Светоизлъчващи диоди: пример

Полупроводниците, които могат да променят формата на електрическа енергия в светлинна енергия, са известни като диоди, излъчващи светлина, или светодиоди. Светодиодите често се категоризират според една от трите дължини на вълната: ултравиолетова, видима или инфрачервена. Материалът и съставът на полупроводника определят цвета на светлината, която се излъчва от устройството.

Светодиодите, които се предлагат в търговската мрежа и имат изходна мощност на единичен елемент от поне 5 mW, имат диапазон на дължина на вълната, който се простира от 275 до 950 nm. Независимо от производителя, всички компоненти за всеки диапазон на дължина на вълната идват от едно и също семейство полупроводникови материали. В тази публикация ще разгледаме от високо ниво LED индустрията, както и ще предоставим схема на работа на светодиодите. Има много различни видове светодиоди и ние ще говорим за тях, заедно с дължините на вълните, които корелират с тях, материалите, които се използват в конструкцията им и някои приложения за различните светлини.

Ултравиолетови светодиоди (UV светодиоди): 240 до 360 nm

UV светодиодите намират най-разпространеното си приложение в областта на промишленото втвърдяване, последвано от дезинфекция на вода и след това медицински и биомедицински приложения. При дължини на вълните, по-къси от 280 nm, е възможно да се генерират нива на производство на енергия, които са по-големи от 100 mW. При дължини на вълните 360 nm или повече, галиев нитрид/алуминиев галиев нитрид (GaN/AlGaN) е материалът, който най-често се използва за ултравиолетови светодиоди (LED). За по-къси дължини на вълните се използват материали със собствени права на интелектуална собственост. По-късите дължини на вълните се произвеждат само от няколко избрани доставчици и цените за тези светодиоди все още са доста високи в сравнение с цените на останалите предложения за LED продукти. Въпреки това пазарът на по-дълги вълни, тези с дължина най-малко 360 nm, става по-стабилен в резултат на падащите цени и изобилието от доставчици.

Светодиоди, които варират от почти ултравиолетово до зелено: 395 до 530 nm

Индиев галиев нитрид (InGaN) е материалът, който се използва за производството на елементи, които попадат в този диапазон на дължина на вълната. Въпреки че теоретично е възможно да се произведе дължина на вълната във всяка точка между 395 и 530 nm, по-голямата част от големите доставчици съсредоточават усилията си върху генерирането на сини светодиоди (в диапазона от 450 до 475 nm) за използване при производството на бяла светлина с луминофори и зелени светодиоди в диапазона от 520 до 530 nm за използване при зелено осветление на пътни сигнали. Технологията зад тези светодиоди се счита за напреднала в повечето среди. През последните няколко години не е постигнат малък или никакъв напредък към увеличаване на оптичната ефективност.

Светодиоди, вариращи от жълто-зелено до червено: 565 до 645 nm

Полупроводниковият материал, който се използва за този диапазон на дължина на вълната, е известен като алуминиев индиев галиев фосфид или накратко AlInGaP. Цветовете светофар жълт (590 nm) и светофар червен (625 nm) са тези, които се използват за производството му през повечето време. В допълнение, с тази технология са достъпни лайм-зелените (или жълтеникаво-зелените 565 nm) и оранжевите (605 nm) дължини на вълните; тяхната наличност обаче е по-ограничена.

Заслужава да се отбележи, че нито технологиите InGaN, нито AlInGaP сега са в състояние да произведат чист зелен излъчвател с дължина на вълната 555 nm. Има някои по-стари технологии, които не са толкова ефективни в тази напълно зелена зона, но тези технологии не се считат за ярки или ефективни. Това отчасти се дължи на липсата на интерес и следователно на липсата на търсене от страна на пазара, което доведе до липса на финансиране за разработване на алтернативни материали и производствени процеси за този диапазон на дължина на вълната.

660 до 900 нанометра (nm), често известни като "наситено червено до почти инфрачервено" (IRLED)

Структурата на устройствата, използвани в този регион, може да приеме голям брой различни форми, но всички те използват някакъв вид материал от алуминиев галиев арсенид (AlGaAs) или галиев арсенид (GaAs). Инфрачервени дистанционни управления, осветление за нощно виждане, индустриални фотоконтроли и различни медицински приложения (при 660–680 nm) са примери за приложения за този диапазон на дължина на вълната.

Работната теория зад светодиодите

Светодиодите са вид полупроводников диод, който произвежда светлина, когато електрически ток преминава през устройството в посока напред. Трябва да се приложи електрическо напрежение към устройството, за да могат електроните да се движат през областта на изчерпване и да се комбинират с дупка от другата страна, за да създадат двойка електрон-дупка. Когато това се случи, електронът отдава съхранената си енергия под формата на светлина, което в крайна сметка води до излъчване на фотон.

Излъчената светлина ще има дължина на вълната, която се определя от забранената лента на полупроводника. Тъй като по-късите дължини на вълните съответстват на по-високи енергийни нива, веществата с по-голяма ширина на лентата са отговорни за излъчването на по-къси дължини на вълните. Проводимостта в материали с по-голяма ширина на лентата налага използването на по-високи напрежения. Светодиодите, които излъчват UV-синя светлина с къса дължина на вълната, имат напрежение от 3,5 V, докато светодиодите, които излъчват светлина, близка до инфрачервения, имат напрежение от 1,5 до 2.0 V.

Понастоящем светодиодите се използват в голямо разнообразие от сектори и приложения в различни индустрии. Тези устройства са на много разумна цена и са привлекателни както за потребителския пазар, така и за промишления пазар в резултат на тяхната висока степен на надеждност, високо ниво на ефективност и намалена обща цена на системата в сравнение с лазерите и лампите. Светодиодите се предлагат в различни цветове и технологии и всеки от тях е проектиран да отговаря на конкретно приложение и набор от нужди.

Високомощна UV LED светлина

Характеристика:

● UV LED лампите с висока мощност са подобни по размер и форма на конвенционалните бактерицидни UV лампи, но могат да работят при по-висока UV мощност.

● UV LED лампи с висока мощност се използват широко в системи с принудителни въздуховоди и приложения за дезинфекция на вода.

● UV LED лампи с висока мощност често се срещат при контрол на миризми и фотохимични приложения.

● Предлага се във версии с ниско ниво на озон и производство на озон.

Спецификация: