Föredrag av Tor Paulin för kursen seminarier på svenska 2009 LYSDIODER: TEKNOLOGI OCH FRAMTIDSUTSIKTER



Relevanta dokument
Föreläsning 6: Opto-komponenter

Miljöfysik vt2009. Mikael Syväjärvi, IFM

Föreläsning 6: Opto-komponenter

LED lamper for UV-lys. Labino AB Magnus Karlsson Teknisk Chef Maj 2011

den nya upplysningstiden

ETE310 Miljö och Fysik VT2016 BELYSNING. Linköpings universitet Mikael Syväjärvi

FlyBot. Copyright Sagitta Pedagog AB

Elektronik. Lars-Erik Cederlöf

Färglära. Ljus är en blandning av färger som tillsammans upplevs som vitt. Färg är reflektion av ljus. I ett mörkt rum inga färger.

Ljuskällor. För att vi ska kunna se något måste det finnas en ljuskälla

Varför förbrukar ersätta glödlampor?

LED information från branschen. Belysningsbranschens LED sektion

Vad skall vi gå igenom under denna period?

Ljusflöde, källa viktad med ögats känslighetskurva. Mäts i lumen [lm] Ex 60W glödlampa => lm

8mm. 15mm. 61 SPOT TRIO-L LED-spot 3x1W 45 för infällnad i möbler, undertak m.m. Pressas fast i ett o 50 mm. 13mm. ø 56mm

FysikaktuelltNR 4 NOV 2014

Vid renoveringar är det rimligt att förvänta att den nya belysningen blir bättre och effektivare än den belysning som fanns före renoveringen.

4:7 Dioden och likriktning.

Arbetsplatsoptometri för optiker

Vad är elektricitet?

Q I t. Ellära 2 Elektrisk ström, kap 23. Eleonora Lorek. Ström. Ström är flöde av laddade partiklar.

KÖPGUIDE. LED Dimning. Färgtemperatur

LAMPGUIDEN. Vi hjälper dig hitta rätt ljuskälla!

Laborationer i miljöfysik. Solcellen

Fotoelektriska effekten

Blå lysdioder en uppfinning som sprider nytt ljus över världen

Övningsuppgifter i Elektronik

Lighting the future...

Vad är elektricitet?

Figur 2. Emission av ljus i en p-n övergång i ett halvledar-material är grunden för diodlasertekniken.

SÄTT DIG NER, 1. KOLLA PLANERINGEN 2. TITTA I DITT SKRIVHÄFTE.

Lecture 6 Atomer och Material

ANDREAS REJBRAND NV1A Fysik Elektromagnetisk strålning

Partiell Skuggning i solpaneler

Olika typer av LED med olika ljusintensitet för olika ändamål

Välkomna till kursen i elektroniska material!

Ljusflöde - Lumen. Ljusflödet bestämmer. Små intensiva ljuskällor är. Möjliga luxnivåer Antal armaturer. Lättare att styra Svårare att avblända

Optokomponenter Laborationshandledning

Samsung LED: Se livet från den ljusa sidan

Facit till Testa dig själv 3.1

Atomer, ledare och halvledare. Kapitel 40-41

Koll på NO kapitel 5 Energi, sidan NTA, Kretsar kring el

LED-HANDBOK. Lighting the future

Högstadieelevernas inlärningsmaterial för utställningen. Elköping

Optik. Läran om ljuset

Välkomna till kursen i elektroniska material! Martin Leijnse

Strömning och varmetransport/ varmeoverføring

Färgtyper. Färg. Skriva ut. Använda färg. Pappershantering. Underhåll. Felsökning. Administration. Index

SS-EN och LJUS & RUM

PARATHOM CLASSIC A 40 PARATHOM CLASSIC A 60 PARATHOM CLASSIC B 25. CL A 40 WW Varmvit E ±3 10

inled Slimline Series Slimline series

krävs för att kunna utföra arbete. Den finns i många former men kan inte förstöras, bara omvandlas från en form till en annan.

LAMPGUIDEN. Så sparar du energi med LED SPOTLIGHT LED ILLUMINATION LED

Kvantfysik i praktiken lysdioder och laserdioder

LAMPGUIDEN LAMPGUIDEN

Lågstadieelevernas inlärningsmaterial för utställningen. Elköping

Materialet från: Växter och ljus Nelson Garden

Glödlamporna är urfasade

ELLÄRA. Denna power point är gjord för att du ska få en inblick i elektricitet. Vad är spänning, ström? Var kommer det ifrån? Varför lyser lampan?

VERDE MONDE GLOW CTC LED-DOWNLIGHT EN LJUSARE VÄRLD PRODUKTINFORMATION

BILAGA. En handmanövrerad mekanisk apparat för dosering av vätska till en behållare för titreranalys (så kallad digital titreringsapparat).

AGROTEKTBYRÅN -projektering av lantbruksbyggnader

LEDterminologi. Referensguide

Ljuset påverkar människan på tre sätt:

Studie nybyggnation Gudmundstorp

Hur påverkas vi av belysningen i vår omgivning?

ELEKTRICITET.

Föreläsning 2 - Halvledare

Laboration: Optokomponenter

============================================================================

Föreläsning 2 - Halvledare

OPTIK läran om ljuset

Gjord för att synas. PHILIPS LED Ljuskälla E27 Varmvit Ej dimbar

Physics to Go! Part 1. 2:a på Android

Högeffektslysdioder Möjligheter och förutsättningar för högeektslysdioder som belysningskälla - ett demonstrationsbygge

Lösningar Tenta

Grundportfölj LED-lampor. Hitta din perfekta LED-lampa. med Philips grundportfölj prisvärda produkter för en smidigare arbetsmiljö

Detta är en liten ordlista med förklaringar på begrepp och aktiviteter relaterade till. elvisualiseringsverktyg

SPEKTROSKOPI (1) Elektromagnetisk strålning. Synligt ljus. Kemisk mätteknik CSL Analytisk kemi, KTH. Ljus - en vågrörelse

Bildskärmar och synergonomi

Produktutvecklingsprocessen. (e)lvis

Batteri. Lampa. Strömbrytare. Tungelement. Motstånd. Potentiometer. Fotomotstånd. Kondensator. Lysdiod. Transistor. Motor. Mikrofon.

Emtithal Majeed, Örbyhus skola, Örbyhus

Kraftsamlingen. Ny teknik i ditt hem. Vinn en fjällvecka för hela familjen. Kundförmåner. Det är bara LED som gäller. Tipsa oss om dina vänner

Övning 9 Tenta

Stads- och parkbelysning. TrueForce LED. Det perfekta bytet från Kvicksilver till LED NYHET! Ett kostnadseffektivt LED-alternativ för stadsbelysning

Vågfysik. Geometrisk optik. Knight Kap 23. Ljus. Newton (~1660): ljus är partiklar ( corpuscles ) ljus (skugga) vs. vattenvågor (diffraktion)

inled Slimline Series Slimline series

LEGO Energimätare. Att komma igång

3. Ljus. 3.1 Det elektromagnetiska spektret

CLASSIC. UNISON AB Häradsbäck VOLT ON/OFF TIM SEK. Förpackning 50 st. Förpackning 10 st. Art.

Elektronik 2018 EITA35

Halvledare. Periodiska systemet (åtminstone den del som är viktig för en halvledarfysiker)

Ljus som är behagliga för ögonen

Teknisk information. Model No. SPL-M25 SPL-M30 SPL-M W Högtrycksnatrium. Ljusflöde Lumen/W lm/w lm/w lm/w

2.6.2 Diskret spektrum (=linjespektrum)

ENERGIBESPARANDE LED-LÖSNING FÖR INDUSTRI, LAGER OCH SPORTHALLAR


CLASSIC 1-2 OLIVLAMPA 3 UNI-FLEX KLAR 4 UNI-FLEX GOLD 4 HEL-GLAS 5 DIM TO WARM 6 UNI-LEDISON 6-7 UNI-LEDISON DECO 8 UNI-LED 9 3-STEGS DIMBAR 10-11

Transkript:

Föredrag av Tor Paulin för kursen seminarier på svenska 2009 LYSDIODER: TEKNOLOGI OCH FRAMTIDSUTSIKTER

Lysdiod eller kort LED (Light Emitting Diode) är en halvledarkomponent. Halvledare Ett material med varierande konduktivitet (elektricitet). I lysdioder används ofta aluminium-galliumarsenid (AlGaAs). I ren AlGaAs är alla atomer ordnade och perfekt bundna till varandra (inga fria ledningselektroner). Dopning (orenheter) ändrar balansen genom att lägga till fria elektroner eller skapa hål dit elektroner kan vandra (ökar konduktiviteten i materialet).

En halvledare med extra elektroner kallas n-typ (extra negativt laddade partiklar). En halvledare med extra hål kallas p-typ (extra positivt laddade kvasipartiklar). Elektroner kan hoppa från hål till hål och de ser ut som om hålen skulle vandra från ett positivt område till ett negativt. En diod består av ett n-dopat material bundet till ett p-dopat material med elektroder i var ände (leder ström bara i en riktning).

Hur producerar en diod ljus? Fria elektroner rör sig i dioden och faller i tomma hål i p-dopade materialet. Detta involverar ett fall från ett ledningsband till en lägre atomorbital (energigap) vilket leder till att motsvarande energi blir till en foton. Beroende på materialet (dopningen) kan olika energigap ge fotoner med olika våglängder.

VLED (Visible Light Emitting Diode) är lysdioder med vidare energigap som producerar synligt ljus. Färg Våglängd (nm) Blå 450-475 Grön 520-535 Gul 585-595 Röd 610-630

Tillämpningar Förekommer i nästan all elektrisk apparatur. Skyltar (reklam), trafikljus Indikatorlampor (mobiltelefoner, hemelektronik) Belysning (ficklampor, läslampa, nattljus, tak) Digitala siffertavlor (klockradio) Dekoration (juldekorationer, led-band) Fjärrkontroll (TV, DVD-spelare, Video) Äkthetskontroll av valuta (analytisk)

Vita lysdioder Först en kombination av tre stycken lysdioder (Röd- Grön-Blå) med skild strömkontroll. 1993 tillverkade Nichia ett blått indium-gallium chip med en yta av fosfor. Fosforn fluorescerar och utsänder vitt ljus. Ljuset är dock kallt. Man strävar efter att framkalla en lysdiod som så nära som möjligt det som solen utstrålar. Man använder sig av ett index, där 100 är en perfekt efterhärmning. Glödlampan har ett högt index på 95. Medan lysrörslampor ligger på 55-75.

De moderna lysdioderna ligger på runt 85, vilket inte är lika behagligt som ljuset från glödlampor. Spektret från de blåa lysdioderna är ändå rätt brett och en del av ljuset ligger på våglängder vi inte uppfattar. Man kom på att man kan använda dubbla lager halvledare (sandw I början av år 2000 lanserade Asif Kahn och hans kollegor vid University of South Carolina i USA, att de lyckats framställa blåa lysdioder genom att odla galliumnitrid direkt på kisel.

En ny teknik kan göra vita lysdioder avsevärt billigare att tillverka. Vid tillverkningen av konventionella vita lysdioder används safirsubstrat, vilket man ersatt med kisel. Problemet är att kisel absorberar ljus, vilket man undvikit genom att tillsätta ett lager metallisk zirkoniumnitrid (reflekterar ljuset från GaN) Man stötte dock på ett problem; galliumnitridlagret kan spricka då dioden svalnar (eftersom GaN krymper snabbare än kisel).

InGaN är vanligtvis halvledaren som används i chippet som ger ut blått ljus. Dioden är omringad av fosforoxid i epoxin som omvandlar en del av ljuset till vitt.

Fördelar Effektiva ~90 lumens per watt (LPW) för storeffektsledar (powerled) (glödlampa ca. 15 LPW, energisparlampor ca. 60 LPW). Kan ge upp till mellan 100 till 250 LPW Producerar riktat ljus (liten spridning). Hållbara; tål termisk och mekanisk stress. (temperaturområde -40 till +185 grader Celsius). Låg energikonsumtion: runt 10 ma och en tiondels watt (normal vit lysdiod).

Kan användas som belysning i alternativa energisystem (ex. Solpaneler). Inget störande flimmer (som vissa billiga energisparlampor). Helt dimbara. Kan kombinera flera i serie för högre intensitet. Inte något Infrarött eller ultraviolett ljus från vita lysdioder i belysninganordningar. Finns från varma till kalla toner (2600-10000K)

Lång livstid (~50000h) Varefter intensiteten gradvis sjunker till under 67% (ASSIST Alliance for Solid-State Illumination Systems and Technologies) Liten storlek. Säkra att använda: låg spänning, innehåller inga för miljön skadliga ämnen som kvicksilver i energisparlampor. Blir inte heta så det är mindre risk att man bränner sig. Ingen elektromagnetisk störsignal (EMI electro-magnetic interference). Stör inte radiooch TV-sändningar.

Nackdelar Rätt dyra för privat hemmabruk och är inte så allmänt förekommande. Värmekänsliga (kräver bra kylning, speciellt vid större effekter). Drivkretsen påverkar storleken på modulen Liten spridningsvinkel, kräver reflektor och lins (ofta inbyggd ). Kräver fixerad spänning och ström. Kallvita lysdiodlampor bidrar till ljusförorening i atmosfären p.g.a.rayleigh-spridning (bör inte användas nära observatorier).

Power LEDs Smarta ficklampor genom smarta sk solidstate-drivkretsar (programmerbara). Klarar av strömmar runt 1000mA och ger ut runt 300lm (lumens) intensitet (ex. CREE XR- E). Under utveckling (kraftigare kommer snart ut på marknaden). Billiga jämfört med HID-lampor (High- Intensity Discharge)

OLED (Organic Light-Emitting Diode) Är en lysdiod vars elektroluminösa skikt består av en organisk film (en polymer som man kan printa lämpliga org. föreningar på) Bildar en matris av pixlar som kan sända ut ljus av olika färger (RGB). Kan användas i portabla elektroniska applikationer som skärm (mobiltelefoner, digitala tidningar?) Flexibel och tunn Problemet är bara att de bryts ner (degraderas) relativt lätt och är därför inte ännu så populära.

Sammanfattning Många användningsområden. Energieffektiv och relativt kompakt design. Utveckling sker hela tiden och bättre produkter kommer. Nya smarta ledlampor kommer troligtvis att ersätta både energisparlampor (CFL) och glödlampor inom de närmaste åren.