Ketika cahaya-emitting dioda yang maju bias (diaktifkan), elektron dapat bergabung kembali dengan lubang elektron dalam perangkat, melepaskan energi dalam bentuk foton . Efek ini disebut electroluminescence dan warna cahaya (sesuai dengan energi dari foton) ditentukan oleh kesenjangan energi dari semikonduktor. LED sering kecil di daerah (kurang dari 1 mm 2), dan komponen optik yang terintegrasi dapat digunakan untuk membentuk pola radiasi. [4] LED memberikan banyak keuntungan atas sumber cahaya pijar termasuk konsumsi energi lebih rendah , lebih lama seumur hidup , ketahanan ditingkatkan, lebih kecil ukuran, dan lebih cepat switching. LED cukup kuat untuk pencahayaan ruangan relatif mahal dan memerlukan lebih tepat saat ini dan manajemen panas dari kompak lampu neon sumber output sebanding.
Light-emitting dioda digunakan dalam aplikasi yang beragam sebagai pengganti pencahayaan penerbangan , otomotif pencahayaan (lampu rem khususnya, sinyal berbalik dan indikator ) serta dalam sinyal lalu lintas . LED telah memungkinkan teks baru, menampilkan video, dan sensor untuk dikembangkan, sementara tingkat tinggi switching juga berguna dalam teknologi komunikasi canggih. Infrared LED juga digunakan dalam remote control unit produk komersial, termasuk televisi, pemutar DVD, dan lainnya peralatan rumah tangga.
Isi[hide] |
[ sunting ] Sejarah
[ sunting ] Penemuan dan perangkat awal
Electroluminescence sebagai sebuah fenomena ditemukan pada tahun 1907 oleh eksperimen Inggris HJ Bundar dari Marconi Labs , menggunakan kristal silikon karbida dan detektor cat's-kumis . [5] [6] Rusia Oleg Vladimirovich Losev melaporkan penciptaan LED pertama pada tahun 1927. [7] [8] Penelitian Nya didistribusikan dalam jurnal ilmiah Rusia, Jerman dan Inggris, tetapi tidak ada penggunaan praktis terbuat dari penemuan selama beberapa dekade. [9] [10] Rubin Braunstein dari Radio Corporation of America melaporkan pada emisi inframerah dari gallium arsenide (GaAs) dan paduan semikonduktor lainnya pada tahun 1955. [11] Braunstein mengamati emisi inframerah yang dihasilkan oleh struktur dioda sederhana menggunakan galium antimonide (GaSb), GaAs, indium fosfida (InP), dan silikon-germanium (SiGe) paduan di kamar suhu dan pada 77 kelvin.
Pada tahun 1961, peneliti Amerika Robert Biard dan Gary Pittman bekerja di Texas Instruments , [12] menemukan bahwa radiasi inframerah Gaas dipancarkan ketika arus listrik diterapkan dan menerima paten untuk LED inframerah.
Praktis pertama terlihat-spektrum (merah) LED dikembangkan pada 1962 oleh Nick Holonyak Jr , sementara bekerja di General Electric Company . [3] Holonyak dipandang sebagai "bapak dari dioda pemancar cahaya". [13] M. George Craford, [14] seorang mantan mahasiswa pascasarjana dari Holonyak, menciptakan kuning pertama LED dan meningkatkan kecerahan LED merah dan merah-oranye dengan faktor sepuluh pada tahun 1972. [15] Pada tahun 1976, TP Pearsall menciptakan tinggi pertama kecerahan, LED efisiensi tinggi untuk telekomunikasi serat optik dengan menemukan bahan semikonduktor baru yang secara khusus disesuaikan dengan panjang gelombang transmisi serat optik. [16]
Sampai tahun 1968, LED terlihat dan inframerah yang sangat mahal, di urutan US $ 200 per unit, dan begitu pula penggunaan praktis sedikit. [17] The Monsanto Company adalah organisasi pertama untuk memproduksi secara massal LED terlihat, menggunakan fosfida gallium arsenide pada tahun 1968 untuk menghasilkan LED merah cocok untuk indikator. [17] Hewlett Packard (HP) memperkenalkan LED pada tahun 1968, awalnya menggunakan GaAsP disediakan oleh Monsanto. Teknologi ini terbukti memiliki kegunaan utama untuk menampilkan alfanumerik dan diintegrasikan ke dalam kalkulator genggam awal HP. Pada 1970-an perangkat LED sukses secara komersial di bawah lima sen masing-masing diproduksi oleh Fairchild Optoelektronik. Perangkat ini digunakan chip semikonduktor senyawa dibuat dengan proses planar ditemukan oleh Dr Jean Hoerni di Fairchild Semiconductor . [18] Kombinasi pengolahan planar untuk fabrikasi chip dan metode kemasan yang inovatif memungkinkan tim di Fairchild yang dipimpin oleh Thomas Brandt Optoelektronik pelopor untuk mencapai diperlukan pengurangan biaya. Metode ini terus digunakan oleh produsen LED. [19]
[ sunting ] Penggunaan Praktis
LED komersial pertama yang biasa digunakan sebagai pengganti lampu pijar dan neon lampu indikator, dan dalam tujuh-segmen display , [20] pertama di peralatan mahal seperti laboratorium dan peralatan elektronik uji, kemudian dalam peralatan seperti TV, radio, telepon, kalkulator, dan bahkan jam tangan (lihat daftar menggunakan sinyal ). LED merah ini cukup cerah hanya untuk digunakan sebagai indikator, sebagai output cahaya tidak cukup untuk menerangi suatu daerah. Readouts di kalkulator sangat kecil sehingga lensa plastik dibangun di atas setiap digit untuk membuat mereka dibaca. Kemudian, warna lain tersedia secara luas tumbuh dan juga muncul dalam peralatan dan peralatan. Sebagai teknologi LED bahan tumbuh lebih maju, output cahaya meningkat, tetap menjaga efisiensi dan keandalan pada tingkat yang dapat diterima. Penemuan dan pengembangan lampu daya tinggi LED putih yang mengakibatkan penggunaan untuk penerangan, yang cepat menggantikan lampu pijar dan lampu neon. [21] [22] (lihat daftar aplikasi pencahayaan ). Kebanyakan LED dibuat dalam 5 mm sangat umum T1 ¾ dan paket mm 3 T1, tetapi dengan daya output meningkat, telah tumbuh semakin diperlukan untuk menumpahkan kelebihan panas untuk mempertahankan keandalan, [23] sehingga paket yang lebih kompleks telah disesuaikan untuk pembuangan panas yang efisien . Paket untuk negara-of-the-art daya tinggi LED sedikit beruang kemiripan LED awal.
[ sunting ] Melanjutkan pembangunan
Tinggi kecerahan LED biru pertama yang ditunjukkan oleh Shuji Nakamura dari Nichia Corporation dan didasarkan pada InGaN pinjaman perkembangan kritis di GaN nukleasi pada substrat safir dan demonstrasi tipe-p doping dari GaN yang dikembangkan oleh Isamu Akasaki dan H. Amano di Nagoya . Pada tahun 1995, Alberto Barbieri di Universitas Cardiff Laboratorium (GB) menyelidiki efisiensi dan kehandalan tinggi kecerahan LED dan menunjukkan hasil yang sangat mengesankan dengan menggunakan kontak transparan terbuat dari indium timah oksida (ITO) pada (AlGaInP / GaAs) LED. Adanya LED biru dan LED efisiensi tinggi dengan cepat menyebabkan perkembangan yang pertama LED putih , yang mempekerjakan Y 3 Al 5 O 12: Ce, atau " Yag ", fosfor lapisan untuk mencampur kuning (turun-dikonversi) cahaya dengan biru untuk menghasilkan cahaya yang tampak putih. Nakamura dianugerahi 2006 Teknologi Millenium Prize untuk penemuan. [24]Perkembangan teknologi LED telah menyebabkan efisiensi dan keluaran cahaya untuk meningkat secara eksponensial , dengan menggandakan terjadi sekitar setiap 36 bulan sejak tahun 1960-an, dalam cara yang mirip dengan hukum Moore . Kemajuan umumnya dikaitkan dengan pengembangan paralel teknologi semikonduktor lainnya dan kemajuan dalam optik dan ilmu material. Kecenderungan ini biasanya disebut Hukum Haitz itu setelah Dr Roland Haitz. [25]
Pada bulan Februari 2008, sebuah keberhasilan bercahaya dari 300 lumen cahaya tampak per watt dari radiasi (bukan per watt listrik) dan hangat-cahaya emisi dicapai dengan menggunakan nanocrystals . [26]
Pada tahun 2009, suatu proses untuk tumbuh galium nitrida (GaN) LED pada silikon telah dilaporkan. epitaksi biaya dapat dikurangi hingga 90% menggunakan enam-inch wafer silikon bukan dua-inch wafer safir. [27]
[ sunting ] Teknologi
[ sunting ] Fisika
LED terdiri dari sebuah chip bahan semikonduktor doped dengan ketidakmurnian untuk menciptakan sebuah persimpangan pn . Seperti dalam dioda lain, arus mengalir dengan mudah dari sisi p-, atau anoda , ke sisi n-, atau katoda , tetapi tidak dalam arah sebaliknya. Biaya-pembawa- elektron dan lubang -mengalir ke persimpangan dari elektroda dengan voltase berbeda. Ketika elektron bertemu lubang, itu jatuh ke dalam yang lebih rendah tingkat energi , dan melepaskan energi dalam bentuk foton .Para panjang gelombang cahaya yang dipancarkan, dan dengan demikian warna tergantung pada celah pita energi dari bahan yang membentuk pn junction. Dalam silikon atau germanium dioda, elektron dan lubang bergabung kembali dengan transisi non-radiasi yang tidak menghasilkan emisi optik, karena ini adalah band yang langsung kesenjangan bahan. Bahan yang digunakan untuk LED memiliki band gap langsung dengan energi sesuai dengan cahaya dekat-inframerah, terlihat atau dekat-ultraviolet.
Pengembangan LED dimulai dengan alat inframerah dan merah dibuat dengan gallium arsenide . Kemajuan dalam ilmu material telah memungkinkan pembuatan perangkat dengan panjang gelombang lebih pendek terus, memancarkan cahaya dalam berbagai warna.
LED biasanya dibangun pada substrat tipe-n, dengan sebuah elektroda yang dipasang ke lapisan tipe-p diendapkan pada permukaannya. P-jenis substrat, sementara kurang umum, terjadi juga. LED komersial banyak, terutama GaN / InGaN, juga menggunakan safir substrat.
Bahan yang paling digunakan untuk produksi LED sudah sangat tinggi indeks bias . Ini berarti bahwa banyak cahaya akan dipantulkan kembali ke materi pada antarmuka permukaan material / udara. Jadi, ekstraksi cahaya di LED merupakan aspek penting dari produksi LED, tunduk pada banyak penelitian dan pengembangan.
[ sunting ] Indeks bias
Menggambar miliaran kerucut tumpang tindih tidak mungkin, jadi ini adalah diagram yang disederhanakan yang menunjukkan luasan dari semua emisi gabungan kerucut. Sisi kerucut terpotong lebih besar untuk menunjukkan fitur-fitur interior dan mengurangi kompleksitas gambar, mereka akan memperluas ke tepi kebalikan dari emisi pesawat 2D.
Umumnya chip datar permukaan semikonduktor dilapisi LED hanya akan memancarkan tegak lurus cahaya ke permukaan semikonduktor, dan beberapa derajat ke samping, dalam bentuk kerucut disebut sebagai kerucut cahaya, kerucut cahaya, [30] kerucut atau melarikan diri. [28] maksimum sudut insiden disebut sebagai sudut kritis . Bila sudut ini terlampaui foton tidak lagi menembus semikonduktor, tetapi bukan tercermin baik internal di dalam kristal semikonduktor, dan eksternal dari permukaan kristal seolah-olah itu adalah cermin . [28]
Pantulan internal dapat melarikan diri melalui wajah kristal lain, jika sudut datang cukup rendah dan kristal cukup transparan untuk tidak kembali menyerap emisi foton. Tapi untuk sebuah persegi yang sederhana LED dengan 90-derajat permukaan siku di semua sisi, wajah semua bertindak sebagai cermin sudut sama. Dalam hal ini cahaya tidak dapat melarikan diri dan hilang sebagai panas limbah dalam kristal. [28]
Sebuah permukaan chip berbelit-belit dengan miring segi mirip dengan permata atau lensa fresnel dapat meningkatkan output cahaya dengan memungkinkan cahaya akan dipancarkan tegak lurus ke permukaan chip, sementara jauh di sisi titik emisi foton. [31]
Bentuk ideal sebuah semikonduktor dengan output cahaya maksimum akan menjadi microsphere dengan emisi foton yang terjadi di pusat yang tepat, dengan elektroda menembus ke pusat untuk menghubungi pada titik emisi. Semua sinar cahaya yang memancar dari pusat akan tegak lurus ke seluruh permukaan bola, sehingga tidak ada pantulan internal. Sebuah semikonduktor hemispherical juga akan bekerja, dengan melayani back-permukaan datar sebagai cermin untuk foton hambur-balik. [32]
[ sunting ] pelapis Transisi
Banyak chip semikonduktor LED pot di jelas atau berwarna kerang plastik. Shell plastik memiliki tiga tujuan:- Mount chip semikonduktor dalam perangkat lebih mudah untuk dicapai.
- Kabel listrik kecil yang rapuh secara fisik didukung dan dilindungi dari kerusakan
- Plastik bertindak sebagai perantara bias antara semikonduktor yang relatif tinggi dan rendah indeks-indeks udara terbuka. [33]
[ sunting ] Efisiensi dan parameter operasional
LED indikator khas dirancang untuk beroperasi dengan tidak lebih dari 30-60 mW daya listrik. Sekitar tahun 1999, Philips Lumileds memperkenalkan LED kekuatan yang mampu terus digunakan pada satu watt . LED ini digunakan ukuran semikonduktor mati jauh lebih besar untuk menangani input listrik yang besar. Juga, mati semikonduktor yang dipasang pada siput logam untuk memungkinkan untuk menghilangkan panas dari LED mati.Salah satu keuntungan utama dari berbasis LED sumber pencahayaan tinggi kemanjuran bercahaya . LED putih cepat cocok dan melampaui efektivitas sistem standar lampu pijar. Pada tahun 2002, Lumileds dibuat lima watt LED tersedia dengan keberhasilan bercahaya dari 18-22 lumen per watt (lm / W). Untuk perbandingan, 60-100 konvensional W bola lampu pijar memancarkan sekitar 15 lm / W, dan standar lampu neon memancarkan hingga 100 lm / W. Sebuah masalah yang berulang adalah bahwa keberhasilan jatuh tajam dengan arus meningkat. Efek ini dikenal sebagai terkulai dan efektif membatasi output cahaya dari LED yang diberikan, meningkatkan pemanasan lebih dari output cahaya untuk arus yang lebih tinggi. [34] [35] [36]
Pada bulan September 2003, tipe baru LED biru ditunjukkan oleh perusahaan Cree Inc untuk menyediakan 24 mW pada 20 milliamperes (mA). Hal ini menghasilkan cahaya putih komersial dikemas memberikan 65 lm / W pada 20 mA, menjadi putih terang LED yang tersedia secara komersial pada saat itu, dan lebih dari empat kali seefisien incandescents standar. Pada tahun 2006, mereka menunjukkan sebuah prototipe dengan catatan LED putih keberhasilan bercahaya dari 131 lm / W pada 20 mA. Nichia Corporation telah mengembangkan LED putih dengan keberhasilan bercahaya dari 150 lm / W pada maju saat ini dari 20 mA. [37] Cree XLamp XM-L LED, tersedia secara komersial pada tahun 2011, menghasilkan 100 lumen per watt pada kekuatan penuh mereka 10 watt, dan sampai 160 lumens / watt di sekitar 2 watt daya input.
Praktis pencahayaan umum kebutuhan daya tinggi LED, dari satu watt atau lebih. Arus operasi khas untuk perangkat tersebut dimulai pada 350 mA.
Perhatikan bahwa efisiensi adalah untuk chip LED hanya, diselenggarakan pada suhu rendah di laboratorium. Pencahayaan bekerja pada suhu yang lebih tinggi dan dengan kerugian berkendara sirkuit, sehingga efisiensi yang jauh lebih rendah. Amerika Serikat Departemen Energi (DOE) pengujian lampu LED komersial yang dirancang untuk menggantikan lampu pijar atau CFL menunjukkan bahwa keberhasilan rata-rata masih sekitar 46 lm / W pada 2009 (kinerja diuji berkisar dari 17 lm / W untuk 79 lm / W). [38]
Cree mengeluarkan siaran pers pada tanggal 3 Februari 2010 sekitar prototipe laboratorium LED mencapai 208 lumen per watt pada suhu kamar. Berkorelasi suhu warna dilaporkan 4579 K. [39]
[ sunting ] Seumur Hidup dan kegagalan
Artikel utama: Daftar mode kegagalan LED
Perangkat solid state seperti LED tunduk sangat terbatas dan keausan jika dioperasikan pada arus rendah dan pada suhu rendah. Banyak LED dibuat pada 1970-an dan 1980-an yang masih beroperasi hingga kini. Khas tahan dikutip adalah 25.000 hingga 100.000 jam, tapi panas dan pengaturan arus dapat memperpanjang atau mempersingkat waktu ini secara signifikan. [40] Gejala yang paling umum dari LED (dan laser dioda ) kegagalan adalah bertahap menurunkan output cahaya dan hilangnya efisiensi. Kegagalan tiba-tiba, meskipun jarang, dapat terjadi juga. Awal LED merah adalah penting untuk seumur hidup mereka yang singkat. Dengan perkembangan daya tinggi LED perangkat dikenakan lebih tinggi suhu persimpangan dan kepadatan saat ini lebih tinggi dari perangkat tradisional. Hal ini menyebabkan stres pada materi dan dapat menyebabkan cahaya keluaran awal degradasi. Untuk kuantitatif mengklasifikasikan seumur hidup dengan cara yang standar itu telah disarankan untuk menggunakan istilah L75 dan L50 yang merupakan waktu yang diperlukan diberikan LED untuk mencapai 75% dan output cahaya 50% masing-masing. [41]
Seperti perangkat pencahayaan lainnya, kinerja LED yang bergantung pada temperatur. Kebanyakan produsen peringkat 'diterbitkan dari LED adalah untuk suhu operasi 25 ° C. LED digunakan di luar ruangan, seperti sinyal lalu lintas atau trotoar-lampu sinyal, dan yang digunakan dalam iklim di mana suhu dalam luminer akan sangat panas, bisa mengakibatkan intensitas sinyal yang rendah atau bahkan kegagalan. [42]
Output cahaya LED sebenarnya meningkat pada suhu dingin (meratakan off tergantung pada jenis di sekitar-30C [ kutipan diperlukan ]). Akibatnya, teknologi LED dapat menjadi pengganti yang baik dalam menggunakan seperti pencahayaan supermarket freezer [43] [44] [45] dan akan bertahan lebih lama daripada teknologi lainnya. Karena LED memancarkan panas lebih sedikit daripada lampu pijar, mereka adalah sebuah teknologi hemat energi untuk keperluan seperti freezer. Namun, karena mereka memancarkan sedikit panas, es dan salju dapat membangun di atas luminer LED di iklim dingin. [42] Kurangnya generasi limbah panas telah diamati untuk menyebabkan masalah terkadang signifikan dengan sinyal lalu lintas jalan dan lampu landasan pacu bandara di salju- daerah rawan, meskipun beberapa penelitian telah dilakukan untuk mencoba untuk mengembangkan teknologi heat sink untuk mentransfer panas ke area lain dari luminer. [46]
[ sunting ] Warna dan bahan
LED konvensional terbuat dari berbagai anorganik bahan semikonduktor , tabel berikut menunjukkan warna yang tersedia dengan drop rentang panjang gelombang, tegangan dan materi:| Warna | Panjang gelombang [nm] | Tegangan [V] | Bahan semikonduktor | |
|---|---|---|---|---|
| Inframerah | λ > 760 | Δ V <1,9 | Gallium arsenide (GaAs) Aluminium galium arsenide (AlGaAs) | |
| Merah | 610 <λ <760 | 1,63 <Δ V <2,03 | Aluminium galium arsenide (AlGaAs) Fosfida gallium arsenide (GaAsP) Aluminium gallium indium fosfida (AlGaInP) Gallium (III) fosfida (GaP) | |
| Jeruk | 590 <λ <610 | 2,03 <Δ V <2.10 | Fosfida gallium arsenide (GaAsP) Aluminium gallium indium fosfida (AlGaInP) Gallium (III) fosfida (GaP) | |
| Kuning | 570 <λ <590 | 2.10 <Δ V <2,18 | Fosfida gallium arsenide (GaAsP) Aluminium gallium indium fosfida (AlGaInP) Gallium (III) fosfida (GaP) | |
| Hijau | 500 <λ <570 | 1,9 [47] <Δ V <4.0 | Indium gallium nitrida (InGaN) / Gallium (III) nitrida (GaN) Gallium (III) fosfida (GaP) Aluminium gallium indium fosfida (AlGaInP) Galium fosfida Aluminium (AlGaP) | |
| Biru | 450 <λ <500 | 2,48 <Δ V <3,7 | Seng selenide (ZnSe) Indium gallium nitrida (InGaN) Silikon karbida (SiC) sebagai substrat Silikon (Si) sebagai substrat - (dalam pengembangan) | |
| Violet | 400 <λ <450 | 2,76 <Δ V <4.0 | Indium gallium nitrida (InGaN) | |
| Ungu | beberapa jenis | 2,48 <Δ V <3,7 | Ganda biru / merah LED, biru dengan fosfor merah, atau putih dengan plastik ungu | |
| Ultraviolet | λ <400 | 3.1 <Δ V <4.4 | Diamond (235 nm) [48] Boron nitrida (215 nm) [49] [50] Aluminium nitrida (AlN) (210 nm) [51] Aluminium galium nitrida (AlGaN) Indium gallium aluminium nitrida (AlGaInN) - (turun ke 210 nm) [52] | |
| Putih | Spektrum luas | Δ V = 3,5 | Biru / UV dioda dengan fosfor kuning |
[ sunting ] Ultraviolet dan LED biru
LED biru terang saat ini didasarkan pada lebar celah pita semikonduktor GaN ( gallium nitride ) dan InGaN (indium gallium nitride). Mereka dapat ditambahkan ke LED merah dan hijau yang ada untuk menghasilkan kesan cahaya putih, meskipun LED putih hari ini jarang menggunakan prinsip ini.
LED biru pertama yang menggunakan galium nitrida yang dibuat pada tahun 1971 oleh Jacques Pankove di RCA Laboratories . [53] Perangkat ini memiliki output cahaya terlalu sedikit untuk penggunaan praktis dan penelitian ke dalam perangkat galium nitrida melambat. Pada bulan Agustus 1989, Cree Inc memperkenalkan biru tersedia secara komersial pertama berbasis LED pada celah pita tak langsung semikonduktor, silikon karbida. [54] SiC LED telah effiency sangat rendah, tidak lebih dari sekitar 0,03%, tapi memancarkan di bagian biru spektrum cahaya tampak.
Pada akhir 1980-an, terobosan kunci dalam GaN epitaxial pertumbuhan dan tipe-p doping [55] diantar di era modern berbasis GaN perangkat optoelektronik. Membangun di atas dasar ini, pada tahun 1993 kecerahan tinggi LED biru yang ditunjukkan. Efisiensi (energi cahaya yang dihasilkan vs energi listrik yang digunakan) mencapai 10%. [56] Tinggi kecerahan LED biru ditemukan oleh Shuji Nakamura dari Nichia Corporation menggunakan galium nitrida merevolusi pencahayaan LED, membuat daya tinggi sumber cahaya praktis.
Pada akhir 1990-an, LED biru telah menjadi banyak tersedia. Mereka memiliki daerah aktif yang terdiri dari satu atau lebih InGaN sumur kuantum terjepit di antara lapisan tebal GaN, yang disebut lapisan cladding. Dengan memvariasikan fraksi INN-GaN relatif dalam InGaN sumur kuantum, emisi cahaya dapat bervariasi dari ungu menjadi kuning. AlGaN aluminium galium nitrida berbagai fraksi AlN dapat digunakan untuk memproduksi cladding dan lapisan sumur kuantum untuk LED ultraviolet, tetapi perangkat ini belum mencapai tingkat efisiensi dan kematangan teknologi dari InGaN-GaN biru / perangkat hijau. Jika kuantum lapisan aktif baik adalah GaN, bukan paduan InGaN atau AlGaN, perangkat akan memancarkan sinar ultraviolet dekat-dengan panjang gelombang sekitar 350-370 nm. LED hijau diproduksi dari sistem InGaN-GaN jauh lebih efisien dan lebih terang dari LED hijau diproduksi dengan non-nitrida sistem bahan.
Dengan mengandung aluminium nitrida, paling sering AlGaN dan AlGaInN , bahkan panjang gelombang lebih pendek dapat dicapai. LED ultraviolet dalam berbagai panjang gelombang menjadi tersedia di pasar. Dekat-UV pada panjang gelombang sekitar emitter 375-395 nm yang sudah murah dan sering ditemui, misalnya, sebagai cahaya hitam penggantian lampu untuk pemeriksaan anti- pemalsuan watermark UV dalam beberapa dokumen dan mata uang kertas. Dioda panjang gelombang lebih pendek, sementara secara substansial lebih mahal, tersedia secara komersial untuk panjang gelombang 247 nm ke. [57] Sebagai fotosensitifitas mikroorganisme sekitar sesuai dengan spektrum penyerapan DNA , dengan puncak pada sekitar 260 nm, UV LED memancarkan pada 250-270 nm yang diharapkan dalam disinfeksi prospektif dan perangkat sterilisasi. Penelitian terbaru telah menunjukkan bahwa tersedia secara komersial LED UVA (365 nm) sudah efektif desinfeksi dan sterilisasi peralatan. [58]
Deep-UV panjang gelombang yang diperoleh dalam laboratorium dengan menggunakan aluminium nitrida (210 nm), [51] boron nitrida (215 nm) [49] [50] dan berlian (235 nm). [48]
[ sunting ] Putih cahaya
Ada dua cara utama memproduksi intensitas tinggi cahaya putih dengan menggunakan LED. Salah satu adalah dengan menggunakan LED individu yang memancarkan tiga warna utama [59] -merah, hijau, dan biru-dan kemudian mencampur semua warna untuk membentuk cahaya putih. Yang lain adalah dengan menggunakan bahan fosfor untuk mengkonversi cahaya monokromatik dari biru atau UV LED untuk cahaya putih spektrum luas, banyak cara yang sama bekerja lampu neon bohlam.Karena metamerism , adalah mungkin untuk memiliki spektrum yang sangat berbeda yang tampak putih.
[ sunting ] RGB sistem
Ada beberapa jenis multi-warna LED putih: di- , tri- , dan tetrachromatic LED putih. Beberapa faktor kunci yang memainkan antara metode yang berbeda, termasuk stabilitas warna, rendering warna kemampuan, dan keberhasilan bercahaya . Seringkali efisiensi yang lebih tinggi akan berarti render warna yang lebih rendah, menghadirkan trade off antara efisiensi bercahaya dan rendering warna. Sebagai contoh, LED putih dwiwarna memiliki khasiat terbaik bercahaya (120 lm / W), namun kemampuan rendering warna terendah. Sebaliknya, meskipun tetrachromatic LED putih memiliki kemampuan rendering warna yang sangat baik, mereka sering memiliki efisiensi bercahaya miskin. Triwarna putih LED di antara, memiliki kedua keberhasilan bercahaya yang baik (> 70 lm / W) dan kemampuan warna render adil.
Multi-warna LED menawarkan bukan hanya cara lain untuk membentuk cahaya putih, tetapi baru berarti untuk membentuk cahaya warna yang berbeda. Kebanyakan warna dipahami dapat dibentuk dengan mencampur jumlah yang berbeda dari tiga warna primer. Hal ini memungkinkan kontrol warna yang tepat dinamis. Sebagai upaya lebih dikhususkan untuk menyelidiki metode ini, multi-warna LED harus memiliki pengaruh besar pada metode mendasar yang kita gunakan untuk memproduksi dan kontrol warna cahaya. Namun, sebelum jenis LED dapat memainkan peran di pasar, beberapa masalah teknis perlu pemecahan. Ini termasuk bahwa jenis kekuasaan emisi LED meluruh secara eksponensial dengan suhu meningkat, [61] mengakibatkan perubahan besar dalam stabilitas warna. Masalah tersebut dan dapat menghalangi menghambat penggunaan industri. Dengan demikian, desain kemasan banyak baru yang bertujuan untuk memecahkan masalah ini telah diusulkan dan hasilnya sekarang sedang direproduksi oleh para peneliti dan ilmuwan.
[ sunting ] Fosfor berbasis LED
Fosfor berbasis LED memiliki efisiensi yang lebih rendah daripada LED normal karena hilangnya panas dari pergeseran Stokes dan juga lainnya fosfor-isu terkait degradasi. Namun, metode fosfor masih merupakan metode yang paling populer untuk membuat intensitas tinggi LED putih. Desain dan produksi dari sumber cahaya atau lampu menggunakan emitor monokrom dengan fosfor konversi sederhana dan lebih murah daripada kompleks RGB sistem, dan mayoritas putih LED intensitas tinggi saat ini di pasar yang diproduksi dengan menggunakan konversi cahaya fosfor.
Hambatan terbesar untuk efisiensi tinggi adalah kehilangan energi yang tampaknya tidak dapat dihindari Stokes. Namun, banyak usaha yang dihabiskan mengoptimalkan perangkat ini untuk keluaran cahaya yang lebih tinggi dan suhu operasi yang lebih tinggi. Misalnya, efisiensi dapat ditingkatkan dengan mengadaptasi desain paket yang lebih baik atau dengan menggunakan tipe yang lebih cocok dari fosfor. Dipatenkan proses pelapisan konformal Philips Lumileds 'membahas masalah berbagai ketebalan fosfor, memberikan LED putih cahaya putih lebih homogen. [64] Dengan pembangunan berkelanjutan, efisiensi fosfor berbasis LED umumnya naik dengan setiap pengumuman produk baru.
Berbasis fosfor putih LED merangkum InGaN LED biru dilapisi fosfor di dalam epoksi. Suatu bahan yang umum fosfor kuning serium - doped yttrium aluminium garnet (Ce 3 +: YAG).
LED putih juga bisa dibuat oleh lapisan dekat ultraviolet (NUV) LED memancarkan dengan campuran efisiensi tinggi europium berbasis fosfor memancarkan warna merah dan biru ditambah tembaga dan aluminium hijau memancarkan doped seng sulfida (ZnS: Cu, Al). Ini adalah metode analog dengan cara lampu neon bekerja. Metode ini kurang efisien daripada LED biru dengan Yag: Ce fosfor, sebagai pergeseran Stokes lebih besar, energi sehingga lebih banyak diubah menjadi panas, namun cahaya dengan karakteristik spektral hasil lebih baik, yang membuat warna yang lebih baik. Karena radiasi yang lebih tinggi output dari LED ultraviolet daripada yang biru, kedua metode menawarkan kecerahan sebanding. Kekhawatiran adalah bahwa sinar UV dapat bocor dari sumber cahaya rusak dan menyebabkan bahaya bagi mata manusia atau kulit.
[ sunting ] Lain LED putih
Metode lain yang digunakan untuk menghasilkan cahaya putih LED eksperimental tidak menggunakan fosfor sama sekali dan didasarkan pada homoepitaxially tumbuh selenide seng (ZnSe) pada substrat ZnSe yang sekaligus memancarkan cahaya biru dari daerah aktif dan cahaya kuning dari substrat. [65][ sunting ] Organik dioda pemancar cahaya (OLED)
Artikel utama: Organik dioda pemancar cahaya
Dalam light emitting diode organik ( OLED ), yang electroluminescent materi terdiri dari lapisan memancarkan dari dioda adalah senyawa organik . Bahan organik elektrik konduktif karena delocalization elektron pi disebabkan oleh konjugasi atas semua atau bagian dari molekul, dan karenanya bahan berfungsi sebagai semikonduktor organik . [66] Bahan-bahan organik dapat organik kecil molekul dalam kristal fase , atau polimer .
Potensi keuntungan dari OLED termasuk tipis, menampilkan biaya rendah dengan tegangan mengemudi rendah, sudut pandang lebar dan kontras tinggi dan gamut warna. [67] Polimer LED memiliki manfaat tambahan dicetak [68] [69] dan fleksibel [70] menampilkan . OLED telah digunakan untuk membuat tampilan visual untuk perangkat elektronik portabel seperti ponsel, kamera digital, dan pemutar MP3 saat menggunakan di masa depan termasuk pencahayaan dan televisi. [67]
[ sunting ] Quantum dot LED (eksperimental)
Titik-titik kuantum (QD) adalah semikonduktor nanocrystals yang memiliki sifat optik yang unik. [71] warna emisi mereka dapat disetel dari terlihat seluruh spektrum inframerah. Hal ini memungkinkan quantum dot LED untuk membuat hampir semua warna pada CIE diagram. Hal ini menyediakan pilihan warna yang lebih dan lebih baik render warna dari LED putih. [ kutipan diperlukan ] Quantum dot LED tersedia dalam jenis paket yang sama sebagai tradisional fosfor berbasis LED. [ rujukan? ] Salah satu contoh dari hal ini adalah sebuah metode yang dikembangkan oleh Michael Bowers, pada Vanderbilt University di Nashville, melibatkan lapisan LED biru dengan titik-titik kuantum bahwa cahaya putih sebagai respon terhadap cahaya biru dari LED. Metode ini memancarkan hangat, cahaya putih kekuningan mirip dengan yang dibuat oleh lampu pijar . [72] Quantum titik juga sedang dipertimbangkan untuk digunakan dalam dioda pemancar cahaya putih di layar kristal cair (LCD) televisi. [73]Kesulitan utama dalam menggunakan titik-titik kuantum berbasis LED adalah stabilitas tidak cukup qds bawah iradiasi berkepanjangan. [ kutipan diperlukan ] Pada Februari 2011 para ilmuwan di PlasmaChem GmbH bisa mensintesis titik-titik kuantum untuk aplikasi LED dan membangun sebuah konverter cahaya di dasar mereka, yang efisien dapat mengkonversi cahaya dari biru untuk warna lain bagi banyak ratus jam [. rujukan? ] qds tersebut dapat digunakan untuk memancarkan cahaya tampak atau inframerah dekat dari setiap panjang gelombang yang senang dengan cahaya dengan panjang gelombang lebih pendek.
[ sunting ] Jenis
[ sunting ] Miniatur
Bentuk paket umum termasuk bundar, dengan kubah atau flat bagian atas, persegi panjang dengan rata atas (seperti yang digunakan di bar-grafik display), dan segitiga atau persegi dengan rata atas enkapsulasi juga dapat jelas atau berwarna untuk meningkatkan kontras dan sudut pandang .
Ada tiga kategori utama dari mini LED single die:
- Rendah saat ini - biasanya dinilai untuk 2 mA pada sekitar 2 V (sekitar 4 konsumsi mW).
- Standar - 20 mA LED sekitar 2 V (sekitar 40 mW) untuk merah, oranye, kuning & hijau, dan 20 mA pada 4-5 V (sekitar 100 mW) untuk biru, ungu dan putih.
- Ultra-tinggi output - 20 mA pada sekitar 2 V atau 4-5 V, dirancang untuk melihat di bawah sinar matahari langsung.
[ sunting ] Mid-range
LED daya menengah sering melalui lubang dipasang dan digunakan ketika sebuah output dari beberapa lumen diperlukan. Mereka kadang-kadang memiliki dioda dipasang ke empat lead (memimpin katoda dua, dua lead anoda) untuk konduksi panas yang lebih baik dan membawa lensa terintegrasi. Sebuah contoh dari hal ini adalah paket Superflux, dari Philips Lumileds. LED ini yang paling sering digunakan dalam panel cahaya, pencahayaan darurat dan otomotif ekor-lampu. Karena jumlah yang lebih besar dari logam di LED, mereka mampu menangani arus yang lebih tinggi (sekitar 100 mA). Arus yang lebih tinggi memungkinkan untuk output cahaya yang lebih tinggi diperlukan untuk ekor-lampu dan pencahayaan darurat.[ sunting ] daya tinggi
Lihat juga: Solid-state pencahayaan dan lampu LED
Tinggi daya LED (HPLED) dapat didorong pada arus dari ratusan mA untuk lebih dari ampere, dibandingkan dengan puluhan mA untuk LED lainnya. Beberapa dapat memancarkan lebih dari seribu lumen. [76] [77] Karena terlalu panas adalah merusak, HPLEDs harus dipasang pada heat sink untuk memungkinkan disipasi panas. Jika panas dari suatu HPLED tidak dihapus, perangkat akan gagal dalam hitungan detik. Satu HPLED sering dapat menggantikan lampu pijar dalam obor , atau diatur dalam array untuk membentuk kuat lampu LED . 
Beberapa yang terkenal HPLEDs dalam kategori ini adalah Led Lumileds Rebel, Osram Opto Semikonduktor Golden Dragon dan Cree X-lampu. Per September 2009 beberapa HPLEDs diproduksi oleh Cree Inc sekarang melebihi 105 lm / W [78] (misalnya XLamp XP-G LED chip yang memancarkan cahaya Putih Cool) dan sedang dijual di lampu dimaksudkan untuk menggantikan pijar, halogen, dan bahkan neon lampu, karena LED tumbuh lebih biaya yang kompetitif.
LED telah dikembangkan oleh Semikonduktor Seoul yang dapat beroperasi pada listrik AC tanpa memerlukan converter DC. Untuk setiap setengah siklus, bagian dari LED memancarkan cahaya dan bagian yang gelap, dan ini dibalik selama setengah siklus berikutnya. Kemanjuran dari jenis HPLED biasanya 40 lm / W. [79] Sejumlah besar elemen LED di seri mungkin dapat beroperasi secara langsung dari tegangan line. Pada tahun 2009 Seoul Semiconductor merilis sebuah tegangan DC tinggi mampu diusir dari listrik AC dengan sirkuit mengendalikan sederhana. Disipasi daya rendah LED ini memberikan mereka fleksibilitas lebih dari desain LED yang asli AC. [80]
[ sunting ] Aplikasi spesifik variasi
- LED berkedip digunakan sebagai indikator mencari perhatian tanpa memerlukan elektronik eksternal. LED LED berkedip menyerupai standar tetapi mereka berisi terpadu multivibrator sirkuit yang menyebabkan LED untuk flash dengan periode khas dari satu detik. Dalam LED lensa disebarkan ini terlihat sebagai titik hitam kecil. LED berkedip Sebagian memancarkan cahaya satu warna, tetapi perangkat yang lebih canggih dapat flash antara beberapa warna dan bahkan memudar melalui urutan warna dengan menggunakan warna RGB pencampuran.
- Bi-warna LED sebenarnya dua LED yang berbeda dalam satu kasus. Mereka terdiri dari dua meninggal terhubung ke dua lead sama antiparalel satu sama lain. Aliran arus dalam satu arah memancarkan satu warna, dan arus dalam arah yang berlawanan memancarkan warna lain. Bolak dua warna dengan frekuensi yang cukup menyebabkan munculnya warna ketiga dicampur. Misalnya, merah / hijau LED dioperasikan dalam mode ini akan mewarnai campuran untuk memancarkan penampilan kuning.
- Tri-warna LED LED adalah dua dalam satu kasus, tetapi dua LED yang terhubung untuk memisahkan mengarah sehingga dua LED dapat dikontrol secara independen dan menyala secara bersamaan. Sebuah susunan tiga-lead khas dengan satu memimpin umum (anoda atau katoda) [. rujukan? ]
- RGB LED emitter mengandung merah, hijau dan biru, umumnya menggunakan koneksi empat-kawat dengan satu memimpin umum (anoda atau katoda). LED ini dapat memiliki baik mengarah umum negatif positif atau umum. Namun orang lain, hanya memiliki dua lead (positif dan negatif) dan memiliki dibangun di kecil unit kontrol elektronik .
- LED display alfanumerik tersedia dalam tujuh-segmen dan Starburst format. Tujuh-segmen display menangani semua angka dan satu set terbatas huruf. Menampilkan Starburst dapat menampilkan semua huruf. Tujuh-segmen display LED yang digunakan secara luas pada 1970-an dan 1980-an, tetapi menggunakan meningkatnya display kristal cair , dengan kebutuhan daya mereka lebih rendah dan fleksibilitas tampilan yang lebih besar, telah mengurangi popularitas LED display numerik dan alfanumerik.
[ sunting ] Pertimbangan untuk digunakan
[ sunting ] Sumber daya
Artikel utama: sumber daya LED
Karakteristik arus / tegangan dari LED mirip dengan dioda lain, bahwa saat ini tergantung pada tegangan secara eksponensial (lihat persamaan dioda Shockley ). Ini berarti bahwa perubahan kecil pada tegangan dapat menyebabkan perubahan besar dalam saat ini. Jika nilai tegangan maksimum terlampaui dengan jumlah yang kecil, nilai saat ini mungkin dilampaui oleh jumlah besar, berpotensi merusak atau menghancurkan LED. Solusi yang khas adalah dengan menggunakan arus konstan pasokan listrik, atau mengemudi LED pada tegangan yang jauh di bawah nilai maksimum. Karena sumber daya yang paling umum (baterai, listrik) tidak sumber arus konstan, perlengkapan paling LED harus menyertakan konverter daya. Namun, kurva I / V nitrida berbasis LED cukup curam di atas lutut dan memberikan f I dari beberapa milliamperes di f V 3 V, sehingga memungkinkan untuk kekuatan nitrida berbasis LED dari baterai 3 V seperti sel koin tanpa perlu resistor yang membatasi arus. [ sunting ] polaritas Listrik
Artikel utama: polaritas Listrik LED
Seperti dengan semua dioda, arus mengalir dengan mudah dari tipe-p ke n-jenis material. [81] Namun, tidak ada arus dan tidak ada cahaya dipancarkan jika tegangan kecil diterapkan di arah sebaliknya. Jika tegangan reverse tumbuh cukup besar untuk melebihi tegangan rusaknya , mengalir arus yang besar dan LED dapat rusak. Jika arus sebaliknya cukup terbatas untuk menghindari kerusakan, kebalikan-melakukan LED adalah berguna dioda kebisingan . [ sunting ] Keamanan dan kesehatan
Sebagian besar perangkat mengandung LED yang "aman di bawah semua kondisi penggunaan normal", dan begitu juga diklasifikasikan sebagai "Kelas 1 produk LED" / "LED Klasse 1". Saat ini, hanya beberapa LED-LED yang sangat terang yang juga memiliki sudut pandang yang terfokus 8 ° atau kurang-bisa, secara teori, menyebabkan kebutaan sementara, dan begitu juga diklasifikasikan sebagai "Kelas 2". [82] Secara umum, Laser keselamatan peraturan-dan "Kelas 1", "Kelas 2", dll Sistem-juga berlaku untuk LED. [83]Sementara LED memiliki keuntungan atas lampu neon bahwa mereka tidak mengandung merkuri , mereka mungkin mengandung logam berbahaya lainnya seperti timbal dan arsenik . Sebuah studi yang diterbitkan pada tahun 2011 menyatakan: "Menurut standar federal, LED tidak berbahaya kecuali untuk intensitas rendah LED merah, yang tercuci Pb [memimpin] pada tingkat melebihi batas regulasi (186 mg / L; batas regulasi: 5). Namun, sesuai dengan peraturan California, tingkat yang berlebihan dari tembaga (sampai 3892 mg / kg; batas: 2500), Pb (sampai 8103 mg / kg; batas: 1000), nikel (sampai 4797 mg / kg; batas: 2000), atau perak (sampai 721 mg / kg; batas: 500) membuat semua kecuali LED intensitas rendah berbahaya kuning ".. [84]
[ sunting ] Keuntungan
- Efisiensi: LED memancarkan lebih banyak cahaya per watt dari lampu pijar . [85] efisiensi mereka tidak dipengaruhi oleh bentuk dan ukuran, seperti bola lampu neon atau tabung.
- Warna: LED dapat memancarkan cahaya warna yang dimaksudkan tanpa menggunakan filter warna apapun sebagai metode pencahayaan tradisional perlu. Ini lebih efisien dan dapat menurunkan biaya awal.
- Ukuran: LED bisa sangat kecil (lebih kecil dari 2 mm 2 [86] ) dan mudah diisi ke papan sirkuit tercetak.
- On / Off waktu: LED menyala sangat cepat. Sebuah indikator LED merah yang khas akan mencapai kecerahan penuh di bawah satu mikrodetik . [87] LED digunakan pada perangkat komunikasi dapat memiliki waktu respon lebih cepat.
- Bersepeda: LED yang ideal untuk menggunakan dikenakan sering on-off bersepeda, seperti lampu neon yang gagal lebih cepat ketika bersepeda sering, atau lampu HID yang membutuhkan waktu lama sebelum restart.
- Peredupan: LED dapat sangat mudah redup baik oleh pulse-width modulasi atau menurunkan maju saat ini. [88]
- Lampu keren: Berbeda dengan sebagian besar sumber cahaya, LED memancarkan panas yang sangat sedikit dalam bentuk IR yang dapat menyebabkan kerusakan objek sensitif atau kain. Energi yang terbuang tersebar sebagai panas melalui dasar LED.
- Kegagalan Lambat:. LED sebagian besar gagal oleh peredupan dari waktu ke waktu, daripada kegagalan tiba-tiba lampu pijar [89]
- Lifetime: LED dapat memiliki kehidupan yang berguna yang relatif panjang. Satu laporan memperkirakan 35.000 sampai 50.000 jam hidup berguna, meskipun waktu untuk kegagalan lengkap dapat lagi. [90] tabung Fluorescent biasanya dinilai pada sekitar 10.000 sampai 15.000 jam, tergantung sebagian pada kondisi penggunaan, dan bola lampu pijar pada 1.000 - 2.000 jam.
- Syok resistensi: LED, menjadi komponen solid state, sulit untuk kerusakan dengan guncangan eksternal, tidak seperti lampu neon dan lampu pijar yang rapuh.
- Fokus: Paket solid LED dapat dirancang untuk memfokuskan cahaya. Sumber pijar dan lampu neon seringkali memerlukan reflektor eksternal untuk mengumpulkan cahaya dan mengarahkannya dengan cara yang dapat digunakan.
[ sunting ] Kekurangan
- Harga awal yang tinggi: LED saat ini lebih mahal, harga per lumen, atas dasar biaya modal awal, daripada teknologi pencahayaan yang paling konvensional. Pada 2010, biaya per seribu lumen (kilolumen) adalah sekitar $ 18. Harga diperkirakan akan mencapai $ 2/kilolumen tahun 2015. [91] Biaya tambahan sebagian berasal dari output lumen relatif rendah dan sirkuit drive dan pasokan listrik yang dibutuhkan.
- Ketergantungan suhu: kinerja LED sangat tergantung pada suhu lingkungan lingkungan operasi. Lebih-mengemudi LED dalam suhu lingkungan yang tinggi dapat mengakibatkan overheating paket LED, akhirnya menyebabkan kegagalan perangkat. Memadai tenggelam panas yang dibutuhkan untuk mempertahankan umur panjang. Hal ini terutama penting dalam otomotif, keperluan medis, dan militer di mana perangkat harus beroperasi atas berbagai temperatur, dan membutuhkan tingkat kegagalan yang rendah.
- Sensitivitas tegangan: LED harus dipasok dengan tegangan di atas ambang batas dan arus bawah rating. Hal ini dapat melibatkan resistor seri atau arus diatur pasokan listrik. [92]
- Kualitas cahaya: Paling keren- LED putih memiliki spektrum yang berbeda secara signifikan dari sebuah benda hitam radiator seperti matahari atau lampu pijar. Spike di 460 nm dan mencelupkan pada 500 nm dapat menyebabkan warna objek yang akan dirasakan berbeda di bawah dingin-putih pencahayaan LED dari sinar matahari atau sumber lampu pijar, karena metamerism , [93] merah permukaan yang diberikan sangat buruk yang dingin dan fosfor khas berbasis -LED putih. Namun, sifat rendering warna dari lampu neon umum adalah sering lebih rendah daripada apa yang sekarang tersedia di negara-of-art LED putih.
- Wilayah sumber cahaya: LED tidak mendekati sebuah "sumber titik" cahaya, melainkan Lambertian distribusi. Jadi LED sulit untuk menerapkan menggunakan memerlukan bidang cahaya bola. LED tidak dapat memberikan perbedaan beberapa derajat di bawah ini. Sebaliknya, dapat memancarkan sinar laser dengan divergensi dari 0,2 derajat atau kurang. [94]
- Polaritas Listrik : Tidak seperti pijar bola lampu, yang menerangi terlepas dari listrik polaritas , LED hanya akan menyala dengan polaritas listrik yang benar.
- Biru bahaya: Ada kekhawatiran bahwa LED biru dan sejuk- LED putih sekarang mampu melebihi batas aman yang disebut bahaya biru-cahaya sebagaimana didefinisikan dalam spesifikasi keselamatan mata seperti ANSI / IESNA RP-27,1-05: Praktek Rekomendasi untuk Keselamatan Photobiological untuk Sistem Lampu dan Lampu. [95] [96]
- Polusi biru: Karena keren- LED putih (yaitu, LED dengan tinggi suhu warna ) memancarkan cahaya biru proporsional lebih daripada konvensional sumber cahaya outdoor seperti tekanan tinggi lampu uap natrium , ketergantungan panjang gelombang yang kuat dari hamburan Rayleigh berarti keren-LED putih dapat menyebabkan lebih polusi cahaya dari sumber cahaya lain. The Dark Sky Asosiasi Internasional menghambat menggunakan sumber cahaya putih dengan korelasi suhu warna di atas 3.000 K. [97] [ tidak dalam kutipan diberikan ]
- Droop: The efisiensi LED cenderung menurun sebagai salah satu meningkatkan arus . [98] [99] [100] [101]
[ sunting ] Aplikasi
Secara umum, semua produk LED dapat dibagi menjadi dua bagian utama, penerangan umum dan indoor menggunakan lighting.LED jatuh ke dalam empat kategori utama:
- Visual sinyal di mana cahaya berjalan lebih atau kurang langsung dari sumber ke mata manusia, untuk menyampaikan pesan atau makna.
- Iluminasi di mana cahaya ini tercermin dari objek untuk memberikan respon visual dari benda tersebut.
- Mengukur dan berinteraksi dengan proses yang melibatkan tidak penglihatan manusia. [102]
- Narrow band yang mana sensor cahaya LED beroperasi dalam mode reverse-bias dan merespon cahaya insiden, bukan memancarkan cahaya.
[ sunting ] Indikator dan tanda-tanda
Para konsumsi energi yang rendah , pemeliharaan rendah dan ukuran kecil LED modern telah menyebabkan digunakannya sebagai indikator status dan menampilkan pada berbagai peralatan dan instalasi. Besar wilayah LED display digunakan sebagai display stadion dan sebagai dekoratif menampilkan dinamis. Tipis, ringan menampilkan pesan yang digunakan di bandara dan stasiun kereta api, dan sebagai menampilkan tujuan untuk kereta api, bus, trem, dan feri.Satu-warna terang cocok untuk lampu lalu lintas dan sinyal, tanda keluar , pencahayaan darurat kendaraan , lampu navigasi kapal 'atau lentera (chromacity dan pencahayaan standar yang ditetapkan dalam Konvensi Peraturan Internasional tentang Pencegahan Tubrukan di Laut 1972, Lampiran I dan CIE) dan berbasis LED lampu Natal . Dalam iklim dingin, lampu lalu lintas LED mungkin tetap tertutup salju. [103] Merah atau LED kuning digunakan dalam indikator dan menampilkan alfanumerik dalam lingkungan di mana penglihatan pada malam hari harus dipertahankan: cockpits pesawat, kapal selam dan kapal jembatan, observatorium astronomi, dan di lapangan , misalnya waktu malam hewan menonton dan menggunakan lapangan militer.
Karena kehidupan mereka yang panjang dan waktu switching cepat, LED telah digunakan dalam lampu rem untuk mobil tinggi-mount lampu rem , truk, dan bus, dan pada gilirannya sinyal untuk beberapa waktu, namun banyak kendaraan sekarang menggunakan LED untuk cluster belakang mereka cahaya. Penggunaan dalam rem meningkatkan keselamatan, karena pengurangan besar dalam waktu yang dibutuhkan untuk cahaya sepenuhnya, atau waktu naik lebih cepat, sampai dengan 0,5 detik lebih cepat daripada lampu pijar. Hal ini memberikan driver belakang lebih banyak waktu untuk bereaksi. Hal ini melaporkan bahwa pada kecepatan jalan raya normal, hal ini sama dengan satu ekuivalen mobil panjang peningkatan waktu untuk bereaksi. Dalam rangkaian intensitas ganda (yaitu, spidol dan rem belakang) jika LED tidak berdenyut pada frekuensi yang cukup cepat, mereka dapat membuat array yang hantu , di mana hantu gambar dari LED akan muncul jika mata cepat memindai seluruh array. Lampu LED putih yang mulai digunakan. Menggunakan LED memiliki kelebihan karena gaya LED dapat membentuk lampu jauh lebih tipis daripada lampu pijar dengan reflektor parabola .
Karena murahnya relatif LED output yang rendah, mereka juga digunakan dalam menggunakan sementara banyak seperti glowsticks , throwies , dan fotonik tekstil Lumalive . Seniman juga telah menggunakan LED untuk seni LED .
Cuaca / radio semua-bahaya penerima dengan Encoding Pesan Area Tertentu (SAMA) memiliki tiga LED: merah untuk peringatan, oranye untuk jam tangan, dan kuning untuk nasihat & pernyataan kapan dikeluarkan.
[ sunting ] Lampu
Artikel utama: lampu LED
Dengan perkembangan efisiensi tinggi dan LED daya tinggi itu telah menjadi mungkin untuk menggunakan LED di pencahayaan dan iluminasi. Penggantian bola lampu telah dibuat, serta perlengkapan yang berdedikasi dan lampu LED . LED digunakan sebagai lampu jalan dan lainnya pencahayaan arsitektur mana mengubah warna yang digunakan. Kekokohan mekanis dan seumur hidup panjang digunakan dalam pencahayaan otomotif pada mobil, sepeda motor dan lampu sepeda . LED lampu jalan pada tiang dipekerjakan dan di garasi parkir. Pada tahun 2007, desa Italia Torraca adalah tempat pertama untuk mengkonversi sistem pencahayaan dengan LED seluruh. [104]
LED digunakan dalam penerbangan pencahayaan . Airbus telah menggunakan pencahayaan LED dalam mereka Airbus A320 Peningkatan sejak 2007, dan Boeing berencana penggunaannya dalam 787 . LED juga digunakan sekarang di bandara dan heliport pencahayaan. Perlengkapan LED bandara saat ini termasuk lampu landasan pacu intensitas menengah, lampu landasan tengah, tengah landasan & lampu tepi, tanda-tanda obstruksi bimbingan dan pencahayaan.
LED juga cocok untuk backlighting untuk LCD televisi dan ringan laptop menampilkan dan sumber cahaya untuk DLP proyektor (Lihat LED TV ). RGB LED meningkatkan warna gamut sebanyak 45%. Layar untuk menampilkan TV dan komputer dapat dibuat dengan menggunakan LED tipis untuk backlighting. [105]
LED digunakan semakin dalam lampu akuarium. Khusus untuk akuarium karang, lampu LED menyediakan sumber cahaya yang efisien dengan output panas yang lebih sedikit untuk membantu menjaga suhu akuarium yang optimal. Berbasis LED perlengkapan akuarium juga memiliki keunggulan yang disesuaikan secara manual untuk memancarkan spektrum warna-warna yang ideal khusus untuk karang, ikan, dan invertebrata sekaligus mengoptimalkan radiasi photosynthetically aktif (PAR) yang meningkatkan pertumbuhan dan kelangsungan hidup fotosintesis seperti karang, anemon, kerang, dan alga. Perlengkapan ini dapat diprogram untuk mensimulasikan secara elektronik berbagai kondisi pencahayaan sepanjang hari, mencerminkan fase matahari dan bulan untuk pengalaman karang dinamis. Perlengkapan LED biasanya biaya hingga lima kali lebih banyak juga dinilai neon atau pencahayaan intensitas tinggi debit dirancang untuk akuarium karang dan tidak sebagai output tinggi untuk saat ini.
Kurangnya IR / radiasi panas membuat LED ideal untuk lampu panggung menggunakan bank RGB LED yang dapat dengan mudah mengubah warna dan pemanasan penurunan dari pencahayaan panggung tradisional, serta pencahayaan medis di mana IR radiasi dapat berbahaya. Dalam konservasi energi, output panas yang lebih rendah LED juga berarti pendingin udara (pendingin) sistem memiliki lebih sedikit panas untuk membuang, mengurangi emisi karbon dioksida.
LED kecil, tahan lama dan perlu sedikit kekuasaan, sehingga mereka digunakan dalam tangan memegang perangkat seperti senter . LED lampu strobo atau kamera berkedip beroperasi pada tegangan, aman rendah, bukan 250 volt + umum ditemukan dalam xenon flashlamp berbasis pencahayaan. Hal ini sangat berguna dalam kamera pada ponsel , di mana ruang adalah pada sirkuit tegangan-meningkatkan premi dan besar tidak diinginkan.
LED digunakan untuk penerangan inframerah dalam penglihatan pada malam hari menggunakan termasuk kamera keamanan . Sebuah cincin LED sekitar kamera video , bertujuan maju ke retroreflective latar belakang , memungkinkan chroma keying dalam produksi video .
LED sekarang umum digunakan di semua bidang pasar dari komersial untuk penggunaan di rumah: pencahayaan standar dan instalasi AV, panggung dan ruang teater, arsitektur dan publik, di mana pun cahaya buatan yang digunakan.
Di banyak negara pijar pencahayaan untuk rumah dan kantor tidak lagi tersedia dan peraturan bangunan bersikeras di tempat baru yang dipasang keluar pada satu hari dengan perlengkapan LED dan fitting [ kutipan diperlukan ].
Semakin adaptasi dari warna lampu LED yang menemukan penggunaan dalam aplikasi medis dan pendidikan seperti peningkatan mood dan teknologi baru, seperti AmBX , untuk mengontrol warna LED telah dikembangkan untuk mengeksploitasi fleksibilitas LED. NASA bahkan telah mensponsori penelitian untuk penggunaan LED untuk mempromosikan kesehatan bagi astronot. [106]
[ sunting ] Cerdas pencahayaan
Cahaya dapat digunakan untuk mengirimkan broadband data, yang sudah diimplementasikan dalam IrDA standar menggunakan LED inframerah. Karena LED dapat siklus on dan off jutaan kali per detik, mereka dapat nirkabel pemancar dan jalur akses untuk data yang transportasi. [107] Laser juga dapat dimodulasi dengan cara ini.[ sunting ] pencahayaan Berkelanjutan
Efisien pencahayaan diperlukan untuk arsitektur berkelanjutan . Pada tahun 2009, sebuah 13 watt lampu LED yang khas dipancarkan 450-650 lumen. [108] yang setara dengan lampu pijar standar 40 watt. Pada tahun 2011, LED telah menjadi lebih efisien, sehingga Watt 6 LED dengan mudah dapat mencapai hasil yang sama. [109] Sebuah bohlam pijar 40 W standar memiliki umur yang diharapkan dari 1.000 jam sementara LED dapat terus beroperasi dengan efisiensi berkurang untuk lebih dari 50.000 jam, 50 kali lebih lama daripada lampu pijar.[ sunting ] Konsumsi Energi
Satu kilowatt-jam listrik akan menyebabkan £ 1,34 (610 g) CO 2 emisi. [110] Dengan asumsi rata-rata bola lampu selama 10 jam sehari, satu 40-watt lampu pijar akan menyebabkan £ 196 (89 kg) CO 2 emisi per tahun. Setara 6-watt LED hanya akan menyebabkan £ 30 (14 kg) dari CO 2 selama rentang waktu yang sama. Sebuah jejak karbon dari pencahayaan bangunan dapat dikurangi sebesar 85% dengan bertukar semua lampu pijar untuk LED baru.[ sunting ] Ekonomi berkelanjutan
Lampu LED bisa menjadi pilihan biaya-efektif untuk penerangan ruang rumah atau kantor karena hidup mereka sangat panjang. Konsumen menggunakan LED sebagai pengganti sistem pencahayaan konvensional saat ini terhambat oleh biaya tinggi dan efisiensi rendah produk yang tersedia. 2009 DOE hasil pengujian menunjukkan efikasi rata-rata 35 lm / W, di bawah khas CFL , dan serendah 9 lm / W, lebih buruk dari incandescents standar. [108] umbi Namun, pada 2011 ada LED yang tersedia seefisien 150 lm / W dan bahkan murah model low-end biasanya melebihi 50 lm / W. Biaya awal yang tinggi dari lampu LED komersial karena mahal safir substrat yang merupakan kunci untuk proses produksi. Aparat safir harus dibarengi dengan kolektor seperti cermin untuk memantulkan cahaya yang lain akan sia-sia.[ sunting ] Aplikasi lain
Cahaya dari LED dapat dimodulasi dengan sangat cepat sehingga mereka digunakan secara ekstensif dalam serat optik dan Gratis Ruang Optik komunikasi. Ini termasuk remote kontrol , seperti untuk TV dan VCR, di mana LED inframerah sering digunakan. Opto-isolator menggunakan dikombinasikan LED dengan fotodioda atau fototransistor untuk menyediakan jalur sinyal dengan isolasi listrik antara dua sirkuit. Hal ini sangat berguna dalam peralatan medis dimana sinyal dari tegangan rendah sensor sirkuit (biasanya bertenaga baterai) dalam kontak dengan organisme hidup harus elektrik terisolasi dari setiap kegagalan listrik mungkin dalam rekaman atau operasi pemantauan perangkat pada tegangan berpotensi berbahaya. Sebuah optoisolator juga memungkinkan informasi yang akan ditransfer antara sirkuit tidak berbagi kesamaan potensi.Sistem sensor banyak bergantung pada cahaya sebagai sumber sinyal. LED sering ideal sebagai sumber cahaya karena persyaratan dari sensor. LED digunakan sebagai sensor gerakan , misalnya di mouse komputer optik . Nintendo Wii 's sensor bar menggunakan LED inframerah. oximeters Pulse menggunakannya untuk mengukur saturasi oksigen . Beberapa scanner flatbed menggunakan array RGB LED bukan khas lampu neon katoda dingin sebagai sumber cahaya. Memiliki kontrol independen dari tiga warna menerangi memungkinkan pemindai untuk mengkalibrasi sendiri untuk keseimbangan warna yang lebih akurat, dan tidak ada kebutuhan untuk pemanasan. Selanjutnya, sensor nya hanya perlu monokromatik, karena pada satu waktu halaman yang discan hanya diterangi oleh satu warna cahaya. penginderaan Sentuh : Sejak LED juga dapat digunakan sebagai dioda , mereka dapat digunakan untuk kedua emisi foto dan deteksi. Ini dapat digunakan dalam misalnya layar sentuh-sensing yang mendaftar memantulkan cahaya dari jari atau stylus . [111]
Banyak bahan dan sistem biologis sensitif terhadap, atau tergantung pada cahaya. Tumbuh lampu menggunakan LED untuk meningkatkan fotosintesis di tanaman [112] dan bakteri dan virus dapat dihapus dari air dan zat lain yang menggunakan UV LED untuk sterilisasi . [58] Penggunaan lain yang sebagai UV curing perangkat untuk beberapa metode tinta dan coating, dan dalam printer LED .
Petani tanaman tertarik pada LED karena mereka lebih energi efisien, memancarkan sedikit panas (bisa merusak tanaman dekat dengan lampu panas), dan dapat memberikan frekuensi cahaya optimum untuk pertumbuhan tanaman dan periode mekar dibandingkan dengan saat ini digunakan tumbuh lampu: HPS tekanan tinggi ( natrium), MH (logam halida) atau CFL / rendah-energi. Namun, LED belum diganti lampu ini tumbuh karena harga yang lebih tinggi. Sebagai produksi massal dan kit LED mengembangkan, produk LED akan menjadi lebih murah.
LED juga telah digunakan sebagai kualitas medium referensi tegangan dalam sirkuit elektronik. Drop tegangan maju (misalnya, sekitar 1,7 V untuk sebuah LED merah normal) dapat digunakan sebagai pengganti dioda Zener dalam regulator tegangan rendah. Red LED memiliki kurva I / V flattest di atas lutut. Nitrida berbasis LED memiliki kurva I / V yang cukup curam dan tidak berguna untuk tujuan ini. Meskipun tegangan maju LED jauh lebih saat ini tergantung dari Zener yang baik, dioda Zener yang tidak banyak tersedia di bawah tegangan dari sekitar 3 V.
[ sunting ] Sumber cahaya untuk sistem visi mesin
Visi mesin sistem sering membutuhkan pencahayaan yang terang dan homogen, sehingga fitur yang menarik lebih mudah untuk memproses. LED sering digunakan untuk tujuan ini, dan ini kemungkinan akan tetap salah satu kegunaan utama mereka sampai harga turun cukup rendah untuk membuat sinyal dan penerangan menggunakan lebih luas. Barcode scanner adalah contoh paling umum dari visi mesin, dan banyak yang menggunakan biaya rendah LED merah bukan laser. Tikus komputer optik juga contoh lain dari LED dalam visi mesin, seperti yang digunakan untuk menyediakan sumber bahkan cahaya di permukaan untuk kamera miniatur dalam mouse. LED merupakan sumber cahaya hampir ideal untuk visi mesin sistem untuk beberapa alasan:Ukuran bidang diterangi biasanya relatif kecil dan mesin sistem visi sering cukup mahal, sehingga biaya sumber cahaya biasanya perhatian kecil. Namun, mungkin tidak mudah untuk mengganti sumber cahaya ditempatkan dalam mesin yang rusak yang kompleks, dan di sini kehidupan pelayanan yang panjang dari LED adalah keuntungan.
Elemen LED cenderung menjadi kecil dan dapat ditempatkan dengan kepadatan tinggi di atas substrat datar atau bahkan-berbentuk (PCB dll) sehingga sumber terang dan homogen dapat dirancang mana cahaya langsung dari arah dikontrol ketat pada bagian diperiksa. Hal ini sering dapat diperoleh dengan kecil, biaya rendah lensa dan diffusers, membantu untuk mencapai kepadatan cahaya yang tinggi dengan kontrol atas tingkat pencahayaan dan homogenitas. Sumber LED dapat dibentuk dalam beberapa konfigurasi (tempat lampu untuk penerangan reflektif; cincin lampu untuk penerangan koaksial; kembali lampu untuk penerangan kontur, majelis linier, datar, panel format besar; kubah sumber untuk menyebar, iluminasi omnidirectional).
LED dapat dengan mudah strobed (dalam kisaran mikrodetik dan bawah) dan disinkronisasi dengan pencitraan. Daya tinggi LED yang tersedia memungkinkan cukup terang gambar bahkan dengan pulsa cahaya yang sangat singkat. Hal ini sering digunakan untuk memperoleh tajam dan tajam "masih" bagian gambar bergerak cepat.
LED datang dalam berbagai warna dan panjang gelombang, yang memungkinkan penggunaan yang mudah dari warna terbaik untuk setiap kebutuhan, di mana warna yang berbeda dapat memberikan visibilitas yang lebih baik dari fitur yang menarik. Memiliki spektrum diketahui secara tepat memungkinkan filter erat cocok untuk digunakan untuk memisahkan bandwidth yang informatif atau untuk mengurangi efek mengganggu cahaya ambient. LED biasanya beroperasi pada temperatur yang bekerja relatif rendah, menyederhanakan manajemen dan disipasi panas. Hal ini memungkinkan menggunakan lensa plastik, filter, dan diffusers. Unit tahan air juga dapat dengan mudah dirancang, memungkinkan digunakan dalam lingkungan yang keras atau basah (makanan, minuman, minyak industri).
izin share ya mas
BalasHapus