Light-Emitting Diodit: Pohjustus

Puolijohteita, jotka voivat muuttaa sähköenergian muodon valoenergiaksi, tunnetaan valodiodeina tai LEDeinä. LEDit luokitellaan usein yhden kolmesta aallonpituudesta: ultravioletti, näkyvä tai infrapuna. Puolijohteen materiaali ja koostumus määräävät laitteen lähettämän valon värin.

Kaupallisesti saatavien LEDien, joiden yksielementtilähtöteho on vähintään 5 mW, aallonpituusalue ulottuu 275-950 nm:iin. Valmistajasta riippumatta kunkin aallonpituusalueen komponentit tulevat samasta puolijohdemateriaaliperheestä. Tässä viestissä tarkastelemme LED-teollisuutta korkealla tasolla ja annamme yleiskatsauksen LEDien toiminnasta. LEDejä on monia erilaisia, ja puhumme niistä, niihin liittyvistä aallonpituuksista, niiden valmistuksessa käytetyistä materiaaleista ja joistakin eri valojen sovelluksista.

Ultravioletti-LEDit (UV-LEDit): 240-360 nm

UV-LEDit löytävät yleisimmän käyttötarkoituksensa teollisen kovetuksen alalla, jota seuraa veden desinfiointi ja sitten lääketieteelliset ja biolääketieteelliset sovellukset. Niinkin lyhyillä kuin 280 nm:n aallonpituuksilla on voitu tuottaa yli 100 mW:n sähköntuotantoa. Yli 360 nm:n aallonpituuksilla galliumnitridi/alumiinigalliumnitridi (GaN/AlGaN) on materiaali, jota käytetään yleisimmin ultraviolettivaloa emittoivissa diodeissa (LED). Lyhyemmillä aallonpituuksilla käytetään materiaaleja, joilla on omat immateriaalioikeudet. Lyhyempiä aallonpituuksia valmistaa vain muutama valittu toimittaja, ja näiden LEDien hinnat ovat edelleen melko korkeat verrattuna muiden LED-tuotetarjonnan hinnoitteluun. Pitkien, vähintään 360 nm:n aallonpituuksien markkinat ovat kuitenkin muuttumassa vakaammiksi hintojen laskun ja toimittajien runsauden seurauksena.

LEDit, jotka vaihtelevat lähes ultraviolettisäteistä vihreään: 395 - 530 nm

Indiumgalliumnitridi (InGaN) on materiaali, jota käytetään tälle aallonpituusalueelle kuuluvien tuotteiden valmistukseen. Vaikka teoriassa on mahdollista tuottaa aallonpituus missä tahansa kohdassa välillä 395-530 nm, suurin osa suurista toimittajista keskittyy sinisten LEDien tuottamiseen (välillä 450-475 nm) käytettäväksi valkoisen valon tuotannossa. loisteaineilla ja vihreillä LEDeillä alueella 520-530 nm käytettäväksi liikennevalojen vihreässä valaistuksessa. Näiden LEDien takana olevaa tekniikkaa pidetään edistyneenä useimmissa piireissä. Muutaman viime vuoden aikana optisen tehokkuuden lisäämisessä on edistytty vain vähän tai ei ollenkaan.

LEDit vaihtelevat kelta-vihreästä punaiseen: 565 - 645 nm

Tälle aallonpituusalueelle käytetty puolijohdemateriaali tunnetaan nimellä alumiini-indiumgalliumfosfidi tai lyhyesti AlInGaP. Sen valmistukseen käytetään suurimman osan ajasta värejä liikennevalo keltainen (590 nm) ja liikennevalo punainen (625 nm). Lisäksi limenvihreät (tai kellertävänvihreät 565 nm) ja oranssit (605 nm) aallonpituudet ovat käytettävissä tällä tekniikalla; niiden saatavuus on kuitenkin rajoitetumpaa.

On huomionarvoista, että InGaN- tai AlInGaP-tekniikat eivät nyt pysty tuottamaan puhdasta vihreää emitteriä, jonka aallonpituus on 555 nm. Jotkut vanhemmat tekniikat eivät ole yhtä tehokkaita tällä täysin vihreällä vyöhykkeellä, mutta niitä ei pidetä kirkkaina tai tehokkaina. Tämä johtuu osittain kiinnostuksen puutteesta ja sitä kautta kysynnän puutteesta markkinoilla, mikä on johtanut rahoituksen puutteeseen vaihtoehtoisten materiaalien ja valmistusprosessien kehittämiseksi tälle aallonpituusalueelle.

660–900 nanometriä (nm), joka tunnetaan usein nimellä "syvän punaisesta lähiinfrapunaan" (IRLED)

Tällä alueella käytettävien laitteiden rakenne voi saada monia eri muotoja, mutta niissä kaikissa käytetään jonkinlaista alumiinigalliumarsenidi (AlGaAs) tai galliumarsenid (GaAs) materiaalia. Infrapunakaukosäätimet, pimeänäkövalaistus, teolliset valonohjaimet ja erilaiset lääketieteelliset sovellukset (660–680 nm:ssä) ovat kaikki esimerkkejä tämän aallonpituusalueen sovelluksista.

LEDien taustalla oleva toimintateoria

LEDit ovat puolijohdediodeja, jotka tuottavat valoa, kun sähkövirta johdetaan laitteen läpi eteenpäin. Laitteeseen on syötettävä sähköjännite, jotta elektronit voivat liikkua tyhjennysalueen poikki ja yhdistää toisella puolella olevaan reikään elektroni-reikäparin muodostamiseksi. Kun tämä tapahtuu, elektroni luovuttaa varastoitunutta energiaansa valon muodossa, mikä lopulta johtaa fotonin emissioon.

Lähetetyllä valolla on aallonpituus, joka määräytyy puolijohteen kaistanvälin mukaan. Koska lyhyemmät aallonpituudet vastaavat korkeampia energiatasoja, aineet, joilla on suurempi kaistaväli, ovat vastuussa lyhyempien aallonpituuksien lähettämisestä. Johtavuus materiaaleissa, joissa on suurempi kaistaväli, edellyttää korkeampien jännitteiden käyttöä. Lyhyen aallonpituuden UV-sinistä valoa lähettävien LEDien myötäsuuntainen jännite on 3,5 V, kun taas lähi-infrapunavaloa lähettävien LEDien myötäjännite vaihtelee välillä 1,5–2.{7}} V.

LEDejä käytetään tällä hetkellä monilla eri aloilla ja sovelluksissa useilla eri aloilla. Nämä laitteet ovat erittäin edullisia ja houkuttelevat sekä kuluttaja- että teollisuusmarkkinoita korkean luotettavuuden, korkean tehokkuuden ja alhaisempien järjestelmän kokonaiskustannusten ansiosta lasereihin ja lamppuihin verrattuna. LEDejä on saatavilla useissa eri väreissä ja tekniikoissa, ja jokainen on suunniteltu sopimaan tiettyyn sovellukseen ja tarpeisiin.

Tehokas UV-LED-valo

Ominaisuudet:

● Suuritehoiset UV-LED-valot ovat kooltaan ja muodoltaan samanlaisia ​​kuin tavanomaiset bakteereita tappavat UV-lamput, mutta ne pystyvät toimimaan suuremmalla UV-teholla.

● Korkeatehoisia UV-LED-valoja käytetään laajalti pakotetuissa ilmakanavajärjestelmissä ja veden desinfiointisovelluksissa.

● Korkeatehoisia UV-LED-valoja käytetään usein hajuntorjunta- ja fotokemiallisissa sovelluksissa.

● Saatavana alhainen otsonia ja otsonia tuottava versio.

Tekniset tiedot: