Τι είναι μια δίοδος λέιζερ που εκπέμπει φως;

Φωτογραφική δίοδος λέιζερ LED είναι ένας ημιαγωγός που μετατρέπει την ηλεκτρική ενέργεια σε φωτεινή. Το χρώμα του φωτός που εκπέμπεται εξαρτάται από το υλικό και τη σύνθεση του ημιαγωγού. Τα LED χωρίζονται συνήθως σε τρία μήκη κύματος: υπεριώδες, ορατό και υπέρυθρο. Οι εμπορικές λυχνίες LED έχουν μια έξοδο ενός εικονοστοιχείου τουλάχιστον 5 mW και εύρος μήκους κύματος από 360 nm έως 950 nm, το καθένα κατασκευασμένο από ένα συγκεκριμένο υλικό ημιαγωγών.

UV LED: 320-360nm

Τα UV LED κυκλοφορούν γρήγορα στο εμπόριο, ειδικά για βιομηχανικές εφαρμογές σκλήρυνσης και ιατρικές/βιοϊατρικές χρήσεις. Μέχρι πρόσφατα, το όριο χαμηλότερου μήκους κύματος υψηλής απόδοσης τσιπ μετατοπίστηκε από τα 390 nm στα 360 nm και οι εξελίξεις τα επόμενα χρόνια ενδέχεται να δουν τσιπ υψηλής απόδοσης 320 nm να διατίθενται στο εμπόριο στην περιοχή.

Κοντά στην υπεριώδη έως πράσινη λυχνία LED: 395nm-530nm

Το υλικό για το προϊόν εύρους μήκους κύματος είναι το νιτρίδιο του γαλλίου InGaN, το οποίο είναι τεχνικά ικανό για μήκος κύματος μεταξύ 395 nm και 530 nm. Ωστόσο, οι περισσότεροι μεγάλοι προμηθευτές επικεντρώνονται στην κατασκευή μπλε 450nm-475NMled, τα οποία χρησιμοποιούνται για την κατασκευή λευκού φωτός με φωσφόρους, και πράσινων led στην περιοχή 520nm-530nm για πράσινο φωτισμό σημάτων κυκλοφορίας.

Γρήγορες εξελίξεις και αυξημένη απόδοση σημειώνονται στο εύρος του μπλε μήκους κύματος, ειδικά καθώς ο αγώνας για τη δημιουργία φωτεινότερων και φωτεινότερων πηγών λευκού φωτός συνεχίζεται.

Βαθύ κόκκινο έως σχεδόν υπέρυθρο (IRLED): 660nm-900 nm

Υπάρχουν πολλές παραλλαγές στη δομή της συσκευής σε αυτήν την περιοχή, αλλά όλες χρησιμοποιούν υλικά αρσενιδίου αλουμινίου γαλλίου AlGaAs ή GaAs. Υπάρχει ακόμη μια ώθηση για να γίνουν αυτές οι συσκευές πιο αποτελεσματικές, αλλά αυτές οι βελτιώσεις είναι σταδιακές. Οι εφαρμογές περιλαμβάνουν τηλεχειριστήριο υπερύθρων υπερύθρων, φωτισμό νυχτερινής όρασης, έλεγχο βιομηχανικού φωτός και διάφορες ιατρικές εφαρμογές (660nm-680nm).

Πώς λειτουργούν τα LED

Τα LED είναι διόδους ημιαγωγών που εκπέμπουν φως όταν εφαρμόζεται ηλεκτρικό ρεύμα στην προς τα εμπρός κατεύθυνση της συσκευής. Πρέπει να εφαρμοστεί αρκετή τάση ώστε τα ηλεκτρόνια να περάσουν από τη ζώνη απώλειας και να συνδυαστούν με την οπή στην άλλη πλευρά για να σχηματίσουν ένα ζεύγος ηλεκτρονίων-οπών. Όταν συμβεί αυτό, το ηλεκτρόνιο απελευθερώνει την ενέργειά του με τη μορφή φωτός και το αποτέλεσμα είναι η εκπομπή φωτονίων. Το διάκενο ζώνης ενός ημιαγωγού καθορίζει το μήκος κύματος του εκπεμπόμενου φωτός και ένα μικρότερο μήκος κύματος ισοδυναμεί με περισσότερη ενέργεια, επομένως ένα υλικό με μεγαλύτερο διάκενο ζώνης εκπέμπει μικρότερο μήκος κύματος. Ένα υλικό με μεγαλύτερο διάκενο ζώνης απαιτεί επίσης υψηλότερη τάση αγωγιμότητας. Το μπλε LED μικρού κύματος υπεριώδους ακτινοβολίας έχει τάση προς τα εμπρός 3,5 βολτ, ενώ το εγγύς υπέρυθρο LED έχει τάση προς τα εμπρός 1.5-2.0 βολτ.

Διαθεσιμότητα και αποτελεσματικότητα μήκους κύματος

Το υψηλής απόδοσης led μπορεί να παραχθεί σε οποιοδήποτε εύρος μήκους κύματος, μόνο το εύρος 535nm έως 560nm δεν μπορεί να παράγει φώτα led υψηλής απόδοσης. Οι πιο σημαντικοί παράγοντες στην εμπορευματοποίηση ενός συγκεκριμένου μήκους κύματος σχετίζονται με το δυναμικό της αγοράς, τη ζήτηση και τα βιομηχανικά πρότυπα μήκη κύματος. Αυτό είναι ιδιαίτερα εμφανές στις περιοχές 420nm-460nm, 480nm-520nm και 680nm-800nm, επειδή αυτές οι περιοχές μηκών κύματος δεν χρησιμοποιούνται ευρέως. Δεν υπάρχει μεγάλος αριθμός κατασκευαστών που προσφέρουν προϊόντα LED για αυτές τις περιοχές μήκους κύματος. Ωστόσο, είναι δυνατό να βρεθούν μικρομεσαίοι προμηθευτές που μπορούν να προσφέρουν αυτά τα συγκεκριμένα μήκη κύματος με βάση τη ζήτηση των πελατών. Κάθε τεχνική υλικού έχει ένα εύρος μηκών κύματος στο οποίο το σημείο είναι πιο αποτελεσματικό. Αυτό το σημείο είναι πολύ κοντά στη μέση κάθε περιοχής. Καθώς το επίπεδο ντόπινγκ των ημιαγωγών αυξάνεται ή μειώνεται από τη βέλτιστη ποσότητα, η απόδοση μειώνεται, γι' αυτό τα μπλε LED έχουν μεγαλύτερη απόδοση από το πράσινο ή το φως σχεδόν UV, το πορτοκαλί έχει περισσότερη έξοδο από το κίτρινο-πράσινο και το εγγύς υπέρυθρο είναι ανώτερο από 660 nm . Εάν πρέπει να κάνετε μια επιλογή, είναι καλύτερο να σχεδιάσετε για το κέντρο της σειράς και όχι για την άκρη, είναι ευκολότερο να αποκτήσετε το προϊόν εάν δεν εργάζεστε στα άκρα της τεχνολογίας υλικών.

Σχήμα 1 - Εφαρμόστε την εξίσωση I=(Vcc-Vf)/RL για να βρείτε την τρέχουσα τιμή. Για να προσδιοριστεί απόλυτα η ροή ρεύματος στο κύκλωμα, πρέπει να μετρηθεί κάθε LED VF και να καθοριστεί η κατάλληλη αντίσταση φορτίου. Σε πρακτικές εμπορικές εφαρμογές, το Vcc είναι σχεδιασμένο να είναι πολύ μεγαλύτερο από το VF, έτσι ώστε οι μικρές αλλαγές στο VF να μην έχουν μεγάλη επίδραση στο συνολικό ρεύμα. Το μειονέκτημα αυτού του κυκλώματος είναι ότι υπάρχει μεγάλη απώλεια ισχύος μέσω του RL. Σε εφαρμογές όπου το εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας είναι πολύ στενό (λιγότερο από 30 μοίρες) ή όπου η έξοδος LED δεν είναι κρίσιμη, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένα απλό κύκλωμα που χρησιμοποιεί μια αντίσταση περιορισμού ρεύματος, όπως φαίνεται στο σχήμα: Ένας καλύτερος τρόπος οδήγησης ένα LED είναι να χρησιμοποιεί μια πηγή σταθερού ρεύματος (βλ. Εικόνα 2). Το κύκλωμα θα παρέχει το ίδιο ρεύμα από συσκευή σε συσκευή και υπερβολικές αλλαγές θερμοκρασίας. Έχει επίσης χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας από τη χρήση απλών αντιστάσεων περιορισμού ρεύματος. Εμπορικά, εκτός ραφιού προγράμματα οδήγησης LED είναι διαθέσιμα από πολλές διαφορετικές πηγές. Συνήθως, αυτές οι λειτουργίες χρησιμοποιούν την αρχή της διαμόρφωσης πλάτους παλμού (PWM) του ελέγχου φωτεινότητας.

Δώστε ρεύμα και τάση στο led

Αν και τα LED είναι ημιαγωγοί και απαιτούν ελάχιστη τάση για να λειτουργήσουν, εξακολουθούν να είναι δίοδοι και πρέπει να λειτουργούν σε λειτουργία ρεύματος. Στη λειτουργία DC, τα led λειτουργούν με δύο βασικούς τρόπους. Η απλούστερη και πιο συνηθισμένη είναι η χρήση μιας αντίστασης περιορισμού ρεύματος (βλ. Εικόνα 1). Το μειονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι η υψηλή απώλεια θερμότητας και ισχύος στην αντίσταση. Προκειμένου το ρεύμα να παραμένει σταθερό μεταξύ των αλλαγών θερμοκρασίας και των συσκευών, η τάση τροφοδοσίας θα πρέπει να είναι πολύ μεγαλύτερη από την προς τα εμπρός τάση του LED.

Εικόνα 2 - Παράδειγμα ακριβούς σταθερού κυκλώματος. Αυτό το κύκλωμα αναφέρεται συχνά ως πηγή σταθερού ρεύματος. Σημειώστε ότι το ρεύμα τροφοδοσίας καθορίζεται από την τάση τροφοδοσίας (Vcc) μείον Vin διαιρούμενη με R1, (Vcc-VIN)/R1.

Στοιχεία επικοινωνίας:

Εάν έχετε οποιεσδήποτε ιδέες, μη διστάσετε να μιλήσετε μαζί μας. Ανεξάρτητα από το πού βρίσκονται οι πελάτες μας και ποιες είναι οι απαιτήσεις μας, θα ακολουθήσουμε τον στόχο μας να παρέχουμε στους πελάτες μας υψηλή ποιότητα, χαμηλές τιμές και την καλύτερη εξυπηρέτηση.