Základní princip a použití červených LED

Základní princip a použití červených LED

Diody emitující světlo (LED lampy) revolucionizovaly světelný průmysl svou energetickou účinností, dlouhou životností a všestranností. Mezi různými dostupnými barvami mají červené LED diody zvláštní místo kvůli jejich jedinečným vlastnostem a rozšířeným aplikacím. Cílem tohoto článku je ponořit se do základního principu Red LED, jejich konstrukce a prozkoumat jejich rozmanitá využití napříč různými obory.
Oddíl 1: Základní princip Red LED (zahrnuje Red SMD LED a červenou LED pro přes díru)
1.1 Polovodičová fyzika:
Abychom pochopili princip červených LED (625nm LED, 635nm LED), musíme nejprve pochopit základy polovodičové fyziky. Polovodiči jsou materiály, které mají elektrickou vodivost mezi vodiči (jako jsou kovy) a nevodiče (jako jsou izolátory). Chování polovodičů se řídí pohybem elektronů v jejich atomové struktuře.

1.2 PN Junction:
Klíčovou součástí LED je PN křižovatka. Vytváří se spojením se dvěma různými typy polovodičů: typu P (pozitivní) a typ N (negativní). Polovodič typu P má nadbytek kladných nosičů náboje (díry), zatímco polovodič typu N n-typu má nadbytek nosičů negativního náboje (elektrony).
1.3 Elektroluminiscence:
Když je napětí vpřed napětí napříč křižovatkou PN, elektrony z oblasti typu N a otvory z oblasti typu p se kombinují na křižovatce a uvolňují energii ve formě fotonů. Tento jev je známý jako elektroluminiscence. Energie emitovaných fotonů určuje barvu LED.

Oddíl 2: Konstrukce červených LED
2.1 Použité materiály:
Červené LED diody jsou obvykle konstruovány pomocí kombinace arzenidu gallium (GaAs) a hliníku gallium arsenidu (Algaas). Tyto materiály nabízejí vhodnou energetickou bandgap pro emise červeného světla.
2.2 Výroba epitaxy a oplatky:
Proces epitaxy zahrnuje pěstování tenké vrstvy polovodičového materiálu na substrátu. V případě červených LED je epitaxy prováděna na substrátu arzenidu gallia. Tato vrstva je poté leptána za účelem vytvoření jednotlivých LED čipů.
2.3 Tvorba křižovatky PN:
Během procesu dopingu jsou do polovodičového materiálu zaváděny nečistoty k vytvoření oblastí P a N. Oblast P je dotována prvky jako hliník, zatímco n oblast je dopována prvky jako křemík.

2.4 Kovové kontakty a zapouzdření:
Kovové kontakty se přidávají do oblastí P a N, aby se umožnila elektrická připojení. LED čip je poté zapouzdřen průhlednou epoxidovou pryskyřicí, což zajišťuje ochranu a zvyšuje světelný výstup.
Oddíl 3: Použití červených LED
3.1 Světla indikátoru:
Jednou z nejběžnějších aplikací červených LED je jako indikátorová světla. Oni se široce používají ve spotřební elektronice, jako jsou televizory, domácí spotřebiče a automobilové dashboardy. Nízká spotřeba energie, kompaktní velikost a dlouhá životnost dělají pro tyto aplikace ideální červené LED diody.
3.2 SIGNÁLY STRUŽENÍ:
Červené LED diody se značně používají v dopravních signálech kvůli jejich vysoké viditelnosti a spolehlivosti. Jasně červené světlo emitované těmito LED zajišťuje jasnou viditelnost i za nepříznivých povětrnostních podmínek. Jejich nízká spotřeba energie navíc snižuje náklady na energii a požadavky na údržbu.

3.3 Reklama a značení:
Červené LED diody se používají v displejích reklamy a značení, aby přitahovaly pozornost a efektivně předávaly zprávy. Jejich zářivá barva a schopnost vytvářet dynamické osvětlovací efekty jsou populární pro použití v billboardech, značkách skladování a rozsáhlých displejích.
3.4 Lékařské aplikace:
Červené LED diody nacházejí aplikace v různých lékařských oborech. Používají se ve fotodynamické terapii k léčbě určitých typů rakoviny, jakož i v laserové terapii nízké úrovně pro léčbu bolesti a hojení ran. Neinvazivní povaha červených LED jsou cenné při lékařských ošetřeních.
3.5 Zahradní osvětlení:
Červené LED diody hrají klíčovou roli v systémech osvětlení zahradnictví. Rostliny vyžadují specifické vlnové délky světla pro optimální růst a fotosyntézu. Červené LED diody emitují světlo v rozmezí 600-700 nm, což je nezbytné pro stimulaci růstu, kvetení a plod.

3.6 Optická komunikace:
Červené LED se používají v optických komunikačních systémech, zejména v aplikacích s krátkým dosahem, jako je přenos optických dat mezi zařízeními. Jejich kompaktní velikost, nízké náklady a kompatibilita s optickými vlákny jsou vhodnými pro tyto aplikace.
3.7 Zařízení pro noční vidění:
Červené LED diody se používají v zařízeních pro noční vidění, jako jsou brýle a rozsahy nočního vidění. Červené světlo emitované těmito LED je méně pravděpodobné, že naruší noční vidění uživatele ve srovnání s jinými barvami. Červené LED diody mají také delší výdrž baterie, takže jsou ideální pro rozšířené použití.
Závěr:
Červené LED diody se staly nezbytnou součástí našeho každodenního života a hledaly aplikace v široké škále polí. Pochopení základního principu jejich provozu a výstavby nám umožňuje ocenit jejich efektivitu, trvanlivost a všestrannost. Jak technologie neustále postupuje, červená