Εκπομπή φωτός Δίοδοι: A Αστάρι

Οι ημιαγωγοί που μπορούν να αλλάξουν τη μορφή της ηλεκτρικής ενέργειας σε ενέργεια φωτός είναι γνωστοί ως δίοδοι εκπομπής φωτός ή LED. Τα LED συχνά κατηγοριοποιούνται σύμφωνα με ένα από τα τρία μήκη κύματος: υπεριώδες, ορατό ή υπέρυθρο. Το υλικό και η σύνθεση του ημιαγωγού καθορίζει το χρώμα του φωτός που εκπέμπεται από τη συσκευή.

Τα LED που διατίθενται στο εμπόριο και έχουν ισχύ εξόδου ενός στοιχείου τουλάχιστον 5 mW έχουν εύρος μήκους κύματος που εκτείνεται από 275 έως 950 nm. Ανεξάρτητα από τον κατασκευαστή, τα εξαρτήματα για κάθε εύρος μήκους κύματος προέρχονται όλα από την ίδια οικογένεια υλικών ημιαγωγών. Σε αυτήν την ανάρτηση, θα ρίξουμε μια ματιά υψηλού επιπέδου στη βιομηχανία των LED καθώς και θα παρέχουμε μια περίληψη του τρόπου λειτουργίας των LED. Υπάρχουν πολλά διαφορετικά είδη LED και θα μιλήσουμε για αυτά, μαζί με τα μήκη κύματος που σχετίζονται με αυτά, τα υλικά που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή τους και ορισμένες εφαρμογές για τα διάφορα φώτα.

Ultraviolet LEDs (UV LEDs): 240 έως 360 nm

Τα UV LED βρίσκουν την πιο κοινή εφαρμογή τους στον τομέα της βιομηχανικής ωρίμανσης, ακολουθούμενη από την απολύμανση νερού και στη συνέχεια τις ιατρικές και βιοϊατρικές εφαρμογές. Σε μήκη κύματος τόσο μικρά όσο τα 280 nm, ήταν δυνατό να δημιουργηθούν επίπεδα παραγωγής ισχύος που είναι μεγαλύτερα από 100 mW. Σε μήκη κύματος 360 nm ή μεγαλύτερα, το νιτρίδιο του γαλλίου/το νιτρίδιο του γαλλίου αργιλίου (GaN/AlGaN) είναι το υλικό που χρησιμοποιείται πιο συχνά για διόδους εκπομπής υπεριώδους φωτός (LED). Τα υλικά με τα δικά τους δικαιώματα πνευματικής ιδιοκτησίας χρησιμοποιούνται για μικρότερα μήκη κύματος. Τα μικρότερα μήκη κύματος κατασκευάζονται από λίγους μόνο επιλεγμένους παρόχους και οι τιμές για αυτά τα LED εξακολουθούν να είναι αρκετά υψηλές σε σύγκριση με την τιμολόγηση των υπόλοιπων προσφορών προϊόντων LED. Ωστόσο, η αγορά για μεγαλύτερα μήκη κύματος, αυτά με μήκος τουλάχιστον 360 nm, γίνεται πιο σταθερή ως αποτέλεσμα της πτώσης των τιμών και της αφθονίας των προμηθευτών.

LED που κυμαίνονται από σχεδόν υπεριώδες έως πράσινο: 395 έως 530 nm

Το νιτρίδιο του γαλλίου ινδίου (InGaN) είναι το υλικό που χρησιμοποιείται για την παραγωγή ειδών που εμπίπτουν σε αυτό το εύρος μήκους κύματος. Παρόλο που είναι θεωρητικά δυνατό να παραχθεί ένα μήκος κύματος σε οποιοδήποτε σημείο μεταξύ 395 και 530 nm, η συντριπτική πλειοψηφία των μεγάλων προμηθευτών εστιάζουν τις προσπάθειές τους στη δημιουργία μπλε LED (στην περιοχή από 450 έως 475 nm) για χρήση στην παραγωγή λευκού φωτός με φωσφόρους και πράσινα LED στην περιοχή από 520 έως 530 nm για χρήση στον πράσινο φωτισμό των σημάτων κυκλοφορίας. Η τεχνολογία πίσω από αυτά τα LED θεωρείται προηγμένη στους περισσότερους κύκλους. Κατά τη διάρκεια των τελευταίων ετών, έχει σημειωθεί μικρή έως καθόλου πρόοδος προς την αύξηση της οπτικής απόδοσης.

LED που κυμαίνονται από κίτρινο-πράσινο έως κόκκινο: 565 έως 645 nm

Το υλικό ημιαγωγών που χρησιμοποιείται για αυτό το εύρος μήκους κύματος είναι γνωστό ως φωσφίδιο γαλλίου αλουμινίου ινδίου ή για συντομία AlInGaP. Τα χρώματα σήμα κυκλοφορίας κίτρινο (590 nm) και σήμα κυκλοφορίας κόκκινο (625 nm) είναι αυτά που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή του τις περισσότερες φορές. Επιπλέον, τα ασβεστοπράσινα (ή κιτρινοπράσινα 565 nm) και τα πορτοκαλί (605 nm) μήκη κύματος είναι προσβάσιμα με αυτήν την τεχνολογία. Ωστόσο, η διαθεσιμότητά τους είναι πιο περιορισμένη.

Αξίζει να σημειωθεί ότι ούτε οι τεχνολογίες InGaN ούτε οι τεχνολογίες AlInGaP είναι πλέον ικανές να παράγουν έναν καθαρό πράσινο πομπό με μήκος κύματος 555 nm. Υπάρχουν ορισμένες παλαιότερες τεχνολογίες που δεν είναι τόσο αποτελεσματικές σε αυτήν την εντελώς πράσινη ζώνη, αλλά αυτές οι τεχνολογίες δεν θεωρούνται φωτεινές ή αποτελεσματικές. Αυτό οφείλεται εν μέρει στην έλλειψη ενδιαφέροντος και, κατά συνέπεια, στην έλλειψη ζήτησης από την αγορά, η οποία είχε ως αποτέλεσμα την έλλειψη χρηματοδότησης για την ανάπτυξη εναλλακτικών υλικών και διαδικασιών παραγωγής για αυτό το εύρος μήκους κύματος.

660 έως 900 νανόμετρα (nm), συχνά γνωστά ως "βαθύ κόκκινο έως σχεδόν υπέρυθρο" (IRLED)

Η δομή των συσκευών που χρησιμοποιούνται σε αυτήν την περιοχή μπορεί να λάβει μεγάλο αριθμό διαφορετικών μορφών, αλλά όλες χρησιμοποιούν κάποιο είδος υλικού αρσενιούχου γαλλίου (AlGaAs) ή αρσενικού γαλλίου (GaAs). Τα τηλεχειριστήρια υπερύθρων, ο φωτισμός νυχτερινής όρασης, οι βιομηχανικοί φωτοελέγχοι και οι διάφορες ιατρικές εφαρμογές (στα 660–680 nm) είναι όλα παραδείγματα εφαρμογών για αυτό το εύρος μήκους κύματος.

Η θεωρία εργασίας πίσω από τα LED

Τα LED είναι ένας τύπος διόδου ημιαγωγών που παράγουν φως όταν διέρχεται ηλεκτρικό ρεύμα μέσω της συσκευής προς την εμπρός κατεύθυνση. Πρέπει να εφαρμοστεί ηλεκτρική τάση στη συσκευή προκειμένου τα ηλεκτρόνια να κινηθούν στην περιοχή εξάντλησης και να συνδυαστούν με μια οπή στην άλλη πλευρά για να δημιουργήσουν ένα ζεύγος ηλεκτρονίων-οπών. Όταν συμβαίνει αυτό, το ηλεκτρόνιο εκπέμπει την αποθηκευμένη ενέργειά του με τη μορφή φωτός, το οποίο τελικά έχει ως αποτέλεσμα την εκπομπή ενός φωτονίου.

Το εκπεμπόμενο φως θα έχει μήκος κύματος που καθορίζεται από το διάκενο ζώνης του ημιαγωγού. Επειδή τα μικρότερα μήκη κύματος αντιστοιχούν σε υψηλότερα επίπεδα ενέργειας, ουσίες με μεγαλύτερο διάκενο ζώνης είναι υπεύθυνες για την εκπομπή μικρότερων μηκών κύματος. Η αγωγιμότητα σε υλικά με μεγαλύτερο διάκενο ζώνης απαιτεί τη χρήση υψηλότερων τάσεων. Τα LED που εκπέμπουν ένα μικρό μήκος κύματος μπλε υπεριώδους φωτός έχουν τάση προς τα εμπρός 3,5 V, ενώ τα LED που εκπέμπουν φως κοντά στο υπέρυθρο έχουν τάση προς τα εμπρός που κυμαίνεται από 1,5 έως 2.0 V.

Τα LED χρησιμοποιούνται επί του παρόντος σε μια μεγάλη ποικιλία τομέων και εφαρμογών σε μια ποικιλία βιομηχανιών. Αυτές οι συσκευές έχουν πολύ λογικές τιμές και ελκυστικές τόσο για την καταναλωτική αγορά όσο και για τη βιομηχανική αγορά ως αποτέλεσμα του υψηλού επιπέδου αξιοπιστίας, του υψηλού επιπέδου απόδοσης και του μειωμένου συνολικού κόστους συστήματος σε σύγκριση με λέιζερ και λαμπτήρες. Τα LED διατίθενται σε μια ποικιλία χρωμάτων και τεχνολογιών και το καθένα έχει σχεδιαστεί για να ταιριάζει σε μια συγκεκριμένη εφαρμογή και ένα σύνολο αναγκών.

Φως LED υψηλής ισχύος Uv

Χαρακτηριστικά:

● Οι λυχνίες UV υψηλής ισχύος έχουν παρόμοιο μέγεθος και σχήμα με τις συμβατικές μικροβιοκτόνες λάμπες υπεριώδους ακτινοβολίας, αλλά μπορούν να λειτουργούν σε υψηλότερη απόδοση UV.

● Το φως UV led υψηλής ισχύος χρησιμοποιούνται ευρέως σε συστήματα εξαναγκασμένου αεραγωγού και σε εφαρμογές απολύμανσης νερού.

● Το υπεριώδες φως led υψηλής ισχύος συναντάται συχνά σε εφαρμογές ελέγχου οσμών και φωτοχημικών.

● Διατίθεται σε εκδόσεις Low Ozone και Ozone Producing.

Προσδιορισμός: