Основные современные материалы, используемые в кристаллах светодиодов:
• InGaN - синие, зеленые и ультрафиолетовые светодиоды высокой яркости;
• AlGaInP - желтые, оранжевые и красные светодиоды высокой яркости;
• AlGaAs - красные и инфракрасные светодиоды;
• GaP - желтые и зеленые светодиоды.
Любой светодиод состоит из одного или нескольких кристаллов, размещенных в корпусе с контактными выводами и оптической системы (линзы), формирующей световой поток. Длина волны излучения кристалла (цвет) зависит от материала полупроводника и от легирующих примесей. Биновка (wavelength bin) кристаллов по длине волны излучения происходит при их изготовлении. В партии поставки на современном производстве отбираются близкие по спектру излучения кристаллы.
Широкий диапазон оптических характеристик, миниатюрные размеры и гибкие возможности по дискретному управлению обеспечили применение светодиодов для создания самых различных световых приборов и изделий. Светодиод излучает в узкой части спектра, на определенной длине волны его цвет чист, что особенно ценят дизайнеры.
Срок службы светодиодов
Основная характеристика надежности светодиодов – срок их службы. В процессе эксплуатации возможны две ситуации: световой поток излучателя либо частично уменьшился, либо вовсе прекратился. Срок службы отражает эти факты: различают полезный срок службы (пока световой поток не упадет ниже определенного предела) и полный (пока прибор не выйдет из строя).
Срок службы напрямую зависит от типа светодиода, подаваемого на него тока, охлаждения кристалла (chip) светодиода, состава и качества кристалла, компоновки и сборки в целом. Считается, что светодиоды исключительно долговечны. Но это не совсем так. Чем больший ток пропускается через светодиод в процессе его службы, тем выше его температура и тем быстрее наступает старение. Поэтому срок службы у мощных светодиодов короче чем у маломощных сигнальных. Старение выражается в первую очередь в уменьшении яркости. Когда яркость снижается на 30% или наполовину, светодиод надо менять.
Очевидно, например, что в светодиодах мощностью от 1 Вт (рабочий ток 0,350 А) и более мощных, тепловыделение гораздо обильнее, чем в светодиодах типа «5 мм», рассчитанных на ток 0,02 А. По светоотдаче 1 светодиод мощностью 1 Вт заменяет около 50 светодиодов типа «5 мм», но и греется сильнее. Поэтому светодиодные сборки с мощными светодиодами требуют пассивного охлаждения (монтаж на MCPCB плату (печатная плата на металлической основе) и радиатор).
Средний срок службы:
5 мм -LED и SMD-LED:
• • белый до 50000 ч. с падением светового потока до 35% в течении первых 15000 ч.
• • синий, зеленый до 70000 ч. с падением светового потока до 15% в течении первых 25000 ч.
• • красный, желтый до 90000 ч. с падением светового потока незначительно.
HI-POWER LED от 1 Вт и выше:
• • белый до 80000 ч. с падением светового потока до 15% в течении первых 10000 ч.
• • синий, зеленый до 80000 ч.
• • красный, желтый до 80000 ч.
Почему у белых светодиодов наименьший срок службы?
К сожалению, структур, излучающих белый свет, никто еще не придумал. Основой диода белого цвета является структура InGaN, излучающая на длине волны 470 нм (синий цвет) и нанесенный сверху на нее люминофор (специальный состав), излучающий в широком диапазоне видимого спектра и имеющий максимум в его желтый части. Человеческий глаз комбинацию такого рода воспринимает как белый цвет. Люминофор ухудшает тепловые характеристики светодиода, поэтому срок службы сокращается. Сейчас мировые производители изобретают новые и новые варианты эффективного нанесения люминофора.
Большинство сверхъярких светодиодов служат в районе 50000 – 80000 часов. Много это или мало?
50000 часов — это:
• 24 часа в день 5,7 лет
• 18 часов в день 7,4 лет
• 12 часов в день 11,4 лет
• 8 часов в день 17,1 лет
