Definicja LED
Wynalezienie diody
Do produkcji weszła w latach sześćdziesiątych w formie opracowanej przez amerykańskiego inżyniera Nicka Holonyaka juniora, który jest uważany za jej wynalazcę.
Możliwe jest, że została wynaleziona już wcześniej, w latach 20. XX wieku. Radziecki technik radiowy Oleg Łosiew zauważył, że diody ostrzowe używane w odbiornikach radiowych emitują światło, w latach 1927-30 opublikował łącznie 16 artykułów opisujących działanie diod elektroluminescencyjnych
Działanie
Działanie diody elektroluminescencyjnej (LED) opiera się na zjawisku rekombinacji nośników ładunku (rekombinacja promienista). Zjawisko to zachodzi w półprzewodnikach wówczas, gdy elektrony przechodząc z wyższego poziomu energetycznego na niższy zachowują swój pseudopęd. Jest to tzw. przejście proste. Podczas tego przejścia energia elektronu zostaje zamieniona na kwant promieniowania elektromagnetycznego. Przejścia tego rodzaju dominują w półprzewodnikach z prostym układem pasmowym, w którym minimum pasma przewodnictwa i wierzchołkowi pasma walencyjnego odpowiada ta sama wartość pędu.
Półprzewodnikiem cechującym się tego rodzaju przejściami jest arsenek galu (GaAs) i między innymi dzięki tej własności głównie on jest wykorzystywany do produkcji źródeł promieniowania (drugim powodem jest bardzo duża sprawność kwantowa ? jest to parametr określający udział przejść rekombinacyjnych, w wyniku których generowane są fotony do ilości nośników ładunku przechodzących przez warstwę zaporową złącza p-n, przejścia rekombinowane zachodzą w obszarze czynnym złącza).
przy czym:
Nfot ? całkowita ilość fotonów generowanych wewnątrz obszaru czynnego;
Nnośo ? całkowita ilość nośników wstrzykiwanych do obszaru czynnego złącza;
Pprom ? moc promieniowania generowanego wewnątrz półprzewodnika;
h ? stała Plancka;
v ? częstotliwość generowanego promieniowania;
I ? prąd elektryczny doprowadzony do diody;
e ? ładunek elektronu.
W krzemie i germanie dominują przejścia skośne.
Luminescencja jest zjawiskiem fizycznym polegającym na emitowaniu przez materię promieniowania elektromagnetycznego pod wpływem czynnika pobudzającego, które dla pewnych długości fali przewyższa emitowane przez tę materię promieniowanie temperaturowe. W diodzie elektroluminescencyjnej (LED) mamy do czynienia z tzw. elektroluminescencją, przy wytworzeniu której źródłem energii pobudzającej jest prąd elektryczny dostarczony z zewnątrz, czasami pole elektryczne. Najefektywniejsza elektroluminescencja w półprzewodniku powstaje w wyniku rekombinacji swobodnych nośników ładunku w złączu p-n, gdy jest ono spolaryzowane w kierunku przewodzenia. Intensywność świecenia zależy od wartości doprowadzonego prądu, przy czym zależność ta jest liniowa w dużym zakresie zmian prądu. Zjawiska przeszkadzające elektroluminescencji to pochłanianie wewnętrzne i całkowite odbicie wewnętrzne. Długość fali generowanego promieniowania:
przy czym:
Wg = Wc ? Wv ? szerokość pasma zabronionego lub różnica energii poziomów, między którymi zachodzi rekombinacja,
h ? stała Plancka,
c ? prędkość światła.
Miarą strat na odbicie wewnętrzne i pochłanianie jest stosunek zewnętrznej do wewnętrznej sprawności kwantowej nqz/nnw. O ile wewnętrzna sprawność kwantowa nqw jest zależna od technologii procesu wytwarzania złącza oraz właściwości zastosowanego półprzewodnika, o tyle na zewnętrzną sprawność kwantową ma także wpływ kształt diody.
Na rysunku a) przekrój diody elektroluminescencyjnej płaskiej, a na rysunku b) półsferycznej. Kąt krytyczny, przy którym występuje pełne odbicie wewnętrzne
przy czym n* jest współczynnikiem załamania.
Pochłanianie wewnętrzne może być wyrażane za pomocą funkcji exp, gdzie a(l) jest współczynnikiem absorpcji dla danej długości fali, x zaś określa odległość od miejsca rekombinacji promienistej do powierzchni emitującej promieniowanie diody na zewnątrz.
Całkowitą sprawność zamiany energii elektrycznej na energię promienistą w przypadku omawianej diody płaskiej określa zależność:
przy czym:
P ? moc wejściowa elektryczna;
4n*/(n*+1)? ? współczynnik transmisji (przepuszczalności) promieniowania z wnętrza półprzewodnika do powietrza;
f(l) ? strumień fotonów;
R ? współczynnik odbicia od kontaktu tylnego;
?n, ?p ? współczynnik absorpcji w obszarze n lub p diody;
xn , xp ? grubość obszaru n lub p diody.
Złącza p-n diod elektroluminescencyjnych z GaAs wykonuje się zazwyczaj techniką dyfuzyjną, co zapewnia im wysoką sprawność kwantową.
Promieniowanie diod elektroluminescencyjnych z GaAs można uczynić widzialnym za pomocą przetworników podczerwieni, na przykład przez pokrycie powierzchni diody odpowiednim luminoforem. Promieniowanie widzialne emitują diody elektroluminescencyjne z półprzewodników trójskładnikowych GaAsP, w których tak samo jak w GaAs są spełnione warunki dla prostych przejść rekombinacyjnych. Diody z GaAsP emitują światło czerwone o długości fali l = 650 nm.
Długość fali emitowanego promieniowania zwiększa się ze wzrostem temperatury złącza. Diody emitują promieniowanie w bardzo wąskim przedziale widma: od 490 nm ? kolor niebieski do 950 nm ? bliska podczerwień.
Diody elektroluminescencyjne są wytwarzane z materiałów półprzewodnikowych (pierwiastki z III i V grupy układu okresowego np. arsenek galu GaAs, fosforek galu GaP, arseno-fosforek galu GaAsP o odpowiednim domieszkowaniu). Barwa promieniowania emitowanego przez diody elektroluminescencyjne zależy od materiału półprzewodnikowego; są to barwy: niebieska, żółta, zielona, pomarańczowa, czerwona.
Źródło: http://pl.wikipedia.org/wiki/Dioda_elektroluminescencyjna
zaletą jest bezpieczeństwo
Inteligentny dom - co to tak naprawdę znaczy? Przede wszystkim taki dom jest w części zautomatyzowany - za pomocą sterowników możemy sterować oświetleniem, ogrzewaniem, czy też bramą wjazdową.
Czy to jest praktyczne rozwiązanie? Tak, ponieważ pozwala na spore oszczędności. Oszczędzamy dzięki temu energię - w wypadku sterowania ogrzewania, możemy oszczędzić nawet kilkadziesiąt procent. Biorąc pod uwagę rosnące ceny energii oraz opału - warto się zastanowić nad takim rozwiązaniem.
Kolejną zaletą jest bezpieczeństwo. Możemy za pomocą systemu np. zabezpieczyć pokój dzieci, odcinając w gniazdkach zasilanie - oczywiście proces jest odwracalny i w pełni kontrolowany. Możemy również zabezpieczyć nasz dom przed złodziejami - ustawiając odpowiednio sterownik, możemy symulować obecność mieszkańców, podczas gdy tak naprawdę nikogo w domu nie ma. Jeżeli posiadamy sporą posiadłość na otwartym terenie, taka opcja może być bardzo ważna.
No i - co dla niektórych również ma znaczenie - możemy zaimponować naszym znajomym :).
Nowoczesne
Dawno już minęły czasy, kiedy dom miał spełniać tyko swoją podstawową funkcję - bezpiecznego, stabilnego miejsca naszego życia. Obecnie coraz więcej czasu spędzamy w pracy, i chętnie korzystamy z nowych technologii, ułatwiających nam codzienne funkcjonowanie. Któż z nas nie korzysta z mikrofalówki, albo ze zmywarki - dzięki tym urządzeniom oszczędzamy czas.
Można jednak znacznie podnieść swój komfort oraz jednocześnie poprawić bezpieczeństwo. Coraz popularniejsza staje się automatyzacja funkcjonowania naszego domu. Możemy sterować za pomocą elektroniki oświetleniem, bramą, garażem, możemy zainwestować w wideodomofon. To już nie jest wielki luksus, lecz - zwłaszcza w naprawdę dużych domach - konieczność.
Póki co cały czas takie frazy, jak "inteligentny dom" kojarzą się z nowinkami technicznymi. Jednak zdobywają coraz szerszą popularność, zwłaszcza wśród ludzi troszczących się o bezpieczeństwo i wygodę w swoich domach.
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz