Tiny батарея устройства стали обычным явлением в повседневной жизни. Эти products разрабатываются в направлении повышения вычислительной мощности, увеличения радиуса действия беспроводной связи и улучшения взаимодействия с пользователем, а также увеличения времени автономной работы и снижения затрат. Особенно важным фактором дизайна, который необходимо учитывать, является освещение. В этой статье обсуждается необходимость усовершенствованного освещения перед изучением тенденций в LED производительность и настраиваемый цвет светодиода.
Требуется расширенное освещение На рисунке 1 ниже показан пример некоторых конструктивных соображений, необходимых для работы светодиодов. Светильники используются в пользовательском интерфейсе (UI) сенсорного узла Интернета вещей (IoT) для предоставления диапазона информации.
Эти индикаторы могут менять цвет, мигать через разные промежутки времени и различаться по интенсивности для передачи состояния соединения, хода измерения, времени автономной работы и любого количества других данных.
Аналогичным образом, отдельные источники света могут быть расположены в виде фигурных массивов, чтобы добавить дополнительное измерение к дисплею. На рисунке 2 показан пример минималистичного носимого устройства, где многоцветные светодиоды за передней поверхностью используются для создания персонажей, анимации, спарклайнов и т.д.
рисунок 2. Носимое устройство, использующее многоцветную светодиодную матрицу
В обоих примерах светящийся индикатор имеет решающее значение для удобства использования продукта и ограничен энергоемкостью батареи. В ответ на эти противоположные ограничения производители светодиодов за последние несколько десятилетий добились больших успехов в создании настраиваемых высокоэффективных устройств.
LED Performance Trends Теоретически идеальный источник света может производить 251 люмен на ватт приложенной мощности. Поскольку производители преследуют эту идеалистическую цель, было замечено, что светоотдача светодиодов увеличивается на 20%, а стоимость снижается на 10% каждое десятилетие. Эта тенденция, также известная как «закон Хайца», ответственна за распространение светодиодного освещения в современных устройствах всех типов, от небольших носимых устройств с батарейным питанием до промышленных складских светильников. На рисунке 3 показан огромный прогресс, достигнутый за последние 20 лет, и показана интенсивность света поверхностиСветодиоды для крепления (SMD) размещены в корпусах 0603. Рисунок 3. Прогресс силы света 0603 упакованных светодиодов с 2000 по 2020 Это увеличение силы света создает необычную проблему на другом конце кривой яркости. Чтобы излучать свет ниже максимальной интенсивности, ток смещения светодиода должен быть уменьшен, потому что, как только этот ток смещения приближается к колену кривой IV, интенсивность варСвязь между устройствами становится проблемой. Как показано на рисунке 4, как только ток смещения уменьшается до однозначных миллиампер, световой выход выходит за пределы допустимого диапазона. рисунок 4. Изменение силы света обычных светодиодов, смещенных при малом токе Этот вариант особенно проблематичен в устройствах с батарейным питанием, в которых используются светодиодные матрицы. Поскольку эти устройства, как правило, работают в нижней части диапазона тока смещения, параллельное появление светодиодов в массиве может иметь неприемлемые пятна. Low Bias Current LEDs Благодаря достижениям в области материаловедения, технологий строительства и топологий упаковки производители разработали семейства специализированных светодиодов для слаботочных приложений. Как показано на рисунке 5, даже при смещении в один или два миллиампера эти светодиоды могут поддерживать приемлемый диапазон вариации излучения. рисунок 5. Изменение силы света светодиода, предназначенного для работы при малом токе смещения
Разработка и внедрение светодиодов, предназначенных для слаботочных приложений, является хорошим примером общих достижений в области технологий освещения сегодня. Такие устройства стали дополнительными инструментами и рычагами, доступными разработчикам продуктов, влияющими на каждый аспект производительности, от взаимодействия с пользователем до времени автономной работы.
Настраиваемые цвета светодиодов Большинство инженеров-конструкторов теперь знакомы с ограниченным семейством светодиодных цветов, используемых в осветительных приборах. Типичная цветовая палитра состоит из красного, янтарного, желтого, зеленого и синего цветов, что значительно ограничивает возможности для интересных светодиодных интерфейсов. Однако в последние годы включение специализированных люминофоров в процесс производства светодиодов открыло новые возможности для настройки цвета. Люминофоры поглощают свет в глубоком синем и ультрафиолетовом спектрах, а затем излучают видимый свет на разных длинах волн. На рисунке 6 интеграция люминофоров в эпоксидную смолу синих светодиодов дает мягкие цвета, которые ранее были недостижимы. Рисунок 6. Сочетание синих светодиодов с различными люминофорами для изменения конечного При тщательном выборе соответствующего люминофора и базового светодиодного чипа можно добиться практически любого цвета (рис. 7). В частности, достижения в области красных люминофоров помогают производить теплые белые светодиоды, которые конкурируют с традиционными лампами накаливания. Рисунок 7. Диаграмма цветности люминофорно настроенного светодиода Последние достижения в области светодиодных технологий с точки зрения эффективности и светоотдачи привели к появлению новых маломощных светодиодов с токами смещения в однозначных числах. Эти устройства критически важны при питании от аккумулятора electronics, например, носимые устройства, где энергетические ограничения являются наиболее строгими, а внешний вид пользовательского интерфейса имеет решающее значение. В сочетании с индивидуальной настройкой цвета современные светодиодные решения позволяют создавать высококачественные светодиодные матрицы с неограниченной свободой дизайна.
