2024-04-30

Monochromatische LED-Typen und ihre Entwicklungsgeschichte

Die erste LED-Lichtquelle, die auf dem Lumineszenzprinzip eines Halbleiter-PN-Übergangs basiert, kam Anfang der 1960er Jahre auf den Markt. Das damals verwendete Material war GaAsP, das rotes Licht (λp = 650 nm) emittiert. Bei einem Antriebsstrom von 20 mA beträgt der Lichtstrom nur wenige Tausendstel Lumen und die entsprechende Lichtausbeute etwa 0,1 Lumen/ Watt. Mitte der 1970er Jahre sorgte die Einführung der Elemente in und N dafür, dass die LED grünes Licht (λp = 555 nm), gelbes Licht (λp = 590 nm) und orange Licht (λp = 610 nm) erzeugte, und die Lichteffizienz wurde ebenfalls auf 1 erhöht Lumen/Watt. In den frühen 1980er Jahren kamen GaAlAs-LED-Lichtquellen auf den Markt, die eine Lichtausbeute von roten LEDs auf bis zu 10 Lumen/Watt ermöglichten. In den frühen 1990er Jahren verbesserte die Entwicklung zweier neuer Materialien, GaAlInP mit rotem und gelbem Licht und GaInN mit grünem und blauem Licht, die Lichtausbeute von LED erheblich. Im Jahr 2000 erreichte die LED aus ersterem im roten und orangen Bereich (λp = 615 nm) eine Lichteffizienz von 100 Lumen/Watt, während die LED aus letzterem im grünen Bereich (λp = 530 nm) eine Lichteffizienz von 50 Lumen erreichen kann /Watt.

Die Anwendung von monochromatischem Licht LED

Ursprünglich wurde LED als Anzeigelichtquelle für Instrumente verwendet, später wurden LEDs verschiedener Lichtfarben häufig in Ampeln und großflächigen Anzeigen eingesetzt, was zu guten wirtschaftlichen und sozialen Vorteilen führte. Die rote 12-Zoll-Ampel beispielsweise war ursprünglich eine langlebige 140-Watt-Glühlichtquelle mit geringem Wirkungsgrad in den Vereinigten Staaten, die 2000 Lumen weißes Licht erzeugte. Nach dem Durchgang durch den Rotfilter beträgt der Lichtverlust 90 %, sodass nur noch 200 Lumen rotes Licht übrig bleiben. Im neuen Design verwendet Lumileds 18 rote LED-Lichtquellen, inklusive Schaltungsverlusten, insgesamt 14 Watt Leistung, die den gleichen Lichteffekt erzeugen können.
Autosignalleuchten sind ebenfalls ein wichtiger Anwendungsbereich von LED-Lichtquellen. Im Jahr 1987 begann China, hohe Bremslichter in Autos einzubauen. Da die LED-Reaktionsgeschwindigkeit schnell ist (Nanosekunden-Niveau), können Sie den Fahrer, der dem Fahrzeug folgt, so früh wie möglich über den Fahrzustand informieren und das Auftreten von Rückwärtsbewegungen reduzieren -Endunfälle.
Darüber hinaus wurden LED-Leuchten im Außenbereich mit rotem, grünem und blauem Vollfarbdisplay, Key-Link-Miniaturtaschenlampen und andere Bereiche eingesetzt.

Entwicklung weißer LED

Für die Allgemeinbeleuchtung benötigen Menschen mehr weiße Lichtquellen. Im Jahr 1998 wurde die Weißlicht-LED erfolgreich entwickelt. Diese LED wird durch Zusammenpacken von GaN-Chips und Yttrium-Aluminium-Granat (YAG) hergestellt. Der GaN-Chip emittiert blaues Licht (λp = 465 nm, Wd = 30 nm), und der durch Hochtemperatursinterung hergestellte YAG-Leuchtstoff mit Ce3+ wird durch dieses blaue Licht angeregt und emittiert gelbes Licht mit einem Spitzenwert von 550 nm. Das blaue LED-Substrat ist in einem schalenförmigen Reflexionshohlraum installiert und mit einer dünnen Schicht aus mit YAG gemischtem Harz (ca. 200–500 nm) bedeckt. Ein Teil des vom LED-Substrat emittierten blauen Lichts wird vom Leuchtstoff absorbiert, der andere Teil des blauen Lichts wird mit dem vom Leuchtstoff emittierten gelben Licht gemischt, wodurch weißes Licht erhalten werden kann. Nun können Sie bei weißen InGaN/YAG-LEDs durch Ändern der chemischen Zusammensetzung des YAG-Leuchtstoffs und Anpassen der Dicke der Leuchtstoffschicht eine Farbtemperatur von 3500–10000 K weißem Licht erzielen.