Šta je laserska dioda koja emituje svjetlost?

Foto laserska dioda LED je poluvodič koji pretvara električnu energiju u svjetlosnu energiju. Boja emitovane svetlosti zavisi od poluprovodničkog materijala i sastava. LED diode se obično dijele na tri valne dužine: ultraljubičastu, vidljivu i infracrvenu. Komercijalne LED diode imaju izlaz od jednog piksela od najmanje 5 mW i raspon talasnih dužina od 360 nm do 950 nm, a svaka je napravljena od specifičnog poluvodičkog materijala.

UV LED: 320-360nm

UV LED diode se brzo komercijaliziraju, posebno za primjene u industriji očvršćavanja i medicinske/biomedicinske upotrebe. Donedavno, donja granica talasne dužine visokoefikasnih čipova se pomerala sa 390nm na 360nm, a razvoj u narednih nekoliko godina može dovesti do komercijalizacije čipova visoke efikasnosti od 320nm u regionu.

Blizu ultraljubičaste do zelene LED diode: 395nm-530nm

Materijal za proizvod opsega talasnih dužina je indijum galijum nitrid InGaN, koji je tehnički sposoban za talasnu dužinu između 395 nm i 530 nm. Međutim, većina velikih dobavljača fokusira se na proizvodnju plavih 450nm-475NM ledova, koji se koriste za proizvodnju bijele svjetlosti s fosforom, i zelenih LED dioda u rasponu od 520nm-530nm za zeleno svjetlo na semaforu.

Brzi napredak i povećana efikasnost primećuju se u opsegu plavih talasnih dužina, posebno jer se trka za stvaranjem svetlijih i svetlijih izvora bele svetlosti nastavlja.

Tamnocrvena do skoro infracrvena (IRLED): 660nm-900 nm

Postoje mnoge varijacije u strukturi uređaja u ovoj regiji, ali svi koriste aluminijum-galijum arsenid AlGaAs ili GaAs materijale. Još uvijek postoji napor da se ovi uređaji učine efikasnijim, ali ova poboljšanja su postepena. Primjene uključuju infracrveni IR daljinski upravljač, noćno osvjetljenje, kontrolu industrijskog svjetla i razne medicinske primjene (660nm-680nm).

Kako LED diode rade

LED diode su poluvodičke diode koje emituju svjetlost kada se električna struja dovede u smjeru naprijed uređaja. Mora se primijeniti dovoljan napon kako bi elektroni prošli kroz zonu gubitka i spojili 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. Pojasni razmak poluprovodnika određuje talasnu dužinu emitovane svetlosti, a kraća talasna dužina jednaka je više energije, tako da materijal sa većim pojasom emituje kraću talasnu dužinu. Materijal sa većim razmakom pojasa takođe zahteva veći napon provodljivosti. Kratkotalasna UV plava LED ima prednji napon od 3,5 volti, dok bliska infracrvena LED ima naprijed napon od 1.5-2.0 volti.

Dostupnost i efikasnost talasne dužine

Visokoefikasna LED lampa može se proizvesti u bilo kojem rasponu valnih dužina, samo raspon od 535nm do 560nm ne može proizvesti visokoefikasna LED svjetla. Najvažniji faktori u komercijalizaciji određene talasne dužine odnose se na tržišni potencijal, potražnju i standardne talasne dužine. Ovo je posebno vidljivo u regijama od 420nm-460nm, 480nm-520nm i 680nm{10}}nm, jer se ovi rasponi talasnih dužina ne koriste široko. Ne postoji veliki broj proizvođača koji nude LED proizvode za ove opsege talasnih dužina. Ipak, moguće je pronaći male i srednje dobavljače koji mogu ponuditi ove specifične talasne dužine na osnovu potražnje kupaca. Svaka tehnika materijala ima raspon talasnih dužina u kojima je tačka najefikasnija. Ova tačka je vrlo blizu sredini svakog raspona. Kako se nivo dopinga poluvodiča povećava ili smanjuje od optimalne količine, efikasnost se smanjuje, zbog čega plave LED diode imaju veći izlaz od zelenog ili skoro UV svjetla, ćilibar ima više izlaza od žuto-zelenog, a bliski infracrveni je superiorniji od 660nm . Ako postoji izbor, najbolje je dizajnirati za centar raspona, a ne za rub, lakše je nabaviti proizvod ako ne radite na rubu tehnologije materijala.

Slika 1 - Primijenite jednačinu I=(Vcc-Vf)/RL da pronađete trenutnu vrijednost. Da bi se apsolutno odredio protok struje u krugu, svaki LED VF mora biti izmjeren i naveden odgovarajući otpor opterećenja. U praktičnim komercijalnim aplikacijama, Vcc je dizajniran da bude mnogo veći od VF-a, tako da male promjene u VF-u nemaju veliki utjecaj na ukupnu struju. Nedostatak ovog kola je što postoji veliki gubitak snage kroz RL. U aplikacijama u kojima je raspon radne temperature vrlo uzak (manje od 30 stepeni) ili gdje LED izlaz nije kritičan, može se koristiti jednostavno kolo koje koristi otpornik koji ograničava struju, kao što je prikazano na slici: Bolji način vožnje LED treba da koristi izvor konstantne struje (vidi sliku 2). Krug će osigurati istu struju od uređaja do uređaja i promjene temperature. Takođe ima manju potrošnju energije od jednostavnih otpornika za ograničavanje struje. Komercijalni LED drajveri dostupni su iz mnogo različitih izvora. Tipično, ove operacije koriste princip modulacije širine impulsa (PWM) za kontrolu svjetline.

Napajanje struje i napona na LED diodu

Iako su LED diode poluvodiči i zahtijevaju minimalni napon za rad, one su još uvijek diode i moraju raditi u strujnom režimu. U DC modu, LED diode rade na dva glavna načina. Najjednostavniji i najčešći je korištenje otpornika koji ograničava struju (vidi sliku 1). Nedostatak ove metode je veliki gubitak topline i snage u otporu. Da bi struja ostala stabilna između promjena temperature i uređaja, napon napajanja bi trebao biti mnogo veći od napona naprijed LED diode.

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

Kontakt informacije:

Ako imate bilo kakvu ideju, slobodno nam se obratite. Bez obzira gdje se nalaze naši kupci i koji su naši zahtjevi, mi ćemo slijediti naš cilj da našim kupcima pružimo visok kvalitet, niske cijene i najbolju uslugu.