Diodes électroluminescentes. LED avec phosphore. Que peut-on faire à partir de LED de vos propres mains

1. De quoi est faite la LED ? A partir d'un cristal semi-conducteur sur un substrat, un boîtier avec des broches et un système optique. Les LED modernes ressemblent peu aux premières LED de type boîtier utilisées pour l'indication. La conception d'une LED haute puissance est représentée schématiquement sur la figure. 2. Comment fonctionne la LED ? La lueur provient de la recombinaison d'électrons et de trous dans la région de jonction p-n. Ainsi, tout d'abord, une jonction p-n est nécessaire, c'est-à-dire le contact de deux semi-conducteurs avec des types de conductivité différents. Pour cela, les couches de quasi-contact d'un cristal semi-conducteur sont dopées avec différentes impuretés : accepteur d'un côté, donneur de l'autre, mais toutes les jonctions p-n n'émettent pas de lumière. Pourquoi? Premièrement, la bande interdite dans la région active de la LED doit être proche de l'énergie des quanta de lumière dans le domaine visible. Deuxièmement, la probabilité d'émission lors de la recombinaison des paires électron-trou doit être élevée, pour laquelle le semi-conducteur le cristal doit contenir peu de défauts, pour lesquels la recombinaison se produit sans rayonnement.Ces conditions, à un degré ou à un autre, se contredisent. En réalité, pour remplir les deux conditions, une seule jonction pn dans le cristal ne suffit pas et il est nécessaire de produire des structures semi-conductrices multicouches, appelées hétérostructures, pour l'étude desquelles le physicien russe académicien Zhores Alferov a reçu le 2000 Prix Nobel. 3. Cela signifie-t-il que plus le courant traverse la LED, plus elle brille ? Bien sûr que oui. Après tout, plus le courant est élevé, plus il y a d'électrons et de trous qui pénètrent dans la zone de recombinaison par unité de temps. Mais le courant ne peut pas être augmenté indéfiniment. En raison de la résistance interne du semi-conducteur et de la jonction pn, la diode surchauffera et tombera en panne. 4. Qu'est-ce qui est bien avec la LED ? Dans une LED, par opposition à une lampe à incandescence ou Lampe fluorescente, le courant électrique est converti directement en rayonnement lumineux, et en théorie cela peut être fait avec presque aucune perte. En effet, la LED (avec une bonne dissipation thermique) chauffe peu, ce qui la rend indispensable pour certaines applications. De plus, la LED émet dans une partie étroite du spectre, sa couleur est claire, ce qui est particulièrement apprécié par les concepteurs, et les rayonnements UV et IR sont généralement absents.La LED est mécaniquement solide et extrêmement fiable, sa durée de vie atteint 100 000 heures , ce qui est presque 100 fois plus qu'une ampoule à incandescence, et 5 à 10 fois plus qu'une lampe fluorescente.Enfin, une LED est un appareil électrique basse tension, et donc sûr. 5. Quand les LED ont-elles commencé à être utilisées pour l'éclairage ? Initialement, les LED étaient utilisées exclusivement pour l'indication. Pour les rendre aptes à l'éclairage, il fallait tout d'abord apprendre à fabriquer des LED blanches, et aussi augmenter leur luminosité, ou plutôt leur rendement lumineux, c'est-à-dire le rapport flux lumineux sur énergie consommée. , des LED à base de phosphure ont été créées et d'arséniure de gallium, émettant dans les régions jaune-vert, jaune et rouge du spectre. Ils ont été utilisés dans des indicateurs lumineux, des tableaux de bord, des tableaux de bord de voitures et d'avions, des écrans publicitaires et divers systèmes de visualisation d'informations. En termes de rendement lumineux, les LED ont surpassé les lampes à incandescence conventionnelles. En termes de durabilité, de fiabilité, de sécurité, ils les ont également dépassés. Une chose était mauvaise - il n'y avait pas de LED bleues, bleu-vert et blanches.À la fin des années 80, plus de 100 millions de LED étaient produites en URSS par an, et la production mondiale était de plusieurs dizaines de milliards. 6. De quoi dépend la couleur de la LED ? Exclusivement de la bande interdite dans laquelle se recombinent électrons et trous, c'est-à-dire du matériau semi-conducteur, et des dopants. Plus la LED est « bleue », plus l'énergie des quanta est élevée, ce qui signifie que plus la bande interdite doit être large. 7. Qu'est-ce que la sortie quantique LED ? Le rendement quantique est le nombre de quanta de lumière émise par paire électron-trou recombinée. Distinguer efficacité quantique interne et externe. Interne - dans la jonction pn elle-même, externe - pour l'appareil dans son ensemble (après tout, la lumière peut être perdue "en cours de route" - absorbée, diffusée). L'efficacité quantique interne pour de bon les cristaux avec une bonne dissipation thermique atteignent presque 100%, le record d'efficacité quantique externe pour les LED rouges est de 55% et pour le bleu - 35%. L'efficacité quantique externe est l'une des principales caractéristiques de l'efficacité des LED. 8. Comment obtenir de la lumière blanche à l'aide de LED ? Il existe trois façons d'obtenir de la lumière blanche à partir de LED, la première consiste à mélanger les couleurs à l'aide de la technologie RVB. Sur une matrice, des LED rouges, bleues et vertes sont densément placées, dont le rayonnement est mélangé à l'aide d'un système optique, par exemple une lentille. Le résultat est de la lumière blanche.La deuxième méthode consiste à appliquer trois luminophores émettant respectivement une lumière bleue, verte et rouge à la surface d'une LED émettant dans l'ultraviolet (il y en a). Ceci est similaire à la façon dont une lampe fluorescente brille. Et enfin, dans la troisième méthode, du phosphore jaune-vert ou vert plus rouge est appliqué à une LED bleue, de sorte que deux ou trois rayonnements sont mélangés pour former une lumière blanche ou presque blanche. 9. Lequel des trois est le meilleur moyen ? Chaque méthode a ses propres avantages et inconvénients. La technologie RVB, en principe, permet non seulement d'obtenir une couleur blanche, mais également de se déplacer le long du nuancier lorsque le courant à travers différentes LED change. Ce processus peut être contrôlé manuellement ou au moyen d'un programme, et différentes températures de couleur peuvent également être obtenues. Par conséquent, les matrices RVB sont largement utilisées dans les systèmes dynamiques de la lumière.De plus, un grand nombre de LED dans la matrice fournissent un flux lumineux total élevé et une intensité lumineuse axiale élevée. Mais la tache lumineuse due aux aberrations du système optique a une couleur inégale au centre et sur les bords, et surtout, en raison de l'évacuation inégale de la chaleur des bords de la matrice et de son milieu, les LED chauffent différemment, et, en conséquence, leur couleur change différemment au cours du processus de vieillissement - la température de couleur totale et la couleur "flottent" pendant l'opération. Ce phénomène désagréable est difficile et coûteux à compenser. Les LED blanches avec phosphores sont nettement moins chères que les matrices LED RVB (par unité de flux lumineux), et permettent d'obtenir une bonne couleur blanche. Et pour eux, en principe, ce n'est pas un problème d'arriver au point de coordonnées (0,33, 0,33) sur le diagramme de couleurs MCO. Les inconvénients sont les suivants : d'abord, ils ont moins de rendement lumineux que les matrices RVB en raison de la transformation de lumière dans la couche de phosphore ; deuxièmement, il est assez difficile de contrôler avec précision l'uniformité du dépôt de phosphore dans processus technologique et donc la température de couleur ; et enfin, troisièmement - le phosphore vieillit également, et plus rapidement que la LED elle-même.L'industrie produit à la fois des LED avec un phosphore et des matrices RVB - elles ont des domaines d'application différents. 10. Quelles sont les caractéristiques électriques et optiques des LED ? La LED est un appareil basse tension. Une LED typique utilisée pour l'indication consomme de 2 à 4 V CC à un courant allant jusqu'à 50 mA. La LED utilisée pour l'éclairage consomme la même tension, mais le courant est plus élevé - de plusieurs centaines de mA à 1 A dans le projet. Dans le module LED, des LED individuelles peuvent être connectées en série et la tension totale s'avère plus élevée (généralement 12 ou 24 V). Lors de la connexion de la LED, la polarité doit être respectée, sinon l'appareil peut être endommagé. La tension de claquage est spécifiée par le fabricant et est généralement supérieure à 5 V pour une seule LED.La luminosité d'une LED est caractérisée par le flux lumineux et l'intensité lumineuse axiale, ainsi que le diagramme directionnel. Les LED existantes de différentes conceptions émettent à un angle solide de 4 à 140 degrés. La couleur, comme d'habitude, est déterminée par les coordonnées chromatiques et la température de couleur, ainsi que par la longueur d'onde du rayonnement. Pour comparer l'efficacité des LED entre elles et avec d'autres sources lumineuses, on utilise l'efficacité lumineuse : la quantité de flux lumineux par watt de puissance électrique.En outre, une caractéristique marketing intéressante est le prix d'un lumen. 11. Comment la LED réagit-elle à une élévation de température ? Parlant de la température de la LED, il faut faire la distinction entre la température à la surface du cristal et dans la région de la jonction pn. La durée de vie dépend du premier et le flux lumineux dépend du second. En général, avec une augmentation de la température de la jonction p-n, la luminosité de la LED diminue, car l'efficacité quantique interne diminue en raison de l'influence des vibrations du réseau cristallin. C'est pourquoi une bonne dissipation thermique est si importante.La baisse de luminosité avec l'augmentation de la température n'est pas la même pour les LED. Couleurs différentes... Il est plus élevé pour les LED AlGalnP et AeGaAs, c'est-à-dire pour le rouge et le jaune, et moins pour l'InGaN, c'est-à-dire pour le vert, le bleu et le blanc. 12. Pourquoi est-il nécessaire de stabiliser le courant à travers la LED ? Comme on peut le voir sur la figure, dans les modes de fonctionnement, le courant dépend de manière exponentielle de la tension et de petites variations de tension entraînent de grandes variations de courant. Étant donné que le flux lumineux est directement proportionnel au courant, la luminosité de la LED est également instable. Par conséquent, le courant doit être stabilisé. De plus, si le courant dépasse la limite admissible, une surchauffe de la LED peut entraîner son vieillissement accéléré. typique caractéristiques volt-ampère LED 13. Pourquoi une LED a-t-elle besoin d'un convertisseur ? Un convertisseur (en terminologie anglo-saxonne, un driver) pour une LED est le même qu'un ballast pour une lampe. Il stabilise le courant traversant la LED. 14. La luminosité de la LED peut-elle être ajustée ? La luminosité des LED se prête très bien à la régulation, mais pas en réduisant la tension d'alimentation - cela ne peut tout simplement pas être fait - mais par la méthode dite de modulation de largeur d'impulsion (PWM), qui nécessite une unité de contrôle spéciale (en fait , il peut être combiné avec une unité. La méthode PWM consiste à appliquer un courant modulé par impulsions à la LED, et la fréquence du signal doit être de centaines ou de milliers de hertz, et la largeur des impulsions et des pauses entre elles peut être modifiée. La luminosité moyenne de la LED devient contrôlable, tandis que la LED ne s'éteint pas. Le léger changement de température de couleur d'une LED lors de la gradation est incomparable avec le même décalage pour les lampes à incandescence. 15. Qu'est-ce qui détermine la durée de vie d'une LED ? On pense que les LED sont extrêmement durables. Mais ce n'est pas le cas. Plus le courant passe à travers la LED pendant son service, plus sa température est élevée et plus le vieillissement est rapide. Par conséquent, la durée de vie des LED haute puissance est plus courte que celle des LED de signalisation basse puissance et s'élève actuellement à 20 à 100 000 heures. Le vieillissement s'exprime principalement par une diminution de la luminosité. Lorsque la luminosité est réduite de 30% ou de moitié, la LED doit être changée. 16. La couleur de la LED « se détériore-t-elle » avec le temps ? Le vieillissement d'une LED est associé non seulement à une diminution de sa luminosité, mais aussi à un changement de couleur. Il n'existe actuellement aucune norme permettant de quantifier le changement de couleur des LED avec le vieillissement et de le comparer avec d'autres sources. 17. La LED est-elle nocive pour l'œil humain ? Le spectre d'émission d'une LED est proche du monochromatique, ce qui est sa différence fondamentale avec le spectre du soleil ou d'une lampe à incandescence. 18. Quelles technologies sont disponibles pour la fabrication de LED et de modules LED aujourd'hui ? Quant à la croissance des cristaux, la principale technologie est l'épitaxie organométallique. Ce processus nécessite des gaz très purs. Les installations modernes prévoient l'automatisation et le contrôle de la composition des gaz, leurs flux séparés, un contrôle précis de la température des gaz et des substrats. L'épaisseur des couches développées est mesurée et contrôlée dans la gamme de quelques dizaines d'angströms à plusieurs microns. Différentes couches doivent être dopées avec des impuretés, des donneurs ou des accepteurs afin de créer une jonction pn avec une forte concentration d'électrons dans le n- région et des trous dans la région p. En un seul processus, qui dure plusieurs heures, il est possible de faire croître des structures sur 6 à 12 substrats d'un diamètre de 50 à 75 mm. Il est très important d'assurer et de contrôler l'uniformité des structures à la surface des substrats.Le coût des dispositifs de croissance épitaxiale de nitrures semi-conducteurs, développés en Europe (Aixtron et Thomas Swan) et aux USA (Emcore), atteint 1,5- 2 millions de dollars. L'expérience de différentes entreprises a montré qu'il est possible d'apprendre à obtenir des structures compétitives avec les paramètres requis en utilisant une telle installation dans un délai d'un à trois ans. C'est une technologie qui nécessite un haut niveau de culture.Une étape importante de la technologie est le traitement planaire des films: les graver, créer des contacts avec les couches n et p, enrober de films métalliques pour les fils de contact. Le film développé sur un même substrat peut être découpé en plusieurs milliers de puces dont la taille varie de 0,24x0,24 à 1x1 mm 2. L'étape suivante consiste à créer des LED à partir de ces puces. Il est nécessaire de monter le cristal dans le boîtier, de réaliser des contacts, de réaliser des revêtements optiques, une surface antireflet pour la sortie du rayonnement ou sa réflexion. S'il s'agit d'une LED blanche, le phosphore doit être appliqué uniformément. Il est nécessaire de prévoir une dissipation thermique de la glace et du boîtier, pour réaliser un dôme en plastique qui focalise le rayonnement à l'angle solide souhaité.Environ la moitié du coût d'une LED est déterminée par ces étapes de haute technologie. La nécessité d'augmenter la puissance pour augmenter le flux lumineux a conduit au fait que la forme traditionnelle du boîtier LED a cessé de satisfaire les fabricants en raison d'une dissipation thermique insuffisante. Il fallait rapprocher la puce au plus près de la surface conductrice de la chaleur. À cet égard, la technologie traditionnelle et la technologie SMD un peu plus avancée (détails de montage de surface) sont remplacées par la plus technologie avancée COB (puce à bord). La LED réalisée avec la technologie COB est représentée schématiquement sur la figure.Les LED réalisées avec la technologie SMD et COB sont montées (collées) directement sur un substrat commun, qui peut faire office de radiateur - dans ce cas, il est en métal . C'est ainsi que sont créés les modules LED, qui peuvent avoir une forme linéaire, rectangulaire ou circulaire, être rigides ou flexibles, bref, conçus pour satisfaire les caprices de tout designer.Des lampes LED avec le même culot que les lampes halogènes basse tension apparaissent, conçues pour remplace les. Et pour les lampes et spots puissants, les assemblages LED sont réalisés sur un radiateur massif rond. Auparavant, il y avait beaucoup de LED dans les assemblages de LED, mais maintenant, à mesure que la puissance augmente, il y a moins de LED, mais le système optique, qui dirige le flux lumineux vers l'angle solide souhaité, joue un rôle de plus en plus important.
Technologie IDS Source de l'article : OOO "Focus"

LED Désignation graphique

Traduction gratuite de l'article "LED" de Wikipédia.

Une diode électroluminescente (DEL) est une source lumineuse à semi-conducteur. Les LED sont utilisées comme indicateurs dans de nombreux appareils et sont de plus en plus utilisées à des fins d'éclairage. Il a été développé en tant que composant électronique adapté à une utilisation pratique en 1962. Les premiers échantillons émettaient une lumière rouge de faible intensité, mais les versions modernes émettent une luminosité très élevée dans l'ensemble des régions visible, ultraviolette et infrarouge du spectre.

La LED est conçue sur la base d'une diode semi-conductrice. Lorsqu'une tension de fonctionnement est appliquée à la diode, les électrons avec des trous échangent leurs places, libérant de l'énergie sous forme de photons. Cet effet est appelé électroluminescence et la couleur de la lumière (correspond à l'énergie des photons) est déterminée par l'énergie de la bande interdite du semi-conducteur. En règle générale, les cristaux de LED ont une petite surface (moins de 1 mm2), le diagramme de répartition de la lumière et l'indice de réflexion sont formés par un système optique supplémentaire inclus dans la conception de la LED. Les LED présentent de nombreux avantages par rapport aux ampoules à incandescence et autres sources lumineuses, notamment une consommation d'énergie réduite, une durée de vie plus longue, une fiabilité accrue, une taille plus petite, une mise en marche plus rapide et une plus grande durabilité. Cependant, elles sont assez chères et ont des exigences de puissance et de dissipation thermique plus élevées que les sources lumineuses traditionnelles. Les produits d'éclairage général à LED actuels sont plus chers que les sources fluorescentes comparables.

Les LED sont de plus en plus utilisées dans électronique automobile comme indicateurs de direction, feux de position et feux de freinage. Les feux de circulation à LED sont déjà un moyen courant de réguler le trafic. La taille compacte des LED permet le développement de nouveaux types d'affichages et d'écrans, et leur vitesse de commutation élevée est utile dans les technologies de communication avancées.

Invention et premiers échantillons

L'électroluminescence d'un cristal de carbure de silicium (vert) a été découverte en 1907 par le scientifique anglais Round dans le laboratoire Marconi. Ce phénomène a ensuite été ignoré. En 1923, le scientifique soviétique O.V. Losev, travaillant au NRL (Nizhny Novgorod Radio Laboratory), a mené des études approfondies sur un phénomène tel que la recombinaison radiative, et a également observé l'émission de lumière émanant de cristaux de carbure de silicium SiC (carborundum). Des études à long terme ont permis de formuler le principe de base de l'électroluminescence des structures semi-conductrices - recombinaison par injection. En 1927, Losev a breveté le principe de la luminescence des semi-conducteurs. L'invention a été publiée dans des revues scientifiques russes, allemandes et anglaises, mais n'a pas reçu d'application pratique. En 1955, R. Braunstein de la Radio Corporation of America a annoncé la présence de rayonnement infrarouge de l'arséniure de gallium (GaAs) en combinaison avec d'autres alliages semi-conducteurs. Braunstein a observé le rayonnement infrarouge généré par une structure de diode simple à base d'antimoniure de gallium (GaSb), d'arséniure de gallium, de phosphure d'indium (InP) et d'alliage silicium-germanium (SiGe) à température ambiante.

En 1961, les développeurs R. Bard et G. Pitman de Texas Instruments ont découvert qu'un alliage d'arséniure de gallium produit un rayonnement infrarouge lorsqu'il le traverse. courant électrique et a reçu un brevet pour la LED IR.

La première LED, émettant de la lumière dans le spectre visible, a été inventée en 1962 par N. Holonyak, qui travaille pour General Electric. Depuis lors, beaucoup l'ont appelé le "père" des LED modernes. Pour comprendre que ce n'est pas le cas, il suffit d'étudier les informations historiques sur les recherches d'O. V. Losev et d'autres scientifiques éminents de 20 à 50 ans. vingtième siècle. Cependant, l'histoire n'est pas juste, et nous avons ce que nous avons, et dans les années 60, la Russie a perdu sa priorité dans l'invention des sources lumineuses à semi-conducteur.

En 1972, un ancien élève de Holonyak, G. Graford, inventa la LED jaune et décupla la luminosité des LED rouges et rouge-orange. En 1976, T. Pearsell a créé la première LED super lumineuse pour les télécommunications par fibre optique, inventant de nouveaux alliages semi-conducteurs spécialement adaptés pour transmettre la lumière sur des fibres optiques.

Jusqu'en 1968, les LED visibles et infrarouges avaient un coût de production énorme, environ 200 USD pièce, ce qui créait des difficultés pour une utilisation pratique. Mais en 1968, Monsanto a été le pionnier de la production de masse de LED à lumière visible à base de phosphure d'arséniure de gallium (GaAsP), pouvant être utilisées comme indicateurs. Hewlett Paccard, qui a introduit les LED en 1968, a utilisé les LED Monsanto pour produire des affichages numériques et des calculatrices.

Utilisation pratique des premières LED

La première utilisation commerciale des LED a été associée à leur utilisation en remplacement des indicateurs précédemment basés sur l'utilisation de lampes à incandescence. Les indicateurs à sept segments étaient fabriqués à partir de LED, intégrés dans des instruments de laboratoire coûteux, utilisés dans les équipements de test, mais plus tard, les LED ont commencé à être utilisées dans la fabrication de téléviseurs, de radios, de téléphones, de calculatrices et même de montres. Les LED rouges utilisées à ces fins avaient une luminosité suffisante pour être utilisées uniquement comme indicateurs. Les LED d'autres couleurs étaient encore moins lumineuses. Tous les types de led ont été produits dans des tailles standard de 3 ou 5 mm.

Développement ultérieur de la technologie LED

Les premières LED bleues super brillantes basées sur InGaN ont été présentées par Sh. Nakamura de la société japonaise Nichia. Cela a marqué le début d'une nouvelle ère dans l'utilisation des LED - l'utilisation comme source de lumière pour l'éclairage. La combinaison de la lumière bleue et du phosphore jaune produit une lumière blanche.

Grâce à cette découverte, la technologie LED a commencé à se développer rapidement. En février 2008, les employés de l'Université Bilkent en Turquie ont annoncé qu'ils recevaient 300 lumens de lumière visible par watt de puissance lumineuse. C'était un blanc chaud utilisant des nanocristaux.

En janvier 2009, des chercheurs de Cambridge, dirigés par S. Humphrey, ont rapporté la croissance de nitrure de gallium sur un substrat de silicium. Cette méthode permet de réduire les coûts de production dans la production de LED ultra-brillantes de 90 % par rapport à la croissance de structures sur un substrat de saphir.

Aspects physiques

Principe de fonctionnement des LED

Comme une diode conventionnelle, une LED contient des cristaux semi-conducteurs qui créent une jonction pn. Comme avec une diode classique, le courant circule facilement dans le sens direct de l'anode vers la cathode et ne circule pas dans le sens inverse. Lorsque les électrons rencontrent des trous, ils perdent de l'énergie, qui est convertie en photons. La longueur d'onde à laquelle les photons sont émis dépend du matériau formant la jonction pn.

L'invention des LED a commencé avec la fabrication de structures à base d'arséniure de gallium émettant de la lumière rouge et infrarouge. Le développement actuel de la technologie des semi-conducteurs permet de produire de la lumière visible dans une grande variété de couleurs.

Électrons et trous

Les semi-conducteurs sont intermédiaires entre les conducteurs et les isolants (diélectriques). À basse température, la plupart des électrons externes d'un semi-conducteur "se reposent" dans les atomes à leur place. Mais ils sont liés à des atomes plus faibles que dans un isolant. De plus, avec une augmentation de la température, la résistance des semi-conducteurs diminue, c'est-à-dire qu'un semi-conducteur lorsqu'il est chauffé ne réduit pas sa conductivité électrique, comme un métal, mais au contraire l'augmente. En d'autres termes, le nombre d'électrons libres capables de transporter le courant électrique augmente dans un semi-conducteur.

Lorsque de l'énergie (chaleur ou lumière) est fournie aux réseaux cristallins des semi-conducteurs, certains des électrons "s'éloignent" des couches atomiques supérieures, formant ainsi une charge positive. L'endroit où l'électron manque dans le réseau s'appelle un "trou".

Sous l'action d'une tension électrique, les électrons dérivent vers une électrode (pôle positif) et les trous - vers une autre (négatif), et leur place est immédiatement prise par les électrons libres. Les lois du mouvement des trous sont telles que les physiciens attribuent conditionnellement à la fois une charge (égale à la charge d'un électron, mais positive) et une « masse effective » à ces « espaces vides ».

Dans un semi-conducteur pur, dont la conductivité est due à une excitation thermique, le même nombre d'électrons et de trous se déplacent dans des directions opposées. Si des atomes d'autres éléments sont ajoutés au semi-conducteur, sa conductivité peut être considérablement augmentée. Lorsque des dopants sont introduits dans diverses parties du réseau cristallin d'un semi-conducteur, la conductivité dite d'impureté apparaît (par opposition à la conductivité intrinsèque), qui, selon la valence des éléments d'alliage, est appelée soit électronique (conductivité de type n ) ou trou (type p).

Dans le même échantillon de matériau semi-conducteur, une section peut avoir une conductivité p et l'autre une conductivité n. Entre ces régions, une couche limite apparaît, à travers laquelle les porteurs majoritaires (électrons ou trous) diffusent, cherchant à égaliser les valeurs de concentration des deux côtés de la couche. La jonction p-n formée dans cette couche peut être sollicitée par une tension externe, amplifiant ou, au contraire, "bloquant" le courant traversant le cristal - sur la base de ce principe, les diodes et les transistors fonctionnent. Avec polarité positive stress externe(plus - à la bande p, moins - à la bande n) la barrière dans la jonction pn diminue et un "saut" (recombinaison) d'électrons et de trous dans des bandes opposées se produit, ce qui libère de l'énergie .

Au début, les dispositifs semi-conducteurs n'étaient qu'une "homojonction" (comme dans le cas du premier transistor) - la jonction pn avait lieu à l'intérieur du cristal d'une substance chimique. Mais presque immédiatement, l'idée d'hétéro-dispositifs est apparue, dans laquelle une telle transition se forme à la jonction de deux semi-conducteurs différents. La mise en œuvre de cette idée a permis de créer des appareils plus petits avec une plus grande efficacité et fonctionnalité (par exemple, le premier "homojonction" au monde LED à semi-conducteurs, puis les lasers ne pouvaient fonctionner qu'à la température de l'azote liquide, et ceux à hétérojonction qui sont apparus plus tard fonctionnent à température ambiante).

La plupart des matériaux utilisés dans la fabrication des LED sont hautement réfléchissants. Ceci est nécessaire pour que la plus grande partie de la lumière produite par la LED s'échappe de sa surface à l'extérieur de l'enceinte. C'est pourquoi un grand nombre d'études à travers le monde y sont consacrées.

Efficacité et paramètres d'utilisation

Un indicateur LED conventionnel est conçu pour une puissance ne dépassant pas 30-60 mW. En 1999, Philips Lumileds a introduit une LED haute puissance de 1 watt. Dans cette LED, un cristal semi-conducteur a été utilisé avec une surface beaucoup plus grande que celles utilisées dans les LED de type indicateur conventionnelles. Il était monté sur un socle métallique, ce qui permettait d'organiser une évacuation efficace de la chaleur du cristal.

L'une des positions clés pour déterminer l'efficacité d'une LED est le rendement lumineux par unité de puissance. La LED blanche a rapidement atteint et dépassé les performances systèmes conventionnelsà base de lampes à incandescence. En 2002, Lumileds a produit une LED de 5 W avec une sortie de 18-22 lumens / Watt lumens. En comparaison, une lampe à incandescence typique de 60 à 100 W produit environ 15 lumens par watt. Lampe fluorescente - environ 100 lm / W. Le principal problème dans le développement des LED haute puissance est la baisse du flux lumineux avec l'augmentation du courant traversant le cristal.

En septembre 2003, Cree a fait la démonstration d'un nouveau type de DEL bleue qui produit 24 mW à 20 mA. Cela a permis la production commerciale de LED blanches avec une efficacité de 65 lm / W à un courant de 20 mA, qui sont devenues les plus brillantes du marché à l'époque et ont dépassé de plus de quatre fois l'efficacité des lampes à incandescence. En 2006, la même entreprise a présenté un prototype de LED blanche avec un rendement lumineux de 131 lm/W à 20 mA.

Il convient de noter qu'une puissance LED de 1 W ou plus est tout à fait suffisante pour un usage commercial comme source d'éclairage principale. Le courant typique de ces LED est de 350 mA. Bien que les principaux fabricants produisent des LED avec un rendement supérieur à 100 lm/W, en utilisation réelle, cela dépend beaucoup des conditions de fonctionnement et de la conception du luminaire. Département américain de l'énergie, qui a effectué des tests en 2008 Lampes LED disponibles dans le commerce, à condition de disposer de données montrant que la plupart de ces lampes ont un rendement moyen de 31 lm/W.

Le 19 novembre 2008, Cree a fourni des données sur un prototype de LED de laboratoire avec une efficacité de 161 lm/W à température ambiante et une température de lumière de 4689 K.

Défauts et durée de vie des LED

Les dispositifs à semi-conducteurs tels que les LED sont très moins susceptibles d'être endommagés lorsqu'ils fonctionnent à basse température et à faible courant. De nombreuses LED produites dans les années 70 et 80 sont encore utilisées aujourd'hui. En théorie, les performances des LED sont illimitées dans le temps, cependant, une augmentation du courant et une température élevée peuvent facilement les endommager. Le principal symptôme d'un dysfonctionnement d'une LED est une forte diminution de la puissance lumineuse à la tension de fonctionnement nominale. Le développement de nouveaux types de LED a conduit à des courants de fonctionnement plus élevés et à une augmentation de la température des cristaux. La réaction des matériaux à partir desquels les LED haute puissance sont fabriquées dans de telles conditions n'a pas encore été entièrement étudiée, la dégradation des cristaux est donc l'une des principales causes de défaillances. Une LED est considérée comme inopérante lorsque son rendement lumineux chute de 75 %.

Matériaux (modifier)

Le tableau suivant montre la dépendance de la couleur de la lumière LED sur le matériau semi-conducteur.

Couleur	Longueur d'onde (nm)	Tension (V)	Matériau semi-conducteur
Infrarouge	> 760	V< 1.9	Arséniure de gallium (GaAs) Arséniure d'aluminium et de gallium (AlGaAs)
rouge	610 < λ < 760	1.63 < ΔV < 2.03	Arséniure d'aluminium et de gallium (AlGaAs)
Orange	590 < λ < 610	2.03 < ΔV < 2.10	Phosphure d'arséniure de gallium (GaAsP) Phosphure d'aluminium gallium indium (AlGaInP) Phosphure de gallium (III) (GaP)
Jaune	570 < λ < 590	2.10 < ΔV < 2.18	Phosphure d'arséniure de gallium (GaAsP) Phosphure d'aluminium gallium indium (AlGaInP) Phosphure de gallium (III) (GaP)
Vert	500 < λ < 570	1.9 [ 32] < ΔV < 4.0	Nitrure d'indium gallium (InGaN) / Nitrure de gallium (III) (GaN) Phosphure de gallium (III) (GaP) Phosphure d'aluminium gallium indium (AlGaInP) Phosphure d'aluminium et de gallium (AlGaP)
Bleu	450 < λ < 500	2.48 < ΔV < 3.7	Séléniure de zinc (ZnSe) Nitrure d'indium et de gallium (InGaN) Carbure de silicium (SiC) comme substrat Silicium (Si) comme substrat - (en cours de développement)
Mauve	400 < λ < 450	2.76 < ΔV < 4.0	Nitrure d'indium et de gallium (InGaN)
Mauve	différents types	2.48 < ΔV < 3.7	Double LED bleu/rouge, bleu avec du phosphore rouge, blanc avec filtre magenta
UV	λ < 400	3.1 < ΔV < 4.4	diamant (235 nm) [33] Nitrure de bore (215 nm) [34] [35] Nitrure d'aluminium (AlN) (210 nm) [36] Nitrure d'aluminium et de gallium (AlGaN) Nitrure d'aluminium gallium indium(AlGaInN) - (jusqu'à 210 nm) [37]
blanc	Large éventail	V = 3,5	Diode bleue/UV et phosphore jaune

LED bleues

DEL bleue

Les LED bleues sont basées sur des alliages GaN et InGaN. La combinaison avec des LED rouges et vertes produit un blanc pur, mais ce principe de formation de blanc est maintenant rarement utilisé.

La première LED bleue a été fabriquée en 1971 par Jacques Pankove (inventeur du nitrure de gallium). Mais il produisait trop peu de lumière pour être utilisé en pratique. La première diode bleu vif a été présentée en 1993 et a été largement acceptée.

lumière blanche

Il existe deux façons d'obtenir suffisamment de lumière blanche à l'aide de LED. Le premier d'entre eux est la combinaison de cristaux de trois couleurs primaires - rouge, bleu et vert - dans un seul corps. Le mélange de ces couleurs produit du blanc. Une autre façon consiste à utiliser du phosphore pour convertir la lumière bleue ou ultraviolette en un blanc à large spectre. Un principe similaire est utilisé dans la production de lampes fluorescentes.

Systèmes RVB

Le blanc peut être obtenu en mélangeant différentes couleurs, la combinaison la plus couramment utilisée étant le rouge, le bleu et le vert. Mais en raison de la nécessité de contrôler le mélange et le degré de dispersion des couleurs, le coût de production des LED RVB est assez élevé. Néanmoins, cette méthode est intéressante pour de nombreux chercheurs et scientifiques, car elle permet d'obtenir différentes nuances de couleurs. De plus, l'efficacité de ce procédé de production de lumière blanche est très élevée.

Il existe plusieurs types de LED blanches multicolores - di-, tri- et tétrachromatiques. Il y a quelques principales caractéristiques chacun de ces types, y compris la stabilité des couleurs, le rendu des couleurs et l'efficacité lumineuse. Une efficacité lumineuse élevée signifie un faible indice de rendu des couleurs (IRC). Par exemple, une LED blanche dichromatique a la meilleure efficacité lumineuse (environ 120 lm/W) mais le plus faible IRC. Tétrachromatique - efficacité lumineuse faible, mais excellent IRC. Le trichromatique est situé approximativement au milieu.

Bien que les LED multicolores ne soient pas la meilleure solution pour obtenir du blanc, elles peuvent être utilisées pour créer des systèmes produisant des millions de nuances de couleurs différentes. Le principal problème avec cela est significations différentes efficacité lumineuse pour les couleurs primaires. Au fur et à mesure que la température augmente, la couleur requise "flotte" et, par conséquent, des exigences plus strictes pour les systèmes d'alimentation et de contrôle.

LED phosphore

Le spectre d'une LED blanche est déterminé par la lumière bleue, qui est émise par un cristal à base de GaN (pic dans la région de 465 Nm) et, passant à travers le phosphore jaune (500-700 Nm), est convertie en blanc. L'utilisation de différents types et nuances de phosphore vous permet d'obtenir différentes nuances de blanc - du plus chaud au plus froid. La qualité du rendu des couleurs en dépend aussi. L'application de plusieurs couches de phosphore de différents types sur le cristal bleu permet d'obtenir l'IRC le plus élevé.

Les LED au phosphore sont moins efficaces que les LED conventionnelles car une partie de la lumière est dispersée dans la couche de phosphore, et le phosphore lui-même est également sujet à dégradation. Néanmoins, cette méthode reste la plus populaire dans la production commerciale de LED blanches. Le matériau phosphorique jaune le plus couramment utilisé est le Ce3+ : YAG.

De plus, des LED blanches peuvent être fabriquées à base de LED ultraviolettes en utilisant du phosphore rouge et bleu avec l'ajout de sulfure de zinc (ZnS : Cu, Al). Ce principe est similaire à celui utilisé dans les lampes fluorescentes. Cette méthode est pire que la précédente, mais elle permet d'obtenir une meilleure reproduction des couleurs. De plus, les diodes UV ont un rendement lumineux élevé. D'autre part, le rayonnement UV est nocif pour l'homme.

Diodes électroluminescentes organiques (OLED)

Si la base de la surface émettrice de la LED est organique, une telle LED est appelée OLED (Organic Light Emitting Diode). Le matériau émetteur peut être une petite molécule en phase de cristallisation ou un polymère. Les cristaux de polymère peuvent être flexibles, respectivement appelés PLED ou FLED.

Par rapport aux LED conventionnelles, les OLED sont plus légères et le polymère rend également la source lumineuse flexible. À l'avenir, sur la base de telles LED, il est prévu de fabriquer des écrans flexibles et peu coûteux pour les appareils portables, les sources lumineuses, les systèmes décoratifs et les vêtements lumineux. Mais jusqu'à présent, le niveau de développement des OLED ne permet pas leur utilisation commerciale.

LED à points quantiques (expérimental)

La nouvelle technologie LED développée par M. Bowers consiste à revêtir une LED bleue de « points quantiques », qui commencent à émettre de la lumière blanche lorsqu'ils sont exposés à la lumière bleue de la LED. Cette technologie produit une lumière chaude, jaune-blanc semblable à la lumière incandescente. Les « points quantiques » sont des nanocristaux semi-conducteurs dotés de caractéristiques optiques uniques. Leur couleur de rayonnement peut être modifiée sur une large gamme - du visible à l'invisible - n'importe quelle couleur dans le diagramme CIE.

En septembre 2009, le Groupe Nanoco a annoncé un accord de recherche avec l'une des plus grandes entreprises japonaises. Le sujet de la recherche est le développement ultérieur de la technologie des "points quantiques" pour une utilisation dans les écrans de télévision LCD.

À suivre

Depuis la découverte de la LED rouge (1962), le développement des sources lumineuses à semi-conducteurs ne s'est pas arrêté un instant. Chaque décennie a été marquée par des avancées scientifiques et a ouvert de nouveaux horizons aux scientifiques. En 1993, lorsque des scientifiques japonais ont réussi à obtenir de la lumière bleue, puis de la lumière blanche, le développement des LED s'est déplacé vers nouveau niveau... Les physiciens du monde entier ont été confrontés à un nouveau défi, dont l'essence était d'utiliser l'éclairage LED comme principal.

De nos jours, les premières conclusions peuvent être tirées indiquant le succès du développement de l'éclairage LED et la modernisation en cours de la LED. Des luminaires à LED fabriqués avec les technologies COB, COG, SMD, filament sont apparus sur les étagères des magasins.

Comment chacun de ces types fonctionne-t-il et quels processus physiques forcent un cristal semi-conducteur à briller ?

Qu'est-ce que la LED ?

Avant d'analyser l'appareil et le principe de fonctionnement, nous allons brièvement considérer ce qu'est la LED.

Une LED est un composant semi-conducteur à jonction électron-trou qui émet un rayonnement optique lorsqu'un courant électrique passe dans le sens direct.

Contrairement aux filaments et aux sources lumineuses fluorescentes, la lumière émise par une LED est dans une petite plage de spectre. C'est-à-dire que le cristal LED émet une couleur spécifique (dans le cas des LED dans le spectre visible). Pour obtenir un certain spectre de rayonnement dans les LED, une composition chimique spéciale de semi-conducteurs et d'un phosphore est utilisée.

Appareil, conception et différences technologiques

Il existe de nombreux signes par lesquels les LED peuvent être classées en groupes. L'un d'eux est la différence technologique et la légère différence dans l'appareil, qui est causée par la particularité des paramètres électriques et le futur champ d'application de la LED.

TREMPER

Le boîtier époxy cylindrique à double extrémité a été la première conception d'un cristal électroluminescent. Un cylindre arrondi coloré ou transparent sert de lentille, formant un faisceau de lumière dirigé. Les broches sont insérées dans des trous de la carte de circuit imprimé (DIP) et soudées pour fournir un contact électrique.

Le cristal émetteur est situé sur la cathode, qui a la forme d'un drapeau, et est relié à l'anode par le fil le plus fin. Il existe des modèles avec deux et trois cristaux de couleurs différentes dans un seul emballage avec un nombre de broches de deux à quatre. De plus, une puce électronique peut être intégrée à l'intérieur du boîtier, qui contrôle la séquence de l'éclat des cristaux ou définit la pureté de son clignotement. Les LED dans un boîtier DIP sont des LED à faible courant, utilisées dans le rétroéclairage, les systèmes d'affichage et les guirlandes.

Pour tenter d'augmenter le flux lumineux, un analogue avec un dispositif amélioré dans un boîtier DIP à quatre broches, connu sous le nom de "piranha", est apparu. Cependant, l'augmentation du rendement lumineux était compensée par la taille de la LED et le fort échauffement du cristal, ce qui limitait la portée du "piranha". Et avec l'avènement de la technologie SMD, leur production a pratiquement cessé.

CMS

Les semi-conducteurs montés en surface sont fondamentalement différents de leurs prédécesseurs. Leur apparition a élargi les possibilités de conception de systèmes d'éclairage, a permis de réduire les dimensions du luminaire et d'automatiser entièrement l'installation. Aujourd'hui, SMD-LED est le composant le plus demandé utilisé pour la construction de sources lumineuses de tout format.

La base du boîtier, sur laquelle le cristal est fixé, est un bon conducteur thermique, ce qui améliore considérablement la dissipation de la chaleur du cristal électroluminescent. Dans le dispositif de LED blanches entre le semi-conducteur et la lentille, il y a une couche de phosphore pour régler la température de couleur souhaitée et neutraliser le rayonnement ultraviolet. Dans les composants CMS à grand angle de rayonnement, il n'y a pas de lentille et la LED elle-même a la forme d'un parallélépipède.

ÉPI

Le Chip-On-Board est l'une des dernières avancées pratiques qui prendront la tête de la production de LED blanches dans l'éclairage artificiel dans un avenir proche. Particularité Les dispositifs LED sont les suivants: des dizaines de cristaux sans boîtier et substrat sont fixés à une base en aluminium (substrat) à travers une colle diélectrique, puis la matrice résultante est recouverte d'une couche de phosphore commune. Le résultat est une source lumineuse avec une répartition uniforme du flux lumineux, éliminant l'apparition d'ombres.

Une variante de COB est Chip-On-Glass (COG), qui consiste à placer de nombreux petits cristaux sur une surface de verre. En particulier, il est bien connu dans lequel l'élément émetteur est une tige de verre à LED recouvertes d'un phosphore.

Principe de fonctionnement des LED

Malgré les caractéristiques technologiques envisagées, le fonctionnement de toutes les LED est basé sur le principe général de fonctionnement de l'élément émetteur. La conversion d'un courant électrique en flux lumineux se produit dans un cristal, qui se compose de semi-conducteurs avec différents types conductivité. Un matériau à conductivité n est obtenu en le dopant avec des électrons, et un matériau à conductivité p avec des trous. Ainsi, dans les couches adjacentes sont créés médias supplémentaires charge de la direction opposée.
Au moment où la tension directe est appliquée, les électrons et les trous commencent à se déplacer vers la jonction pn. Les particules chargées franchissent la barrière et commencent à se recombiner, ce qui entraîne la circulation d'un courant électrique. Le processus de recombinaison d'un trou et d'un électron dans la zone de jonction p-n s'accompagne de la libération d'énergie sous la forme d'un photon.

En général, ce phénomène physique s'applique à toutes les diodes semi-conductrices. Mais dans la plupart des cas, la longueur d'onde du photon est en dehors du spectre de rayonnement visible. Pour faire bouger une particule élémentaire dans la plage de 400 à 700 nm, les scientifiques ont dû effectuer de nombreuses expériences avec la sélection d'éléments chimiques appropriés. En conséquence, de nouveaux composés sont apparus : l'arséniure de gallium, le phosphure de gallium et leurs formes les plus complexes, chacune étant caractérisée par sa propre longueur d'onde, et donc la couleur du rayonnement.

En plus de la lumière utile émise par la LED, une certaine chaleur est libérée au niveau de la jonction pn, ce qui réduit l'efficacité du dispositif semi-conducteur. Par conséquent, dans la conception de LED haute puissance, la possibilité de mettre en œuvre une dissipation thermique efficace doit être envisagée.

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Partout, il y a un remplacement des lampes conventionnelles par des LED. Aujourd'hui, c'est le meilleur moyen d'éclairage pour les voitures et les maisons, plus durable et plus facile à remplacer. Alors, quel est le principe de la LED et comment bien la choisir ?

LED et comment ça marche

Une LED est un appareil électrique spécial qui convertit le courant en une sorte de lueur. Aujourd'hui, les LED sont plus communément appelées LED, ce qui signifie diode électroluminescente.

Le dispositif est un dispositif semi-conducteur et se compose d'une puce de cristal, d'un boîtier, de broches et d'un dispositif optique. La lumière provient du cristal, et sa couleur peut varier selon le matériau utilisé. La luminosité de la LED, ainsi que sa couleur, peuvent également être différentes. Ainsi, par exemple, pour un plus grand effet lumineux, plusieurs cristaux sont souvent insérés dans une lampe, produisant une lumière monochromatique, qui forme ensemble une lueur brillante.

La luminosité de l'appareil dépend directement de la force du courant électrique qui lui est fourni. À son tour, un flux d'électricité excessivement puissant provoque une surchauffe rapide du cristal interne et l'immobilise. Compte tenu de cela, la conception de la LED est quelque peu coûteuse en termes de coût des matériaux, ce qui affecte quelque peu négativement le choix de telles lampes.

Par luminosité, les LED sont généralement divisées en catégories :

ultra-lumineux, leur puissance minimale est de 1 W ;
LED haute luminosité - jusqu'à 20 mW;
lampes standards.

Aujourd'hui, un bloc de LED est largement utilisé, qui est intégré à la lampe. Grâce à cela, le choix du mode de préchauffage optimal est également possible.

L'avantage des LED par rapport aux autres types d'éclairage

La LED est le meilleur choix de type d'éclairage aujourd'hui, ce qui présente un certain nombre d'avantages :

Durabilité.
La possibilité de régler la couleur et la luminosité de la lampe.
La saturation des couleurs, la possibilité de faire correspondre les LED rouge, bleue, verte ou de changer de couleur.
Possibilité de contrôle électronique.
Des matériaux respectueux de l'environnement qui ne contiennent pas de substances lourdes nocives pour l'environnement et dangereuses si elles ne sont pas correctement éliminées.
Faible consommation d'énergie, plusieurs fois plus de lumière est générée par watt.
La lumière est pure et aussi proche du naturel que possible.
Ils ne surchauffent pas grâce à une sortie de lumière compétente.
Fiabilité et durabilité.

Pourquoi les LED sont-elles devenues populaires dans l'industrie automobile ? Ce type d'éclairage est idéal pour les voitures, remplaçant progressivement les ampoules halogènes et xénon. Ses qualités positives :

la possibilité de diriger l'éclairage derrière le volant - la création de phares adaptatifs;
esthétiquement mieux que les autres types de phares ;
une sécurité accrue grâce à une meilleure visibilité sur la route ;
résistance aux vibrations;
souvent, les LED sont installées dans un cas où l'humidité ne pénètre pas;
atteindre la condition de travail est plus rapide, pour cette raison les feux de freinage fonctionnent mieux.

Bien entendu, ces avantages ne sont inhérents qu'aux produits de très haute qualité, il ne vaut donc pas la peine d'économiser sur eux, d'autant plus que la durée de leur fonctionnement est considérablement augmentée par rapport aux produits chinois. De plus, la durée de vie des lampes LED, par rapport aux lampes conventionnelles, est également beaucoup plus longue.

Classification des LED

Il existe 2 principaux types de LED - pour le rétroéclairage (indicateur) et pour l'éclairage. Leur résistance et leur durabilité dépendent de l'alimentation en courant électrique. Par conséquent, le deuxième type de LED a une période plus courte, car le cristal s'use plus rapidement. Cependant, ces dispositifs d'éclairage sont très durables et durent plusieurs milliers d'heures.

Une LED éclairante est un appareil qui fournit une lumière fiable et puissante. Il est largement utilisé dans la conception, créant le niveau d'éclairage souhaité.

Selon le type de boîtier, il est d'usage de distinguer une LED en forme de "Star", "Piranha" et SMD. Parmi eux, les plus populaires sont les "Piranhas", car leur flux lumineux semble être de meilleure qualité. Leur caractéristique de conception est la forme d'un rectangle avec des fils le long des bords, à l'aide d'eux, une adhérence rigide à la surface est assurée. De plus, le substrat du dispositif présente d'excellentes propriétés de dissipation thermique. Ces dispositifs sont largement utilisés dans les automobiles et dans la publicité. Ils sont variés en taille et en couleur : LED rouge, blanche, verte, bleue.

Les voyants LED ont une conception plus simple, leur lumière n'est pas aussi forte et sont utilisés pour éclairer les écrans et les tableaux de bord. Les LED indicatrices rondes, ovales et rectangulaires se distinguent par leur forme.

Les lentilles diffèrent également les unes des autres, elles peuvent être intégrées à l'éclairage, et dans Certaines sont conçues pour diffuser la lumière (la grande majorité de ces appareils), d'autres - pour se concentrer, grâce à un faisceau de lumière dirigé produit. De plus, dans le deuxième groupe, on distingue les lentilles : plates, coniques et rondes.

Par la couleur de la lentille, les LED sont :

incolore transparent;
transparent coloré;
peint mat.

De plus, la palette de couleurs de l'appareil est désormais très diversifiée. Il y a des LED jaunes, rouges, bleues, vertes, etc. Ces couleurs sont habilement combinées pour créer un spectre encore plus large. Le plus difficile, assez curieusement, d'obtenir du blanc pur.

Une LED blanche est obtenue de trois manières :

l'utilisation simultanée de rouge, de bleu et de vert dans les bonnes proportions donne une impression de blanc ;
l'utilisation d'une diode bleue avec un mélange de jaune ;
la troisième méthode nécessite l'utilisation de matériaux fluorescents qui convertissent la lumière ultraviolette, agissant comme une lampe fluorescente.

La LED blanche est la plus courante, bien qu'un peu difficile à obtenir. Il peut faire froid et chaud. Sur une ampoule, ce paramètre est généralement indiqué en Kelvin, plus l'indicateur est bas, plus la couleur sera jaune et chaude. Les fabricants recommandent d'opter pour un paramètre moyen, même si une lumière froide et bleutée peut aussi s'habituer rapidement.

Choisir une lampe pour votre maison

Le choix d'une lampe pour une maison comprend plusieurs étapes, où il est nécessaire de déterminer le type de réseau, le diamètre de la base et l'apparence du dispositif d'éclairage lui-même.

La LED 220 volts est produite dans les types de capuchons les plus courants - E27 et E14. Les chiffres indiquent le diamètre du filetage en millimètres. Le premier type de lampe se trouve souvent sous la forme d'une boule, le second - une boule ou du maïs.

Quels sont leurs principaux avantages ? Tout d'abord, c'est la capacité de bloquer et d'ajuster vous-même la luminosité de la lueur. Deuxièmement, c'est le choix de la couleur de l'éclairage et la possibilité de le contrôler à distance. Troisièmement, la durabilité du fonctionnement et une fiabilité accrue.

Lors du choix d'une forme, vous devez faire attention au fait que les lampes à maïs, bien qu'elles aient de très bonnes caractéristiques, ne sont toujours pas sûres. Leurs contacts s'éteignent et les fabricants ont récemment refusé de sortir des appareils de cette forme.

Pour éclairer les locaux non résidentiels ou les salles de bain, on utilise des lampes moins puissantes, donc si vous n'avez pas besoin d'utiliser une LED 220 volts, vous pouvez le faire avec des petits appareils plats avec un culot G53 et GX53. Ce sont des lampes rondes qui utilisent plusieurs diodes.

Lors de l'achat d'une lampe, il convient de prêter attention aux caractéristiques suivantes:

le nombre de diodes - la luminosité de la lampe dépend du nombre de LED dans la lampe, en particulier avec une longue période d'utilisation, lorsqu'elles commencent à s'estomper et à griller;
mode température de fonctionnement- il convient de garder à l'esprit que lors du choix d'une lampe pour la rue, elle doit être efficace même en cas de gelées éventuelles, cela est généralement indiqué dans le passeport de l'appareil;
la possibilité de pulsations - le clignotement se trouve dans les lampes bon marché, généralement lors de l'achat d'une lampe chère, il est minimisé;
les conditions de fonctionnement nécessitent parfois une protection accrue de l'appareil, par exemple une résistance à l'humidité, vous devez interroger le vendeur sur ce paramètre;
lors du choix d'un fabricant, vous devez faire attention au diamètre de la base, car tous les développeurs étrangers ne produisent pas de LED 220V;
le flux lumineux requis, qui se mesure en Lumens, est un éclairage ou des voyants lumineux.

Choix du fabricant

Il existe de nombreux fabricants sur le marché qui démontrent différents niveaux de qualité. En conséquence, les prix de leurs fournisseurs diffèrent également de manière significative.

Le principal inconvénient des LED est leur coût. Par conséquent, si vous payez déjà beaucoup d'argent pour un produit, il est nécessaire qu'il soit de très haute qualité. Par conséquent, il vaut la peine d'adopter une approche responsable dans le choix d'un fabricant et d'un fournisseur.

Les fabricants peuvent être conditionnellement divisés en 5 groupes.

Des marques chinoises bon marché inconnues de tous.
Fabricants chinois et asiatiques bien connus. Les plus populaires sont Selecta, Camelion, LG. Ils utilisent des équipements modernes et la qualité des produits fabriqués par ces entreprises est assez élevée, de sorte qu'un segment assez important du marché intérieur est occupé par des produits en provenance d'Asie. Séparément, il convient de noter les LED LG, qui depuis 2016 ont considérablement réduit le prix de leurs produits en raison de l'utilisation de nouvelles technologies dans la production. De plus, la qualité reste la même. Cela ne fait aucun doute. L'entreprise est spécialisée dans les lampes de moyenne puissance et se montre assez bien par rapport aux analogues.
Les fabricants nationaux qui fabriquent un produit de haute qualité, mais leur technologie est assez chère, donc le prix des lampes correspond. Malheureusement, sur le territoire de la Russie, il était tard pour se renseigner sur les vastes possibilités des LED et il n'y a pas autant de fabricants nationaux jusqu'à présent. Ce sont, par exemple, Optoman et Gauss. Ces entreprises ont leur propre la gamme produits et sont disponibles dans tout le pays.
Les fabricants européens sont représentés principalement par les entreprises allemandes Philips, Osram, Bioledex, qui ont une vaste expérience dans la production de lampes. Peut-être que Philips reste le leader sur ce segment de marché, même s'il est relativement cher.
Les projets sino-russes comme Ecola, Newera sont aussi des marques de bonne qualité et prix, beaucoup plus jeunes que les entreprises concurrentes.

Ainsi, il est parfois difficile de choisir une marque digne parmi une telle abondance de fabricants, il est donc particulièrement important et nécessaire de prêter attention principalement aux caractéristiques du produit et à ses conditions de fonctionnement.

Algorithme approximatif d'actions lors de l'installation de la LED

Si vous avez la moindre connaissance en électricité et que vous avez de l'expérience dans l'installation de lampes, vous pouvez essayer d'installer la LED vous-même. Vous devez d'abord vous assurer que les lampes fonctionnent. La séquence d'actions doit être la suivante :

étude caractéristiques techniques et compter le nombre de volts consommés par une LED ;
établir un schéma de raccordement tenant compte de la tension ;
calcul de la consommation électrique du circuit électrique ;
alors il faut choisir une alimentation qui conviendrait en puissance, ça peut aussi être un driver ;
les pattes LED indiquent la polarité à laquelle vous devez souder les fils;
connexion de l'alimentation électrique;
installation de diodes et leur fixation;
si tout est en ordre, il est nécessaire de mesurer des caractéristiques telles que la quantité d'énergie consommée, le chauffage, le courant électrique;
correction du courant électrique;
réchauffer pendant une demi-heure - afin que rien ne se passe lors de l'installation initiale et afin d'éviter la surchauffe, il est préférable d'acheter des LED sur un substrat en forme d'étoile.

Pendant le fonctionnement, surtout s'il s'agit d'un produit chinois, il est parfois nécessaire de remplacer les LED. Plutôt que de contacter des spécialistes, vous pouvez effectuer le remplacement vous-même si vous disposez des bons outils. Après avoir déroulé la lampe, à l'aide Multimètre digital diodes de sonnerie. À leur tour, ils sont faiblement mis en évidence et certains d'entre eux peuvent ne pas fonctionner. Les diodes inutiles sont soudées et remplacées par de nouvelles. Bien sûr, cela se produit lorsque des LED de rechange sont disponibles, vous pouvez prendre une vieille lampe pour cela.

Aujourd'hui, un ajout populaire est le programme Arduino. La LED, qui s'y connecte, peut être amenée à clignoter. La carte Arduino possède de nombreuses fonctionnalités, E/S, et vous pouvez y connecter presque n'importe quel appareil. Ce programme est capable de recevoir des signaux de divers appareils, ce qui vous fait les affecter. Il s'agit d'un environnement de programmation léger et pratique qui est facile à gérer même pour un utilisateur ordinaire.

Choix de LED pour la voiture

Les propriétaires de voitures passent de plus en plus à un nouveau type d'éclairage dans leur voiture. C'est vraiment bonne décision non seulement en termes de mode de fonctionnement, mais aussi en ce qui concerne apparence voiture. La voiture sera considérablement transformée, attirant les regards des conducteurs de passage. L'éclairage peut remplacer en toute sécurité toutes les lampes utilisées dans la voiture.

Comment choisir les dimensions et l'éclairage des feux stop avant ?

La plupart de l'industrie automobile utilise des lampes sans socle, installées dans l'espace entre les phares. L'avantage des LED est leur résistance à toute température, puisqu'elles sont situées à proximité de la lampe d'éclairage principale, une surchauffe du cristal est possible et sa défaillance prématurée. Compte tenu de cela, lors du choix de l'éclairage, il est nécessaire de faire attention à la protection supplémentaire des LED - la présence d'un stabilisateur de courant électrique.

Lors du choix des lampes, vous devez faire attention à leur série, par exemple, la série SF, bien qu'elle ne dispose pas de stabilisateur, convient tout à fait à une voiture, car elle possède un grand nombre de diodes et fonctionne dans une large gamme, éclairant parfaitement l'espace.

Vous devez également faire attention aux dimensions de la lampe, donc l'exemple ci-dessus SF est suffisant gros appareil... Vous devez bien réfléchir à tout avant d'acheter un éclairage.

La série pour les dimensions - SMD, qui présente d'excellentes caractéristiques, mais coûte également beaucoup d'argent est également populaire.

Éclairage arrière de la voiture

Il est d'usage d'équiper les feux stop arrière de LED de base à deux broches. Les séries les plus populaires : MSD, 14HP et 3x1W. Ils ont un mode de fonctionnement légèrement différent, diffèrent par le nombre de diodes. Mais ils ont tous des taux assez élevés. Ces LED sont lumineuses, fournissent une lumière riche et une longue durée de vie.

Les lampes les plus abordables sont la série SF.

LED intérieures

Avant de choisir des lampes pour l'intérieur, vous devez décider du type d'éclairage et de la taille de l'abat-jour.

Dans le salon, vous devez sélectionner une lampe de type feston - ce sont des appareils oblongs de 31 à 41 mm. Il existe 3 types de LED intérieures.

Installé dans le connecteur de plafond au lieu de l'ancienne ampoule conventionnelle. En termes de taille, ces LED sont presque identiques aux appareils d'éclairage conventionnels; elles sont utilisées lorsqu'il est impossible d'utiliser une autre lampe en raison de la petite taille du plafond.
LED plus grosses qu'une ampoule standard. Avant d'installer le nécessaire, assurez-vous qu'un tel appareil s'insère sous le plafond. En raison de la plus grande taille, le nombre de diodes dans la lampe augmente également. Ainsi, l'éclairage devient beaucoup plus lumineux que d'habitude.
Matrice contenant un grand nombre de diodes. Si le plafond est suffisamment grand pour accueillir une matrice rectangulaire, ce type d'éclairage sera le plus lumineux et le plus saturé.

L'éclairage intérieur utilise des lampes SF ou SMD.

De plus, le remplacement des antibrouillards par des lampes à LED est largement utilisé dans les voitures. Une attention particulière doit être portée aux automobilistes qui souhaitent se démarquer des autres, au rétroéclairage bande menée et sur les "yeux d'ange".

Résumer

La LED est une excellente alternative aux vieilles ampoules, ce qui permet de résoudre le problème d'éclairage insuffisant dans la pièce. Même à un coût plus élevé qu'une lampe conventionnelle, c'est un excellent investissement, car la LED peut durer plus d'un an et donner une lumière vive à votre maison et votre voiture.