3 Приборы некогерентного излучения
3.1 Источники света
3.1.1 Разновидности источников
В прошлом к источникам искусственного света для бытового освещения и промышленного оборудования относили электрические лампы накаливания, люминесцентные лампы, газоразрядные источники света, наполненные парами, и неоновые лампы.
Излучение этих источников лежит в широком диапазоне длин волн спектра, значительная часть которого выходит за пределы видимой области. Достижения полупроводниковой электроники за последнее десятилетие позволяют включить в этот перечень новые источники света – светодиоды (СД). Отличительной особенностью этих полупроводниковых приборов является то, что создаваемое ими излучение лежит в весьма узком спектральном диапазоне [30] (в соответствии с рис. 3.1). В таблице 4.1 приведены используемые в оптоэлектронике единицы измерения длин волн . Наиболее распространенной среди них является нанометр.
Рис. 3.1. Нормализованные спектры некоторых источников излучения: 1 – зеленый СИД, 2 – желтый СИД, 3 – красный СИД, 4 – инфракрасный СИД, 5 – лампа накаливания с вольфрамовой нитью, температура 2500 К, 6 – лампа накаливания с вольфрамовой нитью, температура 3400 К, 7 – неоновая лампа
Согласно теории проводимости твердого тела, при прохождении тока через p-n-переход в результате рекомбинации дырок или электронов с носителями заряда противоположного знака всегда выделяется световая (фотоны) или тепловая (фононы) энергия.
Таблица 3.1 – Единицы измерения длин волн
Наименование |
Обозначение |
Значение, м |
Эквивалент |
Микрон
Нанометр Ангстрем |
мкм
нм А |
1 10-6
1 10-9 1 10-10 |
1 мкм = 1000 нм 1 мкм = 10000 А 1 нм = 10 А 1 А = 0,1 нм |
Одним из положений квантовой теории является то, что в твердых кристаллах электроны могут иметь только определенную энергию; запрещенная энергетическая зона представляет собой промежуток между верхом валентной зоны и дном зоны проводимости. Эта зона характеризует полупроводник, а ее ширина, выраженная в электрон-вольтах (эВ), определяет длину волны испускаемого излучения. Проведенный изготовителями анализ различных полупроводниковых материалов с точки зрения их пригодности для изготовления светодиодов по таким параметрам, как длина волны, эффективность преобразования энергии и легкость легирования, позволил остановить выбор на арсениде галлия (GaAs), фосфиде галлия (GaP) и соединении (GaAsP).
3.2 Основные характеристики и параметры светодиодов
3.2.1 Параметры светодиодов
Сила света Iv - излучаемый диодом световой поток, приходящий на единицу телесного угла в направлении, перпендикулярном к плоскости излучающего кристалла. Указывается при заданном значении прямого тока и измеряется в канделах.
Яркость излучения L - величина, равная отношению силы света к площади светящейся поверхности. Она измеряется в канделах на квадратный метр (кд/м2) при заданном значении прямого тока через диод.
Постоянное прямое напряжение Uпр - значение напряжения на светодиоде при протекании постоянного прямого тока.
Максимально допустимый постоянный прямой ток Iпр max - максимальное значение постоянного прямого тока, при котором обеспечивается заданная надежность при длительной работе диода.
Максимально допустимое обратное напряжение Uобр max - максимальное значение постоянного напряжения, приложенного к диоду, при котором обеспечивается заданная надежность при длительной работе.
Максимально допустимое обратное импульсное напряжение Uобр имп - максимальное пиковое значение обратного напряжения на светодиоде, включая как однократные выбросы, так и периодически повторяющиеся.
Максимум спектрального распределения max - длина волны излучения, соответствующая максимуму спектральной характеристики излучения светодиода.
Параметры светодиодов видимого диапазона длин волн приведены в таблице 4.2.
Таблица 3.2 – Параметры светодиодов видимого диапазона длин волн
Тип прибора |
Цвет свечения |
Значения параметров при Т=25°С, Iпр ном, мА |
Предельные значения параметров при Т=25°С |
Тк max, °С |
|||||||
Iпр max, мА |
Uобр max (Uобр и max), B |
||||||||||
Iv, мккд (L), кд/м2 |
Uпр, B |
Iпр ном, мА |
max, мкм |
||||||||
КЛ101А |
Желтый |
(10) |
5,5 |
10 |
0,64 |
10 |
(2,0) |
70 |
|||
КЛ101Б |
Желтый |
(15) |
5,5 |
20 |
0,64 |
20 |
(2,0) |
70 |
|||
КЛ101В |
Желтый |
(20) |
5,5 |
40 |
0,64 |
40 |
(2,0) |
70 |
|||
2Л101А |
Желтый |
(10) |
5 |
10 |
0,64 |
10 |
(2,0) |
70 |
|||
2Л101Б |
Желтый |
(15) |
5 |
20 |
0,64 |
20 |
(2,0) |
70 |
|||
АЛ102А |
Красный |
40 |
2,8 |
5 |
0,69 |
10 |
(2,0) |
70 |
|||
АЛ102Б |
Красный |
100 |
2,8 |
10 |
0,69 |
20 |
(2,0) |
70 |
|||
АЛ102В |
Зеленый |
200 |
2,8 |
20 |
0,53 |
22 |
(2,0) |
70 |
|||
АЛ102Г |
Красный |
250 |
2,8 |
10 |
0,69 |
20 |
(2,0) |
70 |
|||
АЛ102Д |
Зеленый |
400 |
2,8 |
20 |
0,53 |
22 |
(2,0) |
70 |
|||
3Л102А |
Красный |
20 |
3 |
5 |
0,69 |
20 |
(2,0) |
70 |
|||
3Л102Б |
Красный |
100 |
3 |
10 |
0,69 |
20 |
(2,0) |
70 |
|||
3Л102В |
Зеленый |
250 |
2,8 |
20 |
0,53 |
22 |
(2,0) |
70 |
|||
3Л102Г |
Красный |
60 |
3 |
10 |
0,69 |
20 |
(2,0) |
70 |
|||
3Л102Д |
Красный |
200 |
3 |
10 |
0,69 |
20 |
(2,0) |
70 |
|||
АЛ112А |
Красный |
(1000) |
2 |
10 |
0,68 |
12 |
(2,0) |
70 |
|||
АЛ112Б |
Красный |
(600) |
2 |
10 |
0,68 |
12 |
(2,0) |
70 |
|||
АЛ112В |
Красный |
(250) |
2 |
10 |
0,68 |
12 |
(2,0) |
70 |
|||
АЛ112Г |
Красный |
(350) |
2 |
10 |
0,68 |
12 |
(2,0) |
70 |
|||
АЛ112Д |
Красный |
(150) |
2 |
10 |
0,68 |
12 |
(2,0) |
70 |
|||
АЛ112Е |
Красный |
(1000) |
2 |
10 |
0,68 |
12 |
(2,0) |
70 |
|||
АЛ112Ж |
Красный |
(600) |
2 |
10 |
0,68 |
12 |
(2,0) |
70 |
|||
АЛ112И |
Красный |
(250) |
2 |
10 |
0,68 |
12 |
(2,0) |
70 |
|||
АЛ112К |
Красный |
(1000) |
2 |
10 |
0,68 |
12 |
(2,0) |
70 |
|||
АЛ112Л |
Красный |
(600) |
2 |
10 |
0,68 |
12 |
(2,0) |
70 |
|||
АЛ112М |
Красный |
(250) |
2 |
10 |
0,68 |
12 |
(2,0) |
70 |
|||
АЛ301А-1 |
Красный |
25 |
2,8 |
5 |
0,7 |
11 |
(2,0) |
70 |
|||
АЛ301Б-1 |
Красный |
100 |
2,8 |
10 |
0,7 |
11 |
(2,0) |
70 |
|||
А |
Красный |
150 |
2 |
10 |
0,666 |
20 |
2,0 |
70 |
|||
АЛ307АМ |
Красный |
150 |
2 |
10 |
0,666 |
20 |
2,0 |
70 |
|||
АЛ307Б |
Красный |
900 |
2 |
10 |
0,666 |
20 |
2,0 |
70 |
|||
АЛ307БМ |
Красный |
900 |
2 |
10 |
0,666 |
20 |
2,0 |
70 |
|||
АЛ307В |
Зеленый |
400 |
2,8 |
20 |
0,566 |
22 |
2,0 |
70 |
|||
АЛ307ВМ |
Зеленый |
400 |
2,8 |
20 |
0,566 |
22 |
2,0 |
70 |
|||
АЛ307Г |
Зеленый |
1500 |
2,8 |
20 |
0,566 |
22 |
2,0 |
70 |
|||
АЛ307ГМ |
Зеленый |
1500 |
2,8 |
20 |
0,566 |
22 |
2,0 |
70 |
|||
АЛ307Д |
Желтый |
400 |
2,8 |
10 |
0,56... 0,7 |
22 |
2,0 |
70 |
|||
АЛ307ДМ |
Желтый |
400 |
2,5 |
10 |
0,56... 0,7 |
22 |
2,0 |
70 |
|||
АЛ307Е |
Желтый |
1500 |
2,8 |
10 |
0,56... 0,7 |
22 |
2,0 |
70 |
|||
АЛ307ЕМ |
Желтый |
1500 |
2,5 |
10 |
0,56... 0,7 |
22 |
2,0 |
70 |
|||
АЛ307ЖМ |
Желтый |
3500 |
2,5 |
10 |
0,56... 0,7 |
22 |
2,0 |
70 |
|||
АЛ307И |
Оранжевый |
400 |
2,8 |
10 |
0,56 |
22 |
2,0 |
70 |
|||
АЛ307Л |
Оранжевый |
1500 |
2,8 |
10 |
0,56 |
22 |
2,0 |
70 |
|||
АЛ310А |
Красный |
610 |
2 |
10 |
0,67 |
12 |
2,0 |
70 |
|||
АЛ310Б |
Красный |
250 |
2 |
10 |
0,67 |
12 |
2,0 |
70 |
|||
АЛ316А |
Красный |
800 |
2 |
10 |
0,67 |
20 |
2,0 |
70 |
|||
АЛ316Б |
Красный |
250 |
2 |
10 |
0,67 |
20 |
2,0 |
70 |
|||
АЛС331А |
Переменный |
600 |
4 |
20 |
0,56...0,7 |
20 |
2 |
70 |
|||
АЛ341А |
Красный |
150 |
2,8 |
10 |
0,69...0,71 |
20 |
2,0 |
70 |
|||
АЛ341Б |
Красный |
500 |
2,8 |
10 |
0,69...0,71 |
20 |
2,0 |
70 |
|||
АЛ341В |
Зеленый |
150 |
2,8 |
10 |
0,55...0,56 |
22 |
2,0 |
70 |
|||
АЛ341Г |
Зеленый |
500 |
2,8 |
10 |
0,55...0,56 |
22 |
2,0 |
70 |
|||
АЛ341Д |
Желтый |
150 |
2,8 |
10 |
0,55... 0,7 |
22 |
2,0 |
70 |
|||
АЛ341Е |
Желтый |
500 |
2,8 |
10 |
0,55... 0,7 |
22 |
2,0 |
70 |
|||
АЛ341И |
Красный |
300 |
2 |
10 |
0,67 |
30 |
2,0 |
70 |
|||
АЛ341К |
Красный |
700 |
2 |
10 |
0,67 |
30 |
2,0 |
70 |
|||
К Продолжение таблица 4.2 Л360А |
Зеленый |
300 |
1,7 |
10 |
0,566 |
20 |
2,0 |
85 |
|||
КЛ360Б |
Зеленый |
600 |
1,7 |
10 |
0,566 |
20 |
2,0 |
85 |
|||
3Л360А |
Зеленый |
300 |
1,7 |
10 |
0,566 |
20 |
2,0 |
85 |
|||
3Л360Б |
Зеленый |
600 |
1,7 |
10 |
0,566 |
20 |
2,0 |
85 |
|||
КЛД901А |
Синий |
150 |
12 |
3 |
0,466 |
6 |
2,0 |
70 |
|||
КИПД01А-1Л |
Зеленый |
800 |
7 |
10 |
0,55...0,56 |
12 |
8,0 |
70 |
|||
КИПД01Б-1Л |
Зеленый |
600 |
7 |
10 |
0,55...0,56 |
12 |
8,0 |
70 |
|||
КИПД02А-1К |
Красный |
400 |
1,8 |
5 |
0,7 |
20 |
3,0 |
70 |
|||
КИПД02Б-1К |
Красный |
900 |
1,8 |
5 |
0,7 |
20 |
3,0 |
70 |
|||
КИПД02В-1Л |
Зеленый |
250 |
2,5 |
5 |
0,55 |
20 |
3,0 |
70 |
|||
КИПД02Г-1Л |
Зеленый |
500 |
2,5 |
5 |
0,55 |
20 |
3,0 |
70 |
|||
КИПД02Д-1Ж |
Желтый |
250 |
2,5 |
5 |
0,63 |
20 |
3,0 |
70 |
|||
К |
Желтый |
650 |
2,5 |
5 |
0,63 |
20 |
3,0 |
70 |
|||
КИПД03А-1К |
Красный |
60 |
2 |
5 |
0,65 |
8,0 |
5,0 |
70 |
|||
КИПД03А-1Ж |
Желтый |
30 |
2,5 |
5 |
0,6 |
8,0 |
5,0 |
70 |
|||
КИПД03А-1Л |
Зеленый |
32 |
3 |
5 |
0,57 |
8,0 |
5,0 |
70 |
|||
КИПД04А-1К |
Красный |
15000 |
2 |
10 |
0,7 |
30 |
2,0 |
70 |
|||
КИПД04Б-1К |
Красный |
10000 |
2 |
10 |
0,7 |
30 |
2,0 |
70 |
|||
КИПД05А-1К |
Красный |
200 |
1,8 |
5 |
0,7 |
6,0 |
6,0 |
70 |
|||
КИПД05Б-1Л |
Зеленый |
100 |
2,5 |
5 |
0,55 |
6,0 |
6,0 |
70 |
|||
КИПД05В-1Ж |
желтый |
100 |
2,5 |
5 |
0,63 |
6,0 |
6,0 |
70 |
|||
КИПД06А-1К |
Красный |
4000 |
5,5 |
25 |
0,7 |
25 |
10,0 |
55 |
|||
КИПД06Б-1К |
Красный |
6000 |
5,5 |
25 |
0,7 |
25 |
10,0 |
55 |
|||
КИПД06В-1Л |
Зеленый |
3000 |
7,5 |
25 |
0,55 |
25 |
10,0 |
55 |
|||
КИПД06Г-1Л |
Зеленый |
5000 |
7,5 |
25 |
0,55 |
25 |
10,0 |
55 |
|||
КИПМ01А-1К |
Красный |
400 |
2 |
10 |
0,65...0,675 |
30 |
5,0 |
70 |
|||
КИПМ01Б-1К |
Красный |
1000 |
2 |
10 |
0,65...0,675 |
30 |
5,0 |
70 |
|||
КИПМ01В-1Л |
Желто-зеленый |
400 |
2,8 |
20 |
0,55...0,57 |
30 |
5,0 |
70 |
|||
КИПМ01Г-1Л |
Желто-зеленый |
1000 |
2,8 |
20 |
0,55...0,57 |
30 |
5,0 |
70 |
|||
КИПМ01Д-1Л |
Желто-зеленый |
2000 |
2,8 |
20 |
0,55...0,57 |
30 |
5,0 |
70 |
|||
КИПМ02А-1К |
Красный |
400 |
2 |
10 |
0,65...0,675 |
30 |
5,0 |
70 |
|||
КИПМ02Б-1К |
Красный |
1000 |
2 |
10 |
0,65...0,675 |
30 |
5,0 |
70 |
|||
КИПМ02В-1Л |
Желто-зеленый |
400 |
2,8 |
20 |
0,55...0,57 |
30 |
5,0 |
70 |
|||
КИПМ02Г-1Л |
Желто-зеленый |
1000 |
2,8 |
20 |
0,55...0,57 |
30 |
5,0 |
70 |
|||
КИПМ02Д-1Л |
Желто-зеленый |
2000 |
2,8 |
20 |
0,55...0,57 |
30 |
5,0 |
70 |
|||
КИПМ03А-1К |
Красный |
400 |
2 |
10 |
0,65...0,675 |
30 |
5,0 |
70 |
|||
КИПМ03Б-1К |
Красный |
1000 |
2 |
10 |
0,65...0,675 |
30 |
5,0 |
70 |
|||
КИПМ03В-1Л |
Желто-зеленый |
400 |
2,8 |
20 |
0,55...0,57 |
30 |
5,0 |
70 |
|||
КИПМ03Г-1Л |
Желто-зеленый |
1000 |
2,8 |
20 |
0,55...0,57 |
30 |
5,0 |
70 |
|||
КИПМ03Д-1Л |
Желто-зеленый |
2000 |
2,8 |
20 |
0,55...0,57 |
30 |
5,0 |
70 |
|||
КИПМ04А-1К |
Красный |
400 |
2 |
10 |
0,65...0,675 |
30 |
5,0 |
70 |
|||
КИПМ04Б-1К |
Красный |
1000 |
2 |
10 |
0,65...0,675 |
30 |
5,0 |
70 |
|||
КИПМ04В-1Л |
Желто-зеленый |
400 |
2,8 |
20 |
0,55...0,57 |
30 |
5,0 |
70 |
|||
К |
Желто-зеленый |
1000 |
2,8 |
20 |
0,55...0,57 |
30 |
5,0 |
70 |
|||
КИПМ04Д-1Л |
Желто-зеленый |
2000 |
2,8 |
20 |
0,55...0,57 |
30 |
5,0 |
70 |
|||
IV – сила света светодиода
L – яркость светодиода
UПР – прямое падение напряжения на светодиоде при токе IПР НОРМ
IПР НОРМ – номинальный прямой ток светодиода
МАКС – максимум спектрального распределения светодиода
IПР МАКС – максимально-допустимый прямой ток через светодиод
UОБР МАКС – максимально-допустимое импульсное обратное напряжение светодиода
ТК МАКС – максимально-допустимая температура корпуса светодиода