Punaste LED -ide aluspõhimõte ja kasutamine

Punaste LED -ide aluspõhimõte ja kasutamine

Valguse kiirgavad dioodid (LED -lambid) on valgustustööstuse revolutsiooniks oma energiatõhususe, pika eluea ja mitmekülgsusega. Saadaolevate erinevate värvide hulgas on punased LED -id oma ainulaadsete omaduste ja laialt levinud rakenduste tõttu erilist kohta. Selle artikli eesmärk on süveneda punaste LED -ide, nende ehituse ja nende mitmekesiste kasutamiste uurimise põhiprintsiipi.
1. jagu: Punase LED-i põhiprintsiip (hõlmab punast SMD LED ja punane läbi augu LED)
1.1 pooljuhtide füüsika:
Punaste LED -ide põhimõtte (625nm LED, 635Nm LED) mõistmiseks peame kõigepealt haarama pooljuhtide füüsika põhialuseid. Pooljuhid on materjalid, millel on elektrijuhtivus juhtmete (näiteks metallide) ja mittejuhtmete (näiteks isolaatorid) vahel. Pooljuhtide käitumist reguleerib elektronide liikumine nende aatomstruktuuris.

1.2 PN ristmik:
LED -i põhikomponent on PN -ristmik. See moodustatakse kahte erinevat tüüpi pooljuhtidega: p-tüüpi (positiivne) ja n-tüüpi (negatiivne). P-tüüpi pooljuhil on liigne positiivsed laengukandjad (augud), samas kui N-tüüpi pooljuhil on ülemäärane negatiivse laengukandja (elektronid).
1.3 Elektroluminestsents:
Kui PN ristmikul rakendatakse edasisi pinge, ühendavad N-tüüpi piirkonna elektronid ja P-tüüpi piirkonna augud ristmikul, vabastades energia footonite kujul. Seda nähtust nimetatakse elektroluminestsentsiks. Kiirgavate footonite energia määrab LED -i värvi.

2. jagu: punaste LED -de ehitamine
2.1 kasutatud materjalid:
Punased LED -id konstrueeritakse tavaliselt galliumraseniidi (GAA) ja alumiiniumist galliumraseniidi (vetika) kombinatsiooni abil. Need materjalid pakuvad punase tule heitkoguste jaoks sobivat energiariba.
2.2 Epitaksia ja vahvli valmistamine:
Epitaksia protsess hõlmab õhukese kihi pooljuhtide materjali kasvatamist substraadil. Punaste LED -ide puhul tehakse epitaxy gallium arseniidi substraadil. Seejärel söövitatakse seda kihti, moodustades üksikud LED -kiibid.
2.3 PN ristmike moodustamine:
Dopingu protsessi kaudu viiakse P- ja N -piirkondade loomiseks pooljuhtmaterjalisse lisandid. P -piirkond on levinud selliste elementidega nagu alumiinium, N piirkond on leotatud nagu räni.

2.4 Metalli kontaktid ja kapseldamine:
Elektriliste ühenduste võimaldamiseks lisatakse P- ja N -piirkondadele metallkontaktid. Seejärel kapseldatakse LED -kiip läbipaistva epoksüvaiguga, tagades kaitse ja suurendades valguse väljundit.
3. jagu: punaste LED -de kasutamine
3.1 indikaatori tuled:
Punaste LED -ide üks levinumaid rakendusi on indikaatortuledena. Neid kasutatakse laialdaselt tarbeelektroonikas, näiteks telerid, koduseadmed ja autotööstus. Madal energiatarve, kompaktne suurus ja pikk eluiga muudavad punased LED -id ideaalseks nende rakenduste jaoks.
3.2 Foorisignaalid:
Punaseid LED -e kasutatakse laialdaselt foorides nende kõrge nähtavuse ja töökindluse tõttu. Nende LED -ide eralduv erkpunane tuli tagab selge nähtavuse isegi ebasoodsates ilmastikutingimustes. Lisaks vähendab nende väike energiatarbimine energiakulusid ja hooldusnõudeid.

3.3 Reklaam ja sildid:
Punaseid LED -e kasutatakse reklaami- ja signaalide väljapanekutes, et tähelepanu meelitada ja sõnumeid tõhusalt edastada. Nende erksavärv ja võime luua dünaamilisi valgusefekte muudavad need populaarseks kasutamiseks stendides, kaupluste siltidel ja suuremahulistel kuvaritel.
3.4 Meditsiinilised rakendused:
Punased LED -id leiavad rakendusi erinevates meditsiinivaldkondades. Neid kasutatakse fotodünaamilises teraapias teatud tüüpi vähktõve raviks, samuti madala taseme laserravi valu raviks ja haavade paranemiseks. Punaste LED-ide mitteinvasiivne olemus muudab need meditsiiniliste ravimite korral väärtuslikuks.
3.5 aiandusvalgustus:
Punased LED -id mängivad aiandusvalgustussüsteemides üliolulist rolli. Taimed vajavad optimaalse kasvu ja fotosünteesi jaoks konkreetseid valguse pikkusi. Punased LED-id eraldavad valgust vahemikus 600–700 nm, mis on hädavajalik taimede kasvu, õitsemise ja vilja stimuleerimiseks.

3.6 Optiline suhtlus:
Punaseid LED-sid kasutatakse optilistes sidesüsteemides, eriti lühiajalistes rakendustes, näiteks seadmete optiliste andmete edastamise korral. Nende kompaktne suurus, odavad ja ühilduvus optiliste kiududega muudavad need nende rakenduste jaoks sobivaks.
3.7 Night Vision seadmed:
Punaseid LED -sid kasutatakse Night Vision seadmetes, näiteks Night Vision Prillid ja ulatused. Nende LED -ide kiirgav punane tuli häirib vähem tõenäolist kasutaja öist nägemist võrreldes teiste värvidega. Punasetel LED -idel on ka pikem aku tööiga, mis muudab need ideaalseks pikendatud kasutamiseks.
Järeldus:
Punased LED -id on saanud meie igapäevaelu asendamatuks osaks, leides rakendusi laias valikus valdkondades. Nende toimimise ja ehituse põhiprintsiifi mõistmine võimaldab meil hinnata nende tõhusust, vastupidavust ja mitmekülgsust. Kuna tehnoloogia edasi areneb, punane