Što je laserska dioda koja emitira svjetlost?

Foto laserska dioda LED je poluvodič koji električnu energiju pretvara u svjetlosnu. Boja emitirane svjetlosti ovisi o materijalu i sastavu poluvodiča. LED diode se obično dijele na tri valne duljine: ultraljubičastu, vidljivu i infracrvenu. Komercijalne LED diode imaju izlaznu snagu jednog piksela od najmanje 5 mW i raspon valnih duljina od 360 nm do 950 nm, a svaka je izrađena od specifičnog poluvodičkog materijala.

UV LED: 320-360nm

UV LED diode brzo se komercijaliziraju, posebno za industrijske primjene i medicinske/biomedicinske svrhe. Sve donedavno, ograničenje visokoučinkovitih čipova niže valne duljine pomaknuto je s 390nm na 360nm, a razvojem u sljedećih nekoliko godina moglo bi doći do komercijalizacije visokoučinkovitih čipova od 320nm u regiji.

Blizu ultraljubičastog do zelenog LED-a: 395 nm-530nm

Materijal za proizvod raspona valnih duljina je indij galij nitrid InGaN, koji je tehnički sposoban za valne duljine između 395 nm i 530 nm. Međutim, većina velikih dobavljača usredotočena je na proizvodnju plavih 450nm-475NMled dioda, koje se koriste za proizvodnju bijele svjetlosti s fosforima, i zelenih LED dioda u rasponu od 520nm-530nm za zelenu rasvjetu prometnih signala.

Brzi napredak i povećana učinkovitost primjećuju se u rasponu plavih valnih duljina, posebno dok se nastavlja utrka za stvaranjem svjetlijih i svjetlijih izvora bijelog svjetla.

Tamno crveno do blisko infracrveno (IRLED): 660 nm-900 nm

Postoje mnoge varijacije u strukturi uređaja u ovoj regiji, ali svi koriste materijale aluminij galij arsenid AlGaAs ili GaAs. Još uvijek postoji napor da se ti uređaji učine učinkovitijima, ali ta su poboljšanja postupna. Primjene uključuju infracrveni IR daljinski upravljač, rasvjetu za noćno gledanje, kontrolu industrijskog svjetla i razne medicinske primjene (660nm-680nm).

Kako rade LED diode

LED diode su poluvodičke diode koje emitiraju svjetlost kada se električna struja primijeni prema naprijed prema uređaju. Mora se primijeniti dovoljan napon da elektroni prođu kroz zonu gubitka i spoje se s rupom na drugoj strani kako bi formirali par elektron-rupa. Kada se to dogodi, elektron oslobađa svoju energiju u obliku svjetlosti, a rezultat je emisija fotona. Zazorni pojas poluvodiča određuje valnu duljinu emitirane svjetlosti, a kraća valna duljina jednaka je većoj energiji, tako da materijal s većim zabranjenim pojasom emitira kraću valnu duljinu. Materijal s većim zabranjenim pojasom također zahtijeva viši napon vodljivosti. Kratkovalni UV plavi LED ima prednji napon od 3,5 volta, dok bliski infracrveni LED ima prednji napon od 1.5-2.0 volta.

Dostupnost i učinkovitost valne duljine

Visokoučinkovita LED svjetla mogu se proizvesti u bilo kojem rasponu valnih duljina, samo raspon od 535nm do 560nm ne može proizvesti visokoučinkovita LED svjetla. Najvažniji čimbenici u komercijalizaciji određene valne duljine povezani su s tržišnim potencijalom, potražnjom i industrijskim standardnim valnim duljinama. Ovo je posebno vidljivo u područjima od 420nm-460nm, 480nm-520nm i 680nm-800nm, jer se ti rasponi valnih duljina ne koriste široko. Ne postoji velik broj proizvođača koji nude LED proizvode za te raspone valnih duljina. Ipak, moguće je pronaći male i srednje dobavljače koji mogu ponuditi ove specifične valne duljine na temelju potražnje kupaca. Svaka materijalna tehnika ima niz valnih duljina u kojima je točka najučinkovitija. Ova točka je vrlo blizu sredine svakog raspona. Kako se razina dopinga poluvodiča povećava ili smanjuje od optimalne količine, učinkovitost se smanjuje, zbog čega plave LED diode imaju veći izlaz od zelene ili bliske UV svjetlosti, jantarne imaju veću izlaznu snagu od žuto-zelene, a bliska infracrvena je bolja od 660 nm . Ako postoji izbor, najbolje je dizajnirati za središte raspona, a ne za rub, lakše je nabaviti proizvod ako ne radite na rubu tehnologije materijala.

Slika 1 - Primijenite jednadžbu I=(Vcc-Vf)/RL da biste pronašli trenutnu vrijednost. Kako bi se apsolutno odredio protok struje u krugu, potrebno je izmjeriti svaku LED VF i odrediti odgovarajući otpor opterećenja. U praktičnim komercijalnim primjenama, Vcc je dizajniran da bude mnogo veći od VF, tako da male promjene u VF nemaju veliki učinak na ukupnu struju. Nedostatak ovog sklopa je veliki gubitak snage kroz RL. U primjenama gdje je radni temperaturni raspon vrlo uzak (manje od 30 stupnjeva) ili gdje LED izlaz nije kritičan, može se koristiti jednostavan krug koji koristi otpornik za ograničavanje struje, kao što je prikazano na slici: Bolji način za vožnju LED treba koristiti izvor stalne struje (vidi sliku 2). Krug će osigurati istu struju od uređaja do uređaja i preko temperaturnih promjena. Također ima manju potrošnju energije od upotrebe jednostavnih otpornika za ograničavanje struje. Komercijalni LED drajveri dostupni su iz mnogo različitih izvora. Tipično, ove operacije koriste princip modulacije širine pulsa (PWM) za kontrolu svjetline.

Napajanje strujom i naponom na led

Iako su LED diode poluvodiči i zahtijevaju minimalni napon za rad, one su i dalje diode i trebaju raditi u strujnom načinu rada. U DC modu LED diode rade na dva glavna načina. Najjednostavniji i najčešći je korištenje otpornika za ograničenje struje (vidi sliku 1). Nedostatak ove metode je veliki gubitak topline i snage u otporu. Kako bi struja ostala stabilna između promjena temperature i uređaja, napon napajanja trebao bi biti mnogo veći od napona naprijed LED-a.

Slika 2 - Primjer preciznog stabilnog kruga. Ovaj krug se često naziva izvorom stalne struje. Imajte na umu da je struja napajanja određena naponom napajanja (Vcc) minus Vin podijeljeno s R1, (Vcc-VIN)/R1.

Kontakt informacije:

Ako imate bilo kakvih ideja, slobodno nam se obratite. Bez obzira gdje su naši kupci i kakvi su naši zahtjevi, slijedit ćemo naš cilj da svojim kupcima pružimo visoku kvalitetu, niske cijene i najbolju uslugu.