¿Por qué los LED son pequeños?

Reparto del poder
Los LED no comparten bien la energía. Si coloca dos LED uno al lado del otro y los enciende al mismo voltaje, uno obtendrá demasiada energía (y se atenuará más rápido) y el otro obtendrá muy poca energía. La forma en que los LED (y todos los diodos) se hacen más grandes es esencialmente lo mismo que colocar dos LED uno al lado del otro. Entonces, lo que sucede es que partes del LED son más brillantes que otras partes y obtienes un rendimiento general peor.

Lo han hecho
Creo que esos pequeños LED de 5 mm de la vieja escuela suelen tener un tamaño de matriz de 40 micrones cuadrados, pero no puedo encontrar una referencia para esa información. La mayoría de los fabricantes de SMT de alta potencia producen 1 mm2 como estándar hoy en día. Pero Cree y Osram venden troqueles individuales más grandes. El dado individual más grande que he visto era de 9 mm2 (de Luminus). A menudo se usan en proyectores donde necesita toda su luz empaquetada en un solo punto para poder enfocar una lente en ella. O en una aplicación como la que usted describe, donde es más fácil trabajar con un LED que media docena de pequeños. Pero si observa el rendimiento, siempre se necesita más potencia para obtener la misma cantidad de luz que con el uso de múltiples dados más pequeños.

rendimiento
Los LED están construidos en obleas (como microchips, pero mucho más tiempo y costo). Luego, las obleas se cortan en rodajas y se cortan en cubitos y se prueba cada una. Puede tener un montón de puntos malos en la oblea y aún así tener un rendimiento aceptable con LED de 1 mm, pero su rendimiento puede disminuir con un LED más grande.

Estrés
Nunca he escuchado esto mencionado por el fabricante, pero hay un ligero desajuste del coeficiente de temperatura entre la matriz y el paquete que podría causar problemas (como grietas) en aplicaciones donde la matriz se calienta mucho y es un área grande. Pero eso es solo especulación.

Los LED se hacen mediante los mismos procesos generales que se utilizan para fabricar otros semiconductores (los LED son semiconductores). Tanto la naturaleza de lo que hace que un LED funcione como los procesos de fabricación tienden a enfatizar la pequeñez (que brinda el mejor rendimiento y rendimiento).

El último es el problema particular de hacer “un solo diodo grande”: la eficiencia y los rendimientos de fabricación de semiconductores funcionan mejor cuando se usan tamaños más pequeños porque las probabilidades de que un solo defecto destruya un solo LED completo es más grande (y por lo tanto más costoso) que un solo defecto destruye simplemente unos pocos LED pequeños entre docenas a miles.

Esta relación de defecto-probabilidad-rendimiento es la base de la economía de la Ley de Moore: fabricar muchas unidades cada vez más pequeñas reduce el impacto en el costo de los defectos inevitables que surgen en el proceso de fabricación.

No conozco completamente el proceso detrás de los LED, por lo que no puedo dar un análisis completo de 20 pequeños (o algún número) sería más eficiente o no en comparación con uno solo grande. Aunque creo que este sería el caso.

Sin embargo, hay un punto importante de practicidad sobre tener 20 LEDS pequeños en lugar de uno grande. ¿Qué pasa si se rompe?

Donde vivo, la mayoría, si no todos, los semáforos son muchos LED, si uno de ellos se rompe, la intensidad de la luz puede disminuir con un pequeño porcentaje, pero no va a causar problemas importantes.

Si tiene un LED grande y se rompe, no tiene más semáforos, debe reemplazarlo de inmediato, lo que significa que debe contratar a un tipo que recorre cierta distancia a un lugar para obstaculizar el tráfico en ese carril en particular para reemplazar uno LED. Debe pagarle a ese tipo, probablemente mucho más de lo que podría ahorrar colocando el único LED (si es que es más barato).

Además, tenga en cuenta el hecho de que un LED grande es probable que se rompa más rápido que un LED pequeño, ya que muchos LED pequeños pueden compartir el ‘estrés’ que un LED tendría que soportar solo.

Así que, en general, los LED pequeños probablemente duran más, y cuando uno o dos (o tres, etc.) se rompen, no es necesario reemplazarlos porque los otros LED aún producen luz. Por supuesto, tendrá que reemplazarlos en algún momento, pero será mucho más tarde y también puede hacerlo en un momento conveniente.

Porque pueden ser. Supongo que te estás preguntando, ¿por qué no podemos hacer un LED del tamaño de una bombilla normal?

Básicamente, un LED funciona haciendo que los electrones pasen sobre dos semiconductores que omiten la luz. Supongo que ese proceso limita la distancia total que los electrones pueden viajar y, por lo tanto, el tamaño del LED. Por supuesto, puede hacer LED largos, pero como los utilizados en las calculadoras antiguas.

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