Физические основы светодиодов, их конструкция и область применения

Введение.

Освещение помещений, объектов всегда являлось важной задачей. И если изначально источниками света являлся живой огонь, то в настоящее время существо огромное количество различных средств освещения.

Краткая история.

История светодиодов началась более века назад, когда в 1907 году изобретателем Г.Д. Раундом был открыт феномен электролюминесценции.  Однако сам светодиод появился лишь 20 лет спустя в 1927 году, когда его изготовил российский ученый  О.В. Лосев. Первые светодиоды были не только дорогими в изготовлении, но и мало применимыми, поэтому оставались уделом ученых. Лишь в 1955 году Р. Браинстейн изготовил первый инфракрасный светодиод на основе полу проводника. С этого момента началось внедрение светодиодов в научную и точную технику. В 1968 году фирма HPизготовила первый серийный светодиод, который начала использовать в своей продукции.

Первые светодиоды использовались в качестве индикаторов в устройствах. Однако сегодня светодиоды можно встретить во многих областях нашей жизни.

Физические основы светодиодов.

Светодиоды – это полупроводниковые приборы с электронно-дырочным переходом, создающим оптическое излучение при пропускании через него электрического тока. Свето испускание происходит за счет рекомбинации электронов и дырок в области перехода с испусканием света. Процесс изображен на рис. 1.

Рис. 1

Кроме классических светодиодов на основе полупроводников существую органические светодиоды. Основой для таких светодиодов служит на полупроводник, а органическое вещество. Оптическое излучение таких светодиодов так же основано на излучательной рекомбинации электронов с дырками. На рис. 2 изображен органический светодиод.

Рис. 2

Прикладывая отрицательный потенциал к катоду, мы заставляем электроны и дырки двигаться на встречу друг другу, рекомбинируя в прикатодной области с излучением фотонов. Подбирая различные органические полупроводники, можно получиться различные цвета. Единственное исключение – белый свет, его получают, покрывая слоем люминофора корпус светодиода, то есть излучения светодиода служит возбудителем люминофора.

Конструкция светодиода.

Рис. 3 SMD светодиод

Рис.4 светодиод

На рис. 3 и 4 изображены SMD и обычный светодиоды. Основные элементы конструкции светодиода: