เลเซอร์ไดโอดเปล่งแสงคืออะไร?

โฟโต้เลเซอร์ไดโอด นำ เป็นสารกึ่งตัวนำที่เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานแสง สีของแสงที่ปล่อยออกมาขึ้นอยู่กับวัสดุและส่วนประกอบของเซมิคอนดักเตอร์ โดยทั่วไปแล้ว LED จะแบ่งออกเป็นสามช่วงความยาวคลื่น: อัลตราไวโอเลต ที่มองเห็นได้ และอินฟราเรด LED เชิงพาณิชย์มีเอาต์พุตพิกเซลเดียวอย่างน้อย 5mW และช่วงความยาวคลื่น 360nm ถึง 950nm โดยแต่ละพิกเซลทำจากวัสดุเซมิคอนดักเตอร์เฉพาะ

UV LED: 320-360นาโนเมตร

UV LED กำลังถูกนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์อย่างรวดเร็ว โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานบ่มในอุตสาหกรรมและการใช้งานทางการแพทย์/ชีวการแพทย์ จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ ขีดจำกัดของชิปประสิทธิภาพสูงที่มีความยาวคลื่นต่ำได้เปลี่ยนจาก 390 นาโนเมตรเป็น 360 นาโนเมตร และการพัฒนาในอีกไม่กี่ปีข้างหน้าอาจเห็นชิปประสิทธิภาพสูง 320 นาโนเมตรวางจำหน่ายในภูมิภาคนี้

ใกล้อัลตราไวโอเลตถึง LED สีเขียว: 395nm-530nm

วัสดุสำหรับผลิตภัณฑ์ช่วงความยาวคลื่นคืออินเดียมแกลเลียมไนไตรด์ InGaN ซึ่งทางเทคนิคสามารถมีความยาวคลื่นระหว่าง 395 นาโนเมตรถึง 530 นาโนเมตร อย่างไรก็ตาม ซัพพลายเออร์รายใหญ่ส่วนใหญ่เน้นการผลิต LED สีน้ำเงินขนาด 450 นาโนเมตร-475NM ซึ่งใช้ในการผลิตแสงสีขาวพร้อมสารเรืองแสง และหลอด LED สีเขียวในช่วง 520 นาโนเมตร-530นาโนเมตรสำหรับไฟสัญญาณไฟเขียว

ความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วและประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นกำลังถูกบันทึกไว้ในช่วงความยาวคลื่นสีน้ำเงิน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในขณะที่การแข่งขันเพื่อสร้างแหล่งกำเนิดแสงสีขาวที่สว่างและสว่างขึ้นยังคงดำเนินต่อไป

สีแดงเข้มถึงอินฟราเรดใกล้ (IRLED): 660nm-900 nm

โครงสร้างอุปกรณ์มีหลายรูปแบบในภูมิภาคนี้ แต่ทั้งหมดใช้วัสดุอลูมิเนียมแกลเลียมอาร์เซไนด์ AlGaAs หรือ GaAs ยังคงมีการผลักดันให้อุปกรณ์เหล่านี้มีประสิทธิภาพมากขึ้น แต่การปรับปรุงเหล่านี้จะเพิ่มขึ้นทีละน้อย การใช้งานรวมถึงการควบคุมระยะไกลด้วยอินฟราเรด IR แสงไฟสำหรับการมองเห็นตอนกลางคืน การควบคุมแสงในอุตสาหกรรม และการใช้งานทางการแพทย์ต่างๆ (660nm-680nm)

วิธีการทำงานของไฟ LED

ไฟ LED เป็นไดโอดเซมิคอนดักเตอร์ที่เปล่งแสงเมื่อมีกระแสไฟฟ้าจ่ายไปยังทิศทางไปข้างหน้าของอุปกรณ์ ต้องใช้แรงดันไฟฟ้าที่เพียงพอเพื่อให้อิเล็กตรอนผ่านโซนการสูญเสียและรวมกับรูที่อยู่อีกด้านหนึ่งเพื่อสร้างคู่อิเล็กตรอน-รู เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้น อิเล็กตรอนจะปลดปล่อยพลังงานออกมาในรูปของแสง และผลที่ตามมาคือการปลดปล่อยโฟตอนออกมา ช่องว่างแถบของเซมิคอนดักเตอร์กำหนดความยาวคลื่นของแสงที่เปล่งออกมา และความยาวคลื่นที่สั้นกว่าเท่ากับพลังงานที่มากขึ้น ดังนั้นวัสดุที่มีช่องว่างแถบความถี่ที่ใหญ่กว่าจะปล่อยความยาวคลื่นที่สั้นกว่า วัสดุที่มีช่องว่างแถบกว้างกว่านั้นต้องการแรงดันการนำไฟฟ้าที่สูงกว่าด้วย LED UV สีน้ำเงินคลื่นสั้นมีแรงดันไปข้างหน้า 3.5 โวลต์ ในขณะที่ LED อินฟราเรดใกล้มีแรงดันไปข้างหน้า 1.5-2.0 โวลต์

ความพร้อมใช้งานและประสิทธิภาพของความยาวคลื่น

สามารถผลิตไฟ LED ประสิทธิภาพสูงในช่วงความยาวคลื่นใดก็ได้ เฉพาะช่วง 535nm ถึง 560nm เท่านั้นที่ไม่สามารถผลิตไฟ LED ประสิทธิภาพสูงได้ ปัจจัยที่สำคัญที่สุดในการทำการค้าของความยาวคลื่นหนึ่ง ๆ นั้นเกี่ยวข้องกับศักยภาพของตลาด ความต้องการ และความยาวคลื่นมาตรฐานอุตสาหกรรม โดยเฉพาะอย่างยิ่งในพื้นที่ 420nm-460nm, 480nm-520nm และ 680nm-800nm เนื่องจากช่วงความยาวคลื่นเหล่านี้ไม่ได้ใช้กันอย่างแพร่หลาย มีผู้ผลิตไม่มากนักที่นำเสนอผลิตภัณฑ์ LED สำหรับช่วงความยาวคลื่นเหล่านี้ อย่างไรก็ตาม เป็นไปได้ที่จะหาซัพพลายเออร์ขนาดเล็กและขนาดกลางที่สามารถเสนอความยาวคลื่นเฉพาะเหล่านี้ได้ตามความต้องการของลูกค้า เทคนิควัสดุแต่ละชนิดมีช่วงความยาวคลื่นที่จุดนั้นมีประสิทธิภาพมากที่สุด จุดนี้อยู่ใกล้กึ่งกลางของแต่ละช่วงมาก เนื่องจากระดับการเติมเซมิคอนดักเตอร์เพิ่มขึ้นหรือลดลงจากปริมาณที่เหมาะสม ประสิทธิภาพจึงลดลง ซึ่งเป็นสาเหตุที่ LED สีน้ำเงินมีเอาต์พุตมากกว่าแสงสีเขียวหรือแสงใกล้ UV สีเหลืองอำพันมีเอาต์พุตมากกว่าสีเหลืองเขียว และอินฟราเรดใกล้จะเหนือกว่าถึง 660 นาโนเมตร . หากมีตัวเลือกให้เลือก ที่ดีที่สุดคือการออกแบบให้อยู่ตรงกลางของช่วงมากกว่าขอบ การรับผลิตภัณฑ์จะง่ายกว่าหากคุณไม่ได้ใช้งานที่ขอบของเทคโนโลยีวัสดุ

รูปที่ 1 - ใช้สมการ I=(Vcc-Vf)/RL เพื่อหาค่าปัจจุบัน เพื่อที่จะกำหนดการไหลของกระแสในวงจรได้อย่างสมบูรณ์ จะต้องวัด VF ของ LED แต่ละดวงและระบุความต้านทานโหลดที่เหมาะสม ในการใช้งานจริงเชิงพาณิชย์ Vcc ได้รับการออกแบบให้มีขนาดใหญ่กว่า VF มาก ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อยใน VF จะไม่ส่งผลมากต่อกระแสโดยรวม ข้อเสียของวงจรนี้คือมีการสูญเสียพลังงานจำนวนมากผ่าน RL ในการใช้งานที่ช่วงอุณหภูมิการทำงานแคบมาก (น้อยกว่า 30 องศา) หรือในกรณีที่เอาต์พุต LED ไม่สำคัญ สามารถใช้วงจรอย่างง่ายที่ใช้ตัวต้านทานจำกัดกระแสได้ ดังแสดงในรูป: วิธีที่ดีกว่าในการขับเคลื่อน LED คือการใช้แหล่งกระแสคงที่ (ดูรูปที่ 2) วงจรจะให้กระแสเท่ากันจากอุปกรณ์หนึ่งไปยังอีกอุปกรณ์หนึ่งและการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ นอกจากนี้ยังมีการใช้พลังงานต่ำกว่าการใช้ตัวต้านทานจำกัดกระแสอย่างง่าย มีไดรเวอร์ LED เชิงพาณิชย์ที่จำหน่ายทั่วไปจากแหล่งต่างๆ มากมาย โดยทั่วไป การดำเนินการเหล่านี้ใช้หลักการปรับความกว้างพัลส์ (PWM) ในการควบคุมความสว่าง

จ่ายกระแสและแรงดันให้กับ LED

แม้ว่า LED เป็นสารกึ่งตัวนำและต้องการแรงดันไฟฟ้าขั้นต่ำในการทำงาน แต่ก็ยังเป็นไดโอดและจำเป็นต้องทำงานในโหมดปัจจุบัน ในโหมด DC ไฟ LED ทำงานในสองวิธีหลัก วิธีที่ง่ายที่สุดและพบบ่อยที่สุดคือการใช้ตัวต้านทานจำกัดกระแส (ดูรูปที่ 1) ข้อเสียของวิธีนี้คือความร้อนสูงและการสูญเสียพลังงานในตัวต้านทาน เพื่อให้กระแสคงที่ระหว่างการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิและอุปกรณ์ แรงดันไฟฟ้าควรมากกว่าแรงดันไปข้างหน้าของ LED

รูป 2 - ตัวอย่างวงจรเสถียรแม่นยำ วงจรนี้มักเรียกว่าแหล่งจ่ายกระแสคงที่ โปรดทราบว่ากระแสของแหล่งจ่ายถูกกำหนดโดยแรงดันของแหล่งจ่าย (Vcc) ลบ Vin หารด้วย R1, (Vcc-VIN)/R1

ข้อมูลติดต่อ:

หากคุณมีความคิดใด ๆ โปรดอย่าลังเลที่จะพูดคุยกับเรา ไม่ว่าลูกค้าของเราจะอยู่ที่ไหนและความต้องการของเราคืออะไร เราจะทำตามเป้าหมายของเราเพื่อให้ลูกค้าของเราได้รับสินค้าคุณภาพสูง ราคาต่ำ และบริการที่ดีที่สุด