20Große Fortschritte in der LED-Technologie in den 1990er Jahren,Die Lichtausbeute übersteigt nicht nur die Glühlampe,Die Lichtintensität erreicht das Kerzenlichtniveau,Die Farbe deckt auch den gesamten sichtbaren Bereich von Rot bis Blau ab。Diese technologische Revolution vom Pegel der Anzeigelampe zum Pegel der allgemeinen Lichtquelle hat zu einer Vielzahl neuer Anwendungen geführt,Autolichter、Ampel、Großes Farbdisplay im Freien und spezielle Lichtquelle。
Mit dem Fortschritt der hohen Helligkeit und Mehrfarbigkeit von Leuchtdioden,Das Anwendungsfeld erweitert sich ebenfalls von der Anzeige des unteren Lichtstroms bis zur Anzeige,Vom Outdoor-Display bis zur Weißlichtquelle mit mittlerem Lichtstrom und spezieller Beleuchtung,Schließlich entwickelte sich in der oberen rechten Ecke eine universelle Lichtquelle mit hoher Leuchtdichte。2000Jahr ist die Trennlinie der Zeit,Im Jahr 2000 wurden das Problem der Signalanzeige und der Beleuchtung aller Farben gelöst,Und hat niedrig angefangen、Spezielle Beleuchtungsanwendungen mit mittlerem Lichtstrom,Und als allgemeine Beleuchtungsanwendung mit hohem Fluss und weißem Licht,Es scheint Zeit zu sein,Um dies zu erreichen, muss der Lichtstrom weiter erhöht werden。Na sicher,Dies ist auch ein Prozess,Wird allmählich realisiert, wenn die Helligkeit zunimmt und der Preis sinkt。
Seit Mitte der 1980er Jahre,Es gibt monochrome und mehrfarbige Displays,Anfangs war es ein Textbildschirm oder ein animierter Bildschirm。90Frühe Ära,Entwicklung der elektronischen Computertechnologie und der integrierten Schaltkreistechnologie,Machen Sie die Videotechnik der LED-Anzeige realisierbar,TV-Bild direkt auf dem Bildschirm,Besonders Mitte der neunziger Jahre,Blaue und grüne LEDs mit ultrahoher Helligkeit wurden erfolgreich entwickelt und schnell in Produktion genommen,Machen Sie die Anwendung von Outdoor-Bildschirm stark erweitern,Die Fläche variiert zwischen 100 und 300 m。
LED-Anzeige ist derzeit in Stadien、Quadrat、Veranstaltungsort oder sogar Straße、Einkaufszentren sind weit verbreitet,Der NASDAQ-Vollfarbbildschirm am Times Square ist am bekanntesten,Die Bildschirmfläche beträgt 120 Fuß × 90 Fuß,Entspricht 1005 m,Um 19 Millionen super hellblau、Grün、Aus roter LED。außerdem,Im Börsenkursbildschirm、Bildschirm Wechselkurs、Zinsbildschirme und andere Anwendungen machen ebenfalls einen großen Anteil aus,Kürzlich auf der Autobahn、Die Informationsbildschirme von Hochstraßen haben ebenfalls eine große Entwicklung。Die Anwendung von Leuchtdioden auf diesem Gebiet ist zu einer Skala geworden,Eine aufstrebende Industrie bilden,Und kann ein stabileres Wachstum erwarten。
Leuchtfeuer verwenden seit vielen Jahren LEDs als Lichtquelle,Aktuelle Arbeit ist zu verbessern und zu perfektionieren。Die Straßenampeln haben in den letzten Jahren große Fortschritte gemacht,Schnelle technologische Entwicklung,Schnelle Anwendungsentwicklung,China hat derzeit rund 40.000 Bestellungen pro Jahr,Und Kalifornien in den USA hat im letzten Jahr 50.000 Sätze traditioneller Lichtquellen durch LED-Ampeln ersetzt,Entsprechend dem Nutzungseffekt,langes Leben、Der Effekt von Energieeinsparung und Wartungsfreiheit ist offensichtlich。Die Spitzenwellenlänge der derzeit verwendeten LED beträgt rot 630 nm,Gelb 590nm,Grün 505nm。Das Problem, das beachtet werden sollte, ist, dass der Antriebsstrom nicht zu groß sein sollte,Andernfalls beeinträchtigen die Hochtemperaturbedingungen in der Sommersonne die Lebensdauer der LED。
Vor kurzem,Wird am Flughafen als Leuchtfeuer verwendet、Auch LED-Spezialsignallampen für Flutlichter und Rundstrahler waren erfolgreich und wurden eingesetzt,Mehrparteienreflexion funktioniert gut。Es hat unabhängige Rechte an geistigem Eigentum,Zwei Patente genehmigt,Gute Zuverlässigkeit、Spare Strom、Wartungsfrei、Kann auf verschiedenen Flughäfen angewendet werden、Ersetzen Sie alte Signalleuchten, die seit Jahrzehnten verwendet werden,Nicht nur hohe Helligkeit,Und weil die Reinheit der LED-Lichtfarbe gut ist,Besonders ausgeprägt,Einfache Signalerkennung。
Superhelle LED kann als Auto-Bremslicht verwendet werden、Rücklichter und Richtungslichter,Kann auch für Instrumentenbeleuchtung und Innenbeleuchtung verwendet werden,Es ist vibrationsfest、Im Vergleich zu Glühlampen bietet es offensichtliche Vorteile in Bezug auf Energieeinsparung und lange Lebensdauer。Wird als Bremslicht verwendet,Die Reaktionszeit beträgt 60 ns,Viel kürzer als 140 ms für Glühlampen,Fahren auf einer typischen Autobahn,Erhöht den Sicherheitsabstand von 4-6 m。
LED als Hintergrundbeleuchtung für LCD,Es kann nicht nur als grün verwendet werden、rot、Blau、Weiß,Kann auch als farbwechselnde Hintergrundbeleuchtung verwendet werden,Viele Produkte sind in die Produktions- und Anwendungsphase eingetreten。Vor kurzem,Der LCD-Bildschirm des Mobiltelefons verwendet eine LED, um die Hintergrundbeleuchtung zu aktivieren,Verbessern Sie die Produktqualität,gute Ergebnisse。Verwenden Sie 8 blau、24Grün、32Hintergrundbeleuchtung eines 15-Zoll-LCD-Bildschirms (2,5 cm) aus zwei roten LuxeonLEDs,Bis zu 120W,2500 lm,Helligkeit 18000nits (nit,cd / m²)。22LCD-Hintergrundbeleuchtung wurde ebenfalls hergestellt,Nur 6mm dick,Nicht nur ein guter Farbmischeffekt,Der Farbwiedergabeindex liegt ebenfalls über 80。Obwohl sich die große Hintergrundbeleuchtung derzeit in der Entwicklungsphase befindet,Aber das Potenzial ist groß。
Aufgrund der Erhöhung der Helligkeit der LED und des Preisverfalls,Plus langes Leben、Energieeinsparung,Fahren und Steuern sind einfacher als Neon,Kann nicht nur blinken,Kann die Farbe ändern,Also monochrom mit ultrahoher Helligkeit LED gemacht、Mehrfarbige oder sogar farbwechselnde lichtemittierende Säule mit anderen Formen von lichtemittierenden Einheiten,Hohe Gebäude dekorieren、Brücke、Landschaftsprojekte wie Straßen und Plätze sind sehr effektiv,Präsentieren Sie eine Gruppe von bunten、Sternenlicht funkelt und herrlicher Anblick。Viele Geräte haben LED-Strahlen über 10.000 Meter erzeugt,Zehntausende Laternen,Wird derzeit schrittweise gefördert,Es wird geschätzt, dass es schrittweise expandieren wird, um eine Industrie allein zu bilden。
Die LED-Lichtquelle als Lichtquelle sollte weißes Licht sein,Wird derzeit als militärische weiße LED-Leuchte verwendet,Einige Sorten wurden in Massenproduktion gebracht。Weil die LED-Lichtquelle keine Infrarotstrahlung hat,Verborgen,Plus es hat Vibrationsfestigkeit、Geeignet für die Batterieversorgung、Die Vorteile einer soliden Struktur und leicht zu tragen,Spezielle Lichtquellen werden sich hervorragend entwickeln。Rasenlichter als Volk verwendet、Die vergrabene Lampe wurde in Massenproduktion hergestellt,Wird auch als Mikroskop-Sichtfeldbeleuchtung verwendet、Taschenlampe、Scheinwerfer des Chirurgen、Beleuchtung von Museen oder Kunstausstellungen und Leselampen。
Licht ist einer der wichtigsten Umweltfaktoren für das Wachstum und die Entwicklung von Pflanzen, Für Pflanzenwachstum und -entwicklung、Morphologie、Photosynthese、Sowohl der Substanzstoffwechsel als auch die Genexpression werden reguliert,Daher ist die Ergänzung des Lichts im Gewächshaus ein wichtiger Weg, um eine hohe Qualität und einen hohen Pflanzenertrag zu erzielen。In den vergangenen Jahren,Der Einsatz von Leuchtdioden in Pflanzenfabriken wird immer umfangreicher,LED-Lichtquelle hat eine schmale Wellenbreite、Geringer Energieverbrauch、kleine Größe、effizient、Antialterung、Vorteile eines geringen Wärmeverbrauchs,Dies macht es zu einer neuen Lichtquelle, die von vielen Lichtqualitätsforschern verwendet wird。Bis jetzt,Eine große Anzahl von LED-Lichtquellen wird verwendet, um die makroskopische Form der Lichtumgebung auf Pflanzen zu untersuchen、Ausbeute、Der Einfluss der Qualität,Sowie die Zellmikrostruktur、Pflanzendifferenzierung、Die Forschung über die Auswirkungen von Sekundärmetaboliten ist endlos。
In der Halbleiterbeleuchtung,Verwenden Sie normalerweise Leuchtdioden (LEDs) mit hoher Leistung und hoher Helligkeit als Lichtquelle,Wenn Strom durch die Leuchtdiode fließt,Elektronen und Löcher rekombinieren direkt,Dadurch wird Energie freigesetzt, um zu glühen,Es hat einen geringen Stromverbrauch、Lange Lebensdauer und andere Vorteile,Weit verbreitet in der Beleuchtung。jedoch,Die derzeitige Effizienz der photoelektrischen Umwandlung ist gering,Ein großer Teil wird in Wärme umgewandelt,Daher ist die Leistungsdichte auf dem LED-Chip sehr groß。Die hohe Leistungsdichte stellt auch hohe Anforderungen an die Wärmeableitung des Gerätes,Das Wärmeableitungsproblem des Gehäuses in der Leuchtdiode ist zu einem Hauptproblem geworden, das seine Industrialisierungsentwicklung beeinflusst。
Der Wärmeableitungsmechanismus von LED hat im Allgemeinen diese Formen:
1. Verwenden Sie wärmeleitendes Metall oder Wärmeableitungsrippen, um das LED-Gehäuse zur Wärmeableitung anzupassen。
2. Installieren Sie einen Lüfter, um die Wärmeableitung zu erzwingen。
3. Stellen Sie die Wärmeableitung der zirkulierenden Flüssigkeit in der Verpackung ein。
4. Wärmerohr im Paket,Absorbieren oder leiten Sie Wärmeenergie ab, wenn das Arbeitsmedium im Wärmerohr die Phase wechselt。
Das Prinzip der Wärmeableitung von Wärmerohren unter Verwendung des Phasenübergangs von Materie,Hat die Eigenschaften, hohe Wärmeenergie zu absorbieren oder abzuleiten,Dies macht das Wärmerohr zu einem Gerät mit extrem hoher Wärmeübertragungseffizienz, Die Kühlung von Wärmerohren nutzt hauptsächlich die Verdampfung und Kondensation von Arbeitsfluid im Vakuum, um Wärme zu übertragen,Wenn ein Ende des Wärmerohrs erwärmt wird,Die Arbeitsflüssigkeit im Kapillarkern wird verdampft und verdampft,Der Dampf strömt unter der Druckdifferenz zum anderen Ende, um Wärme abzugeben und zu einer Flüssigkeit zu kondensieren,Die Flüssigkeit fließt durch Kapillarwirkung entlang des porösen Materials zum Verdampfungsende zurück,Die Wärmeübertragung erfolgt schnell über das Wärmerohr。
Die traditionelle anorganische LED-Technologie ist relativ ausgereift und weist eine hohe Lichtausbeute auf,Weit verbreitet in der Beleuchtung,Das epitaktische Wachstum und andere Herstellungsverfahren begrenzen jedoch die Schwierigkeit bei der Herstellung großflächiger und flexibler Vorrichtungen。Organische oder Quantenpunkt-LEDs lassen sich großflächig leicht bilden、Flexibilität und andere Vorteile,Die Probleme eines geringen Wirkungsgrads und einer kurzen Lebensdauer bei hoher Helligkeit müssen jedoch noch gelöst werden。Materialien vom Metallhalogenidperowskit-Typ haben viele Vorteile von anorganischen und organischen Materialien. "。Großflächige Vorbereitung wie Lösungsmethode、Einstellbare Bandlücke、Hohe Trägermobilität、Hohe Fluoreszenzeffizienz。deshalb,LEDs auf Basis von Perowskit-Materialien haben gegenüber herkömmlichen Leuchtdioden viele Vorteile,Besonders günstig、Große Fläche für hohe Helligkeit、Hocheffizientes Licht emittierendes Gerät,Wichtig für Anzeige und Beleuchtung。
Perowskit-LEDs entwickeln sich rasant,Seit der Universität Cambridge wurde 2014 das erste dreidimensionale lichtemittierende Perowskit-Gerät mit einem externen Quantenwirkungsgrad (EQE) von 0,76% gemeldet,Nach nur fünf Jahren Entwicklung,Nah-Infrarot、Die externe Quanteneffizienz von lichtemittierenden Vorrichtungen aus rotem und grünem Perowskit hat 20% überschritten。Erwähnenswert ist, dass chinesische Wissenschaftler auf dem Gebiet der Perowskit-Lumineszenz neue Forschungsmethoden in verschiedene Richtungen entwickelt haben。
2015Jahr,Das Team der Technischen Universität Nanjing und der Universität Zhejiang berichtete über eine Perowskit-LED mit einer externen Quanteneffizienz von 3,5%,Der höchste Rekord zu dieser Zeit,Es ist auch die erste inländische Zeitung in diesem Bereich。Anschließend,Das Beijing Institute of Technology und die Nanjing University of Science and Technology berichteten nacheinander über Perowskit-LEDs, die auf Quantenpunkten basieren。2016Jahr,Technische Universität NanjingFalleStrukturierter Perowskit realisiert Perowskit-LED im nahen Infrarot mit einer externen Quanteneffizienz von mehr als 10%, Verwandte Ergebnisse wurden 2016 in "Nature Photonics" veröffentlicht。Verwenden Sie eine ähnliche Methode,Das Institut für Halbleiter der Chinesischen Akademie der Wissenschaften erhöhte die externe Quanteneffizienz von Perowskit-LEDs mit grünem Licht auf 14,36%。2018Jahr,Die Technische Universität Nanjing erhöhte erstmals die externe Quanteneffizienz von Perowskit-LEDs im nahen Infrarot auf 20,7%,Leistung vergleichbar mit der von industrialisierten organischen und Quanten-LEDs。selbes Jahr,Der Staat "Huaqiao University" erhöhte den EQE der Perowskit-LED für grünes Licht auf 20,3%。
Diese beiden inländischen Erfolge wurden von von "Nature" eingeladenen Feldexperten als "Durchbruchleistungen" eingestuft., "Es ist ein Meilenstein bei der Anwendung von Perowskit-Materialien in Leuchtdioden.", "Lassen Sie die Perowskit-LED-Technologie Leistungsbarrieren überwinden,Wird die industrielle Entwicklung von Perowskit-LEDs fördern "。Allgemein,China ist derzeit weltweit führend in der Perowskit-LED-Forschung,Besonders bei hoher Helligkeit、Hochstabiles Perowskit-Lichtemissionsgerät,Hat unabhängige Rechte an geistigem Eigentum erhalten。Innovative Leistungen mit weltweitem Einfluss。
Obwohl die Forschung an Perowskit-LED große Fortschritte gemacht hat,Die Entwicklung steht jedoch noch vor vielen Herausforderungen。erste,Die Stabilität der Perowskit-LED muss gelöst werden。Derzeit durch Materialdesign、Gerätestruktur- und Schnittstellenoptimierungsmethoden haben die Stabilität von Perowskit-LEDs erheblich verbessert,Hat aber die Anforderungen der Industrialisierung noch nicht erreicht。Zweitens,Die Toxizität von Blei in Perowskit-Materialien kann ein Hindernis auf dem Weg der Industrialisierung sein。Die Forschung hat viele Elemente gefunden (wie Zinn、Kupfer、 Germanium und Silber usw.) können Blei in Perowskitmaterialien ersetzen,Die Leistung von Geräten, die mit diesen Elementen hergestellt wurden, ist jedoch nicht so gut wie bei Perowskit-LEDs auf Bleibasis.。außerdem, Die großflächige modulare Herstellung von Perowskit-LED steckt noch in den Kinderschuhen,Wie ein Vorbereitungsprozess für eine kontrollierte großflächige Produktion entwickelt werden kann, muss noch gelöst werden。
Zusamenfassend,Perowskit-Lumineszenzmaterialien und -vorrichtungen haben attraktive Entwicklungsperspektiven, In Zukunft mit dem tiefgreifenden Verständnis der Materialien und dem Fortschritt der Prozesstechnologie,Es wird erwartet, dass die Effizienz und Stabilität der Vorrichtung weiter verbessert werden,Förderung des Industrialisierungsprozesses。in naher Zukunft,Perowskit-LED wird mit seiner hervorragenden Leistung und seinen geringen Kosten ein starker Konkurrent der neuen Generation von Displays und Beleuchtung,Nimmt eine wichtige Position in der zukünftigen Beleuchtungs- und Displayindustrie ein。