Світлодіоди: Початок

Напівпровідники, які можуть змінювати форму електричної енергії на світлову енергію, відомі як світлодіоди або світлодіоди. Світлодіоди часто класифікують відповідно до однієї з трьох довжин хвиль: ультрафіолетового, видимого або інфрачервоного. Матеріал і склад напівпровідника визначають колір світла, яке випромінює пристрій.

Комерційно доступні світлодіоди з вихідною потужністю одного елемента не менше 5 мВт мають діапазон довжин хвиль від 275 до 950 нм. Незалежно від виробника, усі компоненти для кожного діапазону довжин хвиль походять з одного сімейства напівпровідникових матеріалів. У цій публікації ми розглянемо індустрію світлодіодів на високому рівні, а також надамо загальні відомості про те, як працюють світлодіоди. Існує багато різних типів світлодіодів, і ми поговоримо про них разом із відповідними їм довжинами хвиль, матеріалами, які використовуються в їх конструкції, і деякими застосуваннями для різних джерел світла.

Ультрафіолетові світлодіоди (УФ-світлодіоди): від 240 до 360 нм

Ультрафіолетові світлодіоди знаходять своє найпоширеніше застосування в галузі промислового затвердіння, за яким слідує дезінфекція води, а потім медицина та біомедичні застосування. На довжинах хвиль до 280 нм можна було генерувати рівні виробництва електроенергії, які перевищують 100 мВт. Для довжин хвиль 360 нм або більше нітрид галію/нітрид галію алюмінію (GaN/AlGaN) є матеріалом, який найчастіше використовується для ультрафіолетових світлодіодів (LED). Для коротших хвиль використовуються матеріали з власними правами інтелектуальної власності. Коротші довжини хвиль виробляються лише кількома вибраними постачальниками, і ціни на ці світлодіоди все ще досить високі порівняно з цінами на решту пропозицій світлодіодної продукції. Однак ринок більш довгих хвиль, щонайменше 360 нм, стає більш стабільним внаслідок падіння цін і великої кількості постачальників.

Діапазон світлодіодів від ультрафіолетового до зеленого: від 395 до 530 нм

Нітрид індію-галію (InGaN) є матеріалом, який використовується для виробництва предметів, що потрапляють у цей діапазон довжин хвиль. Незважаючи на те, що теоретично можливо створити довжину хвилі в будь-якій точці від 395 до 530 нм, переважна більшість великих постачальників зосереджують свої зусилля на створенні синіх світлодіодів (в діапазоні від 450 до 475 нм) для використання у виробництві білого світла. з люмінофорами та зеленими світлодіодами в діапазоні від 520 до 530 нм для використання в зеленому освітленні сигналів світлофора. Технологія, що лежить в основі цих світлодіодів, у більшості кіл вважається передовою. Протягом останніх кількох років у підвищенні оптичної ефективності не було досягнуто майже ніякого прогресу.

Світлодіоди в діапазоні від жовто-зеленого до червоного: від 565 до 645 нм

Напівпровідниковий матеріал, який використовується для цього діапазону довжин хвиль, відомий як фосфід алюмінію, індію, галію, або скорочено AlInGaP. Кольори сигналу світлофора жовтий (590 нм) і червоний сигнал світлофора (625 нм) – це ті, які використовуються для його виготовлення в більшості випадків. Крім того, за допомогою цієї технології доступні салатово-зелені (або жовтувато-зелені 565 нм) і помаранчеві (605 нм) довжини хвиль; однак їх доступність більш обмежена.

Варто відзначити, що ні технології InGaN, ні AlInGaP зараз не здатні виробляти чистий зелений випромінювач з довжиною хвилі 555 нм. Є деякі старіші технології, які не настільки ефективні в цій повністю зеленій зоні, але ці технології не вважаються яскравими чи ефективними. Частково це пов’язано з відсутністю інтересу та, як наслідок, попиту на ринку, що призвело до браку фінансування для розробки альтернативних матеріалів і виробничих процесів для цього діапазону довжин хвиль.

660–900 нанометрів (нм), часто відомий як «темно-червоний до ближнього інфрачервоного» (IRLED)

Структура пристроїв, що використовуються в цьому регіоні, може приймати велику кількість різних форм, але всі вони використовують певний матеріал арсеніду галію (AlGaAs) або арсеніду галію (GaAs). Інфрачервоні пульти дистанційного керування, освітлення нічного бачення, промислові фотоконтролі та різні медичні програми (на 660–680 нм) — усе це приклади застосувань для цього діапазону довжин хвиль.

Робоча теорія світлодіодів

Світлодіоди — це тип напівпровідникових діодів, які випромінюють світло, коли електричний струм пропускається через пристрій у прямому напрямку. Електрична напруга повинна бути прикладена до пристрою, щоб електрони рухалися через область виснаження і об’єднувалися з діркою з іншого боку, щоб створити пару електронно-дірку. Коли це відбувається, електрон віддає свою збережену енергію у вигляді світла, що в кінцевому підсумку призводить до випромінювання фотона.

Випромінюване світло матиме довжину хвилі, яка визначається шириною забороненої зони напівпровідника. Оскільки більш короткі довжини хвиль відповідають вищим енергетичним рівням, речовини з більшою забороненою зоною відповідальні за випромінювання коротших хвиль. Провідність у матеріалах з більшою забороненою зоною вимагає використання вищих напруг. Світлодіоди, які випромінюють ультрафіолетове світло з короткою довжиною хвилі, мають пряму напругу 3,5 В, тоді як світлодіоди, які випромінюють ближнє інфрачервоне світло, мають пряму напругу в діапазоні від 1,5 до 2.0 В.

Світлодіоди в даний час використовуються в широкому спектрі секторів і застосувань у різних галузях промисловості. Ці пристрої дуже доступні та привабливі як для споживчого, так і для промислового ринку завдяки високому рівню надійності, високому рівню ефективності та зниженій загальній вартості системи порівняно з лазерами та лампами. Світлодіоди пропонуються в різних кольорах і технологіях, і кожен з них розроблено відповідно до певного застосування та набору потреб.

Високопотужний ультрафіолетовий світлодіод

особливості:

● УФ-світлодіодні лампи високої потужності схожі за розміром і формою на звичайні бактерицидні УФ-лампи, але здатні працювати з вищою потужністю УФ.

● Ультрафіолетове світлодіодне світло високої потужності широко використовується в системах примусового повітропроводу та дезінфекції води.

● Ультрафіолетове світлодіодне світло високої потужності часто використовується для контролю запахів і фотохімічних застосувань.

● Доступний у версіях із низьким вмістом озону та з виробленням озону.

Специфікація: