Gaismas diodes: Primer

Pusvadītājus, kas var mainīt elektriskās enerģijas formu gaismas enerģijā, sauc par gaismas diodēm vai LED. Gaismas diodes bieži tiek iedalītas kategorijās pēc viena no trim viļņu garumiem: ultravioletais, redzamais vai infrasarkanais. Pusvadītāja materiāls un sastāvs nosaka ierīces izstarotās gaismas krāsu.

Gaismas diodes, kas ir komerciāli pieejamas un kuru viena elementa izejas jauda ir vismaz 5 mW, ir viļņu garuma diapazons no 275 līdz 950 nm. Neatkarīgi no ražotāja katra viļņa garuma diapazona sastāvdaļas nāk no vienas pusvadītāju materiālu grupas. Šajā ziņojumā mēs aplūkosim LED nozari augstā līmenī, kā arī sniegsim LED darbības gaitu. Ir daudz dažādu gaismas diožu veidu, un mēs runāsim par tiem, kā arī ar tiem saistītajiem viļņu garumiem, materiāliem, kas tiek izmantoti to konstrukcijā, un dažiem dažādu gaismu lietojumiem.

Ultravioletās gaismas diodes (UV LED): 240 līdz 360 nm

UV gaismas diodes visbiežāk tiek izmantotas rūpnieciskās konservēšanas jomā, kam seko ūdens dezinfekcija un pēc tam medicīniska un biomedicīna. Pie tik īsiem viļņu garumiem kā 280 nm ir bijis iespējams ģenerēt enerģijas ražošanas līmeni, kas pārsniedz 100 mW. Ja viļņu garums ir 360 nm vai ilgāks, gallija nitrīds/alumīnija gallija nitrīds (GaN/AlGaN) ir materiāls, ko visbiežāk izmanto ultravioletās gaismas diodēs (LED). Materiāli ar savām intelektuālā īpašuma tiesībām tiek izmantoti īsākiem viļņu garumiem. Īsākus viļņu garumus ražo tikai daži pakalpojumu sniedzēji, un šo LED cenas joprojām ir diezgan augstas, salīdzinot ar pārējo LED produktu piedāvājumu cenām. Tomēr ilgāku viļņu garumu, kuru garums ir vismaz 360 nm, tirgus kļūst stabilāks cenu krituma un piegādātāju pārpilnības dēļ.

Gaismas diodes, kuru diapazons ir no gandrīz ultravioletās līdz zaļai: 395 līdz 530 nm

Indija gallija nitrīds (InGaN) ir materiāls, ko izmanto, lai ražotu preces, kas ietilpst šajā viļņu garuma diapazonā. Lai gan teorētiski ir iespējams radīt viļņa garumu jebkurā punktā no 395 līdz 530 nm, lielākā daļa lielo piegādātāju koncentrējas uz zilu gaismas diožu radīšanu (diapazonā no 450 līdz 475 nm) izmantošanai baltās gaismas ražošanā. ar luminoforiem un zaļām gaismas diodēm diapazonā no 520 līdz 530 nm izmantošanai luksoforu zaļajā apgaismojumā. Šo gaismas diožu tehnoloģija tiek uzskatīta par progresīvu vairumā aprindu. Dažu pēdējo gadu laikā optiskās efektivitātes palielināšanas virzienā ir panākts neliels progress vai nav panākts nekāds progress.

Gaismas diodes, sākot no dzeltenzaļas līdz sarkanai: 565 līdz 645 nm

Pusvadītāju materiāls, kas tiek izmantots šajā viļņu garuma diapazonā, ir pazīstams kā alumīnija indija gallija fosfīds vai saīsināti AlInGaP. Lielāko daļu laika tā ražošanā tiek izmantotas luksofora signāla krāsas dzeltenā (590 nm) un sarkanā luksofora (625 nm) krāsās. Turklāt ar šo tehnoloģiju ir pieejami laima zaļie (vai dzeltenzaļie 565 nm) un oranžie (605 nm) viļņu garumi; tomēr to pieejamība ir ierobežotāka.

Jāatzīmē, ka ne InGaN, ne AlInGaP tehnoloģijas tagad nespēj radīt tīri zaļu emitētāju ar viļņa garumu 555 nm. Ir dažas vecākas tehnoloģijas, kas šajā pilnīgi zaļajā zonā nav tik efektīvas, taču šīs tehnoloģijas netiek uzskatītas par spilgtām vai efektīvām. Daļēji tas ir intereses trūkuma un līdz ar to arī pieprasījuma trūkuma dēļ tirgū, kā rezultātā trūkst finansējuma, lai izstrādātu alternatīvus materiālus un ražošanas procesus šim viļņu garuma diapazonam.

660 līdz 900 nanometri (nm), ko bieži sauc par "dziļi sarkanu līdz gandrīz infrasarkanajam" (IRLED)

Šajā reģionā izmantoto ierīču struktūrai var būt ļoti daudz dažādu formu, taču tās visas izmanto alumīnija gallija arsenīda (AlGaAs) vai gallija arsenīda (GaAs) materiālu. Infrasarkanās tālvadības pultis, nakts redzamības apgaismojums, rūpnieciskās fotokontroles ierīces un dažādi medicīniskie lietojumi (pie 660–680 nm) ir piemēri šim viļņu garuma diapazonam.

LED darba teorija

Gaismas diodes ir pusvadītāju diodes, kas rada gaismu, kad elektriskā strāva tiek laista caur ierīci virzienā uz priekšu. Ierīcei jāpieliek elektriskais spriegums, lai elektroni pārvietotos pa izsīkuma reģionu un apvienotos ar caurumu otrā pusē, lai izveidotu elektronu caurumu pāri. Kad tas notiek, elektrons izdala savu uzkrāto enerģiju gaismas veidā, kas galu galā rada fotona emisiju.

Izstarotajai gaismai būs viļņa garums, ko nosaka pusvadītāja joslas sprauga. Tā kā īsāki viļņu garumi atbilst augstākam enerģijas līmenim, vielas ar lielāku joslas atstarpi ir atbildīgas par īsāku viļņu garumu. Vadītspējai materiālos ar lielāku joslas atstarpi ir nepieciešams izmantot augstāku spriegumu. Gaismas diodes, kas izstaro īsu UV-zilās gaismas viļņa garumu, priekšējais spriegums ir 3,5 V, savukārt gaismas diodēm, kas izstaro tuvu infrasarkano gaismu, tiešais spriegums ir robežās no 1,5 līdz 2.{7}} V.

LED pašlaik tiek izmantotas dažādās nozarēs un lietojumos dažādās nozarēs. Šīs ierīces ir ļoti saprātīgas cenas un pievilcīgas gan patērētāju, gan rūpniecības tirgum, pateicoties to augstajam uzticamības līmenim, augstajam efektivitātes līmenim un samazinātām kopējām sistēmas izmaksām, salīdzinot ar lāzeriem un lampām. Gaismas diodes ir pieejamas dažādās krāsās un tehnoloģijās, un katra no tām ir izstrādāta, lai atbilstu konkrētam lietojumam un vajadzību kopumam.

Lieljaudas UV LED gaisma

Iespējas:

● Augstas jaudas UV LED gaisma pēc izmēra un formas ir līdzīga parastajām baktericīdām UV lampām, taču tās spēj darboties ar lielāku UV jaudu.

● Augstas jaudas UV LED gaisma tiek plaši izmantota piespiedu gaisa kanālu sistēmās un ūdens dezinfekcijas lietojumos.

● Augstas jaudas UV LED gaisma bieži tiek izmantota smaku kontroles un fotoķīmiskos lietojumos.

● Pieejams zema ozona līmeņa un ozonu ražojošās versijās.

Specifikācija: