Что такое светоизлучающий лазерный диод?

Фото лазерный диод ВЕЛ полупроводник, преобразующий электрическую энергию в световую. Цвет излучаемого света зависит от материала и состава полупроводника. Светодиоды обычно делятся на три длины волны: ультрафиолетовую, видимую и инфракрасную. Коммерческие светодиоды имеют выходную мощность одного пикселя не менее 5 мВт и диапазон длин волн от 360 до 950 нм, каждый из которых изготовлен из определенного полупроводникового материала.

УФ-светодиод: 320-360 нм

УФ-светодиоды быстро коммерциализируются, особенно для промышленного отверждения и медицинского/биомедицинского применения. До недавнего времени нижняя граница длины волны высокоэффективных чипов смещалась с 390 нм до 360 нм, и в ближайшие несколько лет в регионе могут появиться высокоэффективные чипы с длиной волны 320 нм.

От ближнего ультрафиолета до зеленого светодиода: 395 нм -530 нм

Материалом для продукта с диапазоном длин волн является нитрид индия-галлия InGaN, который технически может работать с длиной волны от 395 до 530 нм. Однако большинство крупных поставщиков сосредоточены на производстве синих-475NM-светодиодов с длиной волны 450 нм, которые используются для производства белого света с люминофорами, и зеленых светодиодов с длиной волны 520 нм-530нм для зеленого освещения сигналов светофора.

Быстрый прогресс и повышенная эффективность отмечаются в синем диапазоне длин волн, особенно по мере того, как продолжается гонка за созданием все более и более ярких источников белого света.

От глубокого красного до ближнего инфракрасного (IRLED): 660 нм -900 нм

В этом регионе существует множество вариаций структуры устройства, но все они используют материалы из арсенида алюминия-галлия AlGaAs или GaAs. Все еще существует стремление сделать эти устройства более эффективными, но эти улучшения носят постепенный характер. Области применения включают инфракрасный ИК-пульт дистанционного управления, освещение ночного видения, управление промышленным освещением и различные медицинские приложения (660 нм -680 нм).

Как работают светодиоды

Светодиоды представляют собой полупроводниковые диоды, которые излучают свет, когда электрический ток подается в прямом направлении устройства. Должно быть приложено достаточное напряжение, чтобы электроны прошли через зону потерь и соединились с дыркой на другой стороне, чтобы сформировать электронно-дырочную пару. Когда это происходит, электрон высвобождает свою энергию в виде света, результатом чего является испускание фотонов. Ширина запрещенной зоны полупроводника определяет длину волны излучаемого света, а более короткая длина волны соответствует большей энергии, поэтому материал с большей шириной запрещенной зоны излучает более короткую длину волны. Материал с большей шириной запрещенной зоны также требует более высокого напряжения проводимости. Коротковолновый синий УФ-светодиод имеет прямое напряжение 3,5 вольт, а светодиод ближнего инфракрасного диапазона имеет прямое напряжение 1,5-2.0 вольт.

Наличие длин волн и эффективность

Высокоэффективные светодиоды могут производиться в любом диапазоне длин волн, только в диапазоне от 535 до 560 нм нельзя производить высокоэффективные светодиоды. Наиболее важные факторы коммерциализации конкретной длины волны связаны с рыночным потенциалом, спросом и стандартными для отрасли длинами волн. Это особенно заметно в областях 420 нм-460нм, 480 нм-520нм и 680 нм-800нм, поскольку эти диапазоны длин волн не используются широко. Существует не так много производителей, предлагающих светодиодную продукцию для этих диапазонов длин волн. Тем не менее, можно найти мелких и средних поставщиков, которые могут предложить эти конкретные длины волн в зависимости от потребительского спроса. Каждая технология обработки материалов имеет диапазон длин волн, в котором пятно наиболее эффективно. Эта точка находится очень близко к середине каждого диапазона. По мере того, как уровень легирования полупроводников увеличивается или уменьшается по сравнению с оптимальным значением, эффективность снижается, поэтому синие светодиоды имеют большую мощность, чем зеленый или ближний УФ свет, янтарные имеют большую мощность, чем желто-зеленый, а ближний инфракрасный свет превосходит 660 нм. . Если есть выбор, лучше всего проектировать для центра диапазона, а не для края, легче получить продукт, если вы не работаете на краю технологии материалов.

Рисунок 1 - Примените уравнение I=(Vcc-Vf)/RL, чтобы найти текущее значение. Чтобы точно определить ток, протекающий в цепи, необходимо измерить VF каждого светодиода и указать соответствующее сопротивление нагрузки. В практических коммерческих приложениях Vcc спроектирован так, чтобы быть намного больше, чем VF, так что небольшие изменения в VF не оказывают большого влияния на общий ток. Недостатком этой схемы являются большие потери мощности через РЛ. В приложениях, где диапазон рабочих температур очень узок (менее 30 градусов) или где выходная мощность светодиода не критична, можно использовать простую схему, в которой используется токоограничивающий резистор, как показано на рисунке: Лучший способ управления светодиод должен использовать источник постоянного тока (см. рисунок 2). Схема будет обеспечивать одинаковый ток от устройства к устройству и перепады температуры. Он также имеет более низкое энергопотребление, чем при использовании простых токоограничивающих резисторов. Коммерческие готовые драйверы светодиодов доступны из разных источников. Обычно в этих операциях используется принцип широтно-импульсной модуляции (ШИМ) для управления яркостью.

Подача тока и напряжения на светодиод

Хотя светодиоды являются полупроводниками и требуют минимального напряжения для работы, они все же являются диодами и должны работать в токовом режиме. В режиме постоянного тока светодиоды работают двумя основными способами. Самым простым и распространенным является использование токоограничивающего резистора (см. рис. 1). Недостатком этого метода являются большие потери тепла и мощности на сопротивление. Чтобы ток оставался стабильным между изменениями температуры и устройствами, напряжение питания должно быть намного больше, чем прямое напряжение светодиода.

Рисунок 2 - Пример точной стабильной схемы. Эту схему часто называют источником постоянного тока. Обратите внимание, что ток питания определяется напряжением питания (Vcc) минус Vin, деленным на R1, (Vcc-VIN)/R1.

Контактная информация:

Если у вас есть какие-либо идеи, не стесняйтесь говорить с нами. Независимо от того, где находятся наши клиенты и каковы наши требования, мы будем следовать нашей цели, чтобы предоставить нашим клиентам высокое качество, низкие цены и лучший сервис.