¿Cuál es el futuro de los productos LED?
Panel LED): LED es la abreviatura de diodo emisor de luz. Es un método de visualización mediante el control de diodos emisores de luz semiconductores. La apariencia general consta de muchas luces pequeñas, generalmente rojas, que se encienden y apagan para mostrar caracteres. Pantallas utilizadas para mostrar texto, gráficos, imágenes, animaciones, citas, vídeos, señales de vídeo y otra información.
Las pantallas LED se dividen en pantallas gráficas y pantallas de vídeo, las cuales están compuestas por bloques de matriz de LED. La pantalla de visualización gráfica puede mostrar caracteres chinos, texto en inglés y gráficos de forma sincronizada con la computadora. La pantalla de visualización de video está controlada por una microcomputadora y tiene fotografías, texto e imágenes. Reproduce diversa información en tiempo real, sincrónica y de manera clara de difusión de información, y también puede mostrar animaciones bidimensionales y tridimensionales, videos, programas de TV, VCD y escenas en vivo. La pantalla LED tiene colores brillantes y un fuerte efecto tridimensional. Es tan silenciosa como una pintura al óleo y tan conmovedora como una película. Se usa ampliamente en finanzas, impuestos, industria y comercio, correos y telecomunicaciones, deportes, publicidad y fábricas. y minas, transporte, sistema educativo, estaciones, muelles, aeropuertos, centros comerciales, hospitales, etc. Hoteles, bancos, mercados de valores, mercados de la construcción, casas de subastas, gestión de empresas industriales y otros lugares públicos.
La pantalla LED puede mostrar números, caracteres e imágenes gráficas cambiantes; se puede utilizar tanto en entornos interiores como exteriores. Tiene ventajas que los proyectores, las paredes de TV y las pantallas LCD no pueden igualar.
La razón por la que el LED ha recibido una amplia atención y se ha desarrollado rápidamente es inseparable de sus propias ventajas. Estas ventajas se pueden resumir de la siguiente manera: alto brillo, bajo voltaje de funcionamiento, bajo consumo de energía, miniaturización, larga vida útil, resistencia al impacto y rendimiento estable. Las perspectivas de desarrollo del LED son muy amplias y se están desarrollando hacia un mayor brillo, mayor resistencia a la intemperie, mayor densidad luminosa, mayor uniformidad luminosa, confiabilidad y color completo.
[Editar este párrafo] Segundo: Revisión de treinta años de desarrollo de pantallas LED.
En la década de 1970, los primeros LED rojos, amarillos y verdes homogéneos GaP y GaAsP de baja eficiencia luminosa ya se utilizaban en luces indicadoras y pantallas digitales y de texto. Desde entonces, los LED han entrado en una variedad de campos de aplicación, incluidos el aeroespacial, los aviones, los automóviles, las aplicaciones industriales, las comunicaciones, los productos de consumo, etc. , cubriendo todos los sectores de la economía nacional y miles de hogares. En 1996, las ventas de LED en todo el mundo habían alcanzado miles de millones de dólares. Aunque los LED han estado limitados por el color y la eficiencia luminosa durante muchos años, los LED GaP y GaAsP tienen muchas ventajas, como larga vida útil, alta confiabilidad, baja corriente operativa y compatibilidad con circuitos digitales TTL y CMOS. , por lo que ha sido ignorado por los usuarios. En los últimos diez años, el alto brillo y el color completo han sido los temas de vanguardia en la investigación de tecnología de dispositivos y materiales LED. El brillo ultraalto (UHB) se refiere a los LED cuya intensidad luminosa alcanza o supera los 100 mcd, también conocidos como LED de candela. El desarrollo de LED A1GaInP e InGaN de alto brillo ha progresado rápidamente y ahora ha alcanzado niveles de rendimiento que no se pueden lograr con los materiales convencionales GaA1As, GaAsP y GaP. En 1991, Toshiba Corporation de Japón y Hewlett-Packard Company de Estados Unidos desarrollaron el LED naranja de brillo ultra alto InGaA1P de 620 nm. En 1992, se puso en uso práctico el LED amarillo de brillo ultra alto InGaA1p590 nm. Ese mismo año, Toshiba desarrolló el LED InGaA1P de 573 nm de color amarillo verdoso de brillo ultraalto con una intensidad de luz normal de 2 cd. 1994 La empresa japonesa Niya desarrolló el LED de brillo ultra alto azul (verde) InGaN de 450 nm. En este punto, los tres LED de colores primarios (rojo, verde, azul, naranja y amarillo) necesarios para la visualización en color han alcanzado una intensidad luminosa de nivel de candela, logrando un brillo ultra alto y a todo color, lo que hace que la visualización de luz a todo color en exteriores. Los tubos emisores son una realidad. El desarrollo de LED en China comenzó en la década de 1970 y la industria surgió en la década de 1980. En el país hay alrededor de 100 empresas, el 95% de las cuales se dedican a la producción de embalajes traseros y casi todos los moldes necesarios se importan del extranjero. A través de varias transformaciones tecnológicas del "Plan Quinquenal", la investigación tecnológica y la introducción de equipos avanzados extranjeros y algunas tecnologías clave, la tecnología de producción de LED de China ha dado un paso adelante.
2. Rendimiento del LED de brillo ultraalto:
En comparación con el LED GaAsP-GaP, el LED A1GaAs rojo de brillo ultraalto tiene una mayor eficiencia luminosa y un sustrato transparente (TS) A10lm/. La eficiencia lumínica de w es casi 10 veces mayor que la de los LED rojos GaAsP-GaP. Los LED InGaAlP de brillo ultraalto están disponibles en los mismos colores que los LED GaAsP-GaP, incluidos verde-amarillo (560 nm), verde-amarillo claro (570 nm), amarillo (585 nm), amarillo claro (590 nm) y naranja. (605 nm) y rojo claro (625 nm) y carmesí (640 nm). En comparación con otras estructuras LED y fuentes de luz incandescentes, la eficiencia luminosa del sustrato transparente A1GaInP LED es de 101 m/w para sustrato absorbente (AS) y 201 m/w para sustrato transparente (TS), en el rango de longitud de onda de 590-626 nm, mayor que GaAsP. -LED de brecha. En el rango de longitud de onda 560-570, es de 2 a 4 veces mayor que el LED GaAsP-GaP. El LED InGaN de brillo ultraalto proporciona luz azul y verde, con un rango de longitud de onda de 450-480 nm para luz azul, 500 nm para luz azul-verde y 520 nm para luz verde.
Su eficiencia lumínica es de 3-151 m/w. En la actualidad, la eficiencia lumínica de los LED de brillo ultra alto ha superado la de las lámparas incandescentes con filtros. Puede reemplazar las lámparas incandescentes con una potencia de menos de 1 w, y las matrices de LED pueden reemplazarlas. Lámparas incandescentes con una potencia inferior a 150w. Para muchas aplicaciones, las lámparas incandescentes utilizan filtros para obtener rojo, naranja, verde y azul, mientras que los LED de brillo ultraalto pueden lograr los mismos colores. En los últimos años, los LED de brillo ultra alto fabricados con materiales AlGaInP e InGaN combinan múltiples chips LED de brillo ultra alto para lograr varios colores sin necesidad de filtros. Incluye rojo, naranja, amarillo, verde y azul. En la actualidad, su eficiencia luminosa ha superado a la de las lámparas incandescentes y se acerca a la de las lámparas fluorescentes. El brillo luminoso es siempre superior a 1000 mcd, lo que puede satisfacer las necesidades de pantallas a todo color para exteriores, para todo tipo de clima. La gran pantalla LED a color puede expresar el cielo y el océano y realizar animaciones tridimensionales. Una nueva generación de LED rojos, verdes y azules de brillo ultra alto logran un rendimiento sin precedentes.
3. Aplicación de LED de brillo ultraalto:
1. Luz indicadora de información
Indicación de señal del automóvil: las luces indicadoras del automóvil son principalmente luces de dirección fuera del automóvil. , Luces traseras, luces de freno; el interior del automóvil es principalmente la iluminación y visualización de diversos instrumentos. En comparación con las lámparas incandescentes tradicionales, los LED de brillo ultra alto tienen muchas ventajas y tienen un amplio mercado en la industria automotriz. Los LED pueden soportar fuertes vibraciones y golpes mecánicos. La vida útil promedio del MTBF es varios órdenes de magnitud más larga que la de una bombilla incandescente y mucho más larga que la vida útil de un automóvil. Por lo tanto, la luz de freno LED se puede empaquetar como un todo sin considerar el mantenimiento. En comparación con las bombillas incandescentes con filtro, el sustrato transparente Al. Los LED GaAs y AlInGaP tienen una eficiencia lumínica muy alta, lo que permite que las luces de freno y las luces de dirección LED funcionen con corrientes de accionamiento más bajas. La corriente de accionamiento típica es de solo 65.438+0/4 de las bombillas incandescentes, lo que reduce la distancia de conducción del automóvil. Una menor energía eléctrica también puede reducir el tamaño y el peso del sistema de cableado interno del automóvil, al mismo tiempo que reduce el aumento de temperatura interna de las luces de señalización LED integradas, lo que permite el uso de plásticos resistentes a bajas temperaturas para lentes y cubiertas. El tiempo de respuesta de las luces de freno LED es de 100 ns, que es más corto que el de las luces incandescentes, lo que deja más tiempo de respuesta para el conductor y mejora la seguridad en la conducción. Estipula claramente la iluminación y el color de las luces indicadoras exteriores del vehículo. Aunque la iluminación interior de los automóviles no está controlada por los departamentos gubernamentales pertinentes, como las luces de señalización externas, los fabricantes de automóviles tienen requisitos para el color y la iluminación de los LED. Los LED GaP ya se utilizan en los automóviles, y los LED AlGaInP e InGaN de brillo ultra alto reemplazarán con mayor frecuencia a las lámparas incandescentes en los automóviles porque pueden cumplir con los requisitos de los fabricantes en términos de color e iluminación. Desde el punto de vista del precio, aunque las luces LED son más caras que las incandescentes, desde la perspectiva de todo el sistema, no existe una diferencia de precio obvia entre las dos. Con el desarrollo práctico de los LED TS AlGaAs y AlGaInP de brillo ultra alto, los precios han ido bajando en los últimos años y la caída será aún mayor en el futuro.
Indicación de señales de tráfico: Los LED de brillo ultraalto se utilizan para reemplazar las lámparas incandescentes y se utilizan en semáforos, luces de advertencia y luces de señalización en todo el mundo. El mercado es enorme y la demanda está creciendo rápidamente. Según estadísticas del Departamento de Transporte de Estados Unidos en 1994, hay 260.000 intersecciones equipadas con semáforos en los Estados Unidos, y cada intersección debe tener al menos 12 semáforos rojos, amarillos, azules y verdes. Muchas intersecciones también tienen algunas señales de cambio adicionales y luces de advertencia de cruce de peatones. De esta forma, cada cruce puede tener 20 semáforos, y deben encenderse al mismo tiempo. Se puede inferir que existen aproximadamente 654,38+35 mil millones de semáforos en Estados Unidos. En la actualidad, el uso de LED de brillo ultraalto para reemplazar las lámparas incandescentes tradicionales y reducir el consumo de energía ha logrado resultados notables. El consumo anual de energía de los semáforos en Japón es de aproximadamente 654,38 millones de kilovatios. Después de reemplazar las lámparas incandescentes con LED de brillo ultra alto, el consumo de energía es solo 654,38+02% del original.
Las autoridades competentes de varios países deben formular las especificaciones de semáforo correspondientes, estipulando el color de la señal, la iluminación mínima, el patrón de distribución espacial del haz y los requisitos para el entorno de instalación. Aunque estos requisitos están escritos para lámparas incandescentes, son básicamente aplicables a los semáforos LED de brillo ultraalto que se utilizan actualmente. En comparación con las lámparas incandescentes, los semáforos LED tienen una vida útil más larga, generalmente hasta 10 años. Teniendo en cuenta el impacto del duro entorno exterior, se espera que la vida útil se reduzca a 5 o 6 años. En la actualidad, se han industrializado los LED rojos, naranjas y amarillos de AlGaInP de brillo ultraalto y sus precios son relativamente baratos. Si el tradicional portalámparas incandescente roja de señal de tráfico se reemplaza por un módulo compuesto por diodos emisores de luz rojos de brillo ultraalto, se puede minimizar el impacto en la seguridad causado por la falla repentina de la lámpara incandescente roja. Los módulos de semáforo LED generalmente se componen de múltiples grupos de luces LED individuales conectadas en serie. Tomemos como ejemplo el módulo de semáforo LED rojo de 12 pulgadas. En 3 a 9 grupos de lámparas individuales LED conectadas en serie, el número de lámparas individuales LED en cada grupo es de 70 a 75 (el número total es de 210 a 675 lámparas individuales LED). Cuando falla una sola lámpara LED, solo un grupo de señales se verá afectado y los grupos restantes se reducirán.
El principal problema del módulo de señales de tráfico LED es que la interfaz aún es relativamente alta. Tomemos como ejemplo el módulo de semáforo LED rojo TS-AlGaAs de 12 pulgadas. Se utilizó por primera vez en 1994 y costó 350 dólares. En 1996, el coste de un módulo de semáforo LED AlGaInP de 12 pulgadas de mejor rendimiento era de 200 dólares.
Se espera que el precio de los módulos de señales de tráfico LED azul-verde de InGaN sea comparable al de AlGaInP en un futuro próximo. Aunque los portalámparas incandescentes para señales de tráfico son económicos, consumen mucha energía. Un soporte de semáforo incandescente de 12 pulgadas de diámetro consume 150 W, y un semáforo de advertencia de tráfico que cruza calles y aceras consume 67 W. Según los cálculos, el consumo de energía anual de los semáforos incandescentes en cada intersección es de 18133 KWh, lo que equivale a una factura de electricidad anual de 65438+. Sin embargo, los módulos de señales de tráfico LED son muy eficientes energéticamente. Cada módulo de semáforo LED rojo de 8 a 12 pulgadas consume 15 W y 20 W respectivamente. Las señales LED en las intersecciones se pueden mostrar mediante interruptores de flecha y el consumo de energía es de solo 9 W. Se calcula que cada intersección puede ahorrar 9.916 kilovatios-hora de electricidad al año, lo que equivale a un ahorro de 793 dólares en facturas de electricidad al año. Calculado a un costo promedio de 200 dólares estadounidenses por módulo de señal de tráfico LED, el módulo de señal de tráfico LED rojo puede recuperar su costo inicial después de 3 años simplemente mediante el ahorro de energía y comenzar a recibir retornos económicos continuos. Por lo tanto, aunque el módulo de información de tráfico LED AlGaInP utilizado actualmente tiene costos obvios, es económico a largo plazo.
2. Pantalla grande
La pantalla grande es otro gran mercado para aplicaciones LED de brillo ultraalto, incluidas pantallas de un solo color, de dos colores y a todo color. de gráficos, caracteres y números. La Tabla 2 enumera los diversos usos de las pantallas LED. Las pantallas activas tradicionales de pantalla grande generalmente utilizan lámparas incandescentes, fibras ópticas, tubos de rayos catódicos, etc. La visualización pasiva generalmente utiliza el método de voltear cartas. La Tabla 3 enumera la comparación de rendimiento de varios monitores. Las pantallas LED siempre han estado limitadas por el rendimiento y el color del propio LED. Los LED actuales de AlGaInP, TS-AlGaAs e InGaN de brillo ultraalto pueden proporcionar colores rojo, amarillo, verde y azul brillantes, que pueden cumplir plenamente con los requisitos de las pantallas grandes a todo color. La pantalla LED se puede ensamblar en varias estructuras según el tamaño de los píxeles. El diámetro de los píxeles pequeños generalmente es inferior a 5 mm. La pantalla de un solo color utiliza una luz LED T-1 (3/4) para cada píxel y dos. La pantalla a color utiliza una luz LED T-1 de dos colores para cada píxel, mientras que una pantalla a todo color requiere tres LED T-1 rojo, verde y verde. El píxel grande se compone de muchas luces LED rojas, verdes y azules T-1 (3/4). El uso de luces LED azul InGaN (480 nm), verde InGaN (515 nm) y rojo ALGaAS (637 nm) como los tres colores primarios de la pantalla LED puede proporcionar un rendimiento realista a todo color con una amplia gama de colores, incluidos azul-verde, verde -rojo, etc , básicamente en línea con la gama de colores de TV especificada por el Comité Internacional de Sistemas de Televisión (NTSC).
3. Retroiluminación de pantallas LCD
Al menos el 10% de las pantallas LCD utilizan luz activa como retroiluminación. Una fuente de luz puede hacer que la pantalla LCD sea legible en un ambiente oscuro, y una pantalla LCD a todo color también requiere una fuente de luz. Las fuentes de luz necesarias para la retroiluminación de LCD incluyen principalmente bombillas incandescentes, electroluminiscencia, fluorescencia de cátodo frío, LED, etc. La Tabla 4 los enumera a modo de comparación. Entre ellos, los LED son los más competitivos en retroiluminación de LCD. Los nuevos LED de AlGaInP, AlGaAs e InGaN de brillo ultraalto pueden proporcionar una emisión de luz de alta eficiencia y una amplia gama de colores.
Existen tres formas principales de utilizar LED para la retroiluminación de LCD. (1) La más sencilla es instalar la luz LED directamente detrás de la película de dispersión LCD. Se pueden utilizar muchas luces LED empaquetadas, que deben tener un ángulo de haz amplio para mejorar la uniformidad de la luz axial. También se pueden usar matrices sin empaquetar, generalmente usando LED GaP, pero los LED AlGaInP y TS-AlGaAs pueden funcionar a baja corriente y reducir el consumo de energía. (2) Otra forma es la retroiluminación del LCD con iluminación de borde. Utilice un bloque de plástico rectangular transparente o translúcido como guía de luz, montado directamente detrás de la película de dispersión LCD. La parte posterior del bloque de plástico está recubierta con material reflectante blanco, la luz LED se inyecta desde un lado del bloque de plástico y el otro lado está hecho de material reflectante blanco. (3) La luz emitida por el LED se introduce en el haz de fibras ópticas y se forma una placa plana detrás de la película de dispersión del haz de fibras ópticas. La luz se puede sacar de la placa plana de diferentes maneras y usarse como luz. fuente de retroiluminación de la pantalla de cristal líquido. Las pantallas LCD con retroiluminación LED se pueden utilizar en teléfonos móviles y portátiles. Con el uso generalizado de pequeñas pantallas LCD en productos de comunicación que ahorran energía, la demanda de LED de brillo ultraalto será mayor.
4. Iluminación sólida
La practicidad y comercialización de los LED de brillo ultraalto a todo color ha llevado la tecnología de iluminación a una nueva revolución. Las lámparas de iluminación sólida compuestas por múltiples diodos emisores de luz rojos, azules y verdes de brillo ultra alto no solo pueden emitir varios colores con longitudes de onda continuamente ajustables, sino que también emiten luz blanca con un brillo de docenas a cien velas como fuente de iluminación. . Recientemente, la compañía japonesa Niya utilizó su tecnología fluorescente y LED azul InGaN para lanzar un dispositivo emisor de luz de estado sólido blanco con una temperatura de color de 6500 K y una eficiencia de 7,5 lúmenes/vatio. Para las lámparas incandescentes y la iluminación LED de estado sólido con el mismo brillo, el consumo de energía de estas últimas solo representa del 10% al 20% del de las primeras. La vida útil de las lámparas incandescentes generalmente no supera las 2000 horas, mientras que la vida útil de las lámparas LED. Son decenas de miles de horas. Este tipo de fuente de luz sólida, que es de tamaño pequeño, peso ligero, buena directividad, ahorro de energía, larga vida útil y resistente a diversas condiciones adversas, definitivamente tendrá un impacto en el mercado de fuentes de luz tradicionales. Aunque el costo de esta nueva fuente de luz sólida de iluminación aún es alto, puede usarse en algunas ocasiones especiales, como minería, buceo, rescate de emergencia, iluminación de equipos militares, etc.
A largo plazo, si se amplía aún más la escala de producción de LED de brillo ultraalto y se reduce aún más el costo, sus ventajas en cuanto a ahorro de energía y larga vida útil serán suficientes para compensar sus desventajas de alto precio. Los LED de brillo ultraalto pueden convertirse en una nueva fuente de luz eléctrica competitiva.
[Editar este párrafo] Tercero: Clasificación de las pantallas LED:
1. Se puede dividir en colores primarios según los colores primarios.
Color primario único. Pantalla: monocolor (rojo o verde).
Pantalla de doble color primario: colores primarios duales rojo y verde, 256 niveles de gris, puede mostrar 65.536 colores.
Pantalla a todo color: tres colores primarios: rojo, verde y azul. Una pantalla a todo color en escala de 256 grises puede mostrar más de 16 millones de colores.
2. Clasificación por dispositivo de visualización
Pantalla digital LED: El dispositivo de visualización es un tubo digital de 7 segmentos, adecuado para realizar pantallas de reloj, pantallas de tipos de interés, etc. y mostrar una pantalla electrónica digital.
Pantalla gráfica de matriz de puntos LED: el dispositivo de visualización es un módulo de visualización de matriz de puntos compuesto por muchos diodos emisores de luz dispuestos uniformemente, que es adecuado para reproducir información de texto e imágenes.
Pantalla de vídeo LED: el dispositivo de visualización está compuesto por muchos diodos emisores de luz y puede mostrar varios archivos de vídeo, como vídeos y animaciones.
3. Clasificación por uso
Pantalla de visualización interior: el punto de emisión de luz es pequeño, generalmente φ 3 mm-φ 8 mm, y el área de visualización generalmente es de varios a diez cuadrados. metros.
Pantalla de visualización para exteriores: generalmente cubre un área de decenas a cientos de metros cuadrados, tiene un alto brillo, puede funcionar bajo el sol y es resistente al viento, a la lluvia y al agua.
4. Clasificación por diámetro del punto luminoso
Pantalla interior: φ3 mm, φ3,7 mm, φ5 mm, φ5 mm,
Pantalla exterior: φ 10mm , φ12 mm, φ16 mm, φ19 mm, 20 mm, φ21 mm, 22 mm, 26 mm.
La unidad básica de iluminación de pantallas exteriores es un tubo luminoso. El principio del tubo emisor de luz es sellar un conjunto de diodos emisores de luz rojos, verdes y azules en un tubo de plástico.
5. Los métodos de visualización incluyen visualización estática, desplazamiento horizontal, desplazamiento vertical y cambio de página. El control de módulo único impulsa 12 (hasta 24) matrices de puntos de 8×8, * * * matrices de puntos de 16×48 (o matrices de puntos de 32×48), es decir, un solo MAX7219 (o PS7219, HD7279, ZLG7289 y 8279 y otros LED similares " Cascade "puede formar una pantalla grande con cualquier matriz de puntos. El efecto de visualización es bueno, el consumo de energía es bajo y el costo es menor que el uso del circuito MAX7219.