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Application de LED dans divers domaines

2020年6月27日

LED dans divers domainesapplication

20De grands progrès dans la technologie LED dans les années 1990,Non seulement l'efficacité lumineuse dépasse la lampe à incandescence,L'intensité lumineuse atteint le niveau de lumière de la bougie,Et la couleur couvre également toute la gamme du spectre visible du rouge au bleu。Cette révolution technologique du niveau du voyant au niveau de la source lumineuse générale a conduit à de nombreuses nouvelles applications,Feux de voiture、feu de circulation、Grand écran couleur extérieur et source d'éclairage spéciale。

Avec la progression de la luminosité élevée et multicolore des diodes électroluminescentes,Le champ d'application s'étend également, de l'indicateur de flux lumineux inférieur à l'affichage,De l'affichage extérieur à la source de lumière blanche avec un signal de puissance de flux lumineux moyen et un éclairage spécial,Enfin développé en une source d'éclairage universelle à haute luminance dans le coin supérieur droit。2000L'année est la ligne de partage des temps,En 2000, le problème d'affichage du signal et le problème d'éclairage de toutes les couleurs ont été résolus,Et a commencé bas、Applications d'éclairage spéciales à flux lumineux moyen,Et en tant qu'application d'éclairage à lumière blanche à flux élevé,Il semble temps,Besoin d'augmenter encore le flux lumineux pour atteindre。bien sûr,C'est aussi un processus,Sera progressivement réalisé à mesure que la luminosité augmente et que le prix diminue。

Affichage LED

Depuis le milieu des années 80,Il existe des écrans monochromes et multicolores,Au début, c'était un écran de texte ou un écran animé。90Première ère,Développement de la technologie informatique électronique et de la technologie des circuits intégrés,Faire la technologie vidéo de l'affichage LED peut être réalisée,Image TV directement sur l'écran,Surtout au milieu des années 90,Les LED bleues et vertes à très haute luminosité ont été développées avec succès et rapidement mises en production,Rendre considérablement l'application de l'écran extérieur,La zone varie de 100 à 300 m。

L'affichage LED est actuellement dans les stades、carré、Lieu ou même rue、Les centres commerciaux ont été largement utilisés,L'écran couleur NASDAQ de Times Square est le plus célèbre,La zone d'écran est de 120 pieds × 90 pieds,Équivalent à 1005m,Par 19 millions de bleu super brillant、vert、Fabriqué en LED rouge。en outre,Dans l'écran de cotation des actions、Écran du taux de change bancaire、Les écrans de taux d'intérêt et d'autres applications représentent également une grande proportion,Récemment sur l'autoroute、Les écrans d'information des routes surélevées ont également un grand développement。L'application de diodes électroluminescentes dans ce domaine est devenue une échelle,Former une industrie émergente,Et peut s'attendre à une croissance plus stable。

feu de circulation

Les balises utilisent des LED comme source lumineuse depuis de nombreuses années,Le travail actuel est d'améliorer et de perfectionner。Les feux de circulation ont beaucoup progressé ces dernières années,Développement technologique rapide,Développement rapide d'applications,La Chine a actuellement environ 40 000 commandes par an,Et la Californie aux États-Unis a remplacé 50 000 ensembles de sources lumineuses traditionnelles par des feux de signalisation LED au cours de la dernière année,Selon l'effet d'utilisation,longue vie、L'effet d'économie d'énergie et sans entretien est évident。La longueur d'onde de crête de la LED actuellement utilisée est rouge 630 nm,Jaune 590nm,Vert 505nm。Le problème à noter est que le courant du variateur ne doit pas être trop important,Sinon, les conditions de température élevée sous le soleil d'été affecteront la durée de vie de la LED。

Récemment,Utilisé à l'aéroport comme balise、Les feux de signalisation spéciaux à LED pour projecteurs et feux omnidirectionnels ont également été couronnés de succès et mis en service,La réflexion multipartite fonctionne bien。Il a des droits de propriété intellectuelle indépendants,Deux brevets approuvés,Bonne fiabilité、Économiser l'électricité、Sans entretien、Peut être appliqué à divers aéroports、Remplacer les anciens feux de signalisation utilisés depuis des décennies,Non seulement une luminosité élevée,Et parce que la pureté de la couleur de la lumière LED est bonne,Particulièrement distinctif,Reconnaissance facile du signal。

Lampe automobile

La LED super brillante peut être utilisée comme feu de freinage de voiture、Feux arrière et feux de direction,Peut également être utilisé pour l'éclairage des instruments et l'éclairage intérieur,Il résiste aux vibrations、Comparé aux lampes à incandescence, il présente des avantages évidents en termes d'économie d'énergie et de longue durée de vie。Utilisé comme feu stop,Son temps de réponse est de 60ns,Beaucoup plus court que 140 ms pour les lampes à incandescence,Conduire sur une autoroute typique,Augmentera la distance de sécurité de 4-6m。

LCD rétro-éclairage

LED comme rétro-éclairage pour LCD,Non seulement il peut être utilisé comme vert、rouge、bleu、blanc,Peut également être utilisé comme rétroéclairage à couleur changeante,De nombreux produits sont entrés dans la phase de production et d'application。Récemment,L'écran LCD du téléphone portable utilise la LED pour faire du rétro-éclairage,Améliorez la qualité du produit,bons résultats。Utilisez 8 bleu、24vert、32Rétroéclairage d'un écran LCD de 15 pouces (1 pouce ≈ 2,5 cm) composé de deux LED LuxeonLED rouges,Jusqu'à 120W,2500 lm,Luminosité 18000nits (nit,cd / m²)。22Le rétroéclairage LCD a également été fait,Seulement 6 mm d'épaisseur,Non seulement un bon effet de mélange des couleurs,L'indice de rendu des couleurs atteint également plus de 80。Bien que le grand rétroéclairage soit actuellement au stade de développement,Mais le potentiel est grand。

Éclairage

En raison de l'augmentation de la luminosité de la LED et de la baisse du prix,Plus longue durée de vie、Economie d'énergie,La conduite et le contrôle sont plus simples que les néons,Non seulement peut clignoter,Peut changer de couleur,Tellement monochrome avec LED ultra haute luminosité、Colonne électroluminescente multicolore ou même à couleur changeante avec d'autres formes d'unités électroluminescentes,Décorez de hauts bâtiments、pont、Les projets paysagers tels que les rues et les places sont très efficaces,Présentez un groupe de coloré、Starlight scintillant et vue splendide。De nombreuses unités ont produit des faisceaux LED sur 10 000 mètres,Des dizaines de milliers de lanternes,Actuellement en promotion progressive,On estime qu'il se développera progressivement pour former une industrie à lui seul。

Source d'éclairage

La source de lumière LED comme source d'éclairage doit être une lumière blanche,Actuellement utilisé comme luminaire LED militaire blanc,Certaines variétés ont été mises en production de masse。Parce que la source de lumière LED n'a pas de rayonnement infrarouge,Caché,De plus, il a une résistance aux vibrations、Convient pour l'alimentation par batterie、Les avantages d'une structure solide et facile à transporter,Il y aura un grand développement dans les sources d'éclairage spéciales。Lumières de pelouse utilisées comme folk、La lampe enterrée a été produite en série,Également utilisé comme éclairage du champ de vision du microscope、Lampe de poche、Phare de chirurgien、Éclairage de musées ou d'expositions d'art et lampes de lecture。

Remplissage de serre

La lumière est l'un des facteurs environnementaux les plus importants pour la croissance et le développement des plantes, Pour la croissance et le développement des plantes、Morphologie、Photosynthèse、Le métabolisme des substances et l'expression des gènes sont réglementés,Par conséquent, compléter la lumière dans la serre est un moyen important d'obtenir une haute qualité et un rendement élevé des plantes。Dans les années récentes,L'application des diodes électroluminescentes dans les usines est de plus en plus étendue,La source de lumière LED a une largeur d'onde étroite、Faible consommation d'énergie、petite taille、efficace、Anti-âge、Avantages d'une faible consommation de chaleur,Ce qui en fait une nouvelle source de lumière utilisée par de nombreux chercheurs sur la qualité de la lumière。Jusqu'à maintenant,Un grand nombre de sources de lumière LED sont utilisées pour étudier la forme macroscopique de l'environnement lumineux sur les plantes、rendement、L'influence de la qualité,Ainsi que la microstructure cellulaire、Différenciation végétale、La recherche sur les effets des métabolites secondaires est sans fin。

Dissipation thermique du boîtier LED

Dans l'éclairage semi-conducteur,Utilisez généralement des diodes électroluminescentes (LED) à haute puissance et haute luminosité comme source de lumière,Lorsque le courant passe à travers la diode électroluminescente,Les électrons et les trous se recombineront directement,Libérant ainsi de l'énergie pour briller,Il a une faible consommation d'énergie、Longue durée de vie et autres avantages,Largement utilisé dans l'éclairage。toutefois,L'efficacité de conversion photoélectrique actuelle est faible,Une grande partie est convertie en chaleur,Par conséquent, la densité de puissance sur la puce LED est très grande。La densité de puissance élevée impose également des exigences élevées sur la dissipation thermique de l'appareil,Le problème de dissipation thermique du boîtier dans la diode électroluminescente est devenu un problème majeur affectant son développement d'industrialisation。

Méthode de refroidissement

Le mécanisme de dissipation thermique des LED a généralement ces formes:

1. Utilisez un métal conducteur de chaleur ou des ailettes de dissipation thermique pour adapter le boîtier LED pour dissiper la chaleur。

2. Installer un ventilateur pour forcer la dissipation thermique。

3. Définir la dissipation de chaleur du liquide en circulation dans l'emballage。

4. Caloduc dans le paquet,Absorber ou dissiper l'énergie thermique lorsque le fluide de travail dans le caloduc change de phase。

Principes et caractéristiques

Le principe de la dissipation thermique des caloducs utilisant la transition de phase de la matière,A les caractéristiques d'absorber ou de dissiper une énergie thermique élevée,Cela fait du caloduc un appareil avec une efficacité de transfert de chaleur extrêmement élevée, Le refroidissement des caloducs utilise principalement l'évaporation et la condensation du fluide de travail sous vide pour transférer la chaleur,Lorsqu'une extrémité du caloduc est chauffée,Le liquide de travail dans le noyau capillaire est évaporé et vaporisé,La vapeur s'écoule à l'autre extrémité sous la différence de pression pour libérer de la chaleur et se condenser en un liquide,Le liquide retourne vers l'extrémité d'évaporation le long du matériau poreux par capillarité,La chaleur est transférée rapidement le long du caloduc。

Perovskite LED

La technologie LED inorganique traditionnelle est relativement mature et à haute efficacité lumineuse,Largement utilisé dans l'éclairage,Cependant, la croissance épitaxiale et d'autres procédés de fabrication limitent sa difficulté dans la préparation de dispositifs de grande surface et flexibles。Les LED à points organiques ou quantiques sont faciles à former dans de grandes zones、Flexibilité et autres avantages,Cependant, les problèmes de faible efficacité et de courte durée de vie à haute luminosité doivent encore être résolus。Les matériaux de type pérovskite aux halogénures métalliques présentent de nombreux avantages des matériaux inorganiques et organiques "。Préparation de grandes surfaces telles que la méthode de la solution、Écart de bande réglable、Grande mobilité des porteurs、Haute efficacité de fluorescence。donc,Les LED à base de matériaux pérovskites présentent de nombreux avantages par rapport aux diodes électroluminescentes traditionnelles,Coût particulièrement bas、Grande surface pour une luminosité élevée、Dispositif émetteur de lumière à haute efficacité,Important pour l'affichage et l'éclairage。

Les LED Perovskite se développent rapidement,Depuis que l'Université de Cambridge a signalé le premier dispositif émettant de la lumière à pérovskite en trois dimensions avec une efficacité quantique externe (EQE) de 0,76% en 2014,Après seulement cinq ans de développement,Infrarouge proche、L'efficacité quantique externe des dispositifs électroluminescents de pérovskite rouge et verte a dépassé 20%。Il convient de mentionner que les scientifiques chinois ont lancé de nouvelles méthodes de recherche dans plusieurs directions dans le domaine de la luminescence des pérovskites。

2015an,L'équipe de l'Université de technologie de Nanjing et de l'Université du Zhejiang a signalé une LED de pérovskite avec une efficacité quantique externe de 3,5%,Le record le plus élevé de l'époque,C'est également le premier journal national dans ce domaine。Par la suite,L'Institut de technologie de Pékin et l'Université des sciences et technologies de Nanjing ont successivement signalé des LED de pérovskite basées sur des points quantiques。2016an,Université de technologie de Nanjingprendre au piègeLa pérovskite structurée réalise une LED pérovskite proche infrarouge avec une efficacité quantique externe supérieure à 10%, Des résultats similaires ont été publiés dans "Nature Photonics" en 2016。Utilisez une méthode similaire,L'Institut des semi-conducteurs de l'Académie chinoise des sciences a augmenté l'efficacité quantique externe des LED de pérovskite à lumière verte à 14,36%。2018an,L'Université de technologie de Nanjing a pour la première fois augmenté à 20,7% l'efficacité quantique externe des LED de pérovskite proche infrarouge,Performances comparables à celles des LED organiques et quantiques industrialisées。meme annee,L'état de "l'Université de Huaqiao" a relevé l'EQE de la pérovskite LED verte à 20,3%。

Ces deux réalisations nationales ont été qualifiées de «réalisations révolutionnaires» par des experts de terrain invités par «Nature», "Il s'agit d'une étape importante dans l'application de matériaux de pérovskite dans les diodes électroluminescentes", "Laissez la technologie LED Perovskite franchir les barrières de performance,Promouvra le développement industriel des LED de pérovskite "。En général,La Chine est actuellement le leader mondial de la recherche sur la pérovskite LED,Surtout à haute luminosité、Dispositif électroluminescent perovskite à haute stabilité,A obtenu des droits de propriété intellectuelle indépendants。Des réalisations innovantes avec une influence mondiale。

Bien que la recherche sur la pérovskite LED ait fait de grands progrès,Mais son développement reste confronté à de nombreux défis。Tout d'abord,La stabilité de la pérovskite LED doit être résolue。Actuellement par la conception de matériaux、La structure de l'appareil et les méthodes d'optimisation d'interface ont considérablement amélioré la stabilité des LED de pérovskite,Mais n'a pas encore atteint les exigences de l'industrialisation。Deuxièmement,La toxicité du plomb dans les matériaux pérovskites pourrait être un obstacle sur sa route d'industrialisation。La recherche a trouvé de nombreux éléments (tels que l'étain、cuivre、 Germanium et argent, etc.) peuvent remplacer le plomb dans les matériaux de pérovskite,Cependant, les performances des appareils fabriqués avec ces éléments ne sont pas aussi bonnes que celles des LED pérovskites à base de plomb。en outre, La préparation modulaire à grande surface de la pérovskite LED est encore à ses balbutiements,Comment développer un processus de préparation pour une production contrôlée de grandes surfaces doit encore être résolu。

En bref,Les matériaux et dispositifs luminescents de pérovskite ont des perspectives de développement intéressantes, À l'avenir, avec une compréhension approfondie des matériaux et des progrès de la technologie des processus,Il est prévu d'améliorer encore l'efficacité et la stabilité de l'appareil,Promouvoir son processus d'industrialisation。dans le futur proche,Perovskite LED deviendra un concurrent puissant de la nouvelle génération d'affichage et d'éclairage avec ses excellentes performances et son faible coût,Occupe une position importante dans la future industrie de l'éclairage et de l'affichage。

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