нефтебаза – утро 27 февраля, 2022.

Нам искренне больно от ваших постов в соцсетях о том, что это “все сняли заранее” и “нарисовали”, но мы, к сожалению, вас понимаем.

Неделю назад никто из нас не поверил бы, что такое может произойти в 2022.

Метро Киева, Украина — с 25 февраля по сей день

Мы вряд ли найдем хоть одного человека на Земле, которому станет от нее лучше. Три тысячи ваших солдат, чьих-то детей, уже погибли за эти три дня. Мы не хотим этих смертей, но не можем не оборонять свою страну.

И мы все еще хотим верить, что вам так же жутко от этого безумия, которое остановило всю нашу жизнь.

Нам очень нужен ваш голос и смелость, потому что сейчас эту войну можете остановить только вы. Это страшно, но единственное, что будет иметь значение после – кто остался человеком.

ул. Лобановского 6а, Киев, Украина. 26.02.2022

Это дом в центре Киева, а не фото 11-го сентября. Еще неделю назад здесь была кофейня, отделение почты и курсы английского, и люди в этом доме жили свою обычную жизнь, как живете ее вы.

P.S. К сожалению, это не “фотошоп от Пентагона”, как вам говорят. И да, в этих квартирах находились люди.

«Это не война, а только спец. операция.»

Это война.

Война – это вооруженный конфликт, цель которого – навязать свою волю: свергнуть правительство, заставить никогда не вступить в НАТО, отобрать часть территории, и другие. Обо всем этом открыто заявляет Владимир Путин в каждом своем обращении.

«Россия хочет только защитить ЛНР и ДНР.»

Это не так.

Все это время идет обстрел городов во всех областях Украины, вторые сутки украинские военные борются за Киев.

На карте Украины вы легко увидите, что Львов, Ивано-Франковск или Луцк – это больше 1,000 км от ЛНР и ДНР. Это другой конец страны. 25 февраля, 2022 – места попадания ракет

25 февраля, 2022 – места попадания ракет «Мирных жителей это не коснется.»

Уже коснулось.

Касается каждого из нас, каждую секунду. С ночи четверга никто из украинцев не может спать, потому что вокруг сирены и взрывы. Тысячи семей должны были бросить свои родные города.
Снаряды попадают в наши жилые дома.

Больше 1,200 мирных людей ранены или погибли. Среди них много детей.
Под обстрелы уже попадали в детские садики и больницы.
Мы вынуждены ночевать на станциях метро, боясь обвалов наших домов.
Наши жены рожают здесь детей. Наши питомцы пугаются взрывов.

«У российских войск нет потерь.»

Ваши соотечественники гибнут тысячами.

Нет более мотивированной армии чем та, что сражается за свою землю.
Мы на своей земле, и мы даем жесткий отпор каждому, кто приходит к нам с оружием.

«В Украине – геноцид русскоязычного народа, а Россия его спасает.»

Большинство из тех, кто сейчас пишет вам это письмо, всю жизнь говорят на русском, живя в Украине.

Говорят в семье, с друзьями и на работе. Нас никогда и никак не притесняли.

Единственное, из-за чего мы хотим перестать говорить на русском сейчас – это то, что на русском лжецы в вашем правительстве приказали разрушить и захватить нашу любимую страну.

«Украина во власти нацистов и их нужно уничтожить.»

Сейчас у власти президент, за которого проголосовало три четверти населения Украины на свободных выборах в 2019 году. Как у любой власти, у нас есть оппозиция. Но мы не избавляемся от неугодных, убивая их или пришивая им уголовные дела.

У нас нет места диктатуре, и мы показали это всему миру в 2013 году. Мы не боимся говорить вслух, и нам точно не нужна ваша помощь в этом вопросе.

Украинские семьи потеряли больше 1,377,000 родных, борясь с нацизмом во время Второй мировой. Мы никогда не выберем нацизм, фашизм или национализм, как наш путь. И нам не верится, что вы сами можете всерьез так думать.

«Украинцы это заслужили.»

Мы у себя дома, на своей земле.

Украина никогда за всю историю не нападала на Россию и не хотела вам зла. Ваши войска напали на наши мирные города. Если вы действительно считаете, что для этого есть оправдание – нам жаль.

Мы не хотим ни минуты этой войны и ни одной бессмысленной смерти. Но мы не отдадим вам наш дом и не простим молчания, с которым вы смотрите на этот ночной кошмар.

Искренне ваш, Народ Украины

Онлайн-кампус микроскопии ZEISS | Светодиоды

Введение

Среди наиболее многообещающих новых технологий освещения в оптической микроскопии — светоизлучающий диод ( LED ). Эти универсальные полупроводниковые устройства обладают всеми желательными характеристиками, которых лишены лампы накаливания (галогенные вольфрамовые) и дуговые лампы, и теперь они достаточно эффективны, чтобы питаться от низковольтных батарей или относительно недорогих переключаемых источников питания. Разнообразный спектральный выход, обеспечиваемый светодиодами, позволяет выбрать индивидуальный диодный источник света для обеспечения оптимальной полосы длин волн возбуждения для флуорофоров, охватывающих ультрафиолетовую, видимую и ближнюю инфракрасную области. Кроме того, новые мощные светодиоды генерируют достаточную интенсивность, чтобы обеспечить полезный источник освещения для широкого спектра применений во флуоресцентной микроскопии (см. Таблицу 1), включая исследование фиксированных клеток и тканей, а также визуализацию живых клеток в сочетании с Frster. методы резонансной передачи энергии ( FRET ) и измерения срока службы ( FLIM ). Полная ширина на полувысоте ( FWHM ; полоса пропускания) типичного квазимонохроматического светодиода варьируется от 20 до 70 нанометров (см. рисунок 1), что аналогично по размеру ширине полосы возбуждения многих синтетических флуорофоров и флуоресцентных белков.Как показано в Таблице 1, светодиоды с выходной длиной волны в диапазоне 400–465 нанометров демонстрируют уровни мощности, превышающие 20 мВт/см 2 , в то время как большинство светодиодов с большей длиной волны (от зеленого до красного) имеют выходную мощность менее 10 милливатт/см 2 . Широкий спектральный профиль некоторых светодиодов в диапазоне от 535 до 585 нанометров обусловлен тем, что эти диоды содержат вторичный люминофор, который возбуждается первичным светодиодом фиолетового или ультрафиолетового излучения, что снижает выходную мощность и расширяет спектральный профиль. Таким образом, область возбуждения от зеленого до желто-оранжевого цвета, одна из наиболее полезных для обычных флуорофоров, таких как TRITC, MitoTrackers и оранжевых или красных флуоресцентных белков, остается недостатком для тех приложений (таких как FRAP и фотоактивация), которые требуют высоких уровней освещенности. .

По сравнению с лазерным светом более широкая полоса пропускания светодиодов более полезна для возбуждения различных флуоресцентных зондов, а по сравнению с чрезмерным теплом и непрерывным спектром, излучаемым дуговыми лампами, светодиоды холоднее, меньше и обеспечивают гораздо более удобный механизм. для циклического включения и выключения источника, а также для быстрого выбора определенных длин волн.Несколько производителей представили коммерческие светодиодные осветители, предназначенные для флуоресцентной микроскопии, и, несмотря на их более слабую интенсивность излучения по сравнению с яркими спектральными линиями ртутных и металлогалогенных дуговых ламп, современные тенденции в развитии светодиодов указывают на ожидание значительного увеличения яркости. во всех диапазонах длин волн в ближайшие несколько лет. Кроме того, недавние достижения в светодиодной технологии, направленные на производство кристаллов кристаллов, геометрия которых снижает потери света из-за внутреннего отражения, должны помочь в создании устройств, которые можно использовать практически во всех приложениях флуоресцентной микроскопии.На рисунке 1 показаны спектральные профили излучения светодиодов для нескольких коммерчески доступных диодов. Спектры регистрировались в фокальной плоскости объектива микроскопа с помощью широкополосного зеркала, расположенного во флуоресцентном оптическом блоке. Уровни мощности для этих светодиодов перечислены в таблице 1 с использованием как зеркала, так и обычных наборов флуоресцентных фильтров.

В отличие от дуговых ламп, которые демонстрируют высокую степень собственного излучения или яркости, светодиодная технология медленно эволюционировала от рудиментарных устройств, которые в конце 1960-х годов были способны обеспечить только тысячную долю люмена красного света. Однако за последние четыре десятилетия светодиоды развивались такими темпами, что могут соперничать с микропроцессорами. Подобно предсказанию Гордона Э. Мура о том, что количество транзисторов на компьютерном чипе будет удваиваться каждые два года, ученый из Agilent Technologies Роланд Хайц предсказал, что яркость светодиодов будет увеличиваться в 20 раз каждые 10 лет. На самом деле то, что сейчас называется законом Хайца , доказало свою надежность, поскольку яркость светодиодов исторически удваивалась каждые два года, и ожидается, что этот стремительный рост производительности продолжится.Поскольку их яркость и диапазон доступных цветов увеличились, светодиоды стали использоваться во множестве новых приложений, включая роль энергоэффективной и надежной замены ламп накаливания для домашнего и промышленного освещения. Кроме того, высокопроизводительные светодиоды в настоящее время используются в ряде других промышленных, медицинских и военных приложений. Среди множества примеров — навигация, робототехника, машинное зрение, эндоскопия и диагностическое оборудование. В будущем должен возникнуть растущий спрос на источники света высокой яркости на основе светодиодных устройств в тех областях экономики, которые имеют существенно большую рыночную власть, чем оптическая микроскопия.Этот спрос, несомненно, послужит движущей силой для разработки мощных светодиодов, излучающих во всех спектральных областях, что принесет пользу всем модальностям освещения в оптической микроскопии.

Многие из первоначальных попыток использовать светодиоды в качестве источников света для микроскопии потерпели неудачу отчасти из-за низкой мощности излучения ранних устройств. Как правило, ранее запатентованные конструкции освещения микроскопов основывались на большом количестве светодиодов, сгруппированных для создания однородной картины освещения.Этот подход обеспечил относительно высокий уровень лучистого потока, но не смог решить проблему низкого излучения, возникающего из-за такого большого распределенного источника света (в отличие от характеристик точечного источника дуговой лампы). Имеющиеся в настоящее время высокопроизводительные светодиоды обладают достаточной яркостью, чтобы работать по отдельности в качестве высокоэффективного источника монохроматического света с низкой пространственной когерентностью для наблюдений при флуоресцентном эпи-освещении или с полихроматическим светом в проходящей микроскопии.Хотя их усредненная спектральная освещенность все еще ниже, чем у спектральных пиков мощной 100-ваттной дуговой лампы HBO (ртутная), она приближается к континууму 75-ваттной дуговой лампы XBO (ксенон) во многих видимых областях. части спектра.

Светодиоды

значительно более эффективны, чем дуговые лампы, при преобразовании электричества в видимый свет, часто достигая выходной мощности до 100 люменов на ватт по сравнению с 22 люменами на ватт для 100-ваттного источника HBO.Эти полупроводниковые устройства прочны и компактны и часто могут работать в течение 100 000 часов при использовании, что примерно в 500 раз дольше, чем у ртутной лампы HBO. Некоторые из зеленых светодиодов имеют эффективность преобразования до 75 процентов, хотя устройства в этом диапазоне длин волн по-прежнему страдают от снижения выходной мощности. Напротив, фиолетовые и синие светодиоды, имеющие светоотдачу 250 и 150 мВт соответственно, в настоящее время коммерчески доступны, и в ближайшем будущем должна появиться аналогичная мощность на других длинах волн.Выход светодиодов можно модулировать на высоких частотах (до 5 кГц), а их выходную яркость можно регулировать, контролируя доступный ток. Эти преимущества устраняют необходимость в механических заслонках, а также в фильтрах нейтральной плотности для управления освещением образца в микроскопии. Хотя светодиоды имеют относительно узкие спектральные профили излучения, в большинстве случаев они должны использоваться с интерференционными тонкопленочными фильтрами возбуждения для удаления остаточных длин волн на крайних значениях (на хвостах спектра).

Оптическая мощность светодиодов

Флуорофор
Возбуждение
Категория
Светодиод
Обозначение
Светодиод на полувысоте
Полоса пропускания
(нм)
Мощность
мВт/см 2
(LLG) a
Мощность
мВт/см 2
(Зеркало) б
Набор флуоресцентных фильтров
Возбуждение
Полоса пропускания
(нм)
Мощность
мВт/см 2
(комплект фильтров) b
Ультрафиолет (DAPI, BFP) 400 393-408 748 23. 3 ДАПИ с 365/10 0,09
Голубой (ECFP) 445 433-453 819 24,2 ECFP 114 д 440/20 9,0
Синий (EGFP, Cy2, AF488) 465 449-473 777 21.8 ET-GFP c 470/40 17,5
Сине-зеленый (EYFP) 505 491-520 308 6,4 ET-YFP с 500/20 2,8
Зеленый (AF532) 525 503-539 273 6. 6 Штаб-квартира TRITC c 545/30 1,5
Зеленый (TRITC, Cy3, AF546) 535 503-573 383 9,5 Штаб-квартира TRITC c 545/30 2,6
Зелено-желтый (TRITC, Cy3) 565 515-594 333 7.3 Штаб-квартира TRITC c 545/30 1,9
Зелено-желтый (TRITC, Cy3) 565 515-594 333 7,3 Штаб-квартира TR c 560/55 3,2
Желтый (TR, MitoTracker) 585 547-613 348 5. 9 Штаб-квартира TR c 560/55 2,8
Апельсин (TR, mCherry) 595 587-604 112 2,7 Штаб-квартира TR c 560/55 0,51
Красный (Cy5, AF635) 635 620-637 370 4.6 Cy5 XF110 д 630/50 3,5

Таблица 1

В таблице 1 представлены значения оптической выходной мощности и спектральные полосы FWHM для нескольких светодиодов ближнего ультрафиолетового и видимого диапазона, которые в настоящее время используются во флуоресцентной микроскопии. Мощность каждого светодиода указана в милливаттах/см 2 и измерялась на выходе жидкостного световода (колонка LLG в таблице 1), а также в фокальной плоскости объектива микроскопа (40-кратное увеличение сухого флюорита, численное апертура = 0,85) с помощью радиометра на основе фотодиодов. Для проецирования света через объектив и в датчик радиометра использовалось либо зеркало с коэффициентом отражения более 95% от 350 до 800 нанометров, либо стандартный набор флуоресцентных фильтров (значения указаны в столбцах, обозначенных как Зеркало и Набор фильтров , соответственно, в таблице 1).Потери светопропускной способности в системе освещения микроскопа могут варьироваться от 95 до 99 процентов входной мощности в зависимости от количества фильтров, зеркал, призм и линз в оптической цепи. Для типичного инвертированного микроскопа исследовательского класса, подключенного к внешнему светодиодному источнику освещения, менее 3 процентов света, выходящего из жидкостного световода, доступно для возбуждения флуорофоров, расположенных в фокальной плоскости объектива. Аналогичная степень потери света происходит с внешними металлогалогенными источниками света, подключенными к микроскопу через жидкостный световод, а также с традиционными ксеноновыми и ртутными дуговыми лампами, прикрепленными непосредственно к осветителю через ламповый корпус.

В коммерческих светодиодных фонарях отдельные диодные модули можно легко заменить, чтобы получить ширину полосы возбуждения, подходящую для различных флуорофоров, используемых в каждом эксперименте. Интенсивность каждого светодиодного модуля также можно независимо отрегулировать с точными электрическими шагами (в процентах от максимальной мощности), чтобы периоды возбуждения освещения можно было сбалансировать с чувствительностью детектора, чтобы избежать фототоксичности образца. Еще одним преимуществом светодиодов является их способность мгновенно загораться с полной интенсивностью при подаче электрического тока.В отличие от ламп дугового разряда и ламп накаливания, светодиоды можно многократно модулировать, включать и выключать без вредного воздействия на их срок службы. Кроме того, полностью электронная система освещения на диодах лишена механических частей и не вызывает проблемных вибраций, создаваемых движением затвора и фильтра нейтральной плотности.

Уникальным аспектом светодиодного освещения является выдающаяся пространственная и временная стабильность (по сравнению с традиционными источниками освещения), которая позволяет использовать высокоточные методы количественного анализа в течение продолжительных периодов времени.Светодиоды управляются полностью обратимым фотоэлектрическим эффектом во время работы. В результате светодиоды имеют самые низкие рабочие температуры среди всех источников света в оптической микроскопии и являются одними из самых стабильных во временном и пространственном отношении, а также в распределении длин волн. Кроме того, при условии, что светодиоды работают при правильном напряжении и токе, они имеют значительно более длительный срок службы, чем любой из других доступных в настоящее время источников света (см. рис. 2). Ртутные и ксеноновые дуговые лампы имеют срок службы от 200 до 400 часов (соответственно), тогда как металлогалогенные источники работают 2000 часов и более.Вольфрамово-галогенные лампы накаливания имеют срок службы от 500 до 2000 часов в зависимости от рабочего напряжения. Напротив, многие светодиодные источники демонстрируют срок службы более 10 000 часов без существенной потери интенсивности, а некоторые производители гарантируют срок службы 100 000 часов до того, как интенсивность источника упадет до 70 процентов от первоначального значения.

Все лампы, выделяющие значительное количество тепла, включая светодиоды, также демонстрируют зависимость мощности излучения от температуры источника.Для ламп накаливания и дуговых ламп требуется период времени до одного часа, пока источник освещения не станет достаточно стабильным, чтобы можно было производить воспроизводимые измерения или собирать цейтраферные видеопоследовательности без существенных изменений интенсивности во времени. Этот длительный период ожидания не требуется для светодиодов, которые способны реагировать очень быстро (в течение нескольких микросекунд). Однако версии с самой высокой мощностью также могут генерировать значительное количество тепла (приблизительно от 60 до 70 процентов своей мощности) во время прогрева и из-за их высокой скорости подвержены влиянию высокочастотной нестабильности в источнике питания.При работе светодиодов изменение тока может привести к смещению пика излучения, аналогичному по величине наблюдаемому в линиях дуговых ламп. Этот эффект часто возникает, если кристалл светодиода не является идеально однородным, а величина сдвига часто зависит от типа и качества полупроводникового кристалла, используемого при изготовлении устройства. Стабильность длины волны может быть обеспечена при использовании светодиодов путем калибровки спектрального выхода с рабочим током перед началом экспериментов.

Кремниевые диоды излучают свет в ближней инфракрасной ( ИК ) области, но диоды, изготовленные из других полупроводников, могут излучать в видимой и ближней ультрафиолетовой ( УФ ) длинах волн. Типичный светодиодный источник состоит из полупроводникового кристалла размером примерно от 0,3 x 0,3 миллиметра до 1 или 2 квадратных миллиметров. Наиболее распространенные кристаллы, используемые в производстве светодиодов, основаны на смесях элементов периодической таблицы группы III и группы V , таких как GaN (нитрид галлия), SiC (карбид кремния), ZnSe ( селенид цинка) и GaAlAsP (смесь галлия, алюминия, мышьяка и фосфора).Каждый из этих кристаллов излучает в разных диапазонах волн (см. рис. 1 и табл. 2). Тщательный контроль относительных пропорций полупроводников, а также добавление примесей для изменения электронных свойств кристаллической решетки позволяет производителям и исследователям производить диоды, излучающие красный, оранжевый, желтый или зеленый свет. Спектральная полоса этих излучений обычно находится в диапазоне от 12 до 40 нанометров без существенных внеполосных компонентов в инфракрасном или ультрафиолетовом диапазоне длин волн (спектральные области, вредные для визуализации живых клеток). Применение карбида кремния и нитрида галлия в светодиодах привело к созданию устройств, которые излучают в синей области (полезно для возбуждения вариантов голубого, зеленого и желтого флуоресцентных белков), а сочетание нескольких цветов в разных пропорциях может генерировать различные цветовые температуры белого. света для применения в проходящей микроскопии.

В типичной конфигурации для освещения оптической микроскопии один или несколько кристаллов встроены в более крупную светодиодную структуру для защиты и более эффективного сбора света, а также для простоты электрического подключения и термообработки.Одним из основных преимуществ светодиодной технологии является то, что небольшие отдельные блоки могут быть объединены для создания источника света, имеющего форму, наиболее подходящую для конкретного применения. Возможные геометрии источника ограничены только рассеиванием тепла и допустимой плотностью корпуса технологии поверхностного монтажа ( SMD ), используемой для интеграции нескольких кристаллов на печатной плате. Таким образом, можно изготовить очень плотные, яркие, специально разработанные источники света, чтобы они соответствовали параметрам сбора входных данных целевой оптической системы.В микроскопии несколько светодиодов могут быть объединены в компактный и эффективный внутренний или внешний источник света, который излучает большой поток квазимонохроматических фотонов с небольшой площади, чтобы полностью заполнить апертуру объектива (или конденсора).

Основные свойства светодиодов

Основные характеристики светодиодов отличаются от характеристик других источников освещения, обычно используемых в оптической микроскопии. Таким образом, светодиоды представляют собой уникальную категорию некогерентных источников света, способных обеспечивать непрерывное и эффективное освещение от простого двухэлементного полупроводникового диода (называемого чипом или кристаллом ), заключенным в прозрачный корпус из эпоксидной смолы, который, во многих случаях также выполняет двойную функцию проекционного объектива. Общая концепция работы светодиодов чрезвычайно проста. В одной из двух полупроводниковых областей чипа преобладают отрицательные заряды (область n ), а в другой преобладают положительные заряды (область p ). Когда к электрическим выводам приложено достаточное напряжение, создается ток, поскольку электроны переходят через соединение между двумя полупроводниками из области n в область p , где отрицательно заряженные электроны объединяются с положительными зарядами.Промежуточная область или соединение между двумя полупроводниками известна как обедненная область (см. рис. 3). Каждая рекомбинация зарядов, происходящая в обедненной области, связана с уменьшением уровня энергии (равного заряду, умноженному на ширину запрещенной зоны, В(г) , полупроводника), что может привести к высвобождению кванта электромагнитного излучения в форма фотона, имеющего энергию (и длину волны), равную энергии запрещенной зоны. Полоса пропускания длин волн излучаемых фотонов является характеристикой полупроводникового материала (см. Таблицу 2), поэтому различные цвета могут быть легко получены путем внесения изменений в полупроводниковый состав чипа.

Варианты цвета светодиодов

Название цвета Длина волны
(нанометров)
Полупроводник
Состав
Ультрафиолет 395 InGaN/SiC
Сине-фиолетовый 430 GaN/SiC
Супер синий 470 GaN/SiC
Зеленый 520 InGaN/сапфир
Чисто-зеленый 555 GaP/GaP
Зелено-желтый 567 GaP/GaP
Желтый 585 GaAsP/GaP
Оранжевый 605 GaAsP/GaP
Супер оранжевый 612 АлГаИнП
Супер красный 633 АлГаИнП
Ультракрасный 660 GaAlAs/GaAs
Ближний инфракрасный 700 GaP/GaP
Инфракрасный 880 GaAlAs/GaAs
Бледно-белый 6500К InGaN/SiC
Таблица 2

В качестве полупроводниковых материалов светодиоды обладают свойствами, общими для элементов из категории кремния периодической таблицы, и демонстрируют переменные характеристики электропроводности.Типичные полупроводники имеют значения электрического сопротивления, промежуточные между проводниками и изоляторами, и их поведение моделируется в терминах электронной зонной теории для твердых тел. В кристаллическом твердом теле электроны занимают большое количество энергетических уровней, которые сгруппированы в почти непрерывные энергетические зоны, ширина и расстояние между которыми значительно различаются в зависимости от конкретных свойств материала. На более высоких энергетических уровнях для определения ширины запрещенной зоны для конкретного материала используются две отдельные полосы, называемые валентной полосой и полосой проводимости .Электроны валентной зоны, которые образуют фиксированные локализованные связи между атомами в твердом теле, имеют меньшую энергию, чем высокоподвижные электроны зоны проводимости. Проводники имеют перекрывающиеся валентную зону и зону проводимости, что позволяет валентным электронам переходить в зону проводимости с образованием дырок (вакансий с суммарным положительным зарядом) в валентной зоне. Электроны от соседних атомов могут легко мигрировать через решетку в дырки, создавая тем самым движение вакансий в обратном направлении.Напротив, изоляторы имеют полностью занятые валентные зоны и гораздо большую ширину запрещенной зоны, что требует значительных затрат энергии для вытеснения валентных электронов в зону проводимости.

Ширина запрещенной зоны в полупроводниках мала, но конечна, и при комнатной температуре простого теплового возбуждения достаточно, чтобы переместить часть электронов в зону проводимости. Большинство электронных устройств, включающих полупроводники (такие как диоды и транзисторы), сконструированы таким образом, что требуется приложение напряжения, чтобы вызвать изменения в распределении электронов между валентной зоной и зоной проводимости, необходимые для обеспечения протекания тока.Существуют большие различия в потенциале запрещенной зоны между различными полупроводниками, хотя расположение зон во всех этих материалах одинаково. Кремний, который является простейшим собственным полупроводником, не имеет подходящей структуры запрещенной зоны, чтобы его можно было использовать в конструкции светодиодов (но кремний по-прежнему используется во многих других устройствах, включая интегральные схемы). Тем не менее, характеристики проводимости кремния могут быть улучшены путем легирования (рис. 3), что вводит незначительные количества примесей для создания дополнительных электронов или вакансий (дырок) в природной кристаллической структуре.

Процесс легирования лучше всего описывается с помощью элемента кремния, члена группы IV периодической таблицы. Кремний имеет четыре валентных электрона, которые участвуют в связывании с соседними атомами в чистом кристалле, не оставляя дефицита или избытка. Если небольшое количество элемента группы III (имеющего три валентных электрона) смешать с твердым кремнием, то теперь будет доступно недостаточное количество электронов для удовлетворения всех требований к связыванию, что приведет к образованию отверстий в кристалле и созданию общего положительного заряда для классификации. легированный кремний как полупроводник типа p .Бор является одним из элементов, который обычно используется для легирования чистого кремния для достижения характеристик типа p . Напротив, добавление элемента группы V , такого как фосфор (имеющий пять валентных электронов), к чистому кремнию создает полупроводник типа n , который имеет чистый отрицательный заряд из-за дополнительных валентных электронов. Два наиболее распространенных полупроводниковых элемента, кремний и германий, как правило, не подходят для изготовления светодиодов из-за значительного количества тепла, выделяемого в местах соединения, а также из-за низкого уровня излучения видимого и инфракрасного света.

Фотонно-излучающий диод p-n переходы обычно основаны на смеси элементов группы III и группы V , таких как галлий, мышьяк, фосфор, индий и алюминий. Относительно недавнее добавление карбида кремния и нитрида галлия к этой полупроводниковой палитре привело к появлению синих диодов, которые можно комбинировать с другими цветами или вторичными люминофорами для получения светодиодов, излучающих белый свет. Фундаментальным ключом к управлению свойствами светодиодов является электронная природа перехода p-n между двумя разными полупроводниковыми материалами.Когда сплавляются разнородные легированные полупроводники, протекание тока в переходе и характеристики длины волны излучаемого света определяются электронным характером каждого материала. Как правило, ток легко течет в одном направлении через переход, но не в другом, что составляет базовую конфигурацию диода. Этот тип поведения лучше всего понять с точки зрения перехода электронов и дырок в двух материалах и через соединение. Электроны из полупроводника типа n переходят в положительно легированный (типа p ) полупроводник, который имеет вакантные дырки, позволяя электронам «прыгать» из дырки в дырку.Результатом этой миграции является то, что дырки кажутся движущимися в противоположном направлении или от положительно заряженного полупроводника к отрицательно заряженному полупроводнику. Электроны из области типа n и дырки из области p рекомбинируют вблизи перехода, образуя обедненную область (рис. 3), в которой не остается носителей заряда. Таким образом, в области истощения устанавливается статический заряд, который препятствует протеканию тока, если не приложено внешнее напряжение.

Для настройки диода электроды размещаются на противоположных концах полупроводникового устройства p-n для подачи напряжения, способного преодолеть эффекты обедненной области. Как правило, область типа n соединяется с отрицательной клеммой, а область типа p соединяется с положительной клеммой (известной как прямое смещение перехода), так что электроны будут течь от n — материал типа p , и отверстия будут двигаться в противоположном направлении.Чистый эффект заключается в том, что зона истощения исчезает, и электрический заряд перемещается по диоду, при этом электроны направляются к переходу из материала типа n , тогда как дырки направляются к переходу из материала типа p . Комбинация дырок и электронов, втекающих в переход, позволяет поддерживать непрерывный ток через диод. Хотя управление взаимодействием между электронами и дырками в p-n переходе является фундаментальным элементом конструкции всех полупроводниковых диодов, основной целью светодиодов является эффективная генерация света.Генерация видимого света за счет инжекции носителей заряда через переход pn имеет место только в полупроводниковых диодах с определенным составом материалов, что привело к поиску новых комбинаций, обладающих необходимой шириной запрещенной зоны между зоной проводимости и орбиталями валентная полоса. Кроме того, продолжаются исследования по разработке архитектуры светодиодов, которые минимизируют поглощение света диодными материалами и более устойчивы при концентрации излучения света в определенном направлении.

Светодиодная конструкция

К числу критических аспектов производства светодиодов относятся характер элементов, используемых в полупроводниках типа n и p , а также их физическая геометрия, конструкция корпуса устройства и конфигурация пути выхода света. . Базовая структура типичного светодиода состоит из полупроводникового материала (кристалла или чипа), рамы, на которой установлен кристалл, и герметизирующего материала, окружающего сборку (см. рис. 4).В большинстве случаев светодиодный полупроводник поддерживается в чашке отражателя, которая прикреплена к электроду (катоду), а верхняя поверхность чипа соединена золотым проводом со вторым электродом (анодом). Некоторые из более сложных конструкций соединительной структуры требуют двух соединительных проводов, по одному на каждый электрод. В дополнение к очевидным различиям в длине волны излучения различных светодиодов существуют также различия в форме, размере и диаграмме направленности. Полупроводниковые светодиодные чипы имеют размер до нескольких квадратных миллиметров, а диаметр системы корпус/линза варьируется от 2 до 10 миллиметров.Чаще всего КОРПУС светодиода имеет полусферическую геометрию, но они также могут быть прямоугольными, квадратными, треугольными или многоугольными.

На рис. 4 представлены архитектурные детали двух популярных конструкций светодиодных корпусов. Обычный полусферический 5-миллиметровый светодиод с выводной рамкой, показанный на рисунке 4 (а), обычно используется в качестве индикаторной лампы для электронных приборов. Эпоксидные смолы используются для заливки герметизирующей системы в этих светодиодах, которые также имеют цилиндрическую и прямоугольную геометрию линз.Кристалл закреплен в конической чашке отражателя, которая припаяна к выводу катода, а анод соединен с кристаллом соединительной проволокой. Свет, исходящий от боковых сторон светодиода, отражается чашкой в ​​эпоксидный КОРПУС. Плоский отлив в основании купола из эпоксидной смолы служит индикатором полярности свинца. Как правило, эти индикаторные светодиоды содержат кристалл размером от 0,25 до 0,3 миллиметра сбоку, а диаметр линзы составляет от 2 до 10 миллиметров. Поперечное сечение диода с перевернутой микросхемой GaInN высокой мощности, показанное на рис. 4(b), построено на алюминиевом или медном стержне радиатора, который можно припаять к печатной плате для более эффективного отвода тепла.Инкапсуляция кристалла представляет собой защитный силиконовый слой, предназначенный для преодоления полного внутреннего отражения излучаемых волновых фронтов и направления их через большую пластиковую линзу. Золотая проволока служит для соединения большого катодного вывода с матрицей, которая закреплена на кремниевой микросхеме для защиты от электростатического разряда. Анод (не показан) аналогичен по конфигурации катоду, но выступает от корпуса в противоположном направлении. Светодиоды этой конструкции в настоящее время являются предпочтительным выбором для освещения в флуоресцентной микроскопии.

Цвет излучения светодиода определяется комбинацией полупроводников, используемых в процессе изготовления, тогда как оптические характеристики обычно контролируются переменными в упаковке. Угол луча может варьироваться от узкого до широкого (см. рис. 5) и определяется формой чашки отражателя, размером и конструктивными критериями полупроводника, расстоянием от поверхности чипа до верхней части корпуса или системы линз. и геометрия объектива. Профили излучения светодиодов в целом можно разделить на два класса: краевых излучателей, излучателей (рис. 4(a)) и поверхностных излучателей, излучателей (рис. 4(b)).Большинство поверхностных излучателей имеют диаграмму излучения Lambertian (см. рис. 5(d)), где профиль интенсивности пропорционален косинусу угла излучения, который отсчитывается от оси, перпендикулярной поверхности кристалла. Напротив, краевые излучатели обычно излучают свет из небольшой области (размером примерно 50 микрометров) по бокам кристалла в виде сложной схемы, зависящей от оси. Свет, выходящий из краевого излучателя, несимметричен, с быстрой осью , перпендикулярной поперечному размеру края, и медленной осью , параллельной кристаллу.Чтобы сфокусировать и коллимировать свет со всех четырех сторон светодиода с торцевым излучателем, кристалл обычно размещают внутри отражающей чаши (рис. 4(а)) за счет увеличения размера источника.

На Рисунке 5(d) показаны диаграммы направленности излучения в дальней зоне для светодиодов с плоскими (Рисунок 5(a)), полусферическими (Рисунок 5(b)) и параболическими (Рисунок 5(c)) линзами. Три модели выбросов на рисунке 5(d) нормализованы и наложены друг на друга для целей сравнения. Обратите внимание, что при F=60 диаграмма излучения планарного ламбертовского диода снижается до 50 процентов от максимального значения, тогда как полусферический светодиод имеет более симметричное распределение.Тонирование, применяемое к некоторым эпоксидным линзам, не определяет цвет излучения светодиода, а скорее используется в качестве удобного индикатора цвета лампы, когда она неактивна. Конструкции светодиодов, предназначенные для приложений, требующих высокой интенсивности (таких как флуоресцентная микроскопия), обычно имеют прозрачные линзы без оттеночных или диффузионных добавок. Эта конфигурация обеспечивает максимальный уровень светоотдачи и обычно предназначена для использования луча нестандартной формы для наиболее эффективной передачи света в систему собирающих или проекционных линз.В качестве альтернативы светодиодные линзы диффузионного типа содержат встроенные частицы стекла, которые расширяют излучаемый световой конус под большим углом. Этот тип линз обычно используется в приложениях, в которых светодиод просматривается напрямую, например, для индикаторных ламп на панелях оборудования.

Выбор материалов и технологий изготовления светодиодов определяется двумя основными целями: максимизация генерации света в гибридных полупроводниковых материалах и эффективное извлечение света, создаваемого устройством.В типичных переходах pn электроны и дырки из материалов типа n и p (основные носители ) инжектируются через переход, чтобы установить протекание тока и произвести свет ( радиационная рекомбинация ) в определенном диапазоне длин волн. Этому процессу часто препятствует безызлучательная рекомбинация неосновных носителей (электронов в материалах типа p и дырок в материалах типа n ) с основными носителями.Кроме того, наличие примесей, структурных дислокаций и других кристаллических дефектов в полупроводниковых материалах может привести к безызлучательной рекомбинации, не приводящей к испусканию фотона. Таким образом, одной из основных целей при разработке светодиодов является максимизация излучательной рекомбинации носителей заряда за счет тщательного выбора подходящих полупроводниковых материалов для обеспечения соответствующей зонной структуры для получения благоприятных значений квантовой эффективности. Другая важная цель, как более подробно обсуждается ниже, состоит в том, чтобы гарантировать, что максимально возможное количество света, генерируемого светодиодом, может выйти из устройства и использоваться для освещения.

Длина волны (и цвет) света, излучаемого полупроводниковым диодом, определяется разницей в энергии между рекомбинирующими электронно-дырочными парами валентной зоны и зоны проводимости, как описано ранее. Приблизительные энергии носителей соответствуют верхнему уровню энергии валентной зоны и самой низкой энергии зоны проводимости. В результате длина волны ( l ) излучаемого фотона аппроксимируется следующим выражением:

л =
ч с/Е бг

, где h — постоянная Планка, c — скорость света, а E bg — ширина запрещенной зоны.Чтобы модулировать длину волны испускаемого излучения, необходимо тщательно выбирать полосу пропускания полупроводникового материала, используемого для изготовления диода. Арсенид галлия является популярным диодным материалом и служит прекрасным примером того, как можно изменить зонную структуру полупроводника, чтобы изменить длину волны излучения светодиода. Ширина запрещенной зоны арсенида галлия составляет примерно 1,4 электрон-вольта, что приводит к излучению примерно на 900 нанометрах в ближней инфракрасной области. Чтобы увеличить частоту излучения для достижения длин волн в видимой красной области (650 нанометров), ширина запрещенной зоны должна быть увеличена примерно до 1.9 вольт. Этого можно добиться путем смешивания арсенида галлия с совместимым материалом, имеющим большую ширину запрещенной зоны (например, фосфид галлия; ширина запрещенной зоны 2,3 электрон-вольта). Таким образом, светодиоды, изготовленные из соединения GaAsP (фосфид арсенида галлия), могут быть адаптированы для получения ширины запрещенной зоны с любым значением между 1,4 и 2,3 электрон-вольта путем регулировки соотношения содержания мышьяка и фосфора. Другие комбинации полупроводников могут аналогичным образом применяться для генерации длин волн излучения, охватывающих ближний ультрафиолетовый, видимый и ближний инфракрасный диапазоны спектра.

Эффективное извлечение света, генерируемого светодиодом, является еще одной важной проблемой при производстве этих полупроводниковых устройств. Поскольку объемная обедненная область внутри светодиодного кристалла представляет собой изотропный (ламбертовский) излучатель, обычно предполагается, что свет, покидающий переднюю поверхность кристалла, также будет изотропным во всех направлениях. Однако из-за явления полного внутреннего отражения только часть света, изотропно генерируемого в полном объеме полупроводникового чипа, действительно может выйти во внешнюю среду.В большинстве случаев примерно 50 процентов света, генерируемого внутри, теряется из-за отражений и других явлений, и еще меньше света излучается под большими углами.

Согласно закону Снеллиуса, свет может переходить из среды с более высоким показателем преломления в среду с более низким показателем преломления (фактически из полупроводника в окружающую атмосферу) только в том случае, если выходящие волновые фронты пересекают границу раздела двух сред под углом меньше чем критический угол для двух сред.В типичном светодиоде кубической геометрии только около 2 процентов генерируемого света может выйти через верхнюю поверхность (фактическое значение зависит от конкретных полупроводниковых материалов и характеристик перехода). Остаток поглощается внутри полупроводника, как описано выше. В качестве примера на рис. 6 показано прохождение света из слоистого полупроводника с показателем преломления n s в эпоксидную линзу с меньшим показателем преломления ( n e ).Угол, образуемый выходным конусом, определяется критическим углом q c для двух материалов. Световые волны, выходящие из светодиода под углами менее q c , уходят в эпоксидную смолу с минимальными потерями на отражение, а волны, распространяющиеся под углами больше q c , испытывают полное внутреннее отражение на границе и не выходят наружу. Устройство. Однако из-за кривизны купола из эпоксидной смолы в примере на рис. 6 большинство световых волн, выходящих из полупроводникового материала, сталкиваются с поверхностью раздела эпоксидная смола/воздух почти под прямым углом и выходят из корпуса с небольшими потерями на отражение.

Количество света, излучаемого светодиодом, зависит от количества поверхностей, через которые свет может выходить, и от того, насколько эффективно это может происходить на каждой поверхности. Почти все светодиодные структуры состоят из многослойной конфигурации, в которой процессы эпитаксиального роста кристаллов используются для последовательного осаждения ряда материалов с согласованной решеткой друг на друга для настройки свойств чипа. Можно использовать широкий спектр структурных комбинаций, при этом каждая система имеет различную многоуровневую архитектуру для оптимизации характеристик производительности.В большинстве случаев требуется вторичный этап роста для нанесения монокристаллического слоя на поверхность материала подложки, выращенного в объеме. К числу соображений, необходимых для обеспечения высокого уровня производительности, относятся физические свойства полупроводниковых материалов, расположение перехода p n (где происходит излучение света) и строгий контроль кристаллических дефектов, все из которых могут повысить или понизить эффективность генерации света.

Эпитаксиальный рост кристаллов включает жидкостное или химическое осаждение из паровой фазы одного материала на другой при попытке уменьшить количество дефектов в слоистой структуре за счет сохранения точного соответствия постоянных атомной решетки и коэффициента теплового расширения.Для создания эпитаксиальных слоев используется ряд методов, в том числе жидкофазная эпитаксия ( LPE ), парофазная эпитаксия ( VPE ), металлоорганическое эпитаксиальное химическое осаждение из паровой фазы ( MOCVD ) и молекулярно-лучевая эпитаксия ( MBE). ). Каждая методология имеет определенные преимущества в отношении оптимальных полупроводниковых материалов и условий производства. Среди множества стратегий, лежащих в основе применения различных многослойных полупроводниковых конфигураций, можно назвать микроструктурирование областей p и n , параметры перехода, требования к отражающему слою для повышения внутренней квантовой эффективности, добавление буферных слоев с градиентным составом (предназначенных для преодоления несоответствия решеток). между слоями) и цели ширины запрещенной зоны для управления профилем излучения.

Источники освещения на основе светодиодов

, предназначенные для микроскопии, используют три разных принципа для отражения и сбора света, генерируемого внутри полупроводникового кристалла. В первом и наиболее распространенном подходе используется прозрачный формованный пластик (полимер) для сбора и фокусировки излучаемого света. Несмотря на то, что этот метод подходит для приложений с низким уровнем светлого поля, он не особенно полезен в общей микроскопии из-за ограниченной оптической мощности, доступной от одного диода. Второй подход предполагает организацию небольшого массива светодиодных кристаллов непосредственно на печатной плате и использование специализированной оптической системы коллектора.Плотность упаковки светодиодов ограничена только необходимостью соединять каждый кристалл отдельными соединительными проводами и включать механизм рассеивания тепла. Основным недостатком вложенных печатных светодиодов является потеря света, происходящая с краев устройств. Третий метод заключается в размещении кристалла светодиода в зеркальном углублении, которое служит отражателем, а затем в размещении этих блоков на печатной плате. Однако, поскольку отражатели больше, чем отдельные кристаллы, этот метод приводит к меньшей плотности упаковки.

Поскольку каждый кристалл светодиода представляет собой отдельный источник света, при построении большой диодной матрицы с использованием нескольких устройств сбор излучаемого света требует стратегии, отличной от той, которая используется с обычными лампами. Наиболее эффективный механизм сбора света от вложенных друг в друга светодиодов включает в себя применение матрицы микролинз, расположенной на надлежащем расстоянии от печатной платы диодов. Подходящая матрица линз может быть изготовлена ​​из формованного пластика или стекла и должна быть сконструирована таким образом, чтобы каждый светодиод имел отдельную собирающую линзу.Затем массив микролинз проецирует свет от отдельных источников на макроскопическую собирающую линзу оптической системы микроскопа с меньшей числовой апертурой и большим фокусным расстоянием, чем это требуется для традиционной лампы. Дополнительным преимуществом этого типа оптической системы является более низкая степень хроматической и сферической аберраций. Основная цель проектирования конфигурации микролинза-светодиод (как и любого другого источника освещения) состоит в том, чтобы захватить как можно больше света и эффективно доставить его в угол приема оптической системы освещения микроскопа, чтобы полностью и однородно заполнить Конденсорная (или объективная) апертурная диафрагма с аксиальным, параллельным светом.

Светодиоды белого света

Наиболее широко используемые светодиоды текущего поколения в основном представляют собой монохроматические излучатели высокой яркости, но все большее число приложений (например, микроскопия в проходящем свете) требуют широкого спектра или белого света. Существует два основных подхода к получению белого света от устройств, которые в основном являются монохроматическими. Один метод основан на объединении диодов трех разных цветов в одной оболочке или различных полупроводниковых материалах в общем кристалле (в такой пропорции, чтобы выходной сигнал казался белым).В другом методе используется фиолетовый или ультрафиолетовый светодиод для получения энергии, возбуждающей вторичный люминофор, который затем излучает белый свет (см. рис. 7 (а)). Светодиоды белого света потенциально очень энергоэффективны по сравнению с лампами накаливания. Например, в то время как обычные источники света имеют среднюю мощность от 15 до 100 люмен на ватт, эффективность белых светодиодов, по прогнозам, достигнет более 300 люмен на ватт в результате постоянного развития. Возможно, наиболее важным критерием выбора светодиодов белого света является средняя цветовая температура профиля излучения, которая колеблется примерно от 4500 К до 8000 К, в зависимости от свойств устройства.Выбор наилучшего совпадения цветов для оптической микроскопии должен основываться на характеристиках детектора и возможностях программного обеспечения, но оптимальными должны быть значения, близкие к 5500 К.

Комбинация красных, зеленых и синих диодов в одном корпусе или в ламповом узле, содержащем группу диодов, позволяет генерировать белый свет или любой из 256 цветов за счет использования схемы, которая управляет тремя диодами независимо ( Рисунок 7(б)). В приложениях, требующих полного спектра цветов от одного точечного источника, этот тип диодного формата RGB является предпочтительным методом.Однако большинство диодов белого света изготавливаются с использованием светодиода, излучающего на короткой длине волны (от 365 до 450 нанометров; ультрафиолет в синий цвет), и преобразователя длины волны , который поглощает свет от диода и подвергается вторичному излучению на большей длине волны. Такие светодиоды излучают свет с двумя или более длинами волн, которые при объединении выглядят как белые. Качество и спектральные характеристики комбинированного излучения зависят от материалов, из которых изготовлено устройство. Наиболее распространенные материалы преобразователя длины волны называются люминофорами, которые представляют собой материалы, проявляющие люминесценцию, когда они поглощают энергию от другого источника излучения.Обычно люминофоры состоят из неорганической подложки-хозяина, содержащей оптически активную легирующую добавку. Иттрий-алюминиевый гранат ( YAG ) является распространенным исходным материалом, который можно легировать одним из редкоземельных элементов, например церием.

Светодиодные фонари

Одним из преимуществ использования светодиодов для освещения в флуоресцентной микроскопии является то, что каждый вариант этих полупроводниковых устройств имеет одинаковую эффективность преобразования энергии с ограничением излучения в узком диапазоне длин волн, а светодиоды работают при гораздо более низкой температуре, чем дуговые лампы или лампы накаливания. .В результате для достижения того же оптического выхода, что и у традиционного источника света, требуется гораздо меньше электроэнергии. Кроме того, светодиоды значительно более компактны, чем дуговые лампы, и их можно подключать непосредственно к радиатору, который легко охлаждается с помощью небольшого вентилятора с компьютерным управлением. Такая технология позволяет устанавливать светодиодные источники непосредственно внутри системы микроскопа, ближе к образцу, чтобы потенциально избежать значительной потери интенсивности света (часто превышающей 95 процентов), которая происходит со всеми источниками света, когда они проецируются через оптическую систему.Несмотря на такой высокий уровень гибкости, следует отметить, что для источников на основе светодиодов абсолютно необходим эффективный теплоотвод, поскольку работа при температуре выше комнатной сокращает их ожидаемый срок службы и приводит к потере эффективности оптического выхода.

Оптический выход типичного светодиода (измеряемый как общий поток излучения) примерно пропорционален уровню тока, подаваемого на питание устройства. Конструкции источников питания светодиодов должны учитывать время отклика (порядка микросекунд), нелинейность зависимости напряжения от эмиссии и максимальный рекомендованный управляющий ток.Еще одна первоочередная проблема связана с внутренним уровнем шума светодиодов, хотя эти устройства гораздо более стабильны (по крайней мере, на порядок), чем вольфрамовые галогенные или дуговые лампы. Дальнейшие соображения должны включать возможность быстрого переключения или модуляции светодиодов для приложений в микроскопии. Несмотря на то, что соотношение между входным током и светоотдачей может быть нелинейным, его можно точно измерить и соответствующим образом откалибровать источник питания. В качестве альтернативы, линейное управление может быть достигнуто с помощью широтно-импульсной модуляции, которая регулирует интенсивность светодиода, изменяя количество времени, которое диод проводит во включенном состоянии по сравнению с выключенным состоянием.Такая конструкция позволяет модулировать интенсивность света относительно воспроизводимым образом, изменяя управляющий ток, что устраняет необходимость в шторках или фильтрах нейтральной плотности.

На рис. 8(а) представлена ​​типичная электронная схема, предназначенная для управления одним синим светодиодом поверхностного излучения, который можно использовать для флуоресцентного освещения. Интенсивность выхода светодиода регулируется с помощью потенциометра, а излучение можно включать и выключать с помощью сигнала переключения, полученного от слаботочного 5-вольтового TTL-входа (предпочтительно исходящего от главного компьютера).При настройке фонаря для нескольких светодиодов необходимо учитывать безопасный максимальный ток возбуждения для каждого диода. Светодиоды из одной и той же партии (и дистрибьютора) могут значительно различаться (до вольта) по прямому падению напряжения, а также другим электрическим свойствам из-за присущих им производственных различий, возникающих из различных источников, включая неоднородность исходных материалов. Таким образом, чтобы поддерживать постоянную производительность между диодными блоками, необходимо заранее определить соотношение между удерживающим напряжением и током для каждого светодиода, который будет использоваться в индивидуальном фонаре.В качестве примера производительности светодиода взаимосвязь между временем отклика светодиода на вход прямоугольной формы показана на рисунке 8(b). Обратите внимание, как точно интенсивность выходного сигнала светодиода соответствует шагу напряжения.

В ситуациях, когда для широкополосного освещения требуются светодиоды белого света, можно использовать одноканальный источник тока, интенсивность и переключение которого регулируются путем изменения тока, протекающего через один или несколько светодиодов, согласованных по рабочим характеристикам.В более продвинутых сценариях используются сложные конфигурации светодиодов (сочетающие несколько кристаллов с разными профилями излучения) для получения либо узкополосного излучения для флуоресценции, либо белого света для светлопольного освещения. Этими более сложными конструкциями можно управлять с помощью многоканального источника тока, способного изменять интенсивность или длину волны излучения в микросекундном (или даже наносекундном) временном масштабе. Этот тип источника питания, называемый импульсным режимом с переключением , полезен в технологиях, требующих чрезвычайно коротких световых вспышек, таких как визуализация в течение всего срока службы.Схема импульсного режима полезна для преодоления сдвигов пиковой длины волны излучения из-за неоднородности светодиодов путем предварительной настройки каждого диодного блока на пиковый ток, необходимый для получения желаемой выходной длины волны. Таким образом, среднюю яркость источника можно регулировать, изменяя ширину импульса при фиксированном пиковом токе, что обеспечивает управляемый спектральный выход. Как показано на рис. 8(b), оптический выход следует за текущим импульсом без значительной задержки, а частоты импульсной модуляции возможны в диапазоне мегагерц.

За последние несколько лет было представлено несколько коммерческих светодиодных ламп для флуоресцентной и широкопольной микроскопии в проходящем (белом свете), пример которых показан на рис. 9. Лампа на рис. 9 предназначена для прямого подключения к входному порту осветителя микроскопа. и содержит до четырех независимо управляемых модульных светодиодов для последовательного или одновременного возбуждения нескольких флуорофоров. Отдельные светодиодные модули можно легко заменить, чтобы обеспечить возбуждение флуоресценции во всем видимом и ультрафиолетовом спектре.Модульная конструкция предназначена для того, чтобы будущие светодиоды, независимо от их конфигурации, можно было сделать совместимыми для использования в фонаре. Многоцветные флуоресцентные изображения, полученные с помощью этого лампового блока (называемого Colibri и производимого ZEISS), отличаются очень высокой контрастностью и большим динамическим диапазоном.

Одним из преимуществ встроенного светодиодного фонаря является возможность установки интенсивности освещения для каждого диода в соответствии с требуемым временем интеграции камеры вместо использования нескольких настроек камеры.Кроме того, управление яркостью и переключение светодиодов полностью электронное, что исключает необходимость в механических заслонках и колесах фильтров для большей скорости и виброустойчивости. Низкая выходная мощность светодиодов, которые преобразуют электричество в свет с высокой эффективностью, как обсуждалось выше, устраняет необходимость в вентиляторах или вспомогательных охлаждающих устройствах. Кроме того, поскольку светодиоды не находятся под высоким давлением, их режим отказа безвреден (без взрывов) по сравнению с дуговыми лампами.

светодиодов История | Артограф

Дискавери

Первое известное сообщение о светоизлучающем твердотельном диоде было сделано в 1907 году британским экспериментатором Х.Дж. Раунд. Однако в течение нескольких десятилетий открытие не получило практического применения. Первый практический светодиод был изобретен Ником Холоньяком-младшим в 1962 году, когда он работал в компании General Electric. Первые светодиоды стали коммерчески доступными в конце 1960-х годов и были красного цвета. Они обычно использовались в качестве замены для индикаторов накаливания и в семисегментных дисплеях, сначала в дорогом оборудовании, таком как лабораторное и электронное испытательное оборудование, а затем в таких приборах, как телевизоры, радиоприемники, телефоны, калькуляторы и даже часы.Эти красные светодиоды были достаточно яркими только для использования в качестве индикаторов, так как светоотдачи было недостаточно для освещения области. Позже другие цвета стали широко доступны, а также появились в технике и оборудовании. По мере того, как технология светодиодных материалов становилась все более продвинутой, светоотдача увеличивалась, и светодиоды становились достаточно яркими, чтобы их можно было использовать для освещения.

Светодиодные панели

Существует два типа светодиодных панелей: обычные, использующие дискретные светодиоды, и панели для поверхностного монтажа (SMD).Большинство наружных экранов и некоторые внутренние экраны построены на дискретных светодиодах, также известных как индивидуально установленные светодиоды. Группа красных, зеленых и синих диодов объединяется, чтобы сформировать полноцветный пиксель, обычно квадратной формы. Эти пиксели расположены на равном расстоянии друг от друга и измеряются от центра к центру для абсолютного разрешения в пикселях. Один из крупнейших светодиодных дисплеев в мире имеет длину более 1500 футов (457,2 м) и расположен в Лас-Вегасе, штат Невада, и охватывает опыт Фримонт-стрит.

Большинство экранов для помещений, представленных на рынке, изготавливаются с использованием технологии поверхностного монтажа, и эта тенденция сейчас распространяется и на наружный рынок.Пиксель SMD состоит из красных, зеленых и синих диодов, установленных на наборе микросхем, который затем устанавливается на плате драйвера. Отдельные диоды меньше булавочной головки и расположены очень близко друг к другу. Разница в том, что максимальное расстояние просмотра уменьшено на 25% по сравнению с дискретным диодным экраном с тем же разрешением.

Светодиодные панели

позволяют использовать небольшие наборы сменных светодиодов в одном большом дисплее. Для использования в помещении обычно требуется экран, основанный на технологии SMD и имеющий минимальную яркость 600 кандел на квадратный метр (неофициально называется нит).Обычно этого более чем достаточно для корпоративных и розничных приложений, но в условиях высокой внешней яркости для видимости может потребоваться более высокая яркость. Модные показы и автошоу — два примера светодиодного освещения высокой яркости, для которого может потребоваться более высокая яркость светодиодов. И наоборот, когда экран может появиться в кадре телешоу, часто требуется более низкий уровень яркости с более низкой цветовой температурой (обычные дисплеи имеют точку белого от 6500 до 9000 К, что намного голубее, чем обычное светодиодное освещение). на съемочной площадке телевидения).

Для использования на открытом воздухе в большинстве ситуаций требуется не менее 2000 нит, тогда как модели с более высокой яркостью до 5000 нит еще лучше справляются с прямыми солнечными лучами на экране. Подходящие места для больших экранных панелей определяются такими факторами, как линия прямой видимости, требования местных органов власти к планированию (если установка должна стать полупостоянной), доступ для транспортных средств (грузовики с экраном, установленные на грузовике экраны или краны), кабель пробеги по питанию и видео (с учетом как расстояния, так и санитарно-гигиенических требований), мощности, пригодности грунта для расположения экрана (при отсутствии труб, неглубоких стоков, пещер или туннелей, которые могут не выдержать тяжелые грузы) и препятствия наверху.

Компоненты светодиодов – как они работают? – BeaconMaster

В наши дни существуют более продвинутые методы создания света. Например, сейчас есть плотные люминесцентные лампы, которые позволяют экономить и деньги, и энергию. Есть также светоизлучающие диоды или светодиоды, которые явно лучше люминесцентных ламп и не уступают по яркости, если не ярче, чем лампы накаливания. Но вопрос в том, что такое светодиод.

Что такое светодиод?

Проще говоря, светодиод — это один из многих типов полупроводниковых устройств, которые излучают свет при прохождении через них электрического тока.Светодиоды состоят из двух проводящих ресурсов, которые сохраняют связь друг с другом, когда электричество размазывается по диоду.

С другой стороны, светодиоды меньше по сравнению с другими лампами накаливания и фактически потребляют мало энергии. Светодиоды стали самым эффективным источником освещения. Кроме того, они потребляют на 90 процентов меньше энергии по сравнению с лампами накаливания. Тем не менее, светодиоды — это технология освещения, которая очень универсальна.

Какие компоненты светодиода?

Для подробного описания работы светодиода очень важно сначала объяснить его компоненты.

– Штырь и наковальня

Светодиоды состоят из двух выводов, которые используются для подачи входного напряжения. Эти выводы известны как Post, который является положительным и длинным выводом, и Anvil, отрицательный и меньший вывод. Стойка и наковальня регулируют поляризацию двух отведений. Наковальня, с другой стороны, используется для физического удержания чипа и обеспечивает некоторую направленность и отвод тепла излучаемому свету.

– Полупроводниковый кристалл

Это крошечный блок из полупроводникового материала, в котором собрана заданная эффективная схема.По сути, он считается сердцем электронных устройств и состоит из нескольких интегральных схем.

– Отражающая полость

В светодиодах светоотдача является одним из наиболее важных аспектов. Основная цель этого компонента — сделать свет светодиода еще ярче, сведя его свет только в одну точку.

– Линза или корпус из эпоксидной смолы

Этот светодиодный компонент выполняет три наиболее важные функции, а именно:

  1. Он специально разработан для пропуска большей части света из полупроводника.
  2. Защищает светодиодный полупроводник от внешнего воздействия.
  3. Фокусирует свет.

Однако линза или корпус из эпоксидной смолы полностью вдавливают весь блок, чтобы сделать светодиод практически долговечным.

Как работают светодиоды?

Если вы знакомы с тем, как работают лампы накаливания, то это совершенно другая игра.Светодиодная технология сильно отличается от того, что мы видели раньше.

В отличие от ламп накаливания, которые излучают свет за счет нагревания вольфрамовой нити накала, светодиоды излучают свет благодаря ощущению, известному как электролюминесценция. Это явление, при котором определенный материал излучает свет, когда по нему проходит электрический ток.

Этот сценарий имеет место, как только электроны пересылаются и блокируют электронные свалки. Электронные дыры возникают, если атому не хватает электронов, а затем он получает положительный заряд.Однако количество электронных дырок можно контролировать и создавать, фиксируя полупроводниковые материалы, такие как кремний и германий.

Принцип работы светодиодов

Прежде чем свет начнет излучаться, электрическая энергия должна пройти через драйвер светодиода прежде всего. После этого диод, известный как особая форма полупроводника, светится, когда через него проходит электрическая энергия. С этим мы теперь можем развивать свет от светодиодов. Однако, когда электрическая энергия проходит через диод, светодиод излучает свет, который проходит через фосфорное покрытие, чтобы улучшить качество света, излучаемого светодиодами.

Вывод:

Светодиоды просто созданы для того, чтобы излучать свет. Но оказалось, что светодиоды считаются экологически чистой, долговечной и энергоэффективной заменой традиционному освещению. Поскольку, как уже упоминалось, он потребляет меньше энергии по сравнению с лампами накаливания. Помимо этого, он также имеет много преимуществ. Так что, если вы владелец бизнеса или домовладелец, который ищет лучший и простой способ сократить расходы на электроэнергию, то светодиоды — это лучшее решение.

Похожие

Из чего сделаны светодиоды?


Разобранный на части светодиод (или светоизлучающий диод) представляет собой простое устройство. На самом деле это не что иное, как крошечный полупроводник, состоящий из двух стоек, расположенных близко друг к другу. Однако настоящая история заключается в том, как эти части работают вместе.

Разработка светодиодов

История светодиодов начинается сразу после Второй мировой войны.Когда еще бушевала война, возник большой интерес к материалам для микроволновых и световых детекторов. В это время было разработано множество различных полупроводниковых материалов. На протяжении всего этого процесса свойства взаимодействия этих материалов со светом были подробно исследованы. Затем, в 1950-х годах, стало очевидно, что материалы, способные улавливать свет, также могут излучать свет. В 1960-х годах компания AT&T Bell Laboratories стала первой, кто использовал светогенерирующие свойства светодиодов.Промышленность проявила большой интерес к этой технологии из-за ее преимуществ перед лампочками: они служат дольше, потребляют меньше энергии и не требуют столько энергии для работы. Кроме того, они излучают цветной свет.

Как работают детали светодиодов

Несколько простых деталей, правильно собранных вместе, вызвали технологическую революцию. Вот как эти светодиодные детали выполняют свою работу. Представьте стандартную лампочку. Он излучает свет после того, как провода внутри нагреваются из-за электричества.Светодиод работает иначе. Он генерирует свет не из-за выделения тепла, а из-за электронного возбуждения. Диод — это, по сути, электрический клапан, пропускающий ток только в одном направлении. Когда клапан «включен», электроны перемещаются из области, где электроны плотно сжаты вместе, в область, где они не такие плотные. Это движение вызывает излучение света. Свет становится ярче, когда через него проходит больше электронов.

Преимущество светодиодов

Добавьте к этому тот факт, что большинство устройств имеют много диодов и что устройство позволяет включать одни индикаторы и выключать другие, и вы увидите, насколько устройство может контролировать уровень освещения, интенсивность и цвета.Светодиодные лампы также почти не выделяют тепла. Один только этот факт является революционным, поскольку он означает значительную экономию средств для пользователя и источник освещения, который не так сильно использует наши энергетические ресурсы.

Применение светодиодов

Эти крошечные детали, из которых состоит светодиод, нашли сотни применений, большинство из которых появилось всего за последние пару десятилетий. Теперь они используются в качестве световых индикаторов для стереосистем, микроволновых печей, приборных панелей автомобилей. Они также используются для цифровых дисплеев на цифровых часах, радиочасах и калькуляторах.Инфракрасные светодиоды используются для дистанционного управления телевизорами, стереосистемами и другим электронным оборудованием. Они все чаще используются для телевизионных и компьютерных мониторов. Даже ювелирные изделия и одежда не застрахованы от их воздействия, например, солнцезащитные козырьки с мигающими светодиодами по краям. Революция уже вторглась в вашу жизнь? Если нет, вы должны воспользоваться преимуществами светодиодов. Это нетрудно сделать. Просто купите любое современное электронное оборудование, и вы получите выгоду от этих маленьких простых светодиодных деталей.

Что такое светодиодный чип и почему это важно?

Знаете ли вы, что миллионы людей переходят на светодиодное освещение? И не зря, потому что у светодиодной технологии масса преимуществ. Если энергоэффективность не зажигает в вас искру, возможно, это поможет сэкономить кучу денег! Со всеми этими разговорами о светодиодах, держу пари, вам интересно, как именно они работают. Надеюсь, этот блог найдет вас хорошо! Итак, приступим!

Какие компоненты составляют светодиодную лампочку?

Наиболее важным компонентом светодиодной лампы является чип.Подумайте о компьютерном чипе, который содержит все данные и знания компьютера. Здесь происходит все действие! Если вы еще не знали, LED означает светоизлучающий диод. Диод — это двухсторонний электронный компонент, который излучает свет, позволяя электрическому току течь через лампочку.

Светодиодные чипы состоят из полупроводниковых слоев, которые позволяют протонам и электронам свободно течь.

Почему важны светодиодные чипы?

Эти светодиодные чипы можно найти в каждом светодиодном светильнике, от ламп до трубок.Благодаря своим основным компонентам светодиодные чипы играют огромную роль в определении качества света. Они изготавливаются с различной яркостью, напряжением и длиной волны. Они производятся с помощью процесса, называемого MOCVD или металлоорганического химического осаждения из паровой фазы. Во время этого процесса строятся полупроводниковые слои, позволяющие течь электричеству.

 

Какие существуют типы светодиодных чипов?
SMD (диод для поверхностного монтажа)

Этот тип светодиодного чипа имеет керамическое основание и может быть интегрирован в следующие коммерческие приложения: линейные светодиодные ленты или светильники направленного света

COB (чип на плате) 7

Этот мощный светодиодный чип поставляется с печатной платой.Эта печатная плата контролирует тепловые компоненты лампы и следит за тем, чтобы она не перегревалась.

MCOB (несколько микросхем на плате)

Это несколько микросхем, которые обычно интегрируются в светодиодные лампы и светодиодные трубки

MCCOB (несколько микросхем и чашек на плате)

держатся вместе с чашкой, которая их поддерживает. Эти микросхемы обычно используются в светильниках для высоких пролетов и прожекторах.

Магазин светодиодного освещения

 

Как работают светодиодные микросхемы?

Когда светодиодный чип подключен к источнику питания, через него проходит электрический ток.Когда это происходит, излучается свет (определенного цвета). Как правило, излучаемый свет представляет собой свет синего цвета с длиной волны 450-460 нанометров (при мощности около 3 вольт).

Возможно, на уроках естествознания вы узнали, что белый свет представляет собой комбинацию всех цветов спектра. К сожалению, технология светодиодных чипов не позволяет напрямую производить белый свет.

…Так как же нам превратить этот голубой свет в яркий белый свет, который использовался для

 

Длина волны

Этот процесс осуществляется с помощью так называемых светодиодных люминофоров.Светодиодные люминофоры представляют собой химические порошки, которые преобразуют синий свет в яркий белый свет, который мы привыкли видеть каждый день. Этот процесс известен как преобразование с понижением частоты люминофора, потому что он по существу преобразует синий свет с более высокой энергией в длину волны с более низкой энергией.

 

 

 

Напряжение

В процессе производства светодиодному чипу присваивается диапазон напряжения. Этот диапазон мощности определяет светоотдачу лампы.Вот почему светодиодные лампочки имеют различную светоотдачу; они контролируют электрическую эффективность светодиодной лампочки.

 


Яркость

Светодиодный чип также контролирует светоотдачу лампочки или ее яркость.

 

 

 

Оставайтесь на связи!

Нравится этот блог? Мы хотим знать, о каких темах блога вы хотите читать.

Поделитесь интересующими вас темами блога в разделе комментариев ниже!

Не забудьте поделиться с друзьями на Facebook и подписаться на нас в Twitter !

 

Если вам нравится этот блог, вы также можете прочитать:

 

8 основных преимуществ использования светодиодных ламп

В этом году на Всемирной конференции разработчиков Apple (WWDC) генеральный директор Apple Тим Кук объявил, что В App Store уже 900 000 приложений.Мы можем только предполагать, когда будет выпущено миллионное приложение, но тем не менее цифра впечатляет.

Однако термин «приложение» используется не только для iPhone или iPad, поэтому давайте более широко рассмотрим весь рынок различных мобильных и онлайн-приложений . И представленные здесь приложения — это не просто случайный набор из 10 крутых вещей. У них действительно есть потенциал познакомить вас с вашим более продуктивным я , особенно если вы фрилансер или человек, работающий над независимыми проектами с различными клиентами.

Но давайте начнем с чего-то общего, приложения, которое пригодится всем, кто ценит продуктивную работу и легкий доступ к данным:

1. SugarSync

Официально: SugarSync

Доступно для: Windows, Mac, iOS, Android, Блэкберри, Windows Mobile.

SugarSync был выпущен в качестве конкурента Dropbox, который до сих пор является самым известным решением для онлайн-резервного копирования и синхронизации данных. Но, как оказалось, SugarSync стоит особняком в этой нише, предоставляя отличные функции.Прежде всего, приложения SugarSync настоящие . Это означает, что каждое приложение позволяет вам выполнять любые стандартные операции с вашими файлами, а не только просматривать их, как в некоторых приложениях Dropbox.

Во-вторых, вы можете синхронизировать любую папку на вашем компьютере, а не только одну, и даже выборочно. Например, некоторые папки можно синхронизировать как на компьютере, так и на ноутбуке, в то время как другие могут оставаться доступными только для ноутбука.

В-третьих, он такой же автоматический и без помощи рук, как Dropbox, так что вы даже не заметите, как он работает в фоновом режиме.

2. Почтовый ящик

Официальный: Почтовый ящик

Mailbox, приложение с очень простым названием, штурмом завоевывает рынок. С каждым днем ​​все больше и больше людей волнуются по этому поводу, и не без причины.

Основная сила почтового ящика в том, что он снова делает электронную почту понятной. Или, другими словами, это помогает вам быть продуктивным при работе с электронной почтой.

Почтовый ящик подключается к вашей учетной записи Gmail (скоро обещают включить других провайдеров) и помогает вам управлять своим почтовым ящиком, добавляя целый ряд интересных функций.Вот лишь некоторые из них: вы можете прокручивать сообщения, чтобы архивировать или удалять их, сканировать весь разговор с помощью интерфейса, похожего на чат, откладывать электронные письма, откладывать их на потом и многое другое. В некотором смысле Mailbox — это шедевр дизайна пользовательского интерфейса.

3. Bidsketch

Официально: Bidsketch

Bidsketch — это инструмент для любого фрилансера, агентства или консультанта, который хочет сделать свои предложения для клиентов лучше, функциональнее и проще.

Инструмент работает через Интернет и позволяет вам управлять своими предложениями из любого места.Кроме того, простой в использовании инструмент для создания предложений позволяет создать совершенно новое предложение и отправить его менее чем за час. Сравните это с традиционным методом использования комбинации Word и электронной почты. Команда Bidsketch действительно знает кое-что о продуктивном фрилансе.

Кроме того, Bidsketch также отслеживает каждое предложение и уведомляет вас, когда клиент его просматривает. Это очень удобно и для самих клиентов, потому что они могут сразу одобрить или отклонить ваши предложения и даже подписать их в электронном виде, если это необходимо.

4. Buffer

Официально: Buffer

Buffer начинался как простое веб-приложение для буферизации ваших твитов для автоматической отправки в течение дня.

Идея заключалась в том, что не каждое время дня идеально подходит для твитов, а также то, что отправка слишком большого количества твитов один за другим может оттолкнуть ваших подписчиков. Такие вещи не кажутся пугающими для личного использования, но если вы пишете в Твиттере от имени своей компании, то это совсем другая история.

С тех пор Buffer значительно расширился и теперь позволяет вам одновременно управлять своими учетными записями в Twitter, Facebook и LinkedIn.Кроме того, вы получаете доступ к полной аналитике и статистике кликов для каждой учетной записи. Но самое приятное то, что Buffer предлагает приложения для iOS, Android, расширения для браузера и даже интегрирован во многие другие сервисы в Интернете, такие как: Pocket, Feedly, Instapaper и совсем недавно Followerwonk.

5. Pocket

Официально: Pocket

На мой взгляд, это лучшее приложение для создания и управления личным списком «Читать позже».

Принцип работы Pocket очень прост для пользователя.Когда вы натыкаетесь на что-то, что хотите прочитать позже, все, что вам нужно сделать, это нажать маленькую кнопку Pocket в вашем браузере (или другом устройстве), что сохранит статью в вашем списке «прочитать позже». Затем, когда у вас есть время, вы можете запустить основной список Pocket и вернуться к некоторым статьям, которые вы сохранили.

Сила Pocket заключается в количестве доступных приложений и платформ. Вы можете получить его как расширение для браузера, приложение для Mac, мобильное приложение для iOS, Android, Kindle Fire, WebOS и многое другое.

6. Basecamp

Официально: Basecamp

Короче говоря, Basecamp — это НАСТОЯЩИЙ инструмент управления проектами. Его основной интерфейс основан на веб-интерфейсе, но доступно дополнительное приложение для iPhone, поэтому вы также можете просматривать информацию на ходу.

Преимущество Basecamp в том, что он предлагает четкую информационную панель для любого вашего проекта. На этой панели вы можете просматривать такие вещи, как: обсуждения, списки дел, файлы, которые были прикреплены к проекту, текстовые документы и так далее.Инструмент также имеет несколько учетных записей пользователей для одного проекта/компании, поэтому вы можете сотрудничать со своими коллегами, чтобы сделать свою работу более продуктивной, чем когда-либо.

Basecamp премиум-класса. Если вам нужна бесплатная альтернатива, проверьте Teambox.

7. Remember The Milk (RTM)

Официально: Remember The Milk

Если вам нужно простое управление задачами, RTM предоставит вам все необходимые функции.

Что в нем хорошего (кроме самого названия), так это то, что этот инструмент доступен как через Интернет, так и через несколько мобильных устройств под управлением операционной системы iOS, Android или BlackBerry.Кроме того, вы можете интегрировать его с различными онлайн-сервисами, такими как: Gmail, Google Calendar, MS Outlook, Evernote или даже Twitter (да, вы можете добавлять задачи через Twitter).

Что касается пользовательского интерфейса, то доступно множество сочетаний клавиш, которые сделают вашу повседневную работу еще быстрее.

8. Microsoft OneNote для iOS или Evernote

Официально: OneNote и Evernote

Оба этих инструмента предназначены для того, чтобы делать заметки проще, доступнее и функциональнее.Фишка Microsoft — это новое дополнение к App Store, а Evernote уже давно с нами. Я перечисляю эти инструменты вместе, чтобы вы могли сделать свой собственный выбор и выбрать тот, который кажется более подходящим для ваших нужд.

Между ними есть некоторые различия, но основная функциональность одинакова. Вы можете сделать заметку, любую заметку, и автоматически синхронизировать ее с облаком. Оба инструмента поддерживают изображения, текст, списки, быстрые заметки, списки дел и так далее.

Заметки OneNote можно создавать в приложениях для iPad и iPhone, а также с помощью собственного программного обеспечения для настольных ПК — Microsoft OneNote.Evernote, с другой стороны, предлагает приложения для: Windows, Mac, iOS, Android, BlackBerry и других, так что в некоторых случаях это может быть более функциональным выбором.

На самом деле, мое мнение несколько предвзято, потому что я много лет пользуюсь Evernote и уже привык к нему.

9. TopNotes для iOS

Официально: TopNotes

В настоящее время очень популярны различные «визуальные» приложения для создания заметок. Идея в том, что вы можете работать со своим iPad или iPhone так же, как с листом бумаги. Это означает, что вы можете выбрать различные ручки, карандаши, цвета и создать великолепно выглядящую заметку, включающую ваши собственные рисунки, схемы, диаграммы, эскизы или что-либо еще.

Единственная проблема с большинством подобных приложений, которые я тестировал, заключается в том, что в приложении слишком много покупок. Обычно вы получаете только одну ручку и один цвет, и если вы хотите каким-либо образом настроить свою заметку, вы должны заплатить (иногда безумные суммы денег). Это не относится к TopNotes, и именно поэтому он попал в список. Он предлагает сразу несколько кистей, и вам не нужно доплачивать за привилегию изменить цвет. Короче говоря, приложение просто работает, без хлопот.

10. AOL Reader или Digg Reader

Официально: AOL Reader и Digg Reader

Поскольку Google Reader больше не работает, самое время найти ему замену. Теперь большинство людей знают о Feedly, но я хочу обратить ваше внимание на два других инструмента, которые также есть в этой игре: AOL Reader и Digg Reader.

У них очень похожие интерфейсы и функциональные возможности. Более того, интерфейсы напоминают оригинальный интерфейс Google Reader, что, безусловно, является преднамеренной уловкой их создателей.

Оба инструмента имеют свои плюсы и минусы. У Digg есть приложение для iOS, но AOL предлагает более функциональный интерфейс с некоторыми возможностями тонкой настройки. В конце концов, вам решать, какой инструмент вы в конечном итоге будете использовать. Лично я еще не определился, и постоянно мечусь между ними.

Избранное фото предоставлено Ибрагимом Рифатом через unsplash.com

Canon : Технологии Canon | Научная лаборатория Canon

Для этого сайта требуется браузер с поддержкой JavaScript.

Светодиоды

Светодиоды (LED) — это искусственные источники света, которые могут заменить лампы накаливания или люминесцентные лампы. Давайте взглянем на светодиоды, которые легко найти вокруг нас.

Светодиоды

обычно используются во всех видах приложений. Крошечные красные и зеленые световые индикаторы, которые можно найти здесь и там на электронном оборудовании, таком как телевизоры и компьютеры, — это светодиоды. Они очень эффективно преобразовывают электрический ток непосредственно в свет, но их использование было ограничено техническими ограничениями, препятствующими созданию цветов, отличных от красного и зеленого.В 1990-х годах цветной светодиодный дисплей стал возможен благодаря разработке синих светодиодов, и сейчас мы наблюдаем быстрый рост применения светодиодов. Наружные дисплеи, которые вы видите на стенах зданий и в других местах на городских улицах, используют светодиоды. Они также используются в оптических сканирующих устройствах цветных копировальных машин и сканерах изображений.

Механизм, с помощью которого воздействие света создает электрический ток

Чтобы понять, что такое светодиоды, давайте сначала рассмотрим механизм, с помощью которого воздействие света создает электрический ток, например, в солнечных батареях.Полупроводники, термин, который вы, вероятно, слышите каждый день, являются ключевым компонентом электрических цепей, в том числе компьютеров, и обычно изготавливаются из кремния. В полупроводниках используется либо кремний «n-типа», в котором есть дополнительные электроны, либо кремний «p-типа», в котором отсутствуют электроны, образующие «электронные дыры» или просто «дырки». Сочетание этих двух типов кремния дает «диод с p-n переходом».

Когда p-n-переход подвергается воздействию света, кремний p-типа становится анодом, а кремний n-типа — катодом.Прикрепление электродов к любой стороне, а затем подключение их к внешнему электрическому проводнику создает ток. Это также принцип солнечных батарей.

Как вы думаете, что происходит внутри диода с pn-переходом? Когда кремний подвергается воздействию света, например солнечного, в нем образуются электроны и электронные дырки. Соединение кремния p-типа и кремния n-типа с внешним электрическим проводником заставляет электроны в кремнии n-типа, богатом электронами, двигаться к кремнию p-типа, а электронные дырки в кремнии p-типа, богатом дырками, двигаться. кремния n-типа.Это, в свою очередь, заставляет избыточные электроны течь по электрическому проводнику от электрода, прикрепленного к кремнию n-типа, и направляться к электроду на кремнии p-типа, тем самым генерируя электрический ток.

Поток электрического тока определяется как направление, противоположное направлению потока электронов, таким образом, мы получаем электрический ток, в котором кремний p-типа является анодом, а кремний n-типа — катодом.

Механизм, посредством которого применение тока производит свет

Поскольку при воздействии света на диод с p-n-переходом возникает электрический ток, как и в солнечной батарее, верно и обратное, т.е.е. приложение внешнего электрического тока в противоположном направлении должно вызывать излучение света от p-n перехода. Это явление действительно имеет место. Использование кремния n-типа в качестве катода и кремния p-типа в качестве анода дает свет. Это известно как светоизлучающий диод (LED). Однако световое излучение таких элементарных светодиодов неэффективно, что делает их малопригодными для практического применения. Только после создания pn-переходов с использованием полупроводниковых материалов из соединений арсенида галлия, фосфида галлия и фосфида арсенида галлия светодиоды стали практичными.

Полупроводниковые лазеры также используют pn-переходы

Полупроводниковый лазер — еще одна технология, в которой используются pn-переходы. Создание pn-перехода внутри полупроводника приводит к «инверсии населенностей» за счет электронов, которые текут в кремний n-типа, и электронных дырок в кремнии p-типа. Умело разместив два перпендикулярных зеркала с плоскостями спайности полупроводникового кристалла на обоих концах p-n-перехода, мы можем усилить свет, заставив его прыгать туда-сюда между плоскостями, создавая таким образом лазерный луч, состоящий из света с одинаковой фазой и направлением.Такие полупроводниковые лазеры также называют лазерными диодами.

Эти устройства имеют площадь всего около 300 микрометров и толщину 80 микрометров. Лазерные диоды, использующие фосфид арсенида галлия, которые излучают лазерный луч с длиной волны 700 нанометров, массово производятся для использования в проигрывателях компакт-дисков (CD) и лазерных принтерах.

.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.