Войти
 Синий, зеленый и красный Светодиоды в рассеивающем корпусе 5 мм | |
| Принцип работы | Электролюминесценция |
|---|---|
| Изобретено | Х. Дж. Раунд (1907). Олег Лосев (1927). Джеймс Р. Биард (1961). Ник Холоняк (1962) |
| Первое производство | Октябрь 1962 г. |
| Конфигурация контактов | Анод и катод |
| Электронный символ | |
 | |
Части обычного светодиода. Плоские нижние поверхности наковальни и стойки, встроенные в эпоксидную смолу, как якоря, предотвратить принудительное вытягивание проводников из-за механического напряжения или вибрации. 
Увеличенное изображение светодиода для поверхностного монтажа 
Лампа в форме лампы современная модернизация светодиодной лампы с алюминиевым радиатором, светорассеивающим куполом и цоколем E27 с винтом с использованием встроенного источника питания, работающего на сетевом напряжении A светоизлучающий диод (LED ) - это полупроводник источник света, который излучает свет при токе проходит через него. Электроны в полупроводнике рекомбинируют с электронными дырками, высвобождая энергию в виде фотонов. Цвет (соответствующей энергии фотонов) света определяет энергию, необходимую электронам для пересечения запрещенной зоны полупроводника. Белый свет достигается за счет использования нескольких полупроводников или слоя светоизлучающего люминофора на полупроводниковом устройстве.
Появившись в 1962 году как практические электронные компоненты, первые светодиоды излучали низкоинтенсивный инфракрасный (ИК) свет. Инфракрасные светодиоды используются в схемах дистанционного управления, например, в тех, которые используются с широким спектром бытовой электроники. Первые светодиоды видимого света были низкой интенсивности и ограничены красным светом. Современные светодиоды доступны в видимой, ультрафиолетовой (УФ) и инфракрасной длинах волн с высокой светоотдачей.
Ранние светодиоды часто использовались в качестве индикаторных ламп, заменяющих небольшие лампы накаливания, и в семисегментных дисплеях. В результате недавних разработок были созданы мощные светодиоды белого света, подходящие для освещения помещений и открытых площадок. Светодиоды приводят к появлению новых дисплеев и датчиков, а их высокая скорость переключения используется в передовых коммуникационных технологиях.
Светодиоды имеют множество преимуществ перед источниками света накаливания, включая меньшее потребление энергии, более длительный срок, улучшенную физическую надежность, меньший размер и более быстрое переключение. Светодиоды используются в самых разных приложениях, таких как авиационное освещение, автомобильные фары, реклама, общее освещение, светофоры, вспышки фотокамер, светящиеся обои, садовые фонари и медицинские приборы.
В отличие от лазера, свет, излучаемый светодиодом, не спектральным является когерентным и даже очень монохроматический. Однако его спектр достаточно узок, чтобы человеческий глаз воспринимал его как чистый (насыщенный ) цвет. Оно не может приблизиться к очень высокой яркости, характерной для лазеров.
Зеленая электролюминесценция от точечного контакта на кристалле SiC воссоздает Round <324 Оригинальный эксперимент 1907 года. Электролюминесценция как явление было открыто в 1907 году британским экспериментатором Х. J. Round из Marconi Labs, используя кристалл карбида кремния и детектор кошачьих усов. Русский изобретатель Олегев сообщил о создании первого светодиода в 1927 году. Его исследования были опубликованы в советских, немецких и британских научных журналах, но практического применения открытия не было в течение нескольких десятилетий.
В 1936 году Жорж Дестрио заметил, что электролюминесценция может возникнуть, когда порошок сульфида цинка (ZnS) суспендируется в изоляторе и к тому же переменному электрическому полю. В своих публикациях Дестрио часто называл люминесценцию Лосев-Лайт. Дестрио работал в лабораториях мадам Мари Кюри, которая также была одним из первых пионеров в области люминесценции, занимаясь исследованиями радия.
венгерского Золтан Бэй вместе с Дьёрдь Сигети превзошел светодиодное освещение в Венгрии в 1939 году, запатентованное осветительное устройство на основе SiC с опцией на карбид бора, которое излучало белый, желтовато-белый или зеленовато-белый цвет в зависимости от присутствующих примесей.
Курт Леговец, Карл Аккардо и Эдвард Джамгочиан объяснили эти первые светодиоды в 1951 году, используя устройство, в котором используются кристаллы SiC с источником тока, батареи или генератора импульсов, и сравнивая их с помощью, чистым кристаллом в 1953.
Рубин Браунштейн из Radio Corporation of America сообщил об инфракрасном излучении арсенида галлия (GaAs) и других полупроводниковых сплавов в 1955 году. Браунштейн наблюдал генерируемое инфракрасное излучение простыми диодными структурами с использованием антимонида галлия (GaSb), GaAs, индийского фосфид (InP) и кремний-германий (SiGe) сплавы. при комнатной температуре и при 77 кельвинах.
В 1957 году Браунштейн показал, что эти элементарные устройства могут быть использованы для нерадио на короткие расстояния. Как отметил Кремер Браунштейн, «… установил простую оптическую линию связи: музыка, исходящая из проигрывателя, использовалась через соответствующую электронику для модуляции прямого тока GaAs-диода. Излучаемый свет обнаруживался PbS-диодом на некотором расстоянии. Этот сигнал подавался в аудиоусилитель и воспроизводился через громкоговоритель. Перехват луча остановил музыку. Нам было очень весело играть с этой установкой ». Эта установка предвосхитила использование светодиодов для приложений оптической связи.
GaAs-светодиод Texas Instruments SNX-100 1962 года в металлическом корпусе транзистора ТО-18 В сентябре 1961 года, во время работы в Texas Instruments в Далласе, Техас, Джеймс Р. Биард и Гэри Питтман показали излучение света в ближнем инфракрасном диапазоне (900 нм) из туннельного диода , который они построили на подложке из GaAs. К октябрю 1961 года они использовали эффективное излучение света и связь сигналов между излучателем света на p-n-переходе GaAs и электрически изолированным полупроводниковым фотодетектором. 8 августа 1962 года Биард и Питтман на основании своих открытий подали патент под названием «Полупроводниковый излучающий диод», в котором описывался цинкодифференцированный p - n переход светодиод с разнесенным катодом контакт для эффективного инфракрасного света при прямом смещении. После определения приоритета своей работы на основе инженерных записных книжек, предшествовавших отправке материалов из GE Labs, RCA Research Labs, IBM Research Labs, Bell Labs и Lincoln Lab в MIT, патентное бюро США выдало двум изобретателям патент на инфракрасный светоизлучающий диод GaAs (патент США US3293513 ), первый практический светодиод. Сразу после подачи патента Texas Instruments (TI) начала проект по производству инфракрасных диодов. В октябре 1962 года TI анонсировала первый коммерческий светодиодный продукт (SNX-100), в котором использовался чистый кристалл GaAs для излучения светового потока 890 нм. В октябре 1963 года TI анонсировала первый коммерческий полусферический светодиод SNX-110.
Первый светодиод видимого качества (красный) был действан Ником Холоняком-младший 9 октября 1962 г., когда он работал в General Electric в Сиракузах, Нью-Йорк. Холоняк и Беваква сообщили об этом светодиоде в журнале Applied Physics Letters 1 декабря 1962 года. М. Джордж Крэфорд, бывший аспирант Холоньяка, изобрел первый желтый светодиод и в 1972 году увеличил яркость красных и красно-оранжевых светодиодов в десять раз. В 1976 году TP Pearsall разработал первый светильник высокой яркости. -эффективные светодиоды для оптоволоконных телекоммуникаций за счет изобретений новых полупроводниковых материалов, адаптированных к длинам волн оптического волокна.
Первые коммерческие светодиоды обычного диапазона использовались в качестве замены для лампы накаливания и неоновые индикаторные лампы, а также в семисегментных дисплеях сначала в дорогостоящем оборудовании, таком как лабораторное и электронное оборудование, а затем таких приборов, как калькуляторы, телевизоры, радиоприемники, телефоны, а также часы (см. список использования сигнала). До 1968 года светодиоды видимого и инфракрасного диапазона были очень дорогими, порядка 200 долларов США за единицу, и поэтому имели мало практического применения.
Hewlett-Packard (HP) занималась исследования и разработки (НИОКР) практических светодиодов в период с 1962 по 1968 год, выполненные исследовательской группой под руководством Ховарда К. Бордена, Джеральда П. Пигини и Мохамеда М. Аталла в HP Associates и Лаборатория HP. За это время компания Atalla запустила программу исследований в области материалов на устройствах арсенида галлия (GaAs), фосфида арсенида галлия (GaAsP) и арсенида индия (InAs) на HP, и они сотрудничают с компанией Monsanto в разработке первых светодиодных продуктов, пригодных для использования. Первыми светодиодными продуктами, которые можно было использовать, были светодиодный экран HP и светодиодная индикаторная лампа компании Monsanto, выпущенные в 1968 году. Monsanto была первой организацией, которая начала массовое производство светодиодов видимого диапазона, используя GaAsP в 1968 году для красных светодиоды, подходящие для индикаторов. Monsanto ранее предлагала приобрести HP с GaAsP, но HP решила вырастить собственный GaAsP. В феврале 1969 года компания Hewlett-Packard представила цифровой индикатор HP модели 5082-7000, первое светодиодное устройство, в котором использовалась технология интегральной схемы (интегрированная светодиодная схема ). Это был первый интеллектуальный светодиодный дисплей, который произвел революцию в технологии цифровых дисплеев, заменив трубку Nixie и ставил для более поздних светодиодных дисплеев.
Аталла покинул HP и присоединился к Fairchild Semiconductor в 1969 году. Он был вице-президентом и генеральным менеджером подразделения СВЧ и оптоэлектроники с момента его создания в мае 1969 года до ноября 1971 года. Он продолжал свою работу над светодиодами, предполагая, что они заглушение для индикаторных ламп и оптических считывателей в 1971 году. В 1970-х годах компания Fairchild Optoelectronics произвела коммерчески успешные светодиодные стоимостью менее пяти центов каждого. В этих устройствах использовались составные полупроводниковые чипы, изготовленные с помощью планарного процесса (разработанного Жаном Хорни на основе метода пассивации поверхности Аталлы). Комбинация планарной обработки для изготовления микросхем и инновационных методов упаковки позволила команде Fairchild во главе с пионером оптоэлектроники Томасом Брандтом необходимого снижения затрат. Производители светодиодов продолжают использовать эти методы.
Светодиодный дисплей научного калькулятора TI-30 (ок. 1978 г.), в котором для увеличения видимого размера цифр используются пластиковые линзы. Первые красные светодиоды были достаточно яркого только для использования в качестве индикаторов, поскольку светового потока было недостаточно для освещения местности. Показания в калькуляторах были прикреплены пластиковые линзы, чтобы сделать их удобочитаемыми. Позже другие цвета стали широко доступны и появились в бытовой технике и оборудовании.
Ранние светодиоды были упакованы в металлические корпуса, аналогичные корпусам транзисторов, со стеклянным окном или линзой, пропускавшей свет. Современные индикаторные светодиоды упакованы в прозрачные формованные пластиковые корпуса, трубчатые или прямоугольные по форме и часто тонированы в цвет устройства. Инфракрасные устройства можно красить, чтобы блокировать видимый свет. Более сложные корпуса адаптированы для эффективного рассеивания тепла в мощных светодиодах. Накладные светодиоды еще больше уменьшают размер корпуса. Светодиоды, предназначенные для использования с оптоволоконными кабелями , могут иметь оптический разъем.
Первый сине-фиолетовый светодиод с использованием легированного магния нитрида галлия был изготовлен в Стэнфордском университете в 1972 году Хербом Маруской и Уолли. Рейнс, докторанты по материалам и инженерии. В то время Маруска находился в отпуске из RCA Laboratories, где он сотрудничал с Жаком Панковым в виде работы. В 1971 году, через год после отъезда Маруски в Стэнфорд, его коллеги из RCA Панков и Эд Миллер провели первую синюю электролюминесценцию от легированного цинком нитрида галлия, последнее устройство, созданное Панковом и Миллером, первый настоящий светодиод из нитрида галлия, излучало свет. зеленый свет. В 1974 г. США Патентное ведомство выдало профессору Маруски, Рейнса и Стэнфорда Дэвиду Стивенсону патент на их работу в 1972 году (Патент США US3819974 A ). Сегодня легирование нитрида галлия магния используется для всех коммерческих синихов и лазерных диодов. В начале 1970-х годов эти устройства были слишком тусклыми для практического использования, и исследования устройств из нитрида галлия замедлились.
В августе 1989 года Cree представила первый коммерчески доступный синий светодиод на основе полупроводника с непрямой запрещенной зоной, карбида кремния (SiC). Светодиоды на основе SiC имели очень низкий КПД, не более 0,03%, но излучали в синей части видимого света.
В конце 1980-х годов произошел ключевой прорыв в эпитаксиальном выращивании GaN . и легирование p-типа открыло современную эру оптоэлектронных устройств на основе GaN. Основываясь на этом фундаменте, Теодор Мустакас из Бостонского университета в 1991 г. запатентовал метод производства синих светодиодов высокой яркости с использованием нового двухэтапного процесса.
Два года спустя высокий уровень в 1993 г., Шуджи Накамура из Nichia Corporation применил яркость синих светодиодов с использованием процесса выращивания нитрида галлия. Параллельно Исаму Акасаки и Хироши Амано в Нагоя работали над разработкой важного метода применения GaN на сапфировые подложки и демонстрацию легирование p-типа GaN. Эта новая разработка произвела революцию в светодиодном освещении, сделав мощные источники синего света практичными, что привело к развитию таких технологий, как Blu-ray.
Накамура был удостоен награды Millennium Technology Prize 2006 за его изобретение. Накамура, Хироши Амано и Исаму Акасаки были удостоены Нобелевской премии по физике в 2014 году за изобретение синего светодиода. В 2015 году суд США постановил, что три компании нарушили предыдущий патент Моустакаса, и обязал их уплатить лицензионные сборы в размере не менее 13 миллионов долларов США.
В 1995 году Альберто Барбьери в Кардиффский университет Лаборатория (Великобритания) исследовала эффективность и надежность светодиодов высокой яркости и продемонстрировала светодиод с «прозрачным контактом» с использованием оксида индия и олова (ITO) на (AlGaInP / GaAs).
В 2001 и 2002 годах были успешно продемонстрированы процессы выращивания светодиодов из нитрида галлия (GaN) на кремнии. В январе 2012 года Osram продемонстрировала промышленные светодиоды InGaN, выращенные на кремниевых подложках, а светодиоды на основе GaN на кремнии производятся на Plessey Semiconductors. По состоянию на 2017 год некоторые производители используют SiC в качестве подложки для производства светодиодов, но сапфир более распространен, так как он имеет свойства, наиболее похожие на свойства нитрида галлия, что снижает потребность в нанесении рисунка на сапфировую пластину (пластины с рисунком известны как epi вафли). Samsung, Кембриджский университет и Toshiba проводят исследования GaN на Si-светодиодах. Toshiba прекратила исследования, возможно, из-за низкой доходности. Некоторые предпочитают эпитаксию, что затруднительно для кремния, в то время как другие, например, Кембриджский университет, выбирают многослойную структуру, чтобы уменьшить рассогласование (кристаллической) решетки и различные коэффициенты теплового расширения в чтобы избежать растрескивания светодиодного чипа при высоких температурах (например, во время производства), уменьшить тепловыделение и повысить светоотдачу. Эпитаксия (или узорчатый сапфир) может выполняться с помощью литографии наноимпринта . GaN часто наносится с использованием металлоорганической парофазной эпитаксии (MOCVD), а также с использованием отрыва.
Хотя белый свет может создаваться с использованием отдельных красных, зеленых и синих светодиодов, это приводит к плохой цветопередаче, так как излучаются только три узкие полосы длин волн света. За достижением высокоэффективных синих светодиодов быстро последовала разработка первого белого светодиода. В этом устройстве покрытие из люминофора, легированного Y. 3Al. 5O. 12: Ce (известное как «YAG » или Ce: YAG) церием,дает желтый свет за счет флуоресценции. Комбинация этого желтого с синим светом кажется глазшим оставшейся белой. Использование разных люминофоров дает зеленый и красный свет за счет флуоресценции. Полученная смесь красного, зеленого и синего цветов воспринимается как белый свет с улучшенной цветопередачей по сравнению с длинами комбинаций синего светодиода / YAG-люминофора.
Иллюстрация закона Хейтца, показывающее улучшение светоотдачи на один светодиод с течением времени, с логарифмической шкалой по вертикальной оси Первые белые светодиоды были дорогими и неэффективными. Однако световой поток светодиодов увеличился экспоненциально. Последние исследования и разработки распространяются японскими производителями, такими как Panasonic и Nichia, а также корейскими и китайскими производителями, такими как Samsung, Kingsun и другими.. Эта тенденция к увеличению мощности получила название закон Хейтца в честь доктора Роланда Хейтца.
Светоотдача и эффективность синих и ближних ультрафиолетовых светодиодов выросли, а стоимость надежных устройств упала. Это привело к появлению относительно мощных светодиодов белого света для освещения, которые заменяют лампы накаливания и люминесцентное освещение.
Экспериментальные белые светодиоды были установлены в 2014 году, давая 303 люмен на ватт электроэнергии (лм / Вт); некоторые могут длиться до 100 000 часов. Тем не менее, коммерчески доступные светодиоды имеют эффективность до 223 лм / Вт по состоянию на 2018 год. Предыдущий рекорд в 135 лм / Вт был достигнут Ничиа в 2010 году. По сравнению с лампами накаливания, это огромное повышение электрического КПД, хотя Светодиоды дороже покупать, их общая стоимость значительно ниже, чем у ламп накаливания.
Светодиодный чип заключен в небольшую пластиковую белую форму. Он может быть инкапсулирован с использованием смолы (на основе полиуретана ), силикона или эпоксидного (порошкового) YAG-люминофора, легированного церием. После испарения растворителей светодиоды часто испытывают и используют ленты для монтажа оборудования для монтажа SMT для использования в производстве светодиодных ламп. Инкапсуляция выполняется после зондирования, нарезания кубиков, переноса кристалла на пластины и соединения проводов или установки перевернутого кристалла, возможно, с использованием оксида индия и олова, прозрачного электрического проводника. В этом случае соединительный провод (и) прикрепляется к пленке ITO, которая нанесена на светодиоды. В некоторых светодиодных лампах с «удаленным люминофором» используется одна пластиковая крышка с люминофором YAG для нескольких синих светодиодов вместо использования люминофорного покрытия на однокристальных белых светодиодах.
В светоизлучающем диоде рекомбинация электронов и электронных дырок в полупроводнике дает свет (будь то инфракрасный, видимый или УФ), процесс, называемый «электролюминесценцией ». Длина волны света зависит от энергии запрещенной зоны используемого полупроводников. Эти материалы имеют высокий показатель преломления для использования этого света требуются такие конструктивные особенности устройств, как специальные оптические покрытия и форма кристалла.
По выбор различных полупроводниковых материалов могут быть изготовлены одноцветные светодиоды, которые излучают свет в узком диапазоне длин волн от ближнего инфракрасного через видимый спектр и до ультрафиолетового диапазона. По мере того, как длина волны становится короче, из-за большей ширины запрещенной зоны этих полупроводников рабочее напряжение светодиода увеличивается.
Синий светодиоды | Внешнее видео | |
|---|---|
 | |
 «Оригинальный синий светодиод», Институт истории науки |
Синие светодиоды имеют активную область существий из одним или нескольких квантовых ям InGaN , зажатых между более толстыми слоями GaN, называемыми слоями оболочки. Изменяя относительную долю In / Ga в квантовых ямах InGaN, теоретически можно улучшить световое излучение от фиолетового до янтарного.
Нитрид алюминия-галлия (AlGaN) с указанием долей Al / Ga какое-то устройство для изготовления слоев оболочки и квантовых ям для ультрафиолетовых светодиодов, но эти устройства еще не достигли уровня эффективности и технологической зрелости InGaN / Голубые / зеленые устройства GaN. Используется нелегированный GaN, устройство излучает свет, близкий к ультрафиолетовому, с максимальной длиной волны около 365 нм. Зеленые светодиоды, изготовленные из системы InGaN / GaN, намного эффективнее и ярче, чем зеленые светодиоды, произведенные из систем без нитридных материалов, но практические устройства по-прежнему демонстрируют слишком низкую эффективность для приложений с высокой яркостью.
С AlGaN и даже более короткие длины волн достижимы. Излучатели ближнего УФ с длиной волны около 360–395 нм уже дешевы и часто встречаются лампы, например, в качестве замены черного света для проверки анти- подделки водяных знаков УФ-излучения в документах и Банках. примечания, а также для УФ-отверждения. В то время как более дорогие диоды с более короткой длиной волны коммерчески доступны для длин до 240 нм. Предположительно, что в перспективных устройствах для дезинфекции и дезинфекции будут представлены УФ-светодиоды, излучающие на длине волны 250–270 нм, соответствуют спектру представителям ДНК с пиком около 260 нм. Недавние исследования показали, что используются в продаже светодиоды UVA (365 нм) уже являются эффективными устройствами для дезинфекции и стерилизации. Длины волн УФ-С были получены в лаборатории с использованием нитрида алюминия (210 нм), нитрида бора (215 нм) и алмаза (235 нм).
Существует два основных способа производства белых светодиодов. Один из них - использовать отдельные светодиоды, которые излучают три основных цветов - красный, зеленый и синий - а затем смешивают все цвета для образования белого света. Другой - использование люминофорного материала для преобразования монохроматического света синего или УФ-светодиода в белый свет широкого спектра, аналогичный люминесцентной лампе . Желтый люминофор представляет собой кристаллы ЯГ, легированные церием, подвешенные в корпусе или нанесенные на светодиод. Этот люминофор из YAG заставляет белые светодиоды казаться желтыми в выключенном состоянии, а пространство между кристаллами пропускает синий свет. В качестве альтернативы, белые светодиоды могут использовать другие люминофоры, такие как фторосиликат калия (PFS), легированный марганцем (IV) или другие технические люминофоры. PFS генерации красного света и используется вместе с обычным люминофором Ce: YAG. В светодиодах с люминофором PFS часть синего света проходит через люминофор, люминофор Ce: YAG преобразует синий свет в и красный свет, а люминофор PFS преобразует синий свет в красный свет. Цветовой температурой светодиода можно управлять, изменяя концентрацию люминофоров.
«Белизна» излучаемого света рассчитана на восприятие человеческого глаза. Из-за метамерии возможно появление совершенно разных спектров белого цвета. Внешний вид объектов, освещаемых этим светом, может изменяться в зависимости от качества. Это вопрос цветопередачи, совершенно отдельный от цветовой температуры. Оранжевый или голубой объект может не выглядеть того цвета и быть намного темнее, поскольку или люминофор не излучает волну длины, которую он отражает. В светодиодах с наилучшей цветопередачей используется сочетание люминофоров, что приводит к снижению эффективности и лучшему цветопередаче.
Комбинированные спектральные кривые для синего, желто-зеленого и красного твердотельного полупроводника с высокой яркостью Светодиоды. FWHM спектральная ширина полосы составляет примерно 24–27 нм для всех трех цветов. 
Светодиод RGB Для смешивания красного, зеленого и синего источников для получения света необходимы электронные схемы для управления смешиванием цветов. Светодиоды имеют немного разные схемы излучения, цветовой баланс может меняться в зависимости от угла обзора, даже если источники RGB находятся в корпусе, поэтому диоды RGB редко используются для создания белого. Тем не менее, этот метод имеет множество применений из-за гибкости смешивания разных цветов, и в принципе этот механизм также имеет более высокую квантовую эффективность при получении белого света.
Типы типов многоцветных белых светодиодов: ди-, три- и тетрахроматические белые светодиоды. Несколько ключевых факторов, которые действуют между этими различными методами, включают стабильность цвета, возможность цветопередачи и световую отдачу. Часто более высокая эффективность означает более низкую цветопередачу, представляя компромисс между светоотдачей и цветопередачей. Например, дихроматические белые светодиоды имеют лучшую светоотдачу (120 лм / Вт), но самую низкую способность к цветопередаче. Хотя тетрахроматические белые светодиоды обладают превосходной цветопередачей, они часто имеют низкую светоотдачу. Между ними находятся трихроматические белые светодиоды, обладающие как хорошие светоотдачей (>70 лм / Вт), так и хороший цветопередачей.
Одной из проблем является разработка более эффективных зеленых светодиодов. Теоретический максимум для зеленых светодиодов составляет 683 люмен на ватт, но по состоянию на 2010 год несколько зеленых светодиодов превышают даже 100 люменов на ватт. Синий и красный светодиоды приближаются к своим теоретическим пределам.
Многоцветные светодиоды также осуществляют новый способ формирования света разных цветов. Большинство воспринимаемых цветов могут быть сформированы путем смешивания трех основных цветов в разном количестве. Это позволяет точно контролировать динамический цвет. Однако мощность излучения светодиода этого типа экспоненциально уменьшением с повышением температуры, что приводит к нарушению стабильности цвета. Такие проблемы препятствуют промышленному использованию. Многоцветные светодиоды без люминофоров не могут обеспечить хороший цветопередачу, потому что каждый светодиод является узкополосным источником. Светодиоды без люминофора, хотя и являются более плохими решениями для общего освещения, являются лучшим решением для дисплея с подсветкой ЖК-дисплея или пикселей на основе светодиодов.
Регулировка яркости многоцветного светодиодного источника в соответствии с характеристиками ламп накаливания затруднено, поскольку производственные вариации, возраст и температура изменяют фактическое значение цвета. Для имитации эффекта диммирования ламп накаливания может потребоваться система обратной связи с датчиком цвета для активного мониторинга и управления цветом.
Спектр белого светодиода, показывающий синий свет, непосредственно излучаемый GaN на основе светодиода (пик около 465 нм) и более широкополосный стоксово-смещенный свет, излучаемый люминоом Ce : YAG, который излучает примерно на 500–700 нм Этот метод включает покрытие светодиоды одного цвета (в основном синие светодиоды, изготовленные из InGaN ) с люминофором разных цветов для белого света; Полученные светодиоды называются белыми светодиодами на основе люминофора или светодиодами с преобразованием люминофора (pcLED). Часть синего претерпевает стоксов сдвиг, который преобразует его из более коротких волн в более длинные. В зависимости от исходного цвета светодиода используются различные цветные люминофоры. Использование нескольких слоев люминофора цветов расширяет излучаемый спектр, эффективно повышая индекс цветопередачи (CRI).
Светодиоды на основе люминофора имеют потери эффективности из-за потерь тепла от Стоксов сдвиг, а также другие проблемы, связанные с люминофором. Их световая эффективность по сравнению с обычными светодиодами зависит от спектрального распределения результирующего светового потока и исходной длины волны самого светодиода. Например, световая эффективность тип белого светодиода на основе желтого люминофора YAG составляет от 3 до 5 больше световой отдачи исходного синего светодиода из-за большей чувствительности человеческого глаза к желтому, чем к синему (как смоделировано в функция яркости ). Из-за простоты изготовления люминофорный метод по-прежнему самым популярным методом изготовления белых светодиодов высокой мощности. Разработка и производство источника света или осветительной арматуры с использованием монохромного излучения с преобразователем люминофора проще и дешевле, чем сложная система RGB, и большинство белых светодиодов высокой мощности, представленных в настоящее время на рынке, производятся с использованием Преобразования люминофорного света.
Среди проблем, стоящих перед повышением эффективности источников белого света на основе светодиодов, разработка более эффективных люминофоров. По состоянию на 2010 г. наиболее желтым люминофором по-прежнему является люминофор YAG с потерями на стоксовом эффективном менее 10%. Потери, связанные с внутренними оптическими потерями из-за повторного использования в светодиодном чипе и самой светодиодной упаковке, обычно составляют от 10% до 30% эффективности потерь. В настоящее время в области разработки люминофорных светодиодов много усилий затрачивается на оптимизацию этих устройств для повышения светоотдачи и рабочих температур. Например, эффективность может быть повышена за счет адаптации лучшей конструкции корпуса или использования люминофора более подходящего типа. Процесс конформного покрытия часто используется для решения проблемы различной толщины люминофора.
Некоторые белые светодиоды на основе люминофора инкапсулируют синие светодиоды InGaN внутри эпоксидного покрытия с люминофором. В качестве альтернативы, светодиод может быть соединен с удаленным люминофором, предварительно отформованным элементом из поликарбоната, покрытым люминофорным материалом. Удаленные люминофоры обеспечивают более рассеянный свет, что желательно для многих приложений. Выносные люминофорные конструкции также более терпимы к вариациям в светодиодном эм-спектре видов деятельности. Обычным материалом желтого люминофора является церием -легированный иттриевый алюминиевый гранат (Ce: YAG).
Белые светодиоды также могут быть изготовлены с помощью покрытия светодиодов ближнего ультрафиолета (NUV) смесью высокоэффективных люминофоров на основе европия, которые излучают красный и синий, а также сульфида цинка, легированного медью и алюминием (ZnS: Cu, Al), который горит зеленым. Этот метод аналогичен принципу работы люминесцентных ламп . Этот метод менее эффективен, чем синие светодиоды с люминофором YAG: Ce, поскольку стоксов сдвиг больше, поэтому больше энергии преобразуется в тепло, но дает свет лучшими спектральными характеристиками, которые лучше передают цвет. Из-за большей мощности излучения ультрафиолетовых светодиодов, чем синих, используется другой метод сопоставимую яркость. Беспокойство вызывает то, что УФ-свет может просачиваться из неисправного источника света и причинять вред человеческим глазам или коже.
Другой метод, используемый для производства экспериментальных светодиодов белого света, не использует люминофоры при всех и было основано на гомоэпитаксиально выращенном селенидека (ZnSe) на подложке из ZnSe, которая одновременно синий свет из своей активной области и желтый свет из подложки.
Новый тип пластин, состоящий из нитрида галлия на кремнии (GaN-on-Si), используется для производства белых светодиодов с использованием кремниевых пластин диаметром 200 мм. Это позволяет избежать типичной дорогостоящей подложки сапфира при относительно небольших размерах пластин 100 или 150 мм. Сапфировый прибор должен быть соединен с зеркальным коллектором, чтобы отражать свет, который в противном случае был бы потрачен впустую. Было предсказано, что с 2020 года 40% всех светодиодов на основе GaN производятся из GaN-на-Si. Производство большого сапфира затруднено, в то время как большой кремний дешевле и более распространен. Светодиодные компании, переходящие с сапфира на кремний, должны быть минимальными вложениями.
В использовании светодиодах (OLED ), электролюминесцентный материал, составляющий излучающий слой диода, представляет собой органическое соединение. Органический материал является электропроводным из-за делокализации пи-электронов, вызванной конъюгацией или части молекулы, и поэтому материал функционирует как органический полупроводник. Органические материалы могут представлять собой небольшие органические молекулы в кристаллической фазе или фазеры.
. Потенциальные преимущества OLED включают тонкий, дешевый дисплеи с низким напряжением питания, широким углом обзора, высокой контрастностью и цветовым охватом . Полимерные светодиоды имеют дополнительное преимущество печати и гибкости дисплеев. OLED-светодиоды использовались для создания визуальных дисплеев для портативных электронных устройств, таких как мобильные телефоны, цифровые камеры, освещение и телевизоры.
Светодиоды производятся в различных формах и размерах. Цвет пластиковой линзы часто совпадает с фактическим цветом излучаемого света, но не всегда. Например, фиолетовый пластик часто используется для инфракрасных светодиодов, а большинство синих устройств имеют бесцветные корпуса. Современные высокомощные светодиоды, такие как те, которые используются для освещения и подсветки, обычно находятся в корпусах технологии поверхностного монтажа (SMT) (не показаны). Светодиоды изготавливаются в разных корпусах для разных приложений. Один или несколько светодиодных переходов могут быть упакованы в одно миниатюрное устройство для использования в качестве индикатора или контрольной лампы. Светодиодная матрица может включать в себя схемы управления в одном корпусе, которые могут варьироваться от простого резистора, управления миганием или изменением цвета до адресного контроллера для устройств RGB. Белоизлучающие устройства повышенной мощности установлены на радиаторах и будут устанавливать освещения для. Широко доступны буквенно-цифровые дисплеи в формате точечной матрицы или столбцов. Специальные пакеты позволяют подключать светодиоды к оптическим волокнам для высокоскоростных каналов передачи данных.
Фото миниатюрных поверхностного монтажа светодиодов наиболее распространенных размеров. Они могут быть намного меньше, показывает 5-миллиметровых ламповых светодиодов, показанных в верхнем левом углу. 
Очень маленькие (1,6 × 1,6 × 0,35 мм) красный, зеленый и синий поверхностный монтаж миниатюрный светодиод с позолотой соединением проводов детали. Это в основном одинарные светодиоды, используемые в качестве индикаторов, и они бывают различных размеров от 2 мм до 8 мм, сквозных отверстий и пакеты для поверхностного монтажа. Типичный диапазон значений тока составляет от 1 мА до более 20 мА. Несколько светодиодных матриц, прикрепленных к гибкой защитной ленте, образуют светодиодную ленту.
Обычные формы упаковки включают круглую, с куполообразной или плоской вершиной, прямоугольную с плоской вершиной (как используется в дисплеях с гистограммами) и треугольную форму.. Инкапсуляция также может быть прозрачной или тонированной для улучшения контраста и угла обзора. Инфракрасные устройства могут иметь черный оттенок, чтобы блокировать видимый свет при прохождении инфракрасного излучения.
Светодиоды сверхвысокой мощности предназначены для просмотра под прямым солнечным светом.
Светодиоды 5 В и 12 В - обычные миниатюрные Светодиоды с последовательным резистором для прямого подключения к источнику питания 5 В или 12 В.
Мощные светоизлучающие диоды, прикрепленные к звездообразному основанию светодиодов (Luxeon, Lumileds )Светодиоды высокой мощности (HP-светодиоды) или светодиоды с высокой выходной Мощность (HO-светодиоды) могут работать при токах от сотен мА до более ампера, по сравнению с другими десятками мА для других светодиодов. Некоторые из них могут излучать более тысячи люменов. Вт, Вт, плотность мощности светодиода до 300 / см Один HP-светодиод часто может заменить лампу накаливания в , устройство HP-светодиода не удаляется, устройство выходит из строя в считанные секунды. фонарике или установлен в виде массива, чтобы сформировать мощный Светодиодная лампа.
Некоторые хорошо известные светодиоды HP в категории: Nichia 19 series, Lumileds Rebel Led, Osram Opto Semiconductors Go lden Dragon и Cree X-lamp. По состоянию на сентябрь 2009 года некоторые светодиоды HP, производимые Cree, теперь превышают 105 лм / Вт.
Примеры для закона Хейтца, который предсказывает экспоненциальный рост светоотдачи и эффективности светодиодов с течением времени. - это светодиоды CREE XP-G, которые достигли 105 лм / Вт в 2009 году и серия Nichia 19 с типичной эффективностью 140 лм / Вт, выпущенные в 2010 году.
Светодиоды, разработанные Seoul Semiconductor, могут работать от переменного тока без преобразователя постоянного тока. Для каждого полупериода часть светодиода излучает свет, а часть темная, и в течение следующего полупериода это меняется на противоположное. Эффективность этого типа HP-LED обычно составляет 40 лм / Вт. Большое количество соединенных светодиодных элементов может работать напрямую от сетевого напряжения. В 2009 году Seoul Semiconductor выпустила высоковольтный светодиод постоянного тока под названием «Acrich MJT», который может работать от сети переменного тока с помощью простых схем управления. Низкое энергопотребление этих светодиодов обеспечивает им большую гибкость, чем исходная конструкция светодиодов переменного тока.
Мигающие светодиоды используются в качестве индикаторов привлечения внимания не требуя внешней электроники. Мигающие светодиоды похожи на стандартные светодиоды, но встроенный регулятор напряжения и схема мультивибратора, которая заставляет светодиод мигать с типичным периодом в одну секунду. В светодиодах с рассеянными линзами эта цепь видна в маленькой черной точки. Большинство мигающих светодиодов излучают свет одного цвета, но более сложные устройства мигрируют между цветами и даже переходят в последовательность цветов, используя смешение цветов RGB.
Двухцветные светодиоды содержат два разных светодиодных излучателя в одном корпусе. Их бывает два типа. Один тип из двух матриц, подключенных к одному и тем же двум выводам параллельно друг другу. Ток в одном направлении излучает один цвет, а ток в другом направлении излучает другой цвет. Другой тип состоит из двух матриц с отдельным выводом для обоих матриц и другого общего вывода для анода или катода, так что ими можно управлять независимо. Наиболее распространенная двухцветная комбинация - красный / зеленый зеленый, другие доступные комбинации включают янтарный чистый / зеленый, красный / зеленый, красный / синий и синий / чистый.
Трехцветные светодиоды содержат три разных светодиодных излучателя в одном корпусе. Каждый излучатель подключается к отдельному проводу, поэтому ими можно управлять независимо. Типично четырехпроводная схема с одним общим выводом (анодом или катодом) и дополнительным выводом для каждого цвета. Другие, однако, имеют только два вывода (положительный и отрицательный) и имеют встроенный электронный контроллер.
RGB-SMD-LED RGB светодиоды состоят из одного красного, одного зеленого и одного синего светодиода. Независимо регулируя каждый из трех, светодиоды RGB могут создавать широкую цветовую гамму. Однако, в отличие от светодиодов с выделенными цветами, они не излучают чистую длину волны. Модули не могут быть оптимизированы для плавного смешения цветов.
Декоративно-многоцветные светодиоды включают в себя несколько излучателей разных цветов, которые питаются только двумя выводами. Цвета переключаются внутри, изменяя напряжение питания.
Составное изображение отворота светодиодной матрицы 11 × 44 именной тег с использованием светодиодов SMD типа 1608/0603. Вверху: чуть больше половины экрана 21 × 86 мм. В центре: крупный план светодиодов в окружающем свете. Внизу: светодиоды собственного красного цвета. Буквенно-цифровые светодиоды доступны в формате семисегментный, звездообразный и точечно-матричный. Семисегментные дисплеи обрабатывают все числа и ограниченный набор букв. Дисплеи Starburst могут отображать все буквы. В точечно-матричных дисплеях обычно используется размер 5 × 7 пикселей на символ. Семисегментные светодиодные дисплеи широко использовались в 1970-х и 1980-х годах, но растущее использование жидкокристаллических дисплеев с их более низким потреблением энергии и большей гибкости отображения снизилась популярность цифровых и буквенно-цифровых светодиодных дисплеев.
Цифровые адресные светодиоды RGB содержат собственную «интеллектуальную» управляющую электронику. В дополнение к питанию и заземлению они вводят данные для ввода и вывода данных, синхронизации и иногда стробоскопического сигнала. Они соединены в гирляндную цепочку . Данные, отправленные на первый светодиод в цепочке, управлять яркостью и цветом каждого светодиода независимо от других. Они используются там, где требуется сочетание количества контроля и минимума видимой электроники, например, рождественских ниток и светодиодных матриц. Некоторые даже имеют частоту обновления в диапазоне кГц, что позволяет использовать базовые видеоприложения. Эти устройства известны по номеру детали (обычно WS2812) или торговому наименованию, например NeoPixel.
Светодиодная нить LED состоит из нескольких светодиодных чипов, соединенных последовательно. на общей продольной подложке, образующий тонкий стержень, напоминающий традиционную нить накаливания. Они используются в качестве недорогой декоративной альтернативы традиционным лампочкам. В нити накала используется довольно высокое напряжение, что позволяет им эффективно работать с сетевым напряжением. Используется простой выпрямитель и ограничение емкостного тока для создания недорогой замены традиционных ламп без сложного низковольтного сильноточного преобразователя, в котором используются светодиоды с одним матрицей. Обычно в колбы были разработаны аналогичные лампам, для замены которых они были разработаны, и заполнены инертным газом они для эффективного отвода тепла.
Светодиоды для поверхностного монтажа часто производятся в массивах микросхем на плате (COB), что позволяет лучше отводить тепло, чем с одним светодиодом сопоставимая светоотдача. Светодиоды могут быть расположены вокруг цилиндра и называются «фонари из кукурузных початков» из-за рядов желтых светодиодов.
Простая схема светодиодов с резистором для ограничения тока Ток в светодиодах или других диодах экспоненциально растет с приложенным напряжением (см. уравнение для диодов Шокли ), поэтому небольшое изменение напряжения может вызвать большое изменение тока. Ток через светодиод должен регулироваться внешней цепью, например, посредством постоянного тока , чтобы предотвратить повреждение. Наиболее распространенные источники питания для источника питания (почти) постоянного напряжения, светодиодные светильники для источника питания или, по крайней мере, ограничивающий ток резистор. В некоторых приложениях внутреннего сопротивления незначительно, чтобы поддерживать ток в номинала светодиода.
В отличие от традиционной лампы накаливания, светодиод загорается только при подаче напряжения в прямом направлении диода. Никакой ток не течет и свет не излучается, если напряжение подается в обратном направлении. Если обратное напряжение превышает напряжение, протекает большой ток и светодиод выходит из строя. Если обратный ток достаточно ограничен, чтобы избежать повреждений, обратнопроводящий светодиод представляет полезный шумовой диод.
Некоторые синие светодиоды и собой холодно-белые светодиоды. могут быть безопасные пределы так называемой опасности синего света, как это определено в спецификациях безопасности глаз, таких как «ANSI / IESNA RP-27.1–05: Рекомендуемая практика фотобиологической безопасности для ламп и ламповых систем». Одно исследование не показало никаких доказательств риска при нормальном использовании при домашнем освещении. В 2006 г. Международная электротехническая комиссия опубликовала МЭК 62471 «Фотобиологическая безопасность ламп и ламповых систем», заменив собой систему ранних ориентированных лазеров стандартов для классификации систем светодиодов.
Хотя светодиоды имеют преимущество кроме люминесцентных ламп, поскольку они не содержат ртути, они могут содержать другие опасные металлы, такие как свинец и мышьяк.
. Американская медицинская ассоциация (AMA) опубликовала заявление о возможном неблагоприятном влиянии голубоватого уличного освещения на цикл сна-бодрствования горожан. Критики отрасли утверждают, что уровни воздействия недостаточно высоки, чтобы иметь заметный эффект.
Дневные ходовые огни Светодиоды в автомобиле Использование светодиодов делится на четыре основные категории:
Низкое энергопотребление, низкие эксплуатационные расходы и небольшой размер светодиодов привели к их использованию в качестве индикаторов состояния и дисплеев на разнообразном оборудовании и установках. Светодиодные экраны большой площади используются в качестве дисплеев стадионов, динамических декоративных дисплеев и знаков с динамическими сообщениями на автострадах. Тонкие и легкие дисплеи сообщений используются в аэропортах и на вокзалах, а в качестве дисплеев пунктов назначения для поездов, автобусов, трамваев и паромов.
Красный и зеленый светофоры Одноцветный свет хорошо подходит для светофоров и сигналов, знаков выхода, аварийного освещения автомобилей, судовые навигационные огни и светодиодные рождественские огни
Благодаря долгому сроку службы, быстрому переключению и видимости при дневном свете благодаря высокой мощности и фокусировке светодиоды использовались в автомобильных стоп-сигналах и поворотах сигналы. Использование в тормозах повышает безопасность благодаря значительному сокращению времени, необходимого для полного зажигания, или более быстрому нарастанию, примерно на 0,1 секунды быстрее, чем лампа накаливания. Это дает отстающим водителям больше времени для реакции. В схеме двойной интенсивности (задние маркеры и тормоза), если светодиоды не пульсируют с достаточно быстрой частотой, они могут создать фантомный массив , где появляются фантомные изображения светодиода, если глаза быстропросматривают массив. Начинают появляться белые светодиодные фары. Использование светодиодов дает преимущества при оформлении, поскольку светодиоды могут формировать более тонкие источники света, чем лампы накаливания с параболическими отражателями.
. Из-за относительной дешевизны светодиодов с низкой выходной мощностью они также используются во многих временных областях, таких как светящиеся палочки, пледы и фотонные текстильные. Художники также использовали светодиоды для LED art.
. С развитием высокоэффективных и мощных светодиодов стало возможным использовать светодиоды для освещения и освещения. Чтобы стимулировать переход на светодиодные лампы и другое высокоэффективное освещение, в 2008 году Министерство энергетики США учредило конкурс L Prize. Светодиодная лампа Philips Lighting North America выиграла первый конкурс 3 августа 2011 года после успешного завершения 18 месяцев интенсивных полевых, лабораторных и тестовых испытаний продукции.
Для устойчивая архитектура. По состоянию на 2011 год некоторые светодиодные лампы обеспечивают мощность до 150 лм / Вт, и даже недорогие модели бюджетного класса обычно превышают 50 лм / Вт, так что 6-ваттный светодиод может достичь тех же результатов, что и стандартная 40-ваттная лампа накаливания. Более низкая тепловая мощность светодиодов также снижает потребность в системах кондиционирования . Во всем мире светодиоды быстро переходят на замену менее эффективных источников, таких как лампы накаливания и КЛЛ, и сокращают потребление электроэнергии и связанные с этим выбросы. Светодиоды на солнечных батареях используются в качестве уличных фонарей и архитектурного освещения.
. Механическая прочность и длительный срок службы используются в автомобильном освещении автомобилей, мотоциклов и велосипедные фары. Светодиодные уличные фонари используются на столбах и в гаражах. В 2007 году итальянская деревня Торрака была первым местом, где уличное освещение было переоборудовано на светодиоды.
Освещение салона последних моделей Airbus и Boeing В лайнерах используется светодиодное освещение. Светодиоды также используются в освещении аэропортов и вертодромов. Светодиодные светильники для аэропортов в настоящее время включают в себя огни взлетно-посадочной полосы средней интенсивности, огни осевой линии взлетно-посадочной полосы, осевые и боковые огни РД, указательные знаки и заградительные огни.
Светодиоды также используются в качестве источников света для проекторов DLP и для подсветки ЖК телевизоров (называемых LED-телевизорами ) и портативный компьютер. RGB-светодиоды расширяют цветовую гамму на 45%. Экраны для телевизоров и компьютерных дисплеев можно сделать тоньше, используя светодиоды для подсветки.
Светодиоды маленькие, прочные и потребляют мало энергии, поэтому они используются в портативных устройствах, таких как фонарики. Светодиодные стробоскопы или вспышки камеры работают при безопасном низком напряжении вместо 250+ вольт, обычно встречающихся в ксеноновых лампах-вспышках. Это особенно полезно в камерах на мобильных телефонах, где пространство ограничено, а громоздкие схемы повышения напряжения нежелательны.
Светодиоды используются для инфракрасного освещения в системах ночного видения, включая камеры видеонаблюдения. Кольцо светодиодов вокруг видеокамеры , направленное вперёд на ретроотражающий фон, позволяет кеинг цветности в видеопродукции.
Светодиод для горняков, для увеличения видимости внутри шахт 
Лос-Анджелес Мост Винсента Томаса, освещенный синими светодиодами Светодиоды используются в горнодобывающих предприятиях в качестве ламп для освещения горняков. Были проведены исследования по усовершенствованию светодиодов для горнодобывающей промышленности, уменьшению бликов и увеличению освещенности, уменьшению риска травм шахтеров.
Светодиоды все чаще находят применение в медицинских и образовательных приложениях, например, для улучшения настроения. НАСА даже спонсировало исследования по использованию светодиодов для улучшения здоровья космонавтов.
Свет может использоваться для передачи данных и аналоговых сигналов. Например, белые светодиоды могут использоваться в системах, помогающих людям ориентироваться в закрытых помещениях при поиске необходимых комнат или объектов.
Вспомогательные устройства для прослушивания во многих кинотеатрах и подобных местах используют массивы инфракрасных светодиодов для передачи звука слушателям. приемники. Светоизлучающие диоды (а также полупроводниковые лазеры) используются для передачи данных по многим типам оптоволоконных кабелей , от цифрового звука по кабелям TOSLINK до оптоволоконных линий с очень высокой пропускной способностью. образуют магистраль Интернета. Некоторое время компьютеры обычно оснащались интерфейсами IrDA, что позволяло им отправлять и получать данные на соседние машины через инфракрасный порт.
Поскольку светодиоды могут циклически включаться и выключаться миллионы раз в секунду, может быть достигнута очень высокая пропускная способность данных. По этой причине Visible Light Communication (VLC) была предложена в качестве альтернативы все более конкурентной полосе частот радиосвязи. Работая в видимой части электромагнитного спектра, данные могут передаваться, не занимая частот радиосвязи.
Основная характеристика VLC заключается в неспособности света преодолевать физические непрозрачные барьеры. Эта характеристика может рассматриваться как слабое место VLC из-за восприимчивости к помехам от физических объектов, но также является одной из многих его сильных сторон: в отличие от радиоволн, световые волны ограничены в замкнутых пространствах, которые они передают, что требует физического воздействия. барьер безопасности, который требует, чтобы приемник этого сигнала имел физический доступ к месту, где происходит передача.
Многообещающее применение VLC лежит в системе позиционирования в помещении (IPS), аналог GPS, созданный для работы в закрытых помещениях, где спутниковые передачи, обеспечивающие работу GPS, труднодоступны. Например, коммерческие здания, торговые центры, гаражи, а также метро и туннельные системы - все это возможные приложения для систем внутреннего позиционирования на основе VLC. Кроме того, как только лампы VLC могут выполнять освещение одновременно с передачей данных, они могут просто занять установку традиционных однофункциональных ламп.
Другие приложения для VLC включают связь между устройствами умного дома или офиса. С увеличением количества устройств, поддерживающих IoT, подключение через традиционные радиоволны может подвергаться помехам. Однако лампочки с возможностями VLC смогут передавать данные и команды для таких устройств.
Системы машинного зрения часто требуют яркого и однородного освещения, поэтому интересующие элементы легче обрабатывать. Часто используются светодиоды.
Сканеры штрих-кода являются наиболее распространенным примером приложений машинного зрения, и многие из этих сканеров используют красные светодиоды вместо лазеров. Оптические компьютерные мыши используют светодиоды в качестве источника света для миниатюрной камеры внутри мыши.
Светодиоды полезны для машинного зрения, поскольку они представляют собой компактный и надежный источник света. Светодиодные лампы можно включать и выключать в соответствии с потребностями системы технического зрения, а форму получаемого луча можно настроить в соответствии с требованиями системы.
Открытие излучательной рекомбинации в сплавах нитрида алюминия-галлия (AlGaN) США. Армейская исследовательская лаборатория (ARL) привела к концептуализации ультрафиолетовых светоизлучающих диодов (СИД) для включения в светоиндуцированные датчики флуоресценции, используемые для обнаружения биологических агентов. В 2004 г. Химико-биологический центр Эджвуда (ECBC) инициировал усилия по созданию биологического детектора под названием TAC-BIO. Программа, основанная на полупроводниковых УФ-оптических источниках (SUVOS), разработанная Агентством перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA)..
Флуоресценция, индуцированная УФ-излучением, является одним из наиболее надежных методов, используемых для быстрого обнаружения биологических аэрозолей в реальном времени. Первыми УФ-датчиками были лазеры, которым не хватало практичности в полевых условиях. Чтобы решить эту проблему, DARPA включила технологию SUVOS для создания недорогого, небольшого, легкого устройства с низким энергопотреблением. Время отклика детектора TAC-BIO составляло одну минуту с момента обнаружения биологического агента. Было также продемонстрировано, что детектор может работать без присмотра в помещении и на открытом воздухе в течение нескольких недель.
Биологические частицы в аэрозольной форме будут флуоресцировать и рассеивать свет под лучом УФ-света. Наблюдаемая флуоресценция зависит от применяемой длины волны и биохимических флуорофоров в биологическом агенте. Флуоресценция, индуцированная УФ-излучением, предлагает быстрый, точный, эффективный и практичный с точки зрения логистики способ обнаружения биологических агентов. Это связано с тем, что использование УФ-флуоресценции требует меньшего количества реагентов или процесса, который не требует добавления химического вещества для реакции, без расходных материалов или без образования химических побочных продуктов.
Кроме того, TAC-BIO может надежно различать опасные и безопасные аэрозоли. Утверждалось, что он достаточно чувствителен для обнаружения концентраций, но не чувствителен, чтобы вызвать ложные срабатывания. Алгоритм подсчета частиц, в используемом устройстве, преобразовал необработанные данные в данные подсчета импульсов фотонов в единицу времени от детектороворесценции и сравнения значений с установленным порогом.
Исходный TAC-BIO был представлен в 2010 году, тогда как второе поколение TAC-BIO GEN II было разработано в 2015 году, чтобы быть более экономичным за счет использования пластиковых деталей. Его небольшая и легкая конструкция позволяет устанавливать его на автомобили, роботов и беспилотные летательные аппараты. Устройство второго поколения можно также использовать в качестве датчика окружающей среды для контроля качества воздуха в больницах, самолетах или даже в домашних условиях для обнаружения грибка и плесени.
Светодиодный костюм для сценических артистов 
Светодиодные обои от Meystyle Свет от светодиодов можно очень быстро модулировать, поэтому они широко используются в оптоволокне и оптике для свободного пространства. Сюда входят пульты дистанционного управления, например, для телевизоров, где часто используются инфракрасные светодиоды. Оптоизоляторы используют светодиод в сочетании с фотодиодом или фототранзистором для обеспечения пути прохождения сигнала с гальванической развязкой между двумя цепями. Это полезно в любом оборудовании, где сигналы от низковольтной цепи датчика (обычно с питанием от батарей), контактирующей с живым организмом, должны быть особенно электрически изолированы от возможного электрического сбоя в устройстве или записи. работающие при опасном напряжении. Оптоизолятор передает передаваемые данные между цепями, не имеющими общего расположения земли.
Многие сенсорные системы создаются на свет как на источник сигнала. Светодиоды часто идеальны в качестве источника света из-за требований к датчику. На сенсорной панели Nintendo Wii используются инфракрасные светодиоды. Пульсоксиметры использовать их для измерения насыщения кислородом. В некоторых планшетных сканерах в качестве источника света используются массивы светодиодов RGB, не типичная люминесцентная лампа с холодным катодом. Независимое управление тремя цветами подсветки позволяет сканеру калибровать себя для более точного цветового баланса, и нет необходимости в прогреве. Кроме того, его датчики должны быть только монохроматическими, поскольку в каждый момент времени сканируемая страница освещается только одним цветом света.
<светодиоды могут также инсталлировать в качестве фотодиодов, их можно использовать как для фотоэмиссии, так и для детектирования. Это может быть использовано, например, в сенсорном экране , который регистрирует отраженный свет от пальца или стилуса . Многие материалы и биологические системы чувствительны к свету или от него. В светильниках для выращивания используются светодиоды для увеличения фотосинтеза в растениях, бактерии и вирусы могут быть удалены из воды и других веществ с помощью УФ-светодиодов для стерилизация.
Светодиоды глубокого ультрафиолетового излучения с диапазоном спектров от 247 нм до 386 нм имеют другие применения, такие как очистка воды / воздуха, дезинфекция поверхности, отверждение эпоксидной смолы, связь в открытом пространстве без прямой видимости, высокоэффективная жидкостная хроматография, УФ-отверждение и печать, фототерапия, медицинское / аналитическое оборудование и поглощение ДНК.
Светодиоды также использовались в качестве эталонного напряжения среднего качества в электронных схемах. Прямое падение напряжения (около 1,7 В для красного светодиода или 1,2 В для инфракрасного) можно использовать вместо стабилитрона в низковольтных стабилизаторах. Красные светодиоды имеют самую ровную кривую вольт-амперной характеристики выше колена. Светодиоды на основе нитридов имеют довольно крутую кривую I / V и бесполезны для этой цели. Хотя прямое напряжение светодиода гораздо более зависит от тока, чем стабилитрон, стабилитроны с напряжением пробоя ниже 3 В широко не доступны.
Постепенная миниатюризация низковольтной осветительной техники, такой как светодиоды и OLED, пригодных для встраивания в материалы малой толщины, стимулировала эксперименты по объединению источников света и поверхностей покрытия стен для внутренних стен в форме Светодиодные обои.
Большой светодиодный дисплей за диск-жокеем
Семисегментный дисплей, который может отображать четыре цифры и точки
Источник света светодиодной панели, использованный в эксперименте на заводе рост. Результаты таких экспериментов могут быть использованы для выращивания пищи в космосе во время длительных миссий.
Светодиоды требуют оптимизации эффективности, чтобы зависеть от постоянных улучшений, таких как люминофорные материалы и квантовые точки..
Процесс понижающего преобразования ( метод, с помощью которого материалы преобразуют более энергичные фотоны в другие, менее энергичные цвета) также нуждается в улучшении. Например, красные люминофоры, которые используются сегодня, являются термочувствительными и нуждаются в улучшении в этом аспекте, чтобы они не меняли цвет и не снижали эффективность с температурой. Красные люминофоры также могут выиграть от более узкой спектральной ширины, чтобы излучать больше люменов и стать более эффективными при преобразовании фотонов.
Кроме того, еще предстоит проделать работу в области снижения эффективности по току, сдвига цвета, надежности системы, распределение света, диммирование, управление температурой и характеристики источника питания.
Новое семейство светодиодов основано на полупроводниках под названием перовскиты. В 2018 году, менее чем через четыре года после открытия, способность перовскитных светодиодов (PLED) генерировать свет из электронов уже конкурировала с таковыми у самых эффективных OLED. Они обладают потенциалом рентабельности, поскольку их можно обрабатывать из раствора, это недорогой и низкотехнологичный метод, который может позволить изготавливать устройства на основе перовскита с большими площадями с чрезвычайно низкой стоимостью. Их эффективность превосходит их за счет устранения безызлучательных потерь, другими словами, устранения путей рекомбинации, которые не производят фотоны; или путем решения проблемы вывода (распространенной для тонкопленочных светодиодов) или балансировки инжекции носителей заряда для увеличения EQE (внешняя квантовая эффективность). Самые современные устройства PLED преодолели барьер производительности, установив EQE выше 20%.
В 2018 году Cao et al. и Lin et al. независимо опубликовали две статьи по разработке перовскитных светодиодов с EQE более 20%, что сделало эти две статьи важной вехой в развитии PLED. Их устройство имеет аналогичную планарную структуру, т.е. активный слой (перовскит) зажат между двумя электродами. Чтобы достичь высокого EQE, они не только уменьшили безызлучательную рекомбинацию, но также использовали свои собственные, слегка отличные методы для улучшения EQE.
В работе Цао и его коллег они стремились решить проблему вывода Это означает, что оптическая физика тонкопленочных светодиодов заставляет большую часть света, генерируемого полупроводником, задерживаться в устройстве. Для достижения этой цели они продемонстрировали, что обработанные раствором перовскиты могут спонтанно образовывать кристаллические пластинки субмикронного размера, которые эффективно извлекать свет из устройства. Эти перовскиты образуются путем введения добавок аминокислот в растворах предшественника перовскита . Кроме того, их метод может пассивировать поверхностные дефекты перовскита и улучшать безызлучательную рекомбинацию. Таким образом, улучшив выход света и уменьшив безызлучательные потери, Цао и его коллеги успешно достигли PLED с EQE до 20,7%.
Однако в работе Линя и его коллеги использовали другой подход для создания высокого EQE.. Вместо микроструктуры слоя перовскита они решили использовать новую систему управления распределением в устройстве, обеспечивающую одновременное использование люминесценции и сбалансированную инжекцию заряда. Другими словами, они по-прежнему использовали плоский излучающий слой, но пытались оптимизировать баланс электронов и дырок, инжектированных в перовскит, чтобы максимально эффективно использовать носители заряда. Более того, в слое перовскита кристаллы полностью окружены добавкой MABr (где MA - CH 3NH3). Оболочка MABr пассивирует безызлучательные дефекты, которые в настоящее время мощели бы в кристаллах перовскита, что приводит к снижению безызлучательной рекомбинации. Поэтому, уравновешивая инжекцию заряда и снижая безызлучательные потери, Лин и его коллеги разработали PLED с EQE до 20,3%.
устройства, называемые «наностержнями», представляемыми собой разновидность светодиодов. которые также могут обнаруживать и поглощать свет. Они состоят из квантовой точки , непосредственно контактирующую с двумя полупроводниковыми материалами (вместо одного, как в обращении светодиодах). Один полупроводник допускает движение положительного заряда, а другой - отрицательного. Они могут излучать свет, чувствовать свет и собирать энергию. Наностержень собирает электроны, в то время как оболочка квантовой точки собирает положительные заряды, поэтому точка излучает свет. При переключении напряжения происходит обратный процесс, иточка поглощает свет. К 2017 году единственным разработанным цветом был красный.
Электронный портал 
Энергетический портал  | На Викискладе есть материалы, связанные с светодиодами и светоизлучающими диодами (SMD). |
 | Найдите светодиод в Wiktionary, бесплатном интерфейсе. |
.
