134. Przedstaw charakterystykę prądowo- napięciową (I = f (U)), charakterystykę widmową (np. w zakresie promieniowania podczerwonego) oraz określ typową wartość sprawności energetycznej diody LED. Od czego zależy długość fali generowanego w takiej diodzie promieniowania?

Na rysunku przedstawiono typowy przebieg charakterystyki prądu w funkcji napięcia. Przyłożenie napięcia polaryzującego w kierunku przewodzenia powoduje wzrost wartości natężenia prądu wraz ze wzrostem napięcia. Wartość natężenia tego prądu jest ograniczona wielkością powyżej której, dioda ulega zniszczeniu. Napięcie Vbi jest to napięcie przewodzenia (podczas którego dioda pracuję normalnie, powyżej może ulec uszkodzenia, ponieważ będzie przypływał duży prąd zgodnie z charakterystyką).

If jest to prąd płynący w kierunku przewodzenia (forward). Ir jest prądem płynącym w kierunku zaporowym (reverse).

Vz jest wartością napięcia, które niszczy diodę w przypadku przyłożenia napięcia przeciwnie do kierunku przewodzenia.

Stosunek Vbi/Vz jest mały (małe Vbi, duże Vz), a więc, aby zniszczyć diodę poprzez duże natężenie prądu zaporowego trzeba przyłożyć napięcie o wiele większe od napięcia przewodzenia. Prąd płynący podczas odwrotnie spolaryzowanej diody jest prądem unoszenia (praktycznie nie zależy od przyłożonego napięcia, wzrost napięcia – prąd ciągle ten sam).

Charakterystyka widmowa źródła promieniowania pokazuje parametr zależny od długości lub częstotliwości światła (np. moc). Widoczna jest charakterystyka widmowa (moc w funkcji długości fali) dla diody LED w zakresie promieniowania podczerwonego.

Sprawność energetyczna LED wyrażona jest wzorem:

$$\eta\mathbf{=}\frac{\mathbf{P}}{\mathbf{P}_{\mathbf{\text{wejscia}}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{P}}{\mathbf{U \bullet I}}\mathbf{=}\mathbf{\eta}_{\mathbf{\text{zew}}}\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{1 +}\mathbf{\text{IR}}_{\mathbf{s}}\mathbf{/hv}}$$

η_zew – to tak zwana sprawność kwantowa diody, czyli stosunek fotonów wyemitowanych przez LED do liczby elektronów przepływających przez obszar, gdzie zachodzi rekombinacja,

P – moc wyjściowa diody

U – napięcie przyłożone do diody

I – natężenie przepływające przez diodę

Rs – rezystancja szeregowa diody

Długość fali w LED, a co się z tym wiąże barwa diod wiąże się z materiałami użytymi do budowy (pierwiastki z 3 i 5 grupy układu okresowego): arsenek galu, fosforek galu, azotek galu, itp.

135. Wymień znane Ci przykłady zastosowań diod LED, białych diod LED. Od czego zależy długość fali generowanego w takiej diodzie promieniowania?

1. Urządzenia służące do zobrazowania informacji (wskaźniki paskowe, alfanumeryczne, stany logiczne)

2. Samodzielne źródła światła (oświetlenie w domach, samochodach, sygnalizacja uliczna, ekrany).

3. Wraz z fotodetektorami diody w zakresie bliskiej podczerwieni tworzą parę sprzężoną optycznie (sterowanie).

4. W medycynie w procesach przeciwko starzeniu się, w leczeniu zmian skórnych i nowotworów mózgu.

Długość fali w LED, a co się z tym wiąże barwa diod wiąże się z materiałami użytymi do budowy (pierwiastki z 3 i 5 grupy układu okresowego): arsenek galu, fosforek galu, azotek galu, itp. Światło białe z LED można otrzymać poprzez diodę z azotku galu pokrytą luminoforem.

136. Jakie są zalety źródeł światła białego LED w porównaniu z klasyczną żarówką. LED w porównaniu do klasyczny żarówek mają takie zalety jak: mały pobór prądu i małe napięcie zasilające, małe rozmiary, duża trwałość (czas życia) i niezawodność działania, odporność na wstrząsy, wilgotność i niską temperaturę, krótszy czas włączenia, brak trujących substancji, brak promieniowania UV, łatwość sterowania, szeroka gama kolorów światła, w niektórych przypadkach punktowe świecenie.