LED

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Notă despre dezambiguizare.svg Dezambiguizare - Dacă sunteți în căutarea altor semnificații, consultați LED (dezambiguizare) .
Fără surse!
Această intrare sau secțiune referitoare la ingineria electrică nu menționează sursele necesare sau cei prezenți sunt insuficienți .
Comentariu : Există puține note și secțiunea „Bibliografie” lipsește complet.
Puteți îmbunătăți această intrare adăugând citate din surse de încredere în conformitate cu liniile directoare privind utilizarea surselor .
LED
RBG-LED.jpg
LED de 5 mm tip roșu, verde și albastru
Tip Pasivă , optoelectronică
Principiul de funcționare Electroluminiscență
Inventat de Nick Holonyak Jr. ( 1962 )
Simbol electric
LED symbol.svg
Configurarea pinului Anod și catod
Vezi: componentă electronică
Manual
Câteva LED-uri roșii .

Dioda emitentă de lumină ( acronim în engleză : LED ; în engleză : L ight E mitting D iode ) [1] , în electronică , indică un dispozitiv optoelectronic care exploatează capacitatea unor materiale semiconductoare de a produce fotoni printr-un fenomen de emisie spontană atunci când este traversat de un curent electric .

Materialul semiconductor are două zone diferite dopate , astfel încât să aibă purtători de sarcină opusă, electroni și găuri , care, conform principiilor de funcționare ale diodei de joncțiune , se recombină, emitând energie sub formă de fotoni. Primul LED a fost dezvoltat în 1962 de Nick Holonyak Jr. [2] [3] . În 2014, Premiul Nobel pentru Fizică a fost acordat lui Isamu Akasaki și Hiroshi Amano de la Universitatea din Nagoya și lui Shūji Nakamura de la Universitatea din California, Santa Barbara pentru cercetarea LED-urilor cu lumină albastră.

În anii nouăzeci , LED-urile au fost produse cu o eficiență din ce în ce mai mare și într-o gamă tot mai mare de culori, producând și lumină albă. În același timp, cantitatea de lumină emisă a crescut la niveluri competitive cu cele ale becurilor obișnuite. În tehnologia de iluminare , LED-ul este configurat ca o tehnologie de înaltă eficiență care garantează economii excelente de energie .

Istorie

Primele dispozitive

Reproducerea experimentului lui Henry Joseph Round

În 1907 , la laboratoarele Companiei Marconi , Henry Joseph Round a descoperit efectul fotoluminescenței folosind carbură de siliciu (SiC) și componenta unui radio. [4] [5] Exact douăzeci de ani mai târziu, Oleg Losev a publicat o teorie în Rusia, unde a susținut că a creat echivalentul unui LED rudimentar; [6] deși publicația a fost publicată și în Imperiul German și Britanic, timp de decenii nu au existat aplicații practice pentru invenția sa. [7] [8]

În 1936 , la laboratoarele Marie Curie , fizicianul Georges Destriau a obținut electroluminiscența (pe care el însuși l-a definit „Losev light”) prin încapsularea sulfurii de zinc (ZnS) într-un recipient în interiorul căruia a aplicat un câmp electric alternativ. [9] [10] Trei ani mai târziu, maghiarii Zoltán Bay și György Szigeti au brevetat un dispozitiv din carbură de siliciu capabil să emită lumină albă sau albă care se îndreaptă spre galben sau verde, în funcție de impuritatea prezentă. [11] În 1951 , Kurt Lehovec, Carl Accardo și Edward Jamgochian au înțeles pentru prima dată funcționarea reală a unei diode capabile să emită lumină, utilizând cristale de carbură de siliciu și ca sursă electrică o baterie și un generator de impulsuri, comparând în următoarele doi ani rezultatele obținute cu altele obținute prin variația tipului de cristale și a purității acestora. [12] [13]

În 1955 , Rubin Braunstein, [14] al Radio Corporation of America , a obținut emisia de lumină în infraroșu de la arsenidul de galiu (GaAs) [15] și alți semiconductori, precum antimonida de galiu (GaSb), fosfura de indiu (InP) și germaniida de siliciu ( SiGe), atât la temperatura camerei, cât și la 77 kelvin . Doi ani mai târziu, el a demonstrat că dispozitivele rudimentare pot fi folosite pentru a comunica pe distanțe scurte; [16] aceste dispozitive vor fi utilizate ulterior în comunicațiile optice .

Primul LED emisferic, SNX-100 [17]

În septembrie 1961 , la Texas Instruments , James R. Biard și Gary Pittman au descoperit că o diodă de tunelare cu un substrat de arsenidă de galiu era capabilă să emită lumină infraroșie cu o lungime de undă de 900 nanometri. [18] În octombrie, au demonstrat eficacitatea comunicării între o astfel de diodă și un fotodetector izolat electric. [19] La 8 august 1962 , Biard și Pittman au solicitat un brevet intitulat „diodă semiconductoare care radiază”: o diodă cu joncțiune pn și zinc difuz , cu catodul distanțat pentru a permite emisia eficientă a luminii infraroșii atunci când dispozitivul este în așa-numita polarizare directă . După primirea cererilor de la General Electric , Radio Corporation of America, IBM , Bell Laboratories și MIT Lincoln Laboratory , oficiul de brevete din SUA a acordat celor doi inventatori brevetul pentru dioda emițătoare de lumină cu arsenidă de galiu, [20] primul LED real pentru uz practic . [18] La scurt timp după aceea, Texas Instruments a început un proiect pentru a le construi și, în octombrie 1962 , compania a anunțat producția comercială de LED-uri cu o structură cristalină de arsenidă de galiu capabilă să emită lumină cu o lungime de undă de 890 nanometri. [18]

Primul LED emitent din spectrul vizibil a fost dezvoltat la General Electric de Nick Holonyak Jr., care a publicat un articol despre acesta la 1 decembrie 1962 . [21] [22] După ce a obținut un LED cu emisie vizibilă, apoi a creat pentru prima dată o componentă electronică capabilă să emită lumină perceptibilă de către om, a făcut Holonyak pentru public ca „părintele” LED-ului. În 1972 , George Craford, [23] fost student al Holonyak, a realizat primul LED cu lumină galbenă și a îmbunătățit puterea de lumină a LED-urilor roșii și roșu-portocalii cu un factor de zece. [24] Patru ani mai târziu, TP Pearsall a creat primul LED luminescent de înaltă eficiență, rezultând noi compuși semiconductori adecvați în mod special pentru transmiterea fibrelor optice . [25]

LED cu două culori

Utilizarea în masă

Primele LED-uri comerciale au fost folosite pentru a înlocui unele lămpi cu incandescență și neon , pentru afișaje cu șapte segmente , [26] pentru optocuploare , pentru echipamente scumpe de laborator mai întâi și apoi trece la calculatoare, televizoare, radiouri, telefoane și multe altele. Cu toate acestea, atât LED-urile cu infraroșu, cât și cele vizibile erau încă extrem de scumpe, în ordinea a două sute de dolari fiecare și, în consecință, erau folosite relativ puțin. [27] Începând din 1968 , compania Monsanto a fost prima din lume care a început producția în masă de LED-uri vizibile, folosind galiu , arsen și fosfor pentru a face LED-uri roșii adecvate ca indicatori (săgeți, numere etc.). [27] Mai târziu, mai multe culori au început să fie disponibile și LED-urile au început să apară pe o varietate de alte echipamente și dispozitive. În anii 1970 , dispozitivele LED erau fabricate și comercializate cu mai puțin de cinci cenți fiecare. Aceste diode au constat din cipuri semiconductoare fabricate cu procesul de creștere plan conceput de Jean Hoerni la Fairchild Semiconductor . [28] Combinarea acestui proces cu metode inovatoare de încapsulare a permis Fairchild, sub conducerea pionierului în optoelectronică Thomas Brandt, să reducă foarte mult costurile de producție, [29] deschizând calea tuturor celorlalți producători. [30]

Afișarea unui calculator TI-30 (aprox. 1978). Lentilele din plastic au crescut intensitatea luminii LED-urilor individuale

Primele LED-uri aveau o carcasă metalică similară cu cea utilizată pentru tranzistoare , cu o lentilă de sticlă pentru trecerea fotonilor. Ulterior s-au mutat în carcase de plastic transparente, de diferite forme și adesea cu culori corespunzătoare culorii luminii emise. În cazul LED-urilor cu infraroșu, nuanța poate fi aplicată pentru a obține efectul opus, adică pentru a bloca ieșirea luminii vizibile. Au fost apoi concepute încapsulări specifice pentru disiparea eficientă a căldurii LED-urilor de mare putere.

Apariția LED-urilor albastre

Primul LED albastru-violet a fost realizat cu nitrură de galiu dopat cu magneziu (GaN) la Universitatea Stanford în 1972 de Herb Maruska și Wally Rhines, studenți absolvenți în știința materialelor și inginerie. [31] [32] Anul precedent, un fost coleg cu Maruska, Jacques Pankive, împreună cu Ed Miller, la Radio Corporation of America, au obținut pentru prima dată electroluminescența albastră prin nitrură de galiu, dar cu dopaj de zinc : din acestea au obținut apoi prima diodă de nitrură de galiu care emite lumină verde. [33] [34] În 1974 , Maruska, Rinul și profesorul David Stevenson au primit brevetul pentru invenția lor. [35] În anii 1970, nu s-a găsit nicio utilizare practică pentru diodele de nitrură de galiu dopate cu magneziu și cercetarea a încetinit, doar pentru a revigora decenii mai târziu, cu dezvoltarea LED-urilor albastre și a diodelor laser .

În august 1989 , Cree a fost prima companie care a comercializat LED-uri albastre din carbură de siliciu, prin urmare cu un interval de bandă indirect care, totuși, face dispozitivul foarte ineficient. [36] [37] De asemenea, la sfârșitul anilor 1980 , repere cheie în creșterea epitaxială a nitrurii de galiu cu dopaj acceptor [38] au adus dispozitive optoelectronice în era modernă. Pe această bază, în 1991 Theodore Moustakas, de la Universitatea din Boston , a conceput o metodă pentru producerea LED-urilor albastre cu luminescență ridicată printr-un proces în doi pași, obținând un brevet șase ani mai târziu. [39]

În 1993 , cu un proces de creștere similar cu cel al lui Moustakas, Shuji Nakamura , al lui Nichia , a produs la rândul său un LED albastru cu luminescență ridicată. [40] [41] [42] Atât Moustakas, cât și Nakamura au primit un brevet și acest lucru a generat confuzie cu privire la cine a fost adevăratul inventator al LED-ului albastru în nitrură de galiu, de fapt, Moustakas a descoperit mai întâi metoda sa, dar înregistrarea sa la oficiul de brevete a fost ulterior celui al lui Nakamura. Posibilitatea de a produce LED-uri albastre la scară industrială s-a deschis dezvoltării de noi tehnologii și aplicații în deceniile următoare, atât de mult încât Nakamura a primit premiul Millennium Technology în 2006 [43] și în 2014 , împreună cu Hiroshi Amano și Isamu Akasaki , Premiul Nobel pentru fizică . [44]

În același timp, în Nagoya , Isamu Akasaki și Hiroshi Amano însuși au lucrat la dezvoltarea unei metode de creștere a nitrurii de galiu pe un substrat de safir , dopat cu acceptori, și la demonstrarea eficienței mai mari a LED-urilor realizate cu această procedură. În 1995 , la Universitatea Cardiff , Alberto Barbieri a studiat eficiența și fiabilitatea LED-urilor cu luminiscență ridicată cu o structură formată din straturi de aluminiu, galiu și fosfură de indiu (AlGaInP) și arsenură de galiu (GaAs), cu un „contact clar”, adică un contact clar film de oxid de staniu de indiu (cunoscut și sub numele de ITO, oxid de staniu de indiu ).

Între 2001 [45] și 2002 , [46] metodele de creștere a nitrurii de galiu pe siliciu au fost demonstrate cu succes și, în ianuarie 2012 , Osram a găsit o modalitate de a produce în mod industrial LED-uri din nitrură de galiu de indiu. (InGaN) cultivate pe substraturi de siliciu. [47] Cel puțin până în 2017 , companiile producătoare au folosit substraturi din carbură de siliciu, deși cele mai frecvente au rămas safir, deoarece are proprietăți foarte asemănătoare cu nitrura de galiu, ceea ce reduce formarea defectelor în structura sa cristalină în timpul creșterii.

La sfârșitul deceniului, Samsung și Universitatea din Cambridge efectuează cercetări privind LED-urile din nitrură de galiu cultivate pe un substrat de siliciu, urmate inițial de Toshiba, care apoi a oprit cercetarea. [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] Unii au optat pentru creșterea epitaxială prin litografie cu nanoimprimare [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] , în timp ce altele pentru creșterea multistrat pentru a reduce diferențele dintre structurile cristaline și rata de expansiune termică, într-un efort de a evita ruperea cipurilor la temperaturi ridicate, scăderea emisiilor de căldură și creșterea eficienței luminoase.

LED-uri albe și utilizare în iluminat

Lumina albă poate fi produsă folosind împreună LED-uri de diferite culori: unul roșu, unul verde și unul albastru; cu toate acestea, calitatea culorii va fi scăzută, deoarece sunt utilizate doar trei benzi înguste din spectrul vizibil. O metodă mai bună este să profitați de un LED albastru de înaltă eficiență, exploatând proprietățile fosforului pentru a obține lumină albă. În aceste dispozitive, când lumina LED albastră lovește un strat deasupra de fosfor, dopat cu granat de itriu, aluminiu (YAG) și ceriu ( Y 3 Al 5 O 12 : Ce), produce o lumină fluorescentă galbenă: efectul general al lumina albastră și lumina galbenă au o lățime de bandă foarte largă și, prin urmare, este percepută ca lumină albă de ochiul uman, cu un indice de redare a culorilor mai mare decât cel al albului obținut prin combinarea LED-urilor roșii, verzi și albastre.

Ilustrația legii lui Haitz, de același tip cu cea mai faimoasă lege a lui Moore , care arată creșterea intensității luminii LED-urilor de-a lungul anilor; ordonatele sunt pe o scară logaritmică

Ca și în cazul predecesorilor săi, primul LED alb a fost scump și ineficient. Cu toate acestea, îmbunătățirea producției de lumină a crescut exponențial: cele mai recente dezvoltări și cercetări au fost efectuate de companii japoneze, coreene și chineze, precum Panasonic , Nichia, Samsung și Kingsun. Tendința acestei creșteri este definită de Legea lui Haitz (în figură), care își ia numele de la Roland Haitz. [62]

Producția de lumină și eficiența LED-urilor albastru-violet au crescut și, în același timp, a scăzut costul dispozitivelor, făcând posibilă producerea de LED-uri albe relativ mari, potențial adecvate pentru a înlocui iluminatul tradițional. [63] [64]

În anii 10 ai anilor 2000, LED-urile albe experimentale au produs 303 lumeni pe watt de curent electric, cu o durată de până la o sută de mii de ore, [65] [66] chiar dacă cele de pe piață s-au oprit la 223 lumeni pe watt. [67] [68] [69] Comparativ cu o lampă cu incandescență , s-a realizat astfel o creștere substanțială a eficienței electrice la același preț și, uneori, la un cost chiar mai mic. [70]

Operațiune

Electroluminiscența

Reprezentarea unui LED în polarizare directă: deasupra diagramei joncțiunii sale pn, sub diagrama de bandă corespunzătoare

Un LED este un tip particular de diodă de joncțiune pn formată din straturi subțiri de material semiconductor și capabilă să emită lumină atunci când este traversată de un curent electric, prin intermediul unui fenomen cunoscut sub numele de electroluminiscență . Când se impune o tensiune directă pe diodă, electronii sunt împinși prin regiunea n în timp ce găurile prin regiunea p , ambele ajungând în așa-numita „regiune activă”, lângă joncțiunea însăși, a cărei barieră naturală de potențial este coborâtă de tensiunea impresionată. Dopajul diferit de tip p și n al regiunilor respective este decisiv pentru a favoriza trecerea sarcinilor electrice. Electronii și găurile se deplasează de la nivelul de energie la nivelul de energie: primele din banda de conducție a semiconductorului, în timp ce cele din urmă în banda de valență .

Cele două benzi sunt singurele zone de energie în care structura atomică a materialului permite purtătorilor de sarcină să se miște și diferența dintre benzile de conducere și valență este definită ca banda interzisă . Când electronii și găurile se recombină, un fenomen imaginabil așa cum se arată în figură, eliberează o anumită cantitate de energie definită tocmai de acest interval de bandă: dacă este suficient de mare, aceste pachete de energie vor fi fotoni și recombinarea este definită ca „radiativă”, altfel va fi căldură ( fononi ), iar recombinarea este definită ca „neradiativă”. Dacă cipul are o grosime suficient de mică, un număr rezonabil de fotoni îl poate părăsi și, prin urmare, dispozitivul poate fi văzut ca un traductor electro-optic.

Desenarea și macro-ul unui LED
Simbolul circuitului LED

Frecvența și, prin urmare, culoarea, dacă este vizibilă, a radiației emise este, de asemenea, definită de banda interzisă . Cu cât energia eliberată este mai mare, cu atât lungimea de undă este mai mică și invers. Alegerea semiconductoarelor determină, prin urmare, lungimea de undă a emisiilor de vârf a fotonilor, eficiența în conversia electro-optică și, de asemenea, intensitatea luminii de ieșire. De exemplu, în diodele de siliciu și germaniu , energia eliberată în recombinare este dispersată în căldură, deoarece cele două au o distanță de bandă indirectă , foarte puțin adecvată scopului unui LED, în timp ce în diodele produse cu arsenidă de galiu și nitriți fotonii de galiu sunt generat, deoarece banda interzisă este directă, adică minimele benzii de conducere coincid cu vârfurile benzii de valență favorizând „saltul” purtătorilor de sarcină.

Ieșirea fotonilor din semiconductor

Exemplu idealizat al conurilor de emisie dintr-o sursă punctuală. În stânga o oblea complet transparentă, în dreapta o oblea pe jumătate transparentă

De obicei, dacă un strat de acoperire extern nu este aplicat semiconductorilor, aceștia au un indice de refracție ridicat în comparație cu cel al aerului. [71] [72] În general, un cip semiconductor cu suprafețe plane, fără patină, generează lumină în toate direcțiile, dar doar o parte din acesta reușește să scape, formând așa-numitul „con de lumină” [73] sau „evacuare” con ". [74] Fotonii generați de sursa punctiformă (vârful conului) afectează suprafața napolitanei de siliciu în timpul deplasării lor și dacă unghiul de impact depășește unghiul critic , fotonii sunt reflectați total în interiorul napolitanei, de parcă s-ar fi ciocnit. cu o oglindă. [74] Fotonii care au impact cu un unghi mai mic decât cel critic și care, prin urmare, reușesc să iasă, în timpul parcursului lor traversează regiunile spațiului care sunt conurile desenate în figură.

Fotonii reflectați, dacă nu sunt reabsorbiți de semiconductor, pot ieși evident de pe orice altă suprafață dacă lovesc la un unghi care nu o depășește pe cea critică. În cazul unui bloc semiconductor similar cu cel din figură, adică cu suprafețe perpendiculare între ele, toate acționează ca oglinzi de colț și majoritatea fotonilor nu vor putea niciodată să scape, dispersându-și energia în căldură în timp. [74] Suprafețele neregulate „fațetate” sau de tip Fresnel pot permite să scape mai mulți fotoni. [75] Forma ideală pentru emisie ar fi, așadar, sferică, pentru a nu avea suprafețe pe care fotonii afectează cu un unghi mai mare decât cel critic. O altă soluție, cea utilizată fizic, implică realizarea diodei cu o formă emisferică, a cărei suprafață plană acționează ca o oglindă, astfel încât fotonii să fie reflectați înapoi și să iasă din jumătatea sferică. [76]

Cele de mai sus au o mare influență asupra eficienței emisiilor LED-urilor și, de asemenea, asupra capacității de absorbție a luminii a celulelor fotovoltaice .

Acoperirile

Multe LED-uri sunt încapsulate în plastic, colorate sau clare. Acest lucru se face în principal din trei motive:

  1. ulterior conectarea componentei la alte dispozitive este mai ușoară;
  2. firele electrice conectate la diodă au astfel un suport fizic care le ajută să le protejeze de daune;
  3. plasticul acționează ca mediu fizic intermediar între semiconductor cu un indice de reflexie relativ ridicat și aer cu un indice scăzut. [77]

A treia condiție favorizează evadarea luminii din semiconductor prin reducerea reflexiei Fresnel a fotonilor; acest lucru nu mărește conul de lumină care iese din semiconductor, prin urmare nu crește numărul de fotoni emiși, ci pur și simplu își lărgește unghiul de direcție. Incapsularea diodei cu un strat curbat crește și mai mult eficiența acesteia.

Caracteristici

Emisia de lumină

LED-ul poate avea o emisie:

  • Continuați , LED-ul emite constant lumină.
  • Intermitent , LED-ul emite lumină la intervale regulate de timp, efect obținut cu circuite astabile sau cu LED-uri intermitente.

Spectrul luminii

Spectrul luminos al diferitelor LED-uri, comparativ cu spectrul vizual al ochiului uman și al lămpii cu incandescență

Spectrul de lumină al LED-urilor variază foarte mult în funcție de LED. Dacă LED-ul este utilizat pentru iluminat, acesta are, în general, o acoperire bună a spectrului său, care poate fi exploatat și la 100%; în alte aplicații există LED-uri care emit lumină invizibilă.

Culoarea luminii emise

În funcție de materialul utilizat, LED-urile produc următoarele culori:

  • Al Ga As - roșu și infraroșu
  • Ga Al P - verde
  • Ga Ca P - roșu, roșu-portocaliu, portocaliu și galben
  • Ga N - verde și albastru
  • Ga P - roșu, galben și verde
  • Zn Se - albastru
  • În Ga N - albastru-verde, albastru
  • În Ga Al P - roșu-portocaliu, portocaliu, galben și verde
  • Si C ca substrat - albastru
  • Diamant ( C ) - ultraviolet
  • Siliciu ( Si ) ca substrat - albastru (în curs de dezvoltare)
  • Safir ( Al 2 O 3 ) ca substrat - albastru

Tensiunea aplicată joncțiunii LED-urilor depinde de banda interzisă a materialului care la rândul său determină culoarea luminii emise, așa cum se arată în tabelul următor:

Tip LED tensiunea de joncțiune V f ( volți )
Culoare cu infraroșu 1.3
Culoare rosie 1.8
Culoare galbenă 1.9
Culoare verde 2.0
Culoare portocalie 2.0
Bliț albastru / alb 3.0
Culoare albastru 3.5
Culoare ultravioletă 4 - 4.5

Temperatura culorii

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: temperatura culorii .

Nevoia de a avea o varietate echitabilă de nuanțe de culoare în lumina albă, o necesitate predominantă în iluminatul din interiorul clădirilor, i-a determinat pe constructori să diferențieze semnificativ aceste dispozitive în funcție de temperatura culorii , astfel încât acestea să fie prezente pe piață. la 6 benzi de temperatură, variind de la 2700 K (ton "cald") la peste 8000 K (lumină "rece").

Eficiență și fiabilitate

Graficul duratei de viață a LED-urilor în funcție de temperatura de joncțiune (JT) și fluxul luminos aferent ( Φ v )

LED-urile sunt deosebit de interesante pentru caracteristicile lor de înaltă eficiență luminoasă AU / A și fiabilitate

Primele LED-uri de înaltă eficiență au fost studiate de inginerul Alberto Barbieri la laboratoarele Universității din Cardiff ( GB ) în 1995 , caracterizând proprietățile excelente pentru dispozitivele din AlGaInP / GaAs cu contact transparent de indiu și staniu (ITO), punând astfel bazele unei eficiențe ridicate. [ fără sursă ]

Evoluția materialelor a fost, prin urmare, cheia obținerii surselor de lumină care au caracteristicile potrivite pentru a înlocui aproape toate cele utilizate astăzi.

În primele telefoane mobile erau prezenți în cel mai mic format de pe piață pentru iluminarea tastelor. În prezent, cele mai mici cipuri emisive constituie zona activă a LED-urilor numite COB (Chip On Board), fâșii mici de DIE dispuse într-o matrice direct pe substratul dispozitivului: un exemplu este dispozitivul Cree cxa2590 în versiunea 2700 K, discul cu diametrul de 19 mm, emite 6000 de lumeni cu o redare color de 95. Pe unele modele de mașini și mopede noi sunt prezenți în locul lămpilor cu incandescență pentru luminile de „poziție” și „stop”. Există deja dispozitive de înlocuire directă pentru spoturi și becuri cu halogen pe piață, având același standard dimensional. Pentru iluminatul stradal, sunt disponibile similare cu lămpile tradiționale. Cantitatea de lumină necesară pentru fiecare aplicație se realizează cu matrici matrițe în număr variat. De exemplu, un dispozitiv de 100 de wați este realizat prin plasarea a 100 de matrițe de 1 wați într-o matrice pătrată de 10 X 10. Puterea maximă obținută în prezent într-un singur dispozitiv este de aproximativ un kilowat.

Creșterea eficienței este în continuă creștere: la 13 februarie 2013, producătorul Cree a anunțat realizarea a 276 lumeni pe watt în lumină albă, temperatura culorii de 4401 K [78] , cu dispozitivul Xlamp alimentat la 350 mA. O îmbunătățire clară, aproape un punct de cotitură în ceea ce privește fiabilitatea, fusese deja introdusă cu dispozitivul MT-G, lansat pe piață pe 22 februarie 2011 ca înlocuitor direct al reflectorului halogen MR16 standard. Pentru prima dată, caracterizarea parametrilor acestui LED se efectuează la o temperatură de 85 ° C comparativ cu 25 ° C canonică și în următoarele dispozitive parametrii principali se referă la ambele temperaturi.

LED-urile au o durată de viață foarte variabilă în funcție de fluxul luminos, curentul de lucru și temperatura de funcționare [79] [80]

Dietă

Modul corect de alimentare a unui LED este de a furniza dispozitivului un curent polarizat constant, a cărui valoare este indicată de producător în foaia de date relativă. Acest lucru poate fi realizat prin utilizarea unui generator de curent sau mai simplu prin plasarea unui rezistor de valoare adecvată în serie cu LED-ul, cu sarcina de a limita curentul care curge prin el. În acest caz, puterea în exces este disipată ca căldură în rezistorul limitator conectat în serie cu LED-ul.

Această soluție este corectă din punct de vedere tehnic din punct de vedere electric, dar penalizează eficiența sistemului (așa cum se arată mai jos) și, având în vedere variația rezistivă a sistemului în funcție de temperatura la care funcționează, nu garantează LED-ului o precizie fluxul de curent corespunzător specificațiilor producătorului. Valoarea tensiunii prezente la capetele dispozitivului, declarată și ca specificație nominală pe placă, este o consecință directă a valorii curente furnizate. În prezent, torțe portabile pentru uz profesional, speologie, utilizare subacvatică, utilizare militară sau sporturi nocturne competitive utilizează LED-uri montate mecanic chiar și în grupuri, cu curenți de putere care pot atinge zeci de amperi. De exemplu, dispozitivul cu un singur cip cu codul SST-90 poate absorbi până la 9 Ampere. L'informazione più appropriata per l'utilizzo dei LED di potenza si ottiene dai datasheet del costruttore: in particolare, il grafico che correla la corrente assorbita con la quantità di luce emessa ( lumen ), è il migliore aiuto per conoscere le caratteristiche del dispositivo.

Volendo approntare il semplice circuito con resistenza in serie, Rs è calcolato mediante la legge di Ohm e la legge di Kirchhoff conoscendo la corrente di lavoro richiesta I f , la tensione di alimentazione V s e la tensione di giunzione del LED alla corrente di lavoro data, V f .

Nel dettaglio, la formula per calcolare la resistenza in serie necessaria è:

Grandezze elettriche per il calcolo della resistenza di alimentazione di un LED.

che ha come unità di misura

Si dimostra la formula considerando il LED come una seconda resistenza di valore ,

e ponendo V s uguale alla somma delle tensioni ai capi della resistenza e del LED:

quindi

da cui la formula di cui sopra.

Esempio : ipotizzando V s = 12 V, V f = 1,8 V e I f = 20 mA si ha
Calcolo energetico : il solo LED dissipa una potenza di ,
mentre la resistenza Rs dissipa una potenza di .

Come si osserva, la potenza in eccesso dissipata dalla resistenza Rs è molto maggiore della potenza richiesta dal LED. In caso di piccole potenze il fatto non è significativo, ma in caso di potenze rilevanti l'alimentazione lineare appena illustrata diventa dispendiosa e si preferisce adottare altri sistemi più efficienti, come ad esempio gli alimentatori a commutazione ( switching ).

In linea generale, quando non si possiede il datasheet specifico, si può considerare per i LED consueti di diametro 5 mm una tensione Vf pari a circa 2 V e una corrente di lavoro If prudenziale di 10-15 mA, fino a 20 mA. Valori superiori di corrente sono in genere sopportati, ma non assicurano un funzionamento duraturo. In base alla formula di calcolo della resistenza in serie, il suo valore dovrà essere compreso tra:

( valore standard = )
( valore standard = )

I LED ad alta efficienza richiedono mediamente correnti dieci volte inferiori, quindi per le relative resistenze di caduta Rs si possono adottare valori dieci volte superiori.

Per i LED di tipo flash, per i quali come si è detto la corrente può variare tra 20 e 40 mA, i valori minimo e massimo della resistenza saranno 250 e 500 (valori standard 270 ohm e 470 ohm).

Poiché i LED sopportano una bassa tensione inversa (solo pochi volt), se vengono alimentati a corrente alternata occorre proteggerli ponendovi in parallelo un diodo con polarità invertita rispetto al LED ("antiparallelo"). Non è consigliabile inserire un diodo in serie per due motivi: in primo luogo la tensione di alimentazione dovrebbe essere superiore alla somma delle due tensioni di giunzione. In secondo luogo, nel caso di alimentazione invertita la tensione potrebbe ripartirsi sui due diodi in modo da superare comunque la tensione inversa sopportata dal LED.

In qualche caso, si può usare un ponte di quattro diodi per assicurare che una corrente diretta scorra sempre attraverso il LED. In questo caso, saranno sempre interessati due diodi e quindi la tensione d'alimentazione dovrà sempre essere superiore al doppio della tensione di giunzione.

Se si vuole alimentare un LED con la tensione di rete senza che il circuito dissipi troppa energia nella resistenza in serie, si può usare un circuito costituito da un condensatore collegato in serie ad una sezione, che consiste nel LED in parallelo ad un diodo di protezione, (con polarità invertita per limitare la tensione inversa) e al tutto seguirà ancora in serie, un resistore di protezione, che serve a limitare la scarica all'accensione. Il valore del resistore sarà un decimo della reattanza del condensatore alla frequenza di rete. Il valore della capacità del condensatore dipenderà dalla reattanza ( impedenza ) che lo stesso dovrà presentare alla frequenza di rete per far scorrere la voluta corrente (If) nel LED.

La massima quantità di luce che può essere emessa da un LED è limitata essenzialmente dalla massima corrente media sopportabile, che è determinata dalla massima potenza dissipabile dal chip. I recenti dispositivi progettati per impieghi professionali hanno una forma adatta ad accogliere un dissipatore termico, necessario per smaltire il calore prodotto: sono ormai in commercio LED a luce bianca con potenza di 500 watt e oltre e corrente assorbita di 20 ampere [81] . Quando sono richieste potenze più elevate normalmente si tende a non usare correnti continue, ma a sfruttare correnti pulsanti con duty cycle scelto in maniera opportuna. Ciò permette un notevole incremento della corrente e quindi della luce, mentre la corrente media e la potenza dissipata rimangono nei limiti consentiti. L'adozione di questi alimentatori switching aumenta di molto anche il rendimento, diminuendo drasticamente la potenza persa per la regolazione.

Alimentatori commerciali

Sono caratterizzati da tre parametri principali: potenza in W, corrente fornita in mA su una o più uscite, e tensione di uscita in V. La tensione di uscita non è fissa, ma è compresa tra un valore minimo e uno massimo, per garantire che la corrente si mantenga costantemente al suo valore nominale. La tensione fornita dipenderà dal tipo di LED impiegati e dal loro numero. Essendo di norma i LED collegati in serie tra loro, la tensione sarà pari alla somma delle singole tensioni a regime ai capi di ciascun dispositivo. Un esempio pratico: ambiente dotato di 8 faretti con LED da 700 mA, nel datasheet è riportato che con questa corrente di lavoro, ai capi del LED è presente una tensione di 11,7 V, pertanto, posti in serie, 11,7 x 8 = 93,6 V, per fare accendere in modo corretto gli 8 faretti, occorre un alimentatore da 700 mA che fornisca 93,6 V in uscita mentre se i faretti fossero 7 dovrebbe fornire 81,9 V. Si comprende quindi la necessità di disporre in uscita all'alimentatore di un range di tensione più ampio possibile, in modo da offrire sufficiente flessibilità nel progetto di illuminazione di ambienti. Nel nostro esempio la potenza di un singolo faretto è data da 700 mA x 11,7 V e la potenza totale è 8,19 x 8 = 65,52 W. Occorre scegliere un alimentatore di questa potenza o leggermente superiore, il range di tensione di uno degli alimentatori commerciali adatto a questo esempio spazia da 64 a 129 V.

Polarizzazione di un LED indicatore

Solitamente il terminale più lungo di un LED indicatore (diametro package 3 mm, 5 mm o superiori) è l' anodo (+) e quello più corto è il catodo (-).

In caso il LED sia già saldato su piastra oi terminali siano stati tagliati alla stessa dimensione e/o non sia possibile riconoscere la polarità dai terminali, se si osserva attentamente dentro l'involucro plastico si noterà un terminale più grosso catodo (-) e uno più piccolo anodo (+) esattamente l'opposto di quanto accade ai terminali esterni.

Per polarizzare correttamente un LED possiamo usufruire inoltre di una caratteristica particolare del package: se si guarda infatti il LED dall'alto, si può notare come la parte laterale del package non sia regolare, ma squadrata da un lato: questa "squadratura" identifica il catodo (-). Nel caso dei LED 3 mm, si rende necessario l'uso di un tester in quanto tale "segno", se presente, è quasi non visibile.

Se si utilizza un tester, dopo aver selezionato la scala di resistenza con fattore 1 (X1), se si pone il puntale positivo sull' anodo e il puntale negativo sul catodo , il tester segnerà un valore di resistenza dell'ordine di qualche centinaio di ohm, nel caso il tester fosse un modello analogico con pila di alimentazione a 3 volt, se il LED è efficiente, essendo polarizzato direttamente, il piccolo flusso di corrente che lo attraversa lo farà accendere, invertendo i puntali, invece, il tester non dovrà segnare alcuna continuità.

Assorbimento

L'assorbimento di corrente di alimentazione entrante nel dispositivo varia molto in funzione del tipo di LED: sono minori nei LED normali usati come indicatori rispetto a quelli ad alta luminosità (LED flash e di potenza), secondo la seguente tabella:

Tipo di LED Assorbimento ( mA )
LED basso consumo 3 - 10
LED normali 10 - 15
LED flash 20 - 40
LED di potenza 100 - 20000

Utilizzi

Vari tipi di LED

I LED in questi anni si sono diffusi in tutte le applicazioni in cui serve:

  • elevata affidabilità;
  • lunga durata;
  • elevata efficienza;
  • basso consumo.

Alcuni utilizzi principali sono:

Dal 2006 la città di Raleigh , nel Carolina del Nord , è considerata la prima città a LED del mondo, per il consistente rinnovamento tecnologico attuato dalla cittadina per promuovere l'uso dell'illuminazione a LED. [82]

Anche se non è molto noto, i LED colpiti da radiazione luminosa nello spettro visibile, infrarosso o ultravioletto, a seconda del LED utilizzato come ricevitore, producono elettricità esattamente come un modulo fotovoltaico . I LED di colore blu e infrarosso producono tensioni considerevoli. Questa particolarità rende possibile l'applicazione dei LED per sistemi di ricezione di impulsi luminosi. Intorno a questa proprietà sono stati sviluppati molti prodotti industriali come sensori di distanza, sensori di colore, sensori tattili e ricetrasmettitori. Nel campo dell'elettronica di consumo il sistema di comunicazione irDA è un buon esempio proprio perché sfrutta appieno questa particolarità.

Forza commerciale

Vari tipi di LED indicatori spia

La forza commerciale di questi dispositivi si basa sulla loro capacità di ottenere elevata luminosità (molte volte maggiore di quella delle lampade a filamento di tungsteno), sul basso prezzo, sull'elevata efficienza ed affidabilità (la durata di un LED è di uno-due ordini di grandezza superiore a quella delle classiche sorgenti luminose, specie in condizioni di stress meccanici). I LED lavorano a bassa tensione, possiedono alta velocità di commutazione e la loro tecnologia di costruzione è compatibile con quella dei circuiti integrati al silicio.

Evoluzione

LED SMD

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: SMD LED .

Un modulo LED SMD è un tipo di modulo LED che utilizza la tecnologia di montaggio a superficie (SMT) per montare i chip LED sulle schede a circuito stampato (PCB).

LED COB

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: COB LED .

Impiego nell'illuminazione

Un lampione stradale a LED

I LED sono sempre più utilizzati in ambito illuminotecnico in sostituzione di alcune sorgenti di luce tradizionali. Il loro utilizzo nell'illuminazione domestica, quindi in sostituzione di lampade ad incandescenza , alogene o fluorescenti compatte (comunemente chiamate a risparmio energetico in quanto hanno una resa superiore), è oggi possibile con notevoli risultati, raggiunti grazie alle tecniche innovative sviluppate nel campo.

All'inizio della ricerca l'efficienza luminosa quantità di luce/consumo ( lm / W ), era stato calcolato nel rapporto minimo di 3 a 1, successivamente è migliorato moltissimo. Il limite dei primi dispositivi adatti a essere impiegati in questo tipo di applicazione era l'insufficiente quantità di luce emessa (flusso luminoso espresso in lumen). Questo problema è stato superato con i modelli di ultima generazione, abbinando l'incremento di efficienza alla tecnica di disporre matrici di die nello stesso package collegati tra loro in serie e parallelo o realizzando la matrice direttamente nel substrato del dispositivo. L'efficienza dei dispositivi attuali per uso professionale e civile si attesta ad oltre 120 lm/W che però scendono attorno agli 80 lm/W in dispositivi a luce più calda. Per esempio il dispositivo Cree CXA3050 ha Ra>90 e 2700K. Una lampada a incandescenza da 60 W alimentata a 220 V, emette un flusso luminoso di circa 650 lumen.

Come termine di paragone basti pensare che una lampada ad incandescenza ha un'efficienza luminosa di circa 10-19 lm/W, mentre una lampada ad alogeni circa 12-20 lm/W ed una fluorescente lineare circa 50-110 lm/W. Una minore facilità d'impiego nell'illuminazione funzionale rispetto alle lampade tradizionali è costituita dalle caratteristiche di alimentazione e dissipazione, che influiscono fortemente su emissione luminosa e durata nel tempo. Diventa comunque difficile individuare rapporti diretti tra le varie grandezze, tra le quali entra in gioco anche un ulteriore parametro, ovvero l'angolo di emissione del fascio di luce, che può variare dai circa 4 gradi a oltre 120 gradi, modificabile comunque tramite appropriate lenti poste frontalmente.

I produttori di LED sono produttori di semiconduttori, fabbriche di silicio, mentre le lampadine vengono prevalentemente prodotte da altri fabbricanti. Vi è, pertanto, un certo ritardo tra la data d'immissione sul mercato di un nuovo dispositivo LED e la disponibilità sul mercato di una lampadina che lo utilizzi.

LED ad alta luminosità in tecnologia SMT

I vantaggi dei LED dal punto di vista illuminotecnico sono:

  • durata di funzionamento (i LED ad alta emissione arrivano a circa 50.000 ore con una perdita del flusso luminoso del 10% max);
  • costi di manutenzione-sostituzione ridotti;
  • elevato rendimento (se paragonato a lampade a incandescenza e alogene)
  • Luce priva di componenti IR e UV (alta efficienza: nessuna parte dell'energia trasformata in luce è al di fuori dello spettro del visibile);
  • facilità di realizzazione di ottiche efficienti di plastica;
  • flessibilità di installazione del punto luce;
  • possibilità di un forte effetto spot (sorgente quasi puntiforme);
  • funzionamento in sicurezza perché a bassissima tensione (normalmente tra i 3 ei 24 Vdc);
  • accensione a freddo (fino a -40 °C ) senza problemi;
  • assenza di mercurio ;
  • possibilità di creare apparecchi illuminanti di nuova foggia per via dell'impatto dimensionale ridotto;
  • possibilità di regolare l'intensità luminosa (solo su alcuni modelli);
  • minor calore generato nell'ambiente rispetto ad altre tecnologie per l'illuminazione.

Gli svantaggi sono:

  • costi più alti;
  • difficoltà nell'ottenere illuminazione diffusa (360°), superata solo recentemente grazie alla tecnologia a filamenti di LED ;

Note

  1. ^ ( EN ) IUPAC Gold Book, "light-emitting diode (LED)" , su goldbook.iupac.org .
  2. ^ ( EN ) Winners' Circle: Nick Holonyak, Jr , su web.mit.edu .
  3. ^ ( EN ) Profilo personale di Nick Holonyak Jr. , su ece.illinois.edu , Università dell'Illinois.
  4. ^ ( EN ) Henry Joseph Round, A note on carborundum , in Electrical World , vol. 19, 1907, p. 309.
  5. ^ ( EN ) J. Margolin, The Road to the Transistor , su jmargolin.com .
  6. ^ ( EN ) Oleg V. Losev, Luminous carborundum detector and detection effect and oscillations with crystals , in Philosophical Magazine , 7ª serie, vol. 5, n. 39, novembre 1928, pp. 1024–1044, DOI : 10.1080/14786441108564683 .
  7. ^ ( EN ) N. Zheludev, The life and times of the LED: a 100-year history ( PDF ), in Nature Photonics , vol. 1, n. 4, 2007, pp. 189–192, Bibcode : 2007NaPho...1..189Z , DOI : 10.1038/nphoton.2007.34 . URL consultato l'11 aprile 2007 (archiviato dall' url originale l'11 maggio 2011) .
  8. ^ ( EN ) Thomas H. Lee, The design of CMOS radio-frequency integrated circuits , Cambridge University Press, 2004, p. 20 , ISBN 978-0-521-83539-8 .
  9. ^ ( FR ) George Destriau, Recherches sur les scintillations des sulfures de zinc aux rayons , in Journal de Chimie Physique , vol. 33, 1936, pp. 587–625, DOI : 10.1051/jcp/1936330587 .
  10. ^ ( EN ) McGraw-Hill Concise Encyclopedia of Physics: electroluminescence , McGraw-Hill Concise Encyclopedia of Physics, 2002.
  11. ^ ( EN ) Brief history of LEDs ( PDF ), su iitk.ac.in . URL consultato il 4 agosto 2019 (archiviato dall' url originale il 2 aprile 2019) .
  12. ^ ( EN ) K. Lehovec, CA Accardo e E. Jamgochian, Injected Light Emission of Silicon Carbide Crystals , in Physical Review , vol. 83, n. 3, 1951, pp. 603–607, Bibcode : 1951PhRv...83..603L , DOI : 10.1103/PhysRev.83.603 (archiviato dall' url originale l'11 dicembre 2014) .
  13. ^ ( EN ) K. Lehovec, CA Accardo e E. Jamgochian, Injected Light Emission of Silicon Carbide Crystals , in Physical Review , vol. 89, n. 1, 1953, pp. 20–25, Bibcode : 1953PhRv...89...20L , DOI : 10.1103/PhysRev.89.20 .
  14. ^ ( EN ) Rubin Braunstein , su personnel.physics.ucla.edu , University of California, Los Angeles. URL consultato il 4 agosto 2019 (archiviato dall' url originale l'11 marzo 2011) .
  15. ^ ( EN ) Rubin Braunstein, Radiative Transitions in Semiconductors , in Physical Review , vol. 99, n. 6, 1955, pp. 1892–1893, Bibcode : 1955PhRv...99.1892B , DOI : 10.1103/PhysRev.99.1892 .
  16. ^ ( EN ) Herbert Kroemer, The Double-Heterostructure Concept: How It Got Started , in Proceedings of the IEEE , vol. 101, n. 10, 16 settembre 2013, pp. 2183–2187, DOI : 10.1109/JPROC.2013.2274914 .
    «…had set up a simple optical communications link: Music emerging from a record player was used via suitable electronics to modulate the forward current of a GaAs diode. The emitted light was detected by a PbS diode some distance away. This signal was fed into an audio amplifier and played back by a loudspeaker. Intercepting the beam stopped the music. We had a great deal of fun playing with this setup.» .
  17. ^ ( EN ) WN Carr e GE Pittman, One-watt GaAs pn junction infrared source , in Applied Physics Letters , vol. 3, n. 10, novembre 1963, pp. 173–175, Bibcode : 1963ApPhL...3..173C , DOI : 10.1063/1.1753837 .
  18. ^ a b c ( EN ) Thomas M. Okon e James R. Biard, The First Practical LED ( PDF ), su edisontechcenter.org , Edison Tech Center, 2015. URL consultato il 2 febbraio 2016 .
  19. ^ ( EN )Semiconductor Single-Crystal Circuit Development ( PDF ), su apps.dtic.mil , a cura di WT Matzen, Contract No. AF33(616)-6600, Rept. No ASD-TDR-63-281, Texas Instruments Inc., marzo 1963.
  20. ^ ( EN ) James R. Biard e Gary Pittman, Texas Instruments , Semiconductor radiant diode , US3293513 , United States Patent Office (20 dicembre 1966). URL consultato il 2 agosto 2019.
  21. ^ ( EN ) Nick Holonyak Jr. e SF Bevacqua, Coherent (Visible) Light Emission from Ga(As 1−x P x ) Junctions , in Applied Physics Letters , vol. 1, n. 4, dicembre 1962, p. 82, Bibcode : 1962ApPhL...1...82H , DOI : 10.1063/1.1753706 (archiviato dall' url originale il 14 ottobre 2012) .
  22. ^ ( EN ) Howard Wolinsky, U. of I.'s Holonyak out to take some of Edison's luster , Chicago Sun-Times, 5 febbraio 2005. URL consultato il 2 agosto 2019 (archiviato dall' url originale il 28 marzo 2006) .
  23. ^ ( EN ) TS Perry, M. George Craford [biography] , in IEEE Spectrum , vol. 32, n. 2, 1995, pp. 52–55, DOI : 10.1109/6.343989 .
  24. ^ ( EN ) Brief Biography — Holonyak, Craford, Dupuis ( PDF ), su technology.gov , Technology Administration. URL consultato il 30 maggio 2007 (archiviato dall' url originale il 9 agosto 2007) .
  25. ^ ( EN ) TP Pearsall, BI Miller, RJ Capik e KJ Bachmann, Efficient, Lattice-matched, Double Heterostructure LEDs at 1.1 mm from Ga x In 1− x As y P 1− y by Liquid-phase Epitaxy , in Appl. Phys. Lett. , vol. 28, n. 9, 1976, p. 499, Bibcode : 1976ApPhL..28..499P , DOI : 10.1063/1.88831 .
  26. ^ ( EN ) George Rostky, LEDs cast Monsanto in Unfamiliar Role , in Electronic Engineering Times (EETimes) , n. 944, marzo 1997.
  27. ^ a b ( EN ) E. Fred Schubert, Chapter 1 , in Light-Emitting Diodes , Cambridge University Press, 2003, ISBN 978-0-8194-3956-7 .
  28. ^ ( EN ) Jean Amédée Hoerni , Fairchild Semiconductor , Method of Manufacturing Semiconductor Devices , US3025589 [4 novembre 1955] (20 marzo 1962).
  29. ^ ( EN ) Jeffrey Bausch, The Long History of Light Emitting Diodes , Hearst Business Communications, dicembre 2011.
  30. ^ ( EN ) S. -I. Park, Y. Xiong, R. -H. Kim, P. Elvikis, M. Meitl, D. -H. Kim, J. Wu, J. Yoon, C. -J. Yu, Z. Liu, Y. Huang, K. -C. Hwang, P. Ferreira, X. Li, K. Choquette e JA Rogers, Printed Assemblies of Inorganic Light-Emitting Diodes for Deformable and Semitransparent Displays ( PDF ), in Science , vol. 325, n. 5943, 2009, pp. 977–981, Bibcode : 2009Sci...325..977P , DOI : 10.1126/science.1175690 , PMID 19696346 (archiviato dall'url originale il 24 ottobre 2015) .
  31. ^ ( EN ) Nobel Shocker: RCA Had the First Blue LED in 1972 , su spectrum.ieee.org , IEEE Spectrum, 9 ottobre 2014.
  32. ^ ( EN ) Oregon tech CEO says Nobel Prize in Physics overlooks the actual inventors , su oregonlive.com , The Oregonian, 16 ottobre 2014.
  33. ^ ( EN ) E. Fred Schubert,Light-emitting diodes , 2ª ed., Cambridge University Press, 2006, pp. 16–17, ISBN 0-521-86538-7 .
  34. ^ ( EN ) H. Maruska, A Brief History of GaN Blue Light-Emitting Diodes ( PDF ), su sslighting.net , LIGHTimes Online – LED Industry News, 2005 (archiviato dall' url originale l'11 giugno 2012) .
  35. ^ ( EN ) David Stevenson, Wally Rhines e Herb Maruska, Gallium nitride metal-semiconductor junction light emitting diode , US3819974A [12 marzo 1973] (25 giugno 1974).
  36. ^ ( EN ) Major Business and Product Milestones , su cree.com , Cree Inc.. URL consultato il 3 agosto 2019 (archiviato dall' url originale il 13 aprile 2011) .
  37. ^ History & Milestones , su cree.com , Cree Inc.. URL consultato il 3 agosto 2019 (archiviato dall' url originale il 16 febbraio 2017) .
  38. ^ ( EN ) GaN-based blue light emitting device development by Akasaki and Amano ( PDF ), su Takeda Award 2002 Achievement Facts Sheet , The Takeda Foundation, 5 aprile 2002. URL consultato il 3 agosto 2019 .
  39. ^ ( EN ) Theodore D. Moustakas, Boston University , Highly insulating monocrystalline gallium nitride thin films , {{{numero}}} [18 marzo 1991] (11 novembre 1997).
  40. ^ ( EN ) S. Nakamura, T. Mukai e M. Senoh, Candela-Class High-Brightness InGaN/AlGaN Double-Heterostructure Blue-Light-Emitting-Diodes , in Appl. Phys. Lett. , vol. 64, n. 13, 1994, p. 1687, Bibcode : 1994ApPhL..64.1687N , DOI : 10.1063/1.111832 .
  41. ^ ( EN ) Shuji Nakamura, Development of the Blue Light-Emitting Diode ( XML ), su spie.org , SPIE Newsroom. URL consultato il 28 settembre 2015 .
  42. ^ ( EN ) Naruhito Iwasa, Takashi Mukai e Shuji Nakamura, Nichia , Light-emitting gallium nitride-based compound semiconductor device , US5578839 [20 novembre 1992].
  43. ^ ( EN ) Paul Desruisseaux, 2006 Millennium technology prize awarded to UCSB's Shuji Nakamura , su news.ucsb.edu , Santa Barbara (CA), 15 giugno 2006. URL consultato il 3 agosto 2019 (archiviato dall' url originale il 9 marzo 2020) .
  44. ^ ( EN ) Dennis Overbye, Nobel Prize in Physics , in The New York Times , 7 ottobre 2014.
  45. ^ ( EN ) A. Dadgar, A. Alam, T. Riemann, J. Bläsing, A. Diez, M. Poschenrieder, M. Strassburg, M. Heuken, J. Christen e A. Krost, <155::AID-PSSA155>3.0.CO;2-P Crack-Free InGaN/GaN Light Emitters on Si(111) , in Physica Status Solidi A , vol. 188, 2001, pp. 155–158, DOI : 10.1002/1521-396X(200111)188:1<155::AID-PSSA155>3.0.CO;2-P .
  46. ^ ( EN ) A. Dadgar, M. Poschenrieder, J. BläSing, K. Fehse, A. Diez e A. Krost, Thick, crack-free blue light-emitting diodes on Si(111) using low-temperature AlN interlayers and in situ Si\sub x]N\sub y] masking , in Applied Physics Letters , vol. 80, n. 20, 2002, p. 3670, Bibcode : 2002ApPhL..80.3670D , DOI : 10.1063/1.1479455 .
  47. ^ ( EN ) Success in research: First gallium-nitride LED chips on silicon in pilot stage ( PDF ), su osram-os.de . URL consultato il 15 settembre 2012 (archiviato dall' url originale il 15 settembre 2012) .
  48. ^ ( EN ) Steve Lester, Role of Substrate Choice on LED Packaging ( PDF ), su apps1.eere.energy.gov , Toshiba America Electronic Components, 2014.
  49. ^ ( EN ) GaN on Silicon , su gan.msm.cam.ac.uk , Cambridge Centre for Gallium Nitride.
  50. ^ ( EN ) Steve Bush, Toshiba gets out of GaN-on-Si leds , su electronicsweekly.com , 30 giugno 2016.
  51. ^ ( EN ) Shin-ya Nunoue, Toshiki Hikosaka, Hisashi Yoshida, Jumpei Tajima, Shigeya Kimura, Naoharu Sugiyama, Koichi Tachibana, Tomonari Shioda, Taisuke Sato, Eiji Muramoto e Masaaki Onomura, LED manufacturing issues concerning gallium nitride-on-silicon (GaN-on-Si) technology and wafer scale up challenges , in 2013 IEEE International Electron Devices Meeting , 2013, DOI : 10.1109/IEDM.2013.6724622 , ISBN 978-1-4799-2306-9 .
  52. ^ ( EN ) Maury Wright, Samsung's Tarn reports progress in CSP and GaN-on-Si LEDs , su ledsmagazine.com , LEDs Magazine, 2 maggio 2016.
  53. ^ ( EN ) Increasing The Competitiveness Of The GaN-on-silicon LED , su compoundsemiconductor.net , 30 marzo 2016.
  54. ^ ( EN ) Samsung To Focus on Silicon-based LED Chip Technology in 2015 , su ledinside.com , LED Inside, 17 marzo 2015.
  55. ^ ( EN ) Steven Keeping, Material and Manufacturing Improvements , su digikey.com , DigiKey, 15 gennaio 2013.
  56. ^ ( EN ) Steven Keeping, Manufacturers Shift Attention to Light Quality to Further LED Market Share Gains , su digikey.com , DigiKey, 9 dicembre 2014.
  57. ^ ( EN ) Steven Keeping, Will Silicon Substrates Push LED Lighting , su digikey.com , DigiKey, 24 settembre 2013.
  58. ^ ( EN ) Steven Keeping, Improved Silicon-Substrate LEDs Address High Solid-State Lighting Costs , su digikey.com , DigiKey, 23 marzo 2015.
  59. ^ ( EN ) Development of the Nano-Imprint Equipment ST50S-LED for High-Brightness LED , su toshiba-machine.co.jp , Toshiba Machine, 18 maggio 2011.
  60. ^ ( EN ) The use of sapphire in mobile device and LED industries: Part 2 , su electroiq.com , 26 settembre 2017. URL consultato il 4 agosto 2019 (archiviato dall' url originale il 29 luglio 2018) .
  61. ^ ( EN ) Epitaxy , su appliedmaterials.com , Applied Materials.
  62. ^ ( EN ) Haitz's law , in Nature Photonics , vol. 1, n. 1, 2007, p. 23, Bibcode : 2007NaPho...1...23. , DOI : 10.1038/nphoton.2006.78 .
  63. ^ ( EN ) Nick Morris, LED there be light, Nick Morris predicts a bright future for LEDs , su electrooptics.com , 1º giugno 2006.
  64. ^ ( EN ) The LED Illumination Revolution , in Forbes , 27 febbraio 2008.
  65. ^ ( EN ) Press Release Official Nobel Prize , su nobelprize.org , 7 ottobre 2014.
  66. ^ ( EN ) Cree First to Break 300 Lumens-Per-Watt Barrier , su cree.com , 26 marzo 2014.
  67. ^ ( EN ) LM301B - SAMSUNG LED , su samsung.com , Samsung LED Global.
  68. ^ ( EN ) Samsung Achieves 220 Lumens per Watt with New Mid-Power LED Package , su samsung.com , 16 giugno 2017.
  69. ^ ( EN ) LED breakthrough promises ultra efficient luminaires , su luxreview.com , Lux Magazine, 19 gennaio 2018.
  70. ^ ( EN ) LED bulb efficiency expected to continue improving as cost declines , su eia.gov , US Energy Information Administration, 19 marzo 2014.
  71. ^ ( EN ) Optical Properties of Silicon , su PVCDROM.PVEducation.org (archiviato dall' url originale il 5 giugno 2009) .
  72. ^ ( EN ) Refraction — Snell's Law , su Interactagram.com .
  73. ^ ( EN ) Bela G. Lipták, Instrument Engineers' Handbook: Process control and optimization , CRC Press, 2005, p. 537, ISBN 0-8493-1081-4 .
  74. ^ a b c ( EN ) Gerd Mueller, Electroluminescence I , Academic Press, 2000, p. 67-69, ISBN 0-12-752173-9 .
  75. ^ ( EN ) Peter Capper e Michael Mauk, Liquid phase epitaxy of electronic, optical, and optoelectronic materials , Wiley, 2007, p. 389, ISBN 978-0-470-85290-3 .
    «...faceted structures are of interest for solar cells, LEDs, thermophotovoltaic devices, and detectors in that nonplanar surfaces and facets can enhance optical coupling and light-trapping effects, [with example microphotograph of a faceted crystal substrate].» .
  76. ^ ( EN ) John Dakin e Robert GW Brown, Handbook of optoelectronics, Volume 2 , Taylor & Francis, 2006, p. 356, ISBN 0-7503-0646-7 .
    «Die shaping is a step towards the ideal solution, that of a point light source at the center of a spherical semiconductor die.» .
  77. ^ ( EN ) E. Fred Schubert, Epoxy Encapsulants , in Light-emitting diodes , Cambridge University Press, 2006, p. 97, ISBN 0-521-86538-7 .
    «The light extraction efficiency can be enhanced by using dome-shaped encapsulants with a large refractive index» .
  78. ^ ( EN ) Cree Sets New R&D Performance Record with 276 Lumen-Per-Watt Power LED , su cree.com , 10 febbraio 2013. URL consultato il 28 dicembre 2013 (archiviato dall' url originale il 18 gennaio 2014) .
  79. ^ Demetrio Iero, Massimo Merenda e Sonia Polimeni, A Technique for the Direct Measurement of the Junction Temperature in Power Light Emitting Diodes , in IEEE Sensors Journal , 2020, pp. 1–1, DOI : 10.1109/JSEN.2020.3037132 . URL consultato il 23 novembre 2020 .
  80. ^ Massimo Merenda, Carlo Porcaro e Francesco Giuseppe Della Corte, LED junction temperature prediction using machine learning techniques , in 2020 IEEE 20th Mediterranean Electrotechnical Conference ( MELECON) , IEEE, 2020-06, pp. 207–211, DOI : 10.1109/MELECON48756.2020.9140539 . URL consultato il 23 novembre 2020 .
  81. ^ Copia archiviata , su eleclight.cn . URL consultato il 30 luglio 2010 (archiviato dall' url originale il 16 febbraio 2010) .
  82. ^ Welcome to Raleigh, LED capital USA

Voci correlate

Altri progetti

Collegamenti esterni

  • ( EN ) LED , su Enciclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc. Modifica su Wikidata
  • LED , in Enciclopedia della scienza e della tecnica , Istituto dell'Enciclopedia Italiana, 2007-2008.
Controllo di autorità Thesaurus BNCF 59633 · GND ( DE ) 4125154-4 · NDL ( EN , JA ) 01033269
Estratto da " https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=LED&oldid=122455721 "