Light-Emitting Diodes: A Primer

Halvledare som kan ändra formen av elektrisk energi till ljusenergi är kända som lysdioder eller lysdioder. Lysdioder kategoriseras ofta enligt en av tre våglängder: ultraviolett, synlig eller infraröd. Halvledarens material och sammansättning bestämmer färgen på ljuset som sänds ut av enheten.

Lysdioder som är kommersiellt tillgängliga och har en enelements uteffekt på minst 5 mW har ett våglängdsområde som sträcker sig från 275 till 950 nm. Oavsett tillverkare kommer komponenterna för varje våglängdsområde alla från samma familj av halvledarmaterial. I det här inlägget kommer vi att ta en titt på LED-industrin på hög nivå samt ge en översikt över hur LED fungerar. Det finns många olika typer av lysdioder, och vi kommer att prata om dem, tillsammans med de våglängder som korrelerar med dem, materialen som används i deras konstruktion och några tillämpningar för de olika lamporna.

Ultravioletta lysdioder (UV-lysdioder): 240 till 360 nm

UV-lysdioder hittar sin vanligaste tillämpning inom området industriell härdning, följt av vattendesinfektion och sedan medicinska och biomedicinska tillämpningar. Vid våglängder så korta som 280 nm har det varit möjligt att generera nivåer av kraftproduktion som är större än 100 mW. Vid våglängder 360 nm eller längre är galliumnitrid/aluminium galliumnitrid (GaN/AlGaN) det material som oftast används för ultravioletta lysdioder (LED). Material med egna immateriella rättigheter används för kortare våglängder. Kortare våglängder görs av bara ett fåtal utvalda leverantörer, och priserna för dessa lysdioder är fortfarande ganska höga i jämförelse med prissättningen för resten av LED-produkterbjudandena. Marknaden för längre våglängder, de med en längd på minst 360 nm, blir dock mer stabil till följd av fallande priser och ett överflöd av leverantörer.

Lysdioder som sträcker sig från nästan ultraviolett till grönt: 395 till 530 nm

Indiumgalliumnitrid (InGaN) är det material som används för tillverkning av föremål som faller inom detta våglängdsområde. Även om det är teoretiskt möjligt att producera en våglängd vid vilken punkt som helst mellan 395 och 530 nm, fokuserar de allra flesta stora leverantörer sina ansträngningar på att generera blå lysdioder (i intervallet 450 till 475 nm) för användning vid produktion av vitt ljus med fosfor och gröna lysdioder i intervallet 520 till 530 nm för användning i grön belysning av trafiksignaler. Tekniken bakom dessa lysdioder anses vara avancerad i de flesta kretsar. Under de senaste åren har det gjorts små eller inga framsteg mot att öka den optiska effektiviteten.

Lysdioder som sträcker sig från gulgrön till röd: 565 till 645 nm

Halvledarmaterialet som används för detta våglängdsområde är känt som aluminiumindiumgalliumfosfid, eller förkortat AlInGaP. Färgerna trafiksignal gul (590 nm) och trafiksignal röd (625 nm) är de som används för att tillverka den större delen av tiden. Dessutom är de limegröna (eller gulgröna 565 nm) och orange (605 nm) våglängderna tillgängliga med denna teknik; deras tillgänglighet är dock mer begränsad.

Det är anmärkningsvärt att notera att varken InGaN- eller AlInGaP-teknologierna nu kan producera en ren grön emitter med en våglängd på 555 nm. Det finns några äldre tekniker som inte är lika effektiva i denna helt gröna zon, men dessa tekniker anses inte vara ljusa eller effektiva. Detta beror delvis på bristande intresse och därmed bristande efterfrågan från marknaden, vilket har resulterat i bristande finansiering för att utveckla alternativa material och tillverkningsprocesser för detta våglängdsområde.

660 till 900 nanometer (nm), ofta känd som "djupröd till nära infraröd" (IRLED)

Strukturen hos de anordningar som används i denna region kan anta ett stort antal olika former, men de använder sig alla av något slags aluminium galliumarsenid (AlGaAs) eller galliumarsenid (GaAs) material. Infraröda fjärrkontroller, mörkerseende belysning, industriella fotokontroller och olika medicinska applikationer (vid 660–680 nm) är alla exempel på applikationer för detta våglängdsområde.

Arbetsteorin bakom lysdioder

Lysdioder är en typ av halvledardioder som producerar ljus när en elektrisk ström passerar genom enheten i framåtriktningen. En elektrisk spänning måste appliceras på enheten för att elektronerna ska kunna röra sig över utarmningsområdet och kombineras med ett hål på andra sidan för att skapa ett elektron-hålspar. När detta sker ger elektronen ut sin lagrade energi i form av ljus, vilket i slutändan resulterar i emission av en foton.

Det emitterade ljuset kommer att ha en våglängd som bestäms av halvledarens bandgap. Eftersom kortare våglängder motsvarar högre energinivåer är ämnen med ett större bandgap ansvariga för att sända ut kortare våglängder. Ledning i material med ett större bandgap kräver användning av högre spänningar. Lysdioder som avger en kort våglängd av UV-blått ljus har en framåtspänning på 3,5 V, medan lysdioder som avger nära-infrarött ljus har en framåtspänning som sträcker sig från 1,5 till 2,0 V.

Lysdioder används för närvarande i en mängd olika sektorer och applikationer inom en mängd olika branscher. Dessa enheter är mycket rimligt prissatta och tilltalande för både konsumentmarknaden och industrimarknaden som ett resultat av deras höga nivå av tillförlitlighet, höga effektivitetsnivå och minskade totala systemkostnader jämfört med lasrar och lampor. Lysdioder finns i en mängd olika färger och tekniker, och var och en har utformats för att passa en viss applikation och uppsättning behov.

Hög effekt Uv Led-ljus

Funktioner:

● UV-led-ljus med hög effekt liknar i storlek och form konventionella bakteriedödande UV-lampor men kan fungera med högre UV-effekt.

● UV-led-ljus med hög effekt används ofta i kanalsystem med forcerad luft och vattendesinfektion.

● UV-led-ljus med hög effekt finns ofta i luktkontroll och fotokemiska tillämpningar.

● Tillgänglig i versioner med låg ozon och ozonproduktion.

Specifikation: