מהי דיודת לייזר פולטת אור?

דיודת צילום לייזר לד הוא מוליך למחצה הממיר אנרגיה חשמלית לאנרגיית אור. צבע האור הנפלט תלוי בחומר המוליך למחצה ובהרכבו. נוריות LED מחולקות בדרך כלל לשלושה אורכי גל: אולטרה סגול, גלוי ואינפרא אדום. לנורות LED מסחריות יש תפוקת פיקסל בודד של לפחות 5mW וטווח אורכי גל של 360nm עד 950nm, כל אחת עשויה מחומר מוליך למחצה ספציפי.

LED UV: 320-360ננומטר

נוריות UV ממוסחרות במהירות, במיוחד עבור יישומי ריפוי תעשייתיים ושימושים רפואיים/ביו-רפואיים. עד לאחרונה, מגבלת השבבים בעלי היעילות הגבוהה באורך הגל התחתון עברה מ-390 ננומטר ל-360 ננומטר, והתפתחויות במהלך השנים הקרובות עשויות להביא למסחור שבבים בעלי יעילות גבוהה של 320 ננומטר באזור.

LED קרוב אולטרה סגול לירוק: 395nm-530nm

החומר למוצר טווח אורכי הגל הוא אינדיום גליום ניטריד InGaN, המסוגל מבחינה טכנית לאורך גל בין 395 ננומטר ל-530 ננומטר. עם זאת, רוב הספקים הגדולים מתמקדים בייצור 450nm-475NMled כחולים, המשמשים לייצור אור לבן עם זרחנים, ולדים ירוקים בטווח 520nm-530nm עבור תאורה ירוקה של איתות תנועה.

התקדמות מהירה ויעילות מוגברת נצפתה בטווח אורכי הגל הכחולים, במיוחד כשהמירוץ ליצירת מקורות אור לבנים בהירים יותר ויותר נמשך.

אדום עמוק עד אינפרא אדום קרוב (IRLED): 660nm-900 ננומטר

ישנן וריאציות רבות במבנה המכשיר באזור זה, אך כולם משתמשים בחומרי אלומיניום גליום ארסניד AlGaAs או GaAs. עדיין יש דחיפה להפוך את המכשירים האלה ליעילים יותר, אבל השיפורים האלה הם מצטברים. היישומים כוללים שלט אינפרא אדום אינפרא אדום, תאורת ראיית לילה, בקרת אור תעשייתי ויישומים רפואיים שונים (660nm-680nm).

כיצד פועלות נוריות LED

נוריות LED הן דיודות מוליכים למחצה הפולטות אור כאשר זרם חשמלי מופעל לכיוון קדימה של המכשיר. יש להפעיל מספיק מתח כדי שהאלקטרונים יעברו דרך אזור האובדן ויתחברו עם החור בצד השני כדי ליצור זוג אלקטרונים-חור. כאשר זה קורה, האלקטרון משחרר את האנרגיה שלו בצורה של אור, והתוצאה היא פליטת פוטונים. פער הפס של מוליך למחצה קובע את אורך הגל של האור הנפלט, ואורך גל קצר יותר שווה ליותר אנרגיה, כך שחומר עם פער פס גדול יותר פולט אורך גל קצר יותר. חומר עם פער פס גדול יותר דורש גם מתח הולכה גבוה יותר. לנורת ה-UV הכחולה הגל הקצר יש מתח קדימה של 3.5 וולט, בעוד שללד הקרוב לאינפרא אדום יש מתח קדימה של 1.5-2.0 וולט.

זמינות ויעילות באורך גל

ניתן לייצר LED ביעילות גבוהה בכל טווח אורכי גל, רק טווח של 535 ננומטר עד 560 ננומטר לא יכול לייצר נורות לד ביעילות גבוהה. הגורמים החשובים ביותר במסחור של אורך גל מסוים קשורים לפוטנציאל השוק, לביקוש ולאורכי גל בסטנדרטים בתעשייה. זה בולט במיוחד באזורי 420nm-460nm, 480nm-520nm ו-680nm-800nm, מכיוון שטווחי אורכי גל אלו אינם בשימוש נרחב. אין מספר גדול של יצרנים המציעים מוצרי LED עבור טווחי אורכי גל אלו. עם זאת, ניתן למצוא ספקים קטנים ובינוניים שיכולים להציע את אורכי הגל הספציפיים הללו בהתאם לדרישת הלקוח. לכל טכניקת חומר יש טווח של אורכי גל שבהם הנקודה יעילה ביותר. נקודה זו קרובה מאוד לאמצע של כל טווח. ככל שרמת הסימום של המוליכים למחצה עולה או יורדת מהכמות האופטימלית, היעילות יורדת, וזו הסיבה שללדים כחולים יש תפוקה גדולה יותר מאשר אור ירוק או קרוב ל-UV, ענבר יש יותר פלט מאשר צהוב-ירוק, וכמעט אינפרא אדום עדיפה על 660nm . אם יש לבחור, עדיף לעצב למרכז הטווח ולא לקצה, קל יותר להשיג את המוצר אם אתה לא פועל בקצה של טכנולוגיית החומר.

איור 1 - החל את המשוואה I=(Vcc-Vf)/RL כדי למצוא את הערך הנוכחי. על מנת לקבוע באופן מוחלט את זרימת הזרם במעגל, יש למדוד כל LED VF ולציין את התנגדות העומס המתאימה. ביישומים מסחריים מעשיים, ה-Vcc מתוכנן להיות הרבה יותר גדול מה-VF, כך שלשינויים קטנים ב-VF אין השפעה גדולה על הזרם הכולל. החיסרון של מעגל זה הוא שיש אובדן כוח גדול דרך ה-RL. ביישומים שבהם טווח טמפרטורת ההפעלה צר מאוד (פחות מ-30 מעלות) או שבהם פלט LED אינו קריטי, ניתן להשתמש במעגל פשוט המשתמש בנגד מגביל זרם, כפי שמוצג באיור: דרך טובה יותר לנהוג נורית נורית היא להשתמש במקור זרם קבוע (ראה איור 2). המעגל יספק את אותו זרם ממכשיר למכשיר ושינויי טמפרטורה. יש לו גם צריכת חשמל נמוכה יותר מאשר שימוש נגדים פשוטים להגבלת זרם. מנהלי התקן LED מסחריים מהמדף זמינים ממקורות רבים ושונים. בדרך כלל, פעולות אלה משתמשות בעקרון אפנון רוחב הדופק (PWM) של בקרת בהירות.

ספק זרם ומתח ל-LED

למרות שנורות LED הן מוליכים למחצה ודורשות מתח מינימלי כדי לעבוד, הן עדיין דיודות וצריכות לפעול במצב הנוכחי. במצב DC, לדים פועלים בשתי דרכים עיקריות. הפשוט והנפוץ ביותר הוא להשתמש בנגד מגביל זרם (ראה איור 1). החיסרון בשיטה זו הוא אובדן החום והכוח הגבוה בהתנגדות. על מנת שהזרם יישאר יציב בין שינויי טמפרטורה והתקנים, מתח האספקה ​​צריך להיות גדול בהרבה מהמתח קדימה של הנורית.

איור 2 - דוגמה למעגל יציב מדויק. מעגל זה מכונה לעתים קרובות מקור זרם קבוע. שימו לב שזרם האספקה ​​נקבע על ידי מתח האספקה ​​(Vcc) מינוס Vin חלקי R1, (Vcc-VIN)/R1.

פרטי התקשרות:

אם יש לך רעיונות, אתה מוזמן לדבר איתנו. לא משנה היכן נמצאים הלקוחות שלנו ומהן הדרישות שלנו, אנו נפעל לפי המטרה שלנו לספק ללקוחותינו איכות גבוהה, מחירים נמוכים, והשירות הטוב ביותר.