Het basisprincipe en het gebruik van rode LED's

Het basisprincipe en het gebruik van rode LED's

Lichte emitterende diodes (LED -lampen) hebben een revolutie teweeggebracht in de verlichtingsindustrie met hun energie -efficiëntie, lange levensduur en veelzijdigheid. Onder de verschillende beschikbare kleuren hebben rode LED's een speciale plaats vanwege hun unieke eigenschappen en wijdverbreide toepassingen. Dit artikel is bedoeld om zich te verdiepen in het basisprincipe achter rode LED's, hun constructie en hun diverse toepassingen op verschillende gebieden te verkennen.
Sectie 1: Het basisprincipe van rode LED (omvat de rode SMD LED en Red Through-Hole LED)
1.1 Semiconductor Physics:
Om het principe van rode LED's te begrijpen (625 nm LED, 635 nm LED), moeten we eerst de basisprincipes van de fysica van halfgeleider begrijpen. Halfgeleiders zijn materialen die een elektrische geleidbaarheid hebben tussen geleiders (zoals metalen) en niet-geleiders (zoals isolatoren). Het gedrag van halfgeleiders wordt bepaald door de beweging van elektronen in hun atoomstructuur.

1.2 De PN Junction:
Het belangrijkste onderdeel van een LED is de PN -kruising. Het wordt gevormd door twee verschillende soorten halfgeleiders samen te voegen: P-type (positief) en N-type (negatief). De halfgeleider van het P-type heeft een overmaat aan positieve ladingsdragers (gaten), terwijl de halfgeleider van het N-type een teveel aan negatieve ladingsdragers (elektronen) heeft.
1.3 Elektroluminescentie:
Wanneer een voorwaartse spanning wordt toegepast over de PN-junctie, combineren elektronen uit het N-type gebied en gaten uit het P-type gebied bij de kruising, waardoor energie wordt vrijgeeft in de vorm van fotonen. Dit fenomeen staat bekend als elektroluminescentie. De energie van de uitgezonden fotonen bepaalt de kleur van de LED.

Sectie 2: Constructie van rode LED's
2.1 Gebruikte materialen:
Rode LED's worden typisch geconstrueerd met behulp van een combinatie van galliumarsenide (GaAs) en aluminium galliumarsenide (AlaaS). Deze materialen bieden een geschikte energiebandgap voor rode lichtemissie.
2.2 Epitaxy en wafer fabricage:
Het proces van epitaxie omvat het kweken van een dunne laag halfgeleidermateriaal op een substraat. In het geval van rode LED's wordt epitaxy uitgevoerd op een galliumarsenidesubstraat. Deze laag wordt vervolgens geëtst om individuele LED -chips te vormen.
2.3 PN Junction Formatie:
Door het dopingproces worden onzuiverheden geïntroduceerd in het halfgeleidermateriaal om de P- en N -regio's te maken. Het P -gebied is gedoteerd met elementen zoals aluminium, terwijl het N -gebied is gedoteerd met elementen zoals silicium.

2.4 Metaalcontacten en inkapseling:
Metaalcontacten worden toegevoegd aan de P- en N -regio's om elektrische verbindingen mogelijk te maken. De LED -chip wordt vervolgens ingekapseld met een transparante epoxyhars, waardoor bescherming wordt gewaarborgd en de lichtuitgang wordt verbeterd.
Sectie 3: Gebruik van rode LED's
3.1 Indicatorlichten:
Een van de meest voorkomende toepassingen van rode LED's is als indicatielampen. Ze worden veel gebruikt in consumentenelektronica, zoals televisies, huishoudelijke apparaten en autodashboards. Het lage stroomverbruik, de compacte grootte en de lange levensduur maken rode LED's ideaal voor deze toepassingen.
3.2 Verkeerssignalen:
Rode LED's worden uitgebreid gebruikt in verkeerssignalen vanwege hun hoge zichtbaarheid en betrouwbaarheid. Het felrode licht dat door deze LED's wordt uitgestoten, zorgt voor een duidelijke zichtbaarheid, zelfs bij ongunstige weersomstandigheden. Bovendien vermindert hun lage stroomverbruik de energiekosten en onderhoudsvereisten.

3.3 Adverteren en bewegwijzering:
Rode LED's worden gebruikt in advertenties en bewegwijzering om de aandacht te trekken en berichten effectief over te brengen. Hun levendige kleur en het vermogen om dynamische lichteffecten te maken, maken ze populair voor gebruik in billboards, winkelborden en grootschalige displays.
3.4 Medische toepassingen:
Rode LED's vinden toepassingen op verschillende medische velden. Ze worden gebruikt in fotodynamische therapie om bepaalde soorten kanker te behandelen, evenals bij lasertherapie op laag niveau voor pijnbeheer en wondgenezing. Het niet-invasieve karakter van rode LED's maakt ze waardevol in medische behandelingen.
3.5 tuinbouwverlichting:
Rode LED's spelen een cruciale rol in tuinbouwverlichtingssystemen. Planten vereisen specifieke golflengten van licht voor optimale groei en fotosynthese. Rode LED's stoten licht uit in het bereik van 600-700 nm, wat essentieel is voor het stimuleren van plantengroei, bloei en vruchten.

3.6 Optische communicatie:
Rode LED's worden gebruikt in optische communicatiesystemen, met name in korte-afstandstoepassingen zoals optische gegevensoverdracht tussen apparaten. Hun compacte grootte, lage kosten en compatibiliteit met optische vezels maken ze geschikt voor deze toepassingen.
3.7 Nachtzichtapparaten:
Rode LED's worden gebruikt in nachtzichtapparaten, zoals nachtzichtbril en scopes. Het rode licht dat door deze LED's wordt uitgezonden, is minder kans om het nachtzicht van de gebruiker te verstoren in vergelijking met andere kleuren. Rode LED's hebben ook een langere levensduur van de batterij, waardoor ze ideaal zijn voor langdurig gebruik.
Conclusie:
Rode LED's zijn een onmisbaar onderdeel van ons dagelijks leven geworden en het vinden van toepassingen in een breed scala aan velden. Inzicht in het basisprincipe achter hun werking en constructie stelt ons in staat om hun efficiëntie, duurzaamheid en veelzijdigheid te waarderen. Naarmate de technologie verder gaat, rood