Hampir semua orang bergantung pada LED: layar ponsel dan komputer, penerangan sehari-hari, dan lampu depan mobil, semuanya menggunakan teknologi LED. Yang mengejutkan, hanya butuh waktu sekitar 100 tahun bagi teknologi LED untuk berkembang dari penemuan menjadi adopsi secara luas.
Apakah Anda ingin tahu tentang bagaimana teknologi LED telah berkembang dan teknologi apa saja yang tercakup di dalamnya? Artikel ini akan memberi Anda pengenalan yang lengkap.
Daftar Isi
1910s: Pendaran Bahan Semikonduktor
Jika Anda ingin menelusuri asal mula LED, Anda harus kembali ke awal abad ke-20. Pada tahun 1907, ilmuwan HJ Round mengamati bahwa ketika arus melewati dioda SiC, cahaya kuning-hijau yang redup dipancarkan. Ini adalah fenomena paling awal yang direkam berdasarkan prinsip LED.
Pada tahun 1920-an, ilmuwan Rusia, Oleg Losev menemukan bahwa dioda SiC dan ZnO dapat memancarkan cahaya yang lebih kentara. Namun demikian, pada waktu itu, kemurnian materialnya sangat rendah, dan teknologi yang ada tidak dapat mendukung penggunaannya sebagai sumber cahaya.
Tahun 1950-an: Gelombang Pertama LED Inframerah
Pada tahun 1947, persimpangan p-n ditemukan, memberikan fondasi teknologi untuk teknologi dioda pemancar cahaya (LED). Pada tahun 1950-an, semikonduktor kristal tunggal dengan kemurnian tinggi seperti silikon karbida (SiC) dan seng oksida (ZnO) telah dikembangkan, dan pada saat yang sama, proses fabrikasi elektroda logam mulai matang.
Hingga tahun 1962, ilmuwan Nick Holonyak Jr. membuat LED merah pertama yang terlihat menggunakan gallium arsenide phosphide (GaAsP). Pencapaian ini secara luas dianggap sebagai titik awal dari Teknologi LED. Namun demikian, LED yang dikembangkan selama periode ini menunjukkan kecerahan dan efisiensi cahaya yang sangat rendah, memiliki masa pakai yang terbatas, dan sangat mahal.
1970s: LED Mulai Diadopsi Secara Resmi
Pada tahun 1970-an, LED sudah menjadi perangkat elektronik yang sesuai untuk produksi massal. Proses manufaktur untuk LED merah berbasis GaAsP secara bertahap menjadi matang, dan LED hijau dan kuning berbasis galium fosfida (GaP) juga mulai memasuki masa produksi. Pada saat yang sama, LED mulai mengadopsi kemasan lubang tembus DIP (Dual In-line Package), yang memperpanjang masa pakai LED dan mengurangi biaya sampai batas tertentu.
Namun demikian, selama periode ini, LED baru mulai digunakan untuk penerangan dan belum mencapai komersialisasi yang sesungguhnya. Hal ini dikarenakan teknologi LED belum mencapai kematangan; tingkat kecerahan tetap rendah, dan biaya unit masih relatif tinggi.
Tahun 1990-an: LED Biru dengan kecerahan tinggi diciptakan
Penemuan LED Biru
Pada tahun 1990, LED sudah matang dalam warna merah dan hijau, tetapi LED biru masih kurang. Hal ini membuat cahaya putih tidak mungkin disintesis dan, akibatnya, mencegah LED untuk benar-benar memasuki pasar pencahayaan. Akhirnya, pada tahun 1993, Shuji Nakamura mencapai terobosan teknologi dengan menggunakan gallium nitride (GaN) dan menghasilkan LED biru yang sangat terang.
Munculnya LED Putih
Setelah munculnya LED biru, masalah cahaya putih juga teratasi. Pada tahun 1996-1997, LED putih dikembangkan. Hal ini dicapai dengan melapisi chip LED biru dengan YAG: Ce fosfor, yang mengubah sebagian cahaya biru menjadi kuning. Kombinasi cahaya biru dan kuning dianggap oleh mata manusia sebagai cahaya putih.
Pada tahap ini, LED putih sudah melampaui lampu pijar dalam hal kecerahan, dengan efikasi cahaya mencapai 20-40 lm/W dan masa pakai yang melebihi puluhan ribu jam, meskipun biaya penggunaannya tetap tinggi.
Ekspansi ke Area Aplikasi Lain
Dengan munculnya LED biru dan putih, LED ini mulai diterapkan dalam berbagai bidang yang luas, termasuk lampu indikator pada peralatan, tampilan digital, seperti kalkulator dan jam, serta cahaya latar untuk layar LCD yang paling awal.
2000s: Banyak Digunakan untuk Pencahayaan LED
Chip berdaya tinggi
Pada awal abad ke-21, teknologi LED biru secara bertahap menjadi semakin matang, dan performa LED telah meningkat dalam semua aspek. Efikasi cahaya LED putih mencapai hingga 70 lm/W, memberikan kecerahan yang lebih tinggi, konsumsi daya yang lebih rendah, dan performa yang jauh melebihi lampu pijar dan lampu halogen tradisional.
Metrik Evaluasi yang Akurat dan Masa Pakai yang Lebih Lama
Metode untuk mengukur masa pakai LED juga sudah semakin maju. Alih-alih hanya menghitung waktu hingga kegagalan perangkat, masa pakai sekarang didefinisikan sebagai waktu yang diperlukan fluks cahaya untuk turun ke 70% atau 80% dari nilai awalnya, yang dilambangkan sebagai L70 atau L80. Metrik evaluasi masa pakai ini telah digunakan sejak saat itu, yang memungkinkan produk LED Anda menilai masa pakainya dengan lebih akurat.
Pada waktu itu, masa pakai LED sudah sangat diperpanjang, mencapai hingga 50.000 jam di bawah standar L70.
Teknologi Pembuangan Panas
Chip LED sangat sensitif terhadap suhu tinggi. Untuk lampu LED, suhu tinggi akan mempercepat penyusutan lumen, memperpendek masa pakai chip, dan mengurangi efisiensi saat ini, sementara pembuangan panas yang efektif dapat memperpanjang masa pakai LED, menjaganya tetap bekerja dengan baik bahkan setelah penggunaan jangka panjang.
Paket DIP dan SMD awal tidak memberikan pembuangan panas yang memadai. Pada tahun 2000-an, LED secara bertahap mengadopsi desain manajemen termal yang lebih efisien, termasuk substrat keramik dan logam dengan konduktivitas termal tinggi, heat sink aluminium, pendingin kipas, dan desain cangkir reflektor. Pada saat yang sama, kemasan COB yang lebih efisien juga dikembangkan. Langkah-langkah ini secara signifikan memperpanjang masa pakai LED.
LED Menggantikan Sumber Cahaya Tradisional
Lampu pijar dan lampu neon berukuran besar, memiliki efikasi cahaya yang rendah, dan masa pakai yang singkat, dan lampu neon mengandung zat seperti merkuri yang dapat berbahaya bagi manusia. LED tidak hanya memiliki masa pakai yang panjang, indeks renderasi warna (CRI) yang lebih baik, biaya penggantian yang lebih rendah, tetapi juga menawarkan efikasi cahaya yang lebih tinggi.
Selain itu, yang lebih penting lagi, chip LED berukuran kecil, dan kemasannya fleksibel, sehingga memungkinkannya dibuat ke dalam berbagai jenis, seperti bohlam, lampu sorot, lampu panel, dan modul lampu latar.
2010s: Perkembangan Besar dalam Teknologi Tampilan LED
Peningkatan Kinerja Lebih Lanjut
LED terus berkembang pesat di abad ke-21. Pada sekitar tahun 2015, LED efisiensi tinggi mencapai efisiensi cahaya sekitar 150-220 lm/W, masa pakai L70 hampir 100.000 jam, dan indeks rendering warna (CRI) 90 atau lebih tinggi, yang memenuhi persyaratan sebagian besar aplikasi kelas atas.
LED Pitch Piksel Kecil
Secara umum, pitch piksel yang lebih kecil membuat layar LED Anda lebih jernih. Sejak 2009, tampilan LED dalam ruangan telah mulai menggunakan LED yang dikemas dengan SMD, yang memungkinkan pitch piksel dikurangi menjadi P2-P3 mm, sehingga mencapai resolusi yang lebih tinggi. Pada tahun 2012, pitch pixel mencapai P1,5-P2 mm dan digunakan pada banyak tampilan dalam ruangan kelas atas.
Bangkitnya LED Mini
Pada tahun 2010-an, teknologi Mini LED yang lebih canggih muncul. Mini LED adalah teknologi peredupan canggih yang digunakan pada layar LCD, dengan puluhan ribu LED cahaya latar di belakang layar, masing-masing dengan diameter kurang dari 200 mikron. LED ini dibagi ke dalam ribuan zona, yang masing-masing dapat diredupkan secara individual, sehingga sangat meningkatkan performa warna tampilan.
Bahkan saat ini, Mini LED masih relatif mahal, tetapi merupakan pilihan yang sangat baik jika Anda ingin membeli layar LCD.
Pertumbuhan Pesat Pasar LED Global
Selama tahun 2010-an, pasar LED global berkembang dengan cepat. Pada tahun 2010, pasar LED global bernilai sekitar USD 15 miliar, tumbuh menjadi USD 38 miliar pada tahun 2015. Pada akhir dekade ini, LED secara bertahap menjadi luas dalam pencahayaan, tampilan, dan pencahayaan otomotif, sementara permintaan untuk LCD dengan lampu latar, laptop, dan TV meningkat. TV dengan lampu latar LED hampir sepenuhnya menggantikan CCFL tradisional.
Pada saat yang sama, berbagai wilayah dan negara, termasuk Eropa, Tiongkok, dan Amerika Serikat, memperkenalkan standar penghematan energi dan pengurangan emisi, dengan menghapus lampu pijar dan lampu neon secara bertahap. Kebijakan ini berarti Anda akan melihat lebih banyak produk yang menggunakan teknologi LED di masa depan.
2020s: Teknologi Layar Kelas Atas
Pasar yang Sangat Berkembang
Dibandingkan dengan tahun 2010-an, LED telah merebut pangsa pasar yang lebih besar pada tahun 2020-an. Anda juga akan menemukan bahwa LED menjadi semakin umum dan telah merambah berbagai industri. Menurut laporan pasar dari sumber yang berwenang seperti Fortune Business Insights dan Grand View Research, pasar LED global bernilai sekitar USD 55 miliar pada tahun 2020 dan diperkirakan akan melebihi USD 70 miliar pada tahun 2025.
LED Mikro: Terobosan Baru
Dibandingkan dengan tampilan LED tradisional, Micro LED memiliki fitur chip LED yang jauh lebih kecil, pitch pixel yang lebih halus, dan jumlah LED yang jauh lebih banyak. Layar beresolusi 8K dapat berisi 100 juta piksel.
Namun demikian, komersialisasi LED Mikro oleh produsen masih dalam tahap awal. Teknologi LED Mikro memerlukan proses manufaktur yang sangat kompleks, dan tantangan seperti tingkat hasil yang rendah dan biaya perbaikan yang tinggi masih sulit diatasi. Selain itu, Micro LED adalah teknologi tampilan LED tercanggih yang dapat Anda beli. Saat ini, hanya produsen terkemuka seperti Samsung yang telah mengkomersialkan teknologi Micro LED.
Kombinasi LED dan AI
Pada tahun 2020-an, teknologi AI secara bertahap telah matang dan diadopsi di berbagai industri. Pada saat yang sama, industri AI dan LED mulai bersinggungan pada tahap awal.
Untuk tampilan LED, AI dapat disematkan ke dalam algoritme tampilan layar LED, memungkinkan penyempurnaan gambar secara otomatis, termasuk peningkatan resolusi, pengurangan noise, dan dioptimalkan peredupan lokal.
Untuk pencahayaan LED, AI dapat menyesuaikan kecerahan dan suhu warna menurut lingkungan yang berbeda, mengikuti ritme cahaya alami siang hari, dan bahkan meningkatkan efisiensi energi, yang dapat memberi Anda pengalaman pencahayaan yang lebih baik.
Prospek Teknologi LED
Pada pertengahan tahun 2020-an, teknologi LED sudah sangat matang. Terlepas dari industrinya, LED termasuk yang terbaik dalam hal efisiensi cahaya, konsumsi daya, dan biaya.
Di masa depan, dengan kemajuan teknologi di bidang terkait, efisiensi bercahaya dan proses manufaktur LED dapat lebih ditingkatkan, teknologi tampilan LED akan menjadi lebih matang, dan harga menjadi lebih terjangkau. Pada saat yang sama, LED akan berintegrasi dengan produk pintar yang lebih canggih, seperti tampilan AR / VR, pencahayaan cerdas, dan aplikasi LED terapeutik.
Teknologi Pencahayaan Tradisional
Lampu Pijar
Lampu pijar adalah sumber cahaya listrik yang paling tradisional. Apabila arus listrik melewati filamen tungsten, filamen akan menahan arus, memanas, dan menghasilkan cahaya tampak. Meskipun lampu pijar dapat memberikan penerangan dengan kecerahan tinggi, namun lampu ini memiliki masa pakai yang singkat dan efisiensi cahaya yang rendah, dan sebagian besar sudah digantikan oleh LED dan lampu neon.
Lampu Halogen
Lampu halogen adalah versi perbaikan dari lampu pijar, yang menambahkan gas halogen seperti yodium atau bromin di dalam bohlam, sehingga meningkatkan efisiensi cahaya dan masa pakai dibandingkan lampu pijar tradisional. Namun demikian, konsumsi energinya tetap tinggi, dan secara bertahap digantikan oleh LED.
Lampu Fluoresen Ringkas (CFL)
Yang lampu fluoresen ringkas (CFL) adalah jenis lampu neon. Ukurannya kecil, hemat energi, dan memiliki masa pakai yang lebih lama daripada lampu pijar, yang banyak digunakan pada penerangan rumah dan kantor. Namun, karena mengandung merkuri, pembuangan yang tidak tepat dapat membahayakan lingkungan dan kesehatan manusia, dan secara bertahap telah dihapuskan.
Lampu Xenon
Lampu xenon adalah sumber cahaya pelepasan gas intensitas tinggi, yang terdiri atas dua elektroda tungsten bersuhu tinggi, tabung kaca kuarsa, dan diisi dengan gas xenon bertekanan tinggi. Gas xenon diionisasi oleh pelepasan tegangan tinggi, membentuk busur listrik yang menghasilkan cahaya putih yang sangat terang.
Di bidang pencahayaan, lampu xenon sebagian besar sudah digantikan oleh LED. Namun demikian, dalam aplikasi seperti simulasi optik dan proyektor besar, di mana LED tidak dapat memenuhi persyaratan untuk kecerahan ultra-tinggi dan spektrum kontinu, lampu xenon tetap tidak tergantikan untuk saat ini.
Pertanyaan yang Sering Diajukan
Dapatkah layar LED dibuat peka terhadap sentuhan?
Ya. Meskipun layar LED pada dasarnya adalah perangkat tampilan yang memancarkan cahaya, namun lapisan deteksi sentuh dapat ditambahkan untuk mengaktifkan fungsionalitas sentuh. Terdapat dua metode utama: sentuhan inframerah dan sentuhan kapasitif. Konsep dasar sentuhan kapasitif diusulkan pada awal tahun 1960-an, dan pada tahun 2000-an, teknologi sentuh diterapkan secara luas di smartphone dan layar sentuh.
Bagaimana layar besar mencapai keseragaman warna dan kecerahan?
Untuk tampilan LED besar, mencapai warna dan kecerahan yang seragam, harus memastikan kualitas tinggi pada tingkat perangkat keras dan kalibrasi warna. Pada sisi perangkat keras, hal ini mencakup kualitas chip LED, desain optik, dan penyolderan yang tepat. Pada sisi kalibrasi warna, teknik seperti peredupan lokal dan kalibrasi pabrik digunakan untuk mempertahankan performa berkualitas tinggi.
Bagaimana tampilan LED menjadi semakin tipis?
Tampilan LED menjadi semakin tipis, terutama karena ukuran chip LED yang lebih kecil, ketebalan PCB yang berkurang, metode pengemasan yang lebih canggih, dan desain modul yang lebih rasional. Pada saat yang sama, bahan kemasan telah membaik, dengan paduan aluminium atau serat karbon yang sering menggantikan rangka baja, membuat tampilan LED lebih ringan dan ramping.
IvanLED: Produsen Tampilan LED Profesional
Jika Anda ingin menyesuaikan tampilan LED, IvanLED adalah pilihan yang sangat baik. Kami adalah produsen LED profesional di China, dengan produk kami dijual ke lebih dari 50 negara dan wilayah. IvanLED juga memiliki teknologi produksi yang maju dan tim kontrol kualitas yang ketat, serta menyediakan layanan purna jual 3 tahun, menjadikan kami pilihan terbaik untuk kebutuhan kustomisasi Anda.
Jika Anda memiliki pertanyaan, jangan ragu untuk menghubungi kami!
