Что вы знаете о светодиодах?

Елена:

Светоизлучающие диоды ( светодиоды ) представлют собой полупроводниковый источник света.» Светодиоды используются в качестве указателей поворота во многих автомобилях и спецтехнике, и все чаще используются» других видах освещения .Представленный в качестве практического электронного компонента в 1962 году,» светодиодами излучался низкочастотный» красный свет, однако современные версии способны» излучать все видимые, ультрафиолетовые и инфракрасные длины волн, с очень высокой яркостью. Когда светодиод находится в активном режиме» (включен),» электроны могут рекомбинировать» с электронных дырок в устройство, высвобождая энергию в виде фотонов . Этот эффект называется электролюминесценцией, а цвета излучения (свет,соответствующий энергии фотона) определяется энергетической щелью полупроводника. Светодиоды часто небольшие по площади (менее 1 мм 2 ), поэтому их» интегрированные оптические компоненты могут быть использованы для формирования диаграммы направленности. Светодиоды в настоящее время имеют ряд преимуществ над лампами накаливания: низкое потребление энергии , более продолжительный срок службы жизни , повышенную надежность, меньшие размеры и быстрое переключение. Индикаторы, достаточно мощные для освещения помещения, являются относительно дорогими и требуют более точного тока и» управления , в сравнении с компактными люминесцентными лампами. Светодиоды используются в разнообразных сферах, таких как авиационное освещение , автомобильная светотехника , реклама, общее освещение и светофоры . Светодиоды создали новый текст, видео дисплеев и датчиков, которые были разработаны, в то время как их высокие темпы переключения полезны также в области передовых технологий связи. Инфракрасные светодиоды используются в пультах дистанционного управления, в единицах многих коммерческих продуктов, включая телевизоры, DVD проигрыватели, и другие бытовые приборы.
Практическое использование. Первые коммерческие светодиоды широко используются в качестве замены ламп накаливания и неоновых ламп показатель, и в семи сегментных дисплеях , в дорогом оборудовании, таком как оборудование испытательной лаборатории и электроники, а потом в таких устройствах как телевизоры, радиоприемники, телефоны, калькуляторы, и даже часы. Эти красные светодиоды были достаточно яркими для использования только в качестве индикаторов, так как световой поток был недостаточен, чтобы осветить площадь. Показания в калькуляторах были настолько малы, что пластиковые линзы были построены за каждую цифру, чтобы сделать их читаемыми. Позже, другие цвета стали широко доступны, а также появилась техника и оборудование. Как светодиодные технологии материалов появились более продвинутые с» увеличенным световым потоком, сохраняя при этом эффективность и надежность на приемлемом уровне. Изобретение и развитие мощного белого света светодиодов привело к использованию их для освещения помещений, которые быстро заменили лампы накаливания и люминесцентные лампы. Большинство индикаторов были сделаны в очень распространенных моделях 5 мм T1 frac34; и 3 пакета мм T1, но с ростом мощности, оно становится все более необходимым, чтобы уменьшить количество избыточного тепла для поддержания надежности,» так более сложные пакеты были приспособлены для эффективного отвода тепла . Пакеты из самых современных мощных светодиодов имеют мало общего с ранними светодиодами. Светодиод состоит из полупроводникового материала , легированного примесями для создания р-п перехода . Как и в других диодах, ток легко из р-зоны, или анода , перемещается к n-зоне или катоду , а не в обратном направлении. Заряд-носителей, электроны и дырки» в соединении с электродами имеют различные напряжения. Когда электрон встречает дырку, он попадает в нижний энергетический уровень , и освобождает энергию в виде фотонов . Длина волны излучаемого света, и, следовательно, его цвет зависит от ширины запрещенной зоны энергии материалов, образующих р-п переход . В кремнии или германии диоды, электроны и дырки рекомбинируют с безызлучательной переход , который не производит оптическое излучение, потому что это материал с непрямой запрещенной зоной . Материалы, используемые для светодиодов имеют прямую запрещенную зону с энергиями, соответствующими ближнему инфракрасному, видимому и ближнему ультрафиолетовому лучу. Светодиодные развитие началось с инфракрасных и красных устройств, изготовленных из арсенид галлия . Достижения в области материаловедения позволили делать устройства с постоянно короткими волнами, излучающими свет различны цветов. Светодиоды, как правило, построены на п-подложке, с электродом прикрепленным к р-типу слоя, нанесенного на ее поверхность. P-типа подложки используются. Многие коммерческие светодиоды, особенно GaN / InGaN, также используют сапфир субстрата. Большинство материалов, используемых для светодиодов имеют очень высокие показатели преломления . Это означает, что много света будет отражаться обратно на материал. Таким образом, выделение света светодиодами является важным аспектом светодиодной продукции, с учетом многочисленных исследований и развития. Показатель преломления Полупроводники без покрытия, такие как кремний обладают очень высоким показателем преломления по отношению к открытому небу, который препятствует прохождению фотонов при острых углах к поверхности полупроводника. Это свойство влияет как на эффективность излучения светодиодов, а также на эффективность» поглощения света фотоэлектрических элементов . Показатель преломления кремния 4.24, в то время как воздух 1,0002926. В общем, плоские поверхности без покрытия светодиодных полупроводников будут излучать свет только перпендикулярно к поверхности полупроводника, и на несколько градусов в сторону, в форме конуса, который называется световой конус либо конус света, а максимальный угол падения называется критическим углом .При этом когда критический угол превышен, фотоны не проникают в полупроводник. Внутренних отражений можно избежать с помощью других кристаллических граней, если угол падения достаточно низок, а кристалл достаточно прозрачен, чтобы повторно не поглощать излучение фотонов. Но для простых квадратных светодиодов перпендикулярными поверхностями со всех сторон, они действуют как равные зеркала. В этом случае свет не может вырваться и теряется в виде тепла в кристалле. Запутанная поверхность полупроводника с угловыми гранями похожими на драгоценный камень или линзы Френеля можно увеличить световой поток, позволяющий свету выделяться перпендикулярно поверхности полупроводника и рассеиваться в стороны от точки излучения. Идеальной формой полупроводника с максимальным световым потоком является микросфера.» Все лучи света, исходящие из центра будут перпендикулярны по всей поверхности сферы, в результате чего не будет внутреннего отражения. Полусферический полупроводниковых также будет работать, а плоская задняя поверхность, будет выступать в качестве зеркала, чтобы отражать обратно рассеянные фотоны.
Преимущества
Эффективность: светодиоды излучают больше света на ватт, чем лампы накаливания . Их эффективность не зависит от формы и размера, в отличие от люминесцентных ламп и ламп накаливания.
Цвет: светодиоды могут излучать свет необходимого цвета без использования цветных фильтров, как нужно традиционным методам освещения. Это более эффективно, и они могут снизить первоначальные затраты.
«Размер: светодиоды могут быть очень маленькими (меньше 2 мм 2» ) и легкомонтируются на печатные платы.
On / Off время: светодиоды загораются очень быстро. Типичный красный индикатор достигнет максимальной яркости в» микросекунды .» Светодиоды, используемые в устройствах связи могут обладать ещё более быстрым временем отклика.
Велоспорт: светодиоды являются идеальными для использования, при условии частого включения-выключения на велосипеде, в отличие от люминесцентных ламп, которые требуют длительного времени до перезагрузки.Холодный свет: В отличие от большинства источников света, светодиоды излучают очень мало тепла в виде инфракрасного . Потери энергии рассеивается в виде тепла через основание светодиодов.
«Срок службы: светодиоды имеют относительно большой срок эксплуатации. В одном из докладов оценивает от 35.000 до 50.000 часов срока службы, хотя времени может быть больше.» Люминесцентные лампы обычно рассчитаны на 10000-15000 часов.
Ударопрочность: светодиоды, являются твердотельными компонентами, поэтому их трудно повредить внешними факторами, в отличие от люминесцентных и ламп накаливания, которые являются хрупкими.
«