¿Qué es un proyecto LED?
En la mitología griega antigua, Prometeo, el dios que creó a la humanidad, enfureció al dios supremo Zeus para traer luz eterna a la humanidad, y en secreto trajo un arma mágica que podía ahuyentar la oscuridad y traer luz eterna a la humanidad. La humanidad. El fuego del calor y la luz fue cruelmente castigado. Esta historia no sólo muestra la importancia de la luz para la humanidad, sino que también refleja los diversos sufrimientos que la humanidad ha sufrido en la búsqueda de la luz.
Antes de que Edison inventara la luz eléctrica en el siglo XIX, la forma en que los humanos lograban la iluminación era muy simple: dependía directamente de la luz directa de varias fuentes de fuego, como velas y lámparas de aceite. Aunque estos dispositivos emisores de luz han estado encendidos durante mucho tiempo en la larga historia de la humanidad, debido a su eficiencia y calidad luminosa extremadamente bajas, solo pueden conservarse en museos de historia. Después de entrar en el siglo XX, con el estallido de la nueva revolución industrial, los equipos de iluminación representados por la nueva lámpara incandescente inventada por Edison se convirtieron oficialmente en los equipos de iluminación principales en la producción y la vida humana.
Después de la aparición de las lámparas incandescentes, los equipos de iluminación eléctrica en la sociedad humana generalmente han pasado por tres etapas importantes de desarrollo. Las fuentes de luz representativas de estas tres etapas son las lámparas fluorescentes, las lámparas de descarga de gas de alta intensidad y los LED. fuentes de luz. Entre ellas, las lámparas de descarga de gas de alta intensidad no son actualmente equipos de iluminación convencionales en el ámbito civil debido a los estrictos requisitos sobre el entorno de uso y el alto costo. Por lo tanto, sólo existen tres categorías principales de equipos de fuentes de luz que están estrechamente relacionadas con nuestra vida diaria: lámparas incandescentes, lámparas fluorescentes y fuentes de luz LED.
De entre estas tres fuentes de luz, la tecnología de iluminación LED es la última tecnología de iluminación con mayores ventajas. Por lo tanto, desde su aparición en la década de 1960, se ha utilizado ampliamente con el desarrollo de la tecnología de semiconductores moderna. Especialmente después de entrar en el siglo XXI, la tecnología de pantalla LED y la tecnología de pantalla auxiliar LED derivada de la tecnología de iluminación LED han mostrado un impulso de desarrollo cada vez más fuerte.
Además de las cada vez más populares fuentes de luz LED en el campo de la iluminación eléctrica diaria, actualmente existen dos tipos de equipos relacionados con LED en el campo de las pantallas: uno es una pantalla LED que utiliza LED directamente para imágenes, y la otra es una pantalla LED que utiliza LED directamente para imágenes. Las excelentes propiedades de emisión de luz del LED lo convierten en un nuevo tipo de televisor LCD que utiliza LED como luz de fondo del televisor. Otra tecnología de visualización de diodos emisores de luz orgánicos con una tasa de exposición más alta, aunque solo tiene una letra más que el LED, debido a la gran brecha técnica, también se considera una tecnología de visualización completamente nueva y no está dentro del alcance de este artículo. .
La siguiente es la historia del desarrollo del LED:
En 1907, Henry Joseph Wheel observó por primera vez la electroluminiscencia en un trozo de carburo de silicio. Debido a que su luz amarilla es demasiado tenue, no es adecuada para aplicaciones prácticas; lo que es aún más difícil es que el carburo de silicio y la electroluminiscencia no se pueden adaptar bien, y la investigación se ha abandonado. A finales de la década de 1920, Bernhard Gudden y Robert Wichard utilizaron fósforo amarillo extraído del sulfuro de zinc y cobre para producir luz en Alemania. Se detuvo de nuevo debido a la poca luz.
En 1936, George Destiau publicó un informe sobre la luminiscencia del polvo de sulfuro de zinc. Con la aplicación y el reconocimiento generalizado de la corriente eléctrica, finalmente apareció el término "electroluminiscencia". En la década de 1950, los científicos británicos utilizaron el semiconductor arseniuro de galio en experimentos de electroluminiscencia para inventar el primer LED moderno, que apareció en la década de 1960. Se dice que en los primeros experimentos, los LED debían colocarse en nitrógeno líquido para que funcionaran de manera eficiente a temperatura ambiente, por lo que se necesitan más operaciones y avances. Los primeros LED comerciales sólo podían emitir luz infrarroja invisible, pero pronto encontraron aplicaciones en sensores y optoelectrónica. A finales de la década de 1960, se inventó el primer LED rojo visible utilizando fosfuro sobre un sustrato de arseniuro de galio. Los cambios en el fosfuro de galio hacen que los LED sean más eficientes, emitan una luz roja más brillante e incluso produzcan luz naranja.
A mediados de la década de 1970, el fosfuro de galio se utilizaba como fuente de luz y luego emitía una luz gris verdosa. El LED utiliza un chip de fosfuro de galio de doble capa (uno rojo y otro verde) para emitir luz amarilla. En ese momento, los científicos rusos utilizaron esmeril para fabricar LED amarillos. Aunque no tan eficientes como los LED europeos. Pero a finales de los años 1970, podía emitir luz verde pura.
El uso de arseniuro de galio y fosfuro de aluminio a principios y mediados de los años 80 dio lugar a las primeras generaciones de LED de alto brillo, primero rojos, luego amarillos y finalmente verdes. A principios de la década de 1990, el fosfuro de indio, aluminio y galio producía LED de color naranja, naranja, amarillo y verde. Los primeros LED azules históricos también aparecieron a principios de la década de 1990, nuevamente utilizando carborundo, que fue un obstáculo para las primeras fuentes de luz semiconductoras. Según los estándares tecnológicos actuales, es tan tenue como un LED amarillo ruso.
A mediados de la década de 1990, aparecieron los LED GaN ultrabrillantes, seguidos por los LED InGaN que pueden producir luz verde y azul de alta intensidad. El chip de luz azul ultrabrillante es el núcleo del LED de luz blanca. El chip emisor de luz está recubierto con fósforo fluorescente, que luego lo convierte en luz blanca al absorber la fuente de luz azul emitida por el chip. Es esta tecnología la que produce luz de cualquier color visible. Hoy en día, se pueden ver colores novedosos producidos en el mercado de LED, como el agua y el rosa. Los lectores con ideas científicas pueden darse cuenta de que el desarrollo del LED ha pasado por un proceso histórico largo y tortuoso. De hecho, los LED desarrollados recientemente pueden emitir no sólo luz ultravioleta pura, sino también verdadera luz ultravioleta "negra".
Entonces se desconoce hasta dónde llegará la historia del desarrollo de los LED hacia la baja energía. Quizás algún día podamos desarrollar LED que emitan rayos X. Los primeros LED solo podían usarse en luces indicadoras, en las primeras pantallas de calculadoras y en relojes digitales. Pero ahora está empezando a aparecer en el ámbito de los ultrabrillantes. continuará por algún tiempo más.
Capítulo 3: ¿Qué es el LED?
El llamado LED es un diodo emisor de luz. Como su nombre indica, un diodo emisor de luz es un dispositivo electrónico que convierte la energía eléctrica en energía luminosa y tiene las características de un diodo. La estructura básica es un módulo semiconductor electroluminiscente, encapsulado en resina epoxi y sostenido por clavijas como electrodos positivos y negativos.
La estructura de un diodo emisor de luz se compone principalmente de un chip de unión PN, electrodos y sistemas ópticos. Cuando se aplica polarización directa al electrodo, se inyectan electrones y huecos en la región P y la región N respectivamente. Cuando los portadores minoritarios desequilibrados se recombinan con los portadores mayoritarios, el exceso de energía se convierte en energía luminosa en forma de fotones irradiados. El proceso de luminiscencia consta de tres partes: inyección de portador bajo polarización directa, radiación de recombinación y transmisión de energía luminosa. Se aplica un voltaje de CC a través del LED. Cuando la corriente fluye desde el ánodo al cátodo del LED, el cristal semiconductor emite luz de diferentes colores, desde ultravioleta hasta infrarroja. Ajustando la corriente, se puede ajustar la intensidad de la luz. El color se puede cambiar cambiando la corriente, de modo que se pueda emitir luz policromática ajustando la estructura de la banda y la banda prohibida del material.
Existen otros dos tipos de diodos emisores de luz: LD y LED UV.
El diodo láser semiconductor LD (diodo láser) es similar al LED. También es una unión PN. Los electrones se inyectan en la unión PN a través de una fuente de alimentación externa para emitir luz. La estructura de un láser semiconductor suele estar formada por una capa P, una capa N y una capa activa, formando una doble heterounión. Tamaño pequeño, alta eficiencia de acoplamiento y respuesta rápida. LD, luz concentrada, peso ligero, larga vida útil, estructura simple y sólida, utilizada principalmente para iluminación de chasis (como se muestra a la derecha).
También existe el LED UV, UV (ultravioleta) significa luz ultravioleta. A partir del principio del LED, sabemos que cuando la corriente directa fluye a través de la unión P-N del semiconductor, el LED puede irradiar con una alta eficiencia de conversión en el rango de 200-1550 m, incluido el espectro ultravioleta, infrarrojo y visible. Los rayos ultravioleta son invisibles a simple vista. Son un segmento de radiación electromagnética distinta de la luz violeta visible, con longitudes de onda entre 10 y 400 nm. Según sus diferentes propiedades, se suele subdividir en varias partes:
Luz ultravioleta al vacío con una longitud de onda de 10-200 nanómetros.
Luz ultravioleta de onda corta (UV-C) con una longitud de onda de 200-290 nanómetros.