2024-04-30
أنواع LED أحادية اللون وتاريخ تطورها
أنواع LED أحادية اللون وتاريخ تطورها
ظهر أول مصدر للضوء LED مصنوع من مبدأ تلألؤ الوصلة PN لأشباه الموصلات في أوائل الستينيات. كانت المادة المستخدمة في ذلك الوقت هي GaAsP، والتي ينبعث منها الضوء الأحمر (μp = 650nm)، وعندما يكون تيار القيادة 20 مللي أمبير، يكون التدفق الضوئي مجرد بضعة أجزاء من الألف من اللومن، وتكون كفاءة الإضاءة المقابلة حوالي 0.1 لومن/ واط. في منتصف سبعينيات القرن العشرين، أدى إدخال العناصر في وN إلى جعل مصابيح LED تنتج الضوء الأخضر (555nm = 555nm)، والضوء الأصفر (590nm = 590nm) والضوء البرتقالي (5p = 610nm)، كما تمت زيادة كفاءة الضوء إلى 1 التجويف / واط. بحلول أوائل الثمانينيات، ظهرت مصادر ضوء GaAlAs LED، مما جعل كفاءة ضوء LED الأحمر تصل إلى 10 لومن/واط. في أوائل التسعينيات، أدى تطوير مادتين جديدتين، GaAlInP بالضوء الأحمر والأصفر وGaInN بالضوء الأخضر والأزرق، إلى تحسين كفاءة الإضاءة LED بشكل كبير. في عام 2000، وصلت كفاءة الإضاءة LED المصنوعة من الأول في المنطقة الحمراء والبرتقالية (μp = 615nm) إلى 100 لومن/واط، بينما يمكن أن تصل كفاءة الإضاءة LED المصنوعة من الأخير في المنطقة الخضراء (μp = 530nm) إلى 50 لومن / واط.
تطبيق ضوء LED أحادي اللون
في البداية، تم استخدام LED كمصدر ضوء مؤشر للأجهزة، وفي وقت لاحق تم استخدام LED بألوان الإضاءة المختلفة على نطاق واسع في إشارات المرور وشاشات العرض ذات المساحة الكبيرة، مما أدى إلى فوائد اقتصادية واجتماعية جيدة. على سبيل المثال، كانت إشارة المرور الحمراء مقاس 12 بوصة في الأصل عبارة عن مصدر ضوء متوهج طويل العمر ومنخفض الكفاءة بقوة 140 واط في الولايات المتحدة، والذي أنتج 2000 لومن من الضوء الأبيض. بعد المرور عبر الفلتر الأحمر، يصل فقدان الضوء إلى 90%، ويترك 200 لومن فقط من الضوء الأحمر. في التصميم الجديد، تستخدم Lumileds 18 مصدر ضوء LED أحمر، بما في ذلك خسائر الدائرة، بإجمالي 14 واط من الطاقة، يمكن أن تنتج نفس تأثير الضوء.
تعد مصابيح إشارة السيارة أيضًا مجالًا مهمًا لتطبيقات مصدر ضوء LED. في عام 1987 بدأت الصين بتركيب مصابيح فرامل عالية على السيارة، لأن سرعة استجابة LED سريعة (مستوى النانو ثانية)، يمكنك السماح للسائق الذي يتابع السيارة بمعرفة حالة القيادة في أقرب وقت ممكن، مما يقلل من حدوث اصطدام خلفي بالسيارة -نهاية الحوادث.
بالإضافة إلى ذلك، تم تطبيق مصابيح LED باللون الأحمر والأخضر والأزرق بالألوان الكاملة في الهواء الطلق، والمشاعل المصغرة للوصلة الرئيسية وغيرها من المجالات.
تعد مصابيح إشارة السيارة أيضًا مجالًا مهمًا لتطبيقات مصدر ضوء LED. في عام 1987 بدأت الصين بتركيب مصابيح فرامل عالية على السيارة، لأن سرعة استجابة LED سريعة (مستوى النانو ثانية)، يمكنك السماح للسائق الذي يتابع السيارة بمعرفة حالة القيادة في أقرب وقت ممكن، مما يقلل من حدوث اصطدام خلفي بالسيارة -نهاية الحوادث.
بالإضافة إلى ذلك، تم تطبيق مصابيح LED باللون الأحمر والأخضر والأزرق بالألوان الكاملة في الهواء الطلق، والمشاعل المصغرة للوصلة الرئيسية وغيرها من المجالات.
تطوير LED الأبيض
بالنسبة للإضاءة العامة، يحتاج الناس إلى المزيد من مصادر الضوء الأبيض. في عام 1998، تم تطوير الضوء الأبيض LED بنجاح. يتم تصنيع مصباح LED هذا عن طريق تعبئة رقائق GaN وعقيق ألومنيوم الإيتريوم (YAG) معًا. تنبعث شريحة GaN من الضوء الأزرق (465nm = 465nm، Wd = 30nm)، ويتم تحفيز فوسفور YAG الذي يحتوي على Ce3+ المصنوع من التلبيد بدرجة حرارة عالية بواسطة هذا الضوء الأزرق وينبعث منه انبعاث ضوء أصفر، بقيمة ذروة تبلغ 550 نانومتر. تم تركيب ركيزة LED الزرقاء في تجويف انعكاس على شكل وعاء ومغطاة بطبقة رقيقة من الراتنج الممزوج بـ YAG، حوالي 200-500 نانومتر. يمتص الفوسفور جزءًا من الضوء الأزرق المنبعث من الركيزة LED، ويتم خلط الجزء الآخر من الضوء الأزرق مع الضوء الأصفر المنبعث من الفوسفور، ويمكن الحصول على الضوء الأبيض. الآن، بالنسبة لمصابيح InGaN/YAG البيضاء، من خلال تغيير التركيب الكيميائي لفوسفور YAG وضبط سمك طبقة الفوسفور، يمكنك الحصول على درجة حرارة لون تتراوح بين 3500-10000 كلفن ضوء أبيض.
