Светоизлучающие диоды с управляемым цветом свечения

Основное требование, которому должен отвечать светорассеивающий компаунд,—максимальное рассеяние света при минимальном поглощении. В основе явления рассеяния света лежит нарушение оптической однородности среды, которое обуславливает различие в скорости распространения света в ее разных частях.

Светоизлучающие диоды с управляемым цветом свечения

Светоизлучающие диоды — одни из немногих источников света, которые позволяют реализовать управляемое изменение цвета свечения. В настоящее время рассмотрено несколько путей создания светоизлучающих диодов с управляемым цветом свечения: двухпереходный однокристальный GaP диод; однопереходный двухполосный однокристальный GaP диод; двухкристальный биполярный диод с параллельным соединением кристаллов; двухкристальный диод с независимым включением кристаллов; двухпереходный однокристальный диод. один из р—n-переходов которого излучает красный свет, а другой—инфракрасное излучение, преобразуемое с помощью антистоксового люминофора в зеленое свечение.

Анализ оптических и электрических характеристик, технологичности и применения вышеуказанных видов светоизлучающих диодов с управляемым цветом свечения показал, что наибольший интерес в настоящее время представляет двухпереходный однокристальный GaP диод. Основные преимущества этого вида светоизлучающих диодов следующие: 1) позволяет получить более широкий, чем у однопереходного двухполосного GaP диода, диапазон изменения цвета свечения; 2) рабочий ток во всем спектральном диапазоне не более 20 мА в отличие от однопереходного GaP диода, у которого диапазон изменения тока существенно шире; 3) сила света примерно одинакова во всем спектральном диапазоне в отличие от однопереходного GaP диода, у которого сила света существенно различна для разных цветов свечения; 4) обеспечивает эффективное смешивание излучений двух полос, благодаря чему желтый и оранжевый цвета свечения имеют значительно лучшее качество, чем у двухкристальных диодов (последние фактически являются только двухцветными диодами); 5) позволяет отображать до пяти состояний объекта с помощью цветов: красный —оранжевый —желтый —зеленый — выключено (число отображаемых состояний может быть по крайней мере удвоено за счет использования мигающего свечения); 6) позволяет осуществить аналоговое отображение информации путем непрерывного изменения цвета свечения от красного до зеленого (через все оттенки);

7) имеет симметричную диаграмму  направленности излучения в отличие  от двухкристального диода, у  которого кристаллы смещены относительно  центра прибора, благодаря чему  оси диаграмм направленности излучения расположены под углом к оптической оси прибора;

8) двухпереходный диод значительно  эффективнее светоизлучающего диода, использующего преобразование инфракрасного  излучения в видимое, так как  Эффективность процесса антистоксового преобразования весьма низка.

Однако двухпереходный однокристальный GaP диод имеет и недостатки, а именно—более сложную технологию эпитаксиального выращивания структуры и изготовления кристаллов с тремя контактными областями.

Электролюминесцентные лампы

Рассмотрим схемы некоторых наиболее широко используемых конструкций ламп на основе светодиодов. В некоторых конструкциях использованы обычные транзисторные и диодные кристаллодержатели. В этом случае светодиод может быть либо герметически закрыт крышкой с прозрачным стеклянным окном, либо на металлических выводах, одновременно образующих основу кристаллодержателя, закреплены и светодиод, и последовательно с ним включенный кремниевый резистор. Пластмассовая линза, закрывающая корпус, формирует угловое распределение излучения и определяет угол видности прибора. Применяют и конструкции, подходящие для прозрачных полупроводников типа GaP, в которых свет излучается через все пять граней светодиода. Встроенные рефлекторы и пластмассовые линзы обеспечивают желаемое угловое распределение излучения. “Лампа” обычно состоит из следующих частей: излучающего свет полупроводникового кристалла и пластмассовой линзы или покрытия, обычно окрашенного и служащего оптическим фильтром. Дополнительными (необязательными) компонентами являются рефлектор, диффузор, равномерно распределяющий свет по всему пластмассовому покрытию, и встроенный в корпус резистор, включенный последовательно с диодом.

Основная задача покрытия состоит в создании среды с высоким показателем преломления и в соответствующем увеличении коэффициента вывода света из полупроводникового кристалла. В идеальном случае показатель преломления покрытия должен быть близок к показателю преломления полупроводника (n~3,3). Практически наилучшее приближение к этому условию обеспечивает ряд легкоплавких арсенид-халькогснид-галогенндных стекол с показателем преломления 2,4—2,9. Однако эти стекла окрашены, так что их можно использовать только с красными или инфракрасными светодиодами. Наибольшее возможное значение показателя преломления для прозрачного стекла составляет 2,3—2,4. Использование стекол накладывает ряд ограничений на оптические, тепловые и механические характеристики приборов, поэтому в большинстве электролюминесцентных ламп использованы прозрачные пластмассы с показателем преломления 1,5—1,6.

Список использованной литературы

1. А. Берг, П. Дин. Светодиоды. Ленинград, 1979.
2. Коган Л.М. Дохман С.А. Технико-экономические  вопросы применения светодиодов в качестве индикации и подсветки в системе отображения информации. – Светотехника, 1977.
3. Коган Л.М. Полупроводниковые светоизлучающие диоды, М.1983.
4. Воробьев В.Л., Гришин В.Н. Двухпереходные GaP-светодиоды с управляемым цветом свечения. –Электронная техника. 1977 г.
5. Федотов Я.А. Основы физики полупроводниковых приборов.М.: Советское радио 1969.
6. Амосов В.И. Изергин А.П. Диодные источники красного излучения на GaP, полученном методом Чахральского. 1972.