Зміст
ВСТУП
1 ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ РОБОТИ світловипромінюючі діоди
1.1 Светоізлучающііе діоди
1.1.1 Області застосування і вимоги до приладів
1.1.2 Світловипромінювальний кристал
1.1.3 Пристрій світловипромінюючих діодів
1.1.4 світловипромінюючі діоди з керованим кольором світіння
1.1.5 Індикатори стану
1.1.6 Індикатори на світлодіодах
1.2 Напівпровідникові матеріали, використовувані у виробництві світловипромінювальних діодів
1.2.1 Арсенід галію
1.2.2 Фосфід галію
2 РОЗРАХУНОК І ПРОЕКТУВАННЯ світлодіодів
2.1 Основні параметри світлодіода
2.2 Розрахунок світлодіода
2.2.1 Розрахунок ефективності світлодіода
2.2.2 Розрахунок тілесного кута
2.2.3 Приблизний розрахунок ефективності
2.2.4 Уточнений розрахунок ефективності
2.2.5 Розрахунок складових ефективності
2.2.6 Розрахунок інжекції НЕ основних носіїв струму
2.2.7 Розрахунок світлодіодного резистора
ВИСНОВКИ
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
ВСТУП Напівпровідникові світловипромінюючі діоди (СІД) або світлодіоди - Це клас твердотільних приладів, в яких електрична енергія безпосередньо перетвориться в світлову. В основі їх дії лежить інжекційний електролюмінесценція, ефективна в з'єднаннях типу А III В V . Так само світлодіоди вирішують завдання перетворення електричних сигналів в оптичні, служать ефективними по ККД джерелами світла.
На сьогоднішній день СІД активно застосовуються в різних областях: оптоелектроніка, системи відображення інформації (як табло В«біжатьВ» рядків тексту, так і досить якісних панелей виведення статичного і динамічного зображень). Коло завдань, при вирішенні яких використовуються світлодіоди, обумовлений високою ефективністю перетворення електричної енергії в світлову (15-20 лм/Вт, лампи розжарювання - 10-15 лм/Вт), високої яскравістю і квантовим виходом (при невеликій площі СІД сила світла по осі - 30-50 кд), високою швидкодією (мала інерційність - порядку одиниць наносекунд), характерним спектральним складом, можливістю модуляції випромінювання харчуванням, малим споживанням енергії (частки або одиниці ватів), електробезпекою (одиниці вольт), надійністю, великим терміном служби (Десятки тисяч годин), високою стійкістю до механічних і кліматичних впливів.
Перші явища, пов'язані з появою світлодіодів, були виявлені Лосєвим О.В. в 1923 р. Активний розвиток технології виготовлення СІД з різними параметрами продовжується і сьогодні.
Окрім вищеперелічених сфер СІД задіяні в освітленні. Застосування СІД для освітлення обумовлено, як зазначалося вище, високим ККД перетворення енергії, надійністю конструкції, добре розвиненою на сьогоднішній день технологією виготовлення СІД з різними параметрами світіння.
Як і практично будь-яке джерело випромінювання, СІД функціонує спільно з оптичною системою, що формує необхідну криву сили світла (КСС).
Величезний інтерес, що проявляється до світловипрмінюючим диодам фахівцями в галузі радіоелектроніки, відображення інформації, оптоелектроніки, обумовлений їх чудовими характеристиками: високою ефективністю перетворення електричної енергії в світлову, високою швидкодією, малим споживанням енергії, надійністю, великим терміном служби, високою стійкістю до механічних і кліматичних впливів.
1 ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ РОБОТИ світловипромінюючі діоди 1.1 Светоізлучающііе діоди
1.1.1 Області застосування і вимоги до приладів
Світловипромінювальний діод складається з кристала напівпровідника з електронно-дірковий переходом та омічними контактами і елементів конструкції, призначених для збору випромінювання, збільшення зовнішньої оптичної ефективності, поліпшення сприйняття світіння і формування необхідної діаграми спрямованості випромінювання, а також забезпечення електричного контакту з зовнішньої ланцюгом і зручного монтажу приладу в апаратурі. Таким чином, світловипромінювальних діод - прилад, в якому здійснюється не тільки генерація світла, але і перерозподіл його в просторі.
Малюнок 1.1 - Схематичне зображення світлодіода
Вимоги до улаштування та характеристикам світловипромінювальних діодів визначаються областями їх застосування:
1 Сигнальна індикація;
2 Підсвічування постійних написів, позначок на екрані, шкалах;
3 Відображення шкальної інформації в бесстрелочних вимірювальних приладах;
4 Різноманітні функціональні застосування - маркування фотоплівок, контроль швидкодіючих ФЕУ і т. п.
При розгляді можливості застосування світловипромінюючих діодів в Як сигнальних індикаторів розрізняють панельну і внутрісхемний індикацію. До світловипромінюючі діоди для панельній індикації пред'являються наступні вимоги:
а) сила світла, як правило, повинна перевищувати 1 мкд, причому яскравість светоизлучающего діода повинна перевершувати яскравість вимкненого діода і яскравість фону при максимально допустимій зовнішньої освітленості;
б) площа світної поверхні повинна бути достатня для впевненого сприйняття сигналу: при спостереженні з близької відстані (0,5-1м) вона повинна бути не менше 1-3 мм 2 , при спостереженні з більшого відстані - не менше 8-10 мм 2 ;
в) діаграма спрямованості випромінювання повинна бути достатньо широкої (кут випромінювання, як правило, повинен перевищувати 50 В°);
г) світловипромінюючі діоди повинні виготовлятися, по крайней мірою, трьох кольорів світіння: червоного, зеленого і жовтого; бажано розширення кольоровості;
д) конструкція діодів повинна мати високе відношення діаметра (поперечного розміру) світиться поверхні до зовнішньому діаметру (Розміром) приладу для забезпечення щільного монтажу діодів на панелі.
Особливість застосування світловипромінюючих діодів для внутрісхемний індикації полягає в тому, що вони в цьому випадку спостерігаються з близької відстані (близько 0,5 м) і монтуються, в основному, на друкованій платі, включаючи її торець. У зв'язку з цим для внутрішньосхемного індикації можуть використовуватися діоди з малою площею світиться поверхні. Висновки діодів повинні бути зручні для розпаювання на друкованій платі. [7].
До світловипромінюючі діоди, застосовуваним для підсвічування, пред'являються вимоги більшої сили світла - десятки міллікандел. При цьому допустимо звуження діаграми спрямованості випромінювання до 5-25 В°. Для відображення цифро-буквеної та графічної інформації на екранах, зібраних з дискретних приладів, можуть застосовуватися ширококутні світловипромінюючі діоди, наприклад використовувані для панельній індикації. Для відображення шкальної інформації використовуються мініатюрні світловипромінюючі діоди і лінійки з них. До цих приладів пред'являються вимоги широкого кута випромінювання і можливості безшовної стикування в лінію.
У різноманітних фотоелектричних пристроях і малорозмірних табло застосовують безкорпусні світловипромінюючі діоди. До них пред'являють вимоги мініатюрності і наявності висновків, придатних для монтажу методами мікротехнології.
До всіх видів світловипромінюючих діодів пред'являють наступні вимоги:
1) низькі струми харчування (5-10 мА) І вхідні напруги (менше 3 В) цим забезпечуються сумісність світловипромінюючих діодів з транзисторними інтегральними схемами і низька розсіює потужність; остання необхідна для здійснення щільного монтажу приладів;
2) висока надійність, більший термін служби, стійкість до механічних і кліматичних впливів;
3) висока технологічність виготовлення і низька вартість.
1.1.2 Світловипромінювальний кристал
Для виготовлення світловипромінюючих кристалів використовують епі...
