Твердотельный свет или светодиод или светодиод

1. Что такое светоизлучающий диод? Светодиод ( LED ) - это особый тип PN-диод , Светодиод специально...
2. Затемнение
3. надежность

Что такое светоизлучающий диод? Светодиод

( LED ) - это особый тип PN-диод , Светодиод специально легирован и изготовлен из особого типа полупроводника. Этот диод может излучать свет, когда он находится в прямом смещенном состоянии.

Фосфид алюминия-индия-галлия (AlInGaP) и нитрид индия-галлия (InGaN) являются двумя наиболее часто используемыми полупроводниками для светодиодных технологий. В более старых светодиодных технологиях использовался фосфид арсенида галлия (GaAsP), фосфид галлия (GaP) и арсенид алюминия-галлия (AlGaAs).

Светодиоды генерируют видимое излучение в результате явления электролюминесценции, когда постоянный ток низкого напряжения подается на кристалл с легированной примесью, содержащий pn-переход, как показано на диаграмме ниже. Легирование обычно проводится с элементами из столбцов III и V периодической таблицы. Когда прямой смещенный ток, IF, возбуждает pn-переход, он излучает свет на длине волны, определяемой энергетической щелью активной области, например.

Когда прямой смещенный ток IF подается через pn-переход диод электроны неосновных носителей инжектируются в p-область, а соответствующие электроны неосновных носителей инжектируются в n-область. Излучение фотона происходит за счет электронно-дырочной рекомбинации в p-области. Энергетические переходы электронов через запрещенную зону, называемые излучательными рекомбинациями, производят фотоны (то есть свет), в то время как переходы энергии шунта, называемые безызлучательными рекомбинациями, производят фононы (то есть тепло). Световая эффективность типичных светодиодов AlInGaP и светодиодов InGaN для различных пиковых длин волн показана в таблице ниже. Эффективность зависит от энергии света, генерируемой на стыке, и потерь из-за повторного поглощения, когда свет пытается пройти через кристалл. Высокий показатель преломления большинства полупроводников заставляет свет отражаться обратно от поверхности в кристалл и сильно ослабляется, прежде чем окончательно выйти. Эффективность, выраженная в терминах этой конечной измеримой видимой энергии, называется внешней эффективностью.

Явление электролюминесценции наблюдалось в 1923 году в естественных контактах, но в то время оно было непрактичным из-за его низкой светоотдачи при преобразовании электрической энергии в свет. Но сегодня эффективность значительно возросла, и светодиоды используются не только в сигналах, индикаторах, знаках и дисплеях, но также в системах внутреннего освещения и дорожного освещения.

Цвет

Цвет светодиодного устройства выражается в единицах излучаемой длины волны λd (в нм). Светодиоды AlInGaP дают красный цвет (от 626 до 630 нм), красно-оранжевый (от 615 до 621 нм), оранжевый (605 нм) и янтарный (от 590 до 592 нм). Светодиоды InGaN имеют зеленый (525 нм), синий (498–505 нм) и синий (470 нм) цвета. Цвет и прямое напряжение светодиодов AlInGaP зависят от температуры светодиода pn перехода. При увеличении температуры pn-перехода светодиода интенсивность света уменьшается, доминирующая длина волны смещается в сторону более длинных волн, а прямое напряжение падает. Изменение интенсивности света светодиодов InGaN при рабочей температуре окружающей среды невелико (около 10%) от -20 ° C до 80 ° C. Однако доминирующая длина волны светодиодов InGaN зависит от тока возбуждения светодиодов; с увеличением тока возбуждения светодиода доминирующая длина волны перемещается в сторону более коротких длин волн.

Затемнение

Светодиоды могут быть затемнены, чтобы дать 10% их номинальной светоотдачи за счет уменьшения тока возбуждения. Светодиоды обычно тускнеют с использованием методов широтно-импульсной модуляции.

надежность

Номинальная максимальная температура перехода (TJMAX) является наиболее важным параметром для светодиода. Температуры, превышающие это значение, обычно приводят к повреждению пластикового герметичного светодиодного устройства. Среднее время наработки на отказ (MTBF) используется для определения среднего срока службы светодиода. MTBF определяется путем работы некоторого количества светодиодных устройств при номинальном токе при температуре окружающей среды 55 ° C и регистрации, когда половина устройств выходит из строя.

Белые светодиоды производятся в настоящее время с использованием двух методов: в первом методе красный, зеленый и синий светодиодные чипы объединяются в одной упаковке для получения белого света; Во втором методе используется фосфоресценция. Флуоресценция в люминофоре, инкапсулированном в эпоксидной смоле, окружающей светодиодный чип, активируется коротковолновой энергией от светодиодного устройства InGaN.

Световая эффективность светодиода определяется как излучаемый световой поток (в лм) на единицу потребляемой электрической мощности (в Вт). Синие светодиоды имеют номинальную внутреннюю эффективность порядка 75 лм / Вт; красные светодиоды, примерно 155 лм / Вт; и янтарные светодиоды, 500 лм / Вт. Принимая во внимание потери из-за внутреннего повторного поглощения, световая эффективность составляет порядка 20-25 лм / Вт для янтарных и зеленых светодиодов. Это определение эффективности называется внешней эффективностью и аналогично определению эффективности, обычно используемому для других типов источников света.

Похожие

Комментарии