Diody elektroluminescencyjne: elementarz

Półprzewodniki, które mogą zmieniać formę energii elektrycznej w energię świetlną, są znane jako diody elektroluminescencyjne lub diody LED. Diody LED są często klasyfikowane według jednej z trzech długości fal: ultrafioletowe, widzialne lub podczerwone. Materiał i skład półprzewodnika określa kolor światła emitowanego przez urządzenie.

Dostępne w handlu diody LED o mocy wyjściowej jednego elementu wynoszącej co najmniej 5 mW mają długość fali w zakresie od 275 do 950 nm. Niezależnie od producenta, wszystkie komponenty dla każdego zakresu długości fali pochodzą z tej samej rodziny materiałów półprzewodnikowych. W tym poście przyjrzymy się branży LED z wysokiego poziomu, a także przedstawimy zarys działania diod LED. Istnieje wiele różnych rodzajów diod LED, a my porozmawiamy o nich, wraz z korelującymi z nimi długościami fal, materiałami używanymi do ich budowy i niektórymi zastosowaniami dla różnych świateł.

Diody ultrafioletowe (diody UV): 240 do 360 nm

Diody LED UV znajdują swoje najpowszechniejsze zastosowanie w dziedzinie utwardzania przemysłowego, następnie dezynfekcji wody, a następnie w zastosowaniach medycznych i biomedycznych. Przy długości fali tak krótkiej, jak 280 nm, możliwe było generowanie poziomów produkcji energii większych niż 100 mW. Przy długości fali 360 nm lub dłuższej azotek galu/azotek glinu i galu (GaN/AlGaN) jest materiałem najczęściej stosowanym w diodach elektroluminescencyjnych (LED). Materiały z własnymi prawami własności intelektualnej są używane dla krótszych fal. Krótsze długości fal są wytwarzane przez zaledwie kilku wybranych dostawców, a ceny tych diod LED są nadal dość wysokie w porównaniu z cenami pozostałych oferowanych produktów LED. Jednak rynek dłuższych fal, o długości co najmniej 360 nm, staje się bardziej stabilny w wyniku spadających cen i obfitości dostawców.

Diody LED w zakresie od bliskiego ultrafioletu do zielonego: 395 do 530 nm

Azotek indu i galu (InGaN) jest materiałem używanym do produkcji przedmiotów mieszczących się w tym zakresie długości fal. Chociaż teoretycznie możliwe jest wytworzenie długości fali w dowolnym punkcie między 395 a 530 nm, zdecydowana większość dużych dostawców koncentruje swoje wysiłki na wytwarzaniu niebieskich diod LED (w zakresie od 450 do 475 nm) do wykorzystania w produkcji światła białego z luminoforami i zielonymi diodami LED w zakresie od 520 do 530 nm do stosowania w zielonym oświetleniu sygnalizacji świetlnej. Technologia stojąca za tymi diodami LED jest uważana za zaawansowaną w większości kręgów. W ciągu ostatnich kilku lat poczyniono niewielkie lub żadne postępy w kierunku zwiększenia wydajności optycznej.

Diody LED w zakresie od żółto-zielonego do czerwonego: 565 do 645 nm

Materiał półprzewodnikowy stosowany w tym zakresie długości fal jest znany jako fosforek glinowo-indowo-galowy lub w skrócie AlInGaP. Kolory żółty sygnalizacyjny (590 nm) i czerwony sygnalizacyjny (625 nm) są najczęściej używane do jego produkcji. Ponadto dzięki tej technologii dostępne są długości fali limonkowo-zielonej (lub żółtawo-zielonej 565 nm) i pomarańczowej (605 nm); jednak ich dostępność jest bardziej ograniczona.

Warto zauważyć, że ani technologie InGaN, ani AlInGaP nie są obecnie w stanie wytworzyć czysto zielonego emitera o długości fali 555 nm. Istnieje kilka starszych technologii, które nie są tak wydajne w tej całkowicie zielonej strefie, ale te technologie nie są uważane za jasne ani wydajne. Wynika to częściowo z braku zainteresowania, a co za tym idzie braku popytu ze strony rynku, co skutkowało brakiem finansowania opracowania alternatywnych materiałów i procesów produkcyjnych dla tego zakresu długości fal.

660 do 900 nanometrów (nm), często określane jako „głęboka czerwień do bliskiej podczerwieni” (IRLED)

Struktura urządzeń używanych w tym regionie może przybierać wiele różnych form, ale wszystkie wykorzystują jakiś materiał z arsenku glinu i galu (AlGaAs) lub arsenku galu (GaAs). Zdalne sterowanie na podczerwień, oświetlenie noktowizyjne, przemysłowe fotokontrole i różne zastosowania medyczne (przy 660–680 nm) to przykłady zastosowań tego zakresu długości fal.

Teoria działania diod LED

Diody LED to rodzaj diody półprzewodnikowej, która wytwarza światło, gdy prąd elektryczny przepływa przez urządzenie w kierunku do przodu. Do urządzenia należy przyłożyć napięcie elektryczne, aby elektrony mogły przemieszczać się przez obszar zubożenia i łączyć się z otworem po drugiej stronie, tworząc parę elektron-dziura. Gdy tak się dzieje, elektron oddaje zmagazynowaną energię w postaci światła, co ostatecznie skutkuje emisją fotonu.

Emitowane światło będzie miało długość fali określoną przez pasmo wzbronione półprzewodnika. Ponieważ krótsze długości fal odpowiadają wyższym poziomom energii, substancje z większym pasmem wzbronionym są odpowiedzialne za emitowanie krótszych fal. Przewodzenie w materiałach o większym pasmie wzbronionym wymaga stosowania wyższych napięć. Diody LED emitujące światło niebieskie UV o krótkiej długości fali mają napięcie przewodzenia 3,5 V, podczas gdy diody LED emitujące światło bliskiej podczerwieni mają napięcie przewodzenia w zakresie od 1,5 do 2,{7}} V.

Diody LED są obecnie stosowane w wielu różnych sektorach i zastosowaniach w różnych gałęziach przemysłu. Urządzenia te są niedrogie i atrakcyjne zarówno dla rynku konsumenckiego, jak i przemysłowego, ze względu na wysoki poziom niezawodności, wysoki poziom wydajności i obniżony całkowity koszt systemu w porównaniu z laserami i lampami. Diody LED są dostępne w różnych kolorach i technologiach, a każda z nich została zaprojektowana pod kątem określonego zastosowania i zestawu potrzeb.

Światło LED o dużej mocy UV

Cechy:

● Lampy UV LED o dużej mocy są podobne pod względem wielkości i kształtu do konwencjonalnych bakteriobójczych lamp UV, ale mogą pracować z wyższą mocą UV.

● Lampy UV o dużej mocy są szeroko stosowane w systemach kanałów wentylacyjnych oraz w aplikacjach do dezynfekcji wody.

● Lampy UV o dużej mocy są często stosowane w kontroli zapachów i zastosowaniach fotochemicznych.

● Dostępne w wersjach z niskim poziomem ozonu i wytwarzaniem ozonu.

Specyfikacja: