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Pantalla LED para los sistemas de información modernos

Resumen

La tecnología para la producción de dispositivos optoelectrónicos basados ​​en chips semiconductores emisores de luz ha venido desarrollando intensamente. Como resultado de ello, estos dispositivos se utilizan ampliamente en sistemas de indicación de información y de luz. LED cuentan con una amplia gama de colores, se combinan la irradiación de gran alcance con cualquier forma de distribución espacial, puede proporcionar cualquier gradación de color en un amplio rango dinámico de la intensidad que les hacen fuente de luz ideal para numerosas aplicaciones.

se hizo posible tan amplia variedad de parámetros de LED después de resolver varios problemas técnicos en la estructura del LED. Este artículo proporciona un análisis de los LED y la estructura de chip, se analizan los resultados de pruebas y tendencias futuras en la producción de LED.

fuentes de luz Semiconductor

La humanidad siempre se refiere a un problema de la búsqueda de fuentes de fuego y luz. Este artículo trata sobre el método más sofisticado de extraer luz de piedra. Todas las modernas fuentes de luz de semiconductores se basan transición pn que irradian luz quantums. Aquí nos centraremos únicamente en aquellas formas de crear transición pn que puede emitir cuántica de la radiación electromagnética cuando la corriente eléctrica fluye a través de ellos.

Se trata de estructuras heteroátomos, con amplias zonas de transición pn donde el ancho de la zona restringida es superior a 1.9 eV. Ya se han creado estructuras que pueden irradiar en el conjunto de rango visible, cerca de IR y UV rangos. Una amplia gama de colores combinada con un potente irradiación y cualquier forma de distribución espacial crea una fuente de luz LED extremadamente atractivo, con muchas aplicaciones potenciales.

LEDs

LED es un semiconductor basado en irradiando cristal que transforma la energía eléctrica en luz. LED irradia dentro de un espectro relativamente estrecho (hasta 25-30 nm) en la escala de la distribución espectral de la densidad luminosa y por lo tanto puede ser caracterizado como una radiación monocromática cuasi.

Una enorme variedad de LEDs se han creado sobre la base de estos cristales semiconductores con unas transiciones pn. La estructura de LED determina la dirección, distribución espacial, la intensidad luminosa, eléctricos, térmicos, enérgico y otros parámetros de la radiación de un cristal semiconductor. Naturalmente, todos estos parámetros están interconectados.

Estudio de detalle de laboratorio de los LED de diferentes formas y efectos de varios fabricantes permitió hacer algunas conclusiones importantes acerca de la calidad y áreas de aplicaciones LED.

Últimamente, los LED se utilizan progresivamente en artefactos de iluminación, iluminación artística, de manera crítica los indicadores de luz esenciales. Esto ha sido posible debido a un rápido incremento en los parámetros de energía, la fiabilidad y la vida útil de estas fuentes de luz monocromática cuasi. Los factores que hacen que el LED insustituible para su uso en pantallas a todo color, señales y otros dispositivos informativos incluyen bajo consumo de energía, bajo costo de la óptica que da forma a diagrama de distribución de la luz y de fácil control. Sin embargo, el factor esencial es la percepción visual de la luz LED por el ojo humano. Todos estos factores serán discutidas en gran detalle en este artículo.

Teoría: Luz, características técnicas y eléctricas de los LED de diferentes fabricantes modernos

La unidad más común que caracteriza a los parámetros de energía LED es el eje de emisión de luz. Sin embargo, este valor no tiene sentido a menos que se especifique el ángulo de radiación con respecto a un cierto nivel de máxima emisión de luz eje.

Típicamente, el ángulo de radiación se correlaciona con un medio de la emisión de luz máxima. Estos dos parámetros: ángulo de radiación y de emisión de luz del eje nos dan idea aproximada en qué dirección y qué tan fuerte será la emisión de luz en diferentes ángulos de visión. Para determinar con mayor precisión la intensidad luminosa en cualquier ángulo de observación, se utiliza una relación doble de coordenadas. Con frecuencia también se llama elipsoide índice o indicador de función (ver Fig. 1).

Índice de elipsoide de LED con lente ovalada en coordenadas polares
Higo. 1 Índice de elipsoide de LED con lente ovalada en coordenadas polares.
El vertical (ángulo más pequeño) y planos (ángulo mayor) de radiación horizontal se muestran.

La intensidad luminosa es una importante característica energética de la radiación LED. Se determina como una integral de toda la energía bajo la función de indicador de radiación especial. Este parámetro es el más comúnmente mostrado por Fabricantes de pantallas LED en sus hojas de datos. Esto es especialmente cierto acerca de los dispositivos de gran alcance con ángulo de radiación amplia y uniforme distribución espacial cercana a la distribución Lambert. Sin embargo, incluso en este caso, es imposible evaluar de forma fiable la distribución del flujo de luz en el interior del diagrama y, en consecuencia, determinar la intensidad luminosa del LED con precisión.

La mayoría de las fórmulas matemáticas simples utilizados por los usuarios de LED son absolutamente incorrecto y dan lugar a graves errores en la evaluación de las características de la energía en los aparatos basados ​​en LED. Esto es evidente en el cálculo de los diagramas de distribución de radiación no simétrica (por ejemplo, LEDs con lentes ovalados) y la función de indicador de LED de ángulo estrecho. Por lo tanto, vale la pena examinar de cerca el asunto y considerar algunos métodos para la determinación de la emisión de luz y su relación con otras unidades fotométricas porque sólo la medición directa de este valor puede dar lugar a su mayor precisión.

El experimento clásico en la medición de flujo a plena luz mediante llamadas integrador esféricos para la localización de fuentes de luz en el centro de la esfera. Pero incluso en este caso la relación entre el lumen estándar es dudosa debido a errores causados ​​por no uniformes características espectrales y zonal de la superficie interna de la esfera. Por lo tanto, los datos más precisos e informativos pueden ser recolectados a través de un método de exploración del flujo luminoso espacial, o el método goniofotométricos.

Los instrumentos necesarios para ello son goniofotómetro con suficiente resolución y la cabeza fotométrica con un coeficiente de transformación medido. El método se basa en una rotación gradual de LED y midiendo su intensidad luminosa en diversos ángulos preestablecidos. Cuanto más pequeño es el paso de la rotación contra el fotómetro, menor es el error de medición y más precisa es la distribución angular. goniofotométricos dispositivos modernos normalmente tienen un paso de 3 10 de minutos. Al mismo tiempo se miden la intensidad luminosa axial y su distribución espacial. Esta es la manera de calcular el caudal de flujo.

Los LED se describen en la energía y los parámetros colorimétricos. Para conocer estos parámetros es esencial para la correcta prestación del color en cualquier sistema, los dispositivos electrónicos de luz e indicadores informativos, luces arquitectónicas, etc.

El CIE (Comisión Internacional de la Iluminación) espacio de color XYZ 1931, desarrollado en 1931, todavía se utiliza como una referencia estándar para los colores que definen, y como referencia para otros espacios de color (Fig. 3). Como ya se dijo, los LED tienen banda bastante estrecha (cuasi-monocromática) de la radiación con la mitad de la anchura del espectro en tan sólo 15 30-nm. El diagrama de cromaticidad CIE, derivado de este espacio de color, se muestra a continuación. El diagrama es un gráfico bidimensional de colores de intensidad constante sobre la base de la respuesta visual del observador estándar CIE-1931, que se determinó mediante mediciones fisiológicas de la visión del color humano.

Puesto que el ojo humano tiene tres tipos de sensor de color que responden a diferentes rangos de longitudes de onda, una trama completa de todos los colores visibles es una figura tridimensional. Esto es un inconveniente para dibujar sobre una lámina bidimensional de papel, por lo que para mayor comodidad del CIE transformó el espacio de color tridimensional en dos dimensiones artificiales de color (llamados en conjunto cromaticidad) y uno de intensidad, y luego tomó un trozo de dos dimensiones a través de este espacio en el nivel de intensidad máxima. Este trozo se convirtió en el diagrama de cromaticidad.

Cabe señalar que todas las características del LED descritos anteriormente están en la interdependencia directa, por lo tanto, por regla general, sólo su totalidad hace posible juzgar correctamente diversos parámetros de LED. Sin embargo, para determinar con mayor precisión la calidad, la durabilidad y la correspondencia de los parámetros declarados por el productor LED es posible sólo después de realizar el conjunto de medidas y cálculos de sus características.

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