اصل اساسی و استفاده از LED های قرمز

اصل اساسی و استفاده از LED های قرمز

دیودهای ساطع کننده نور (لامپهای LED) با راندمان انرژی ، طول عمر طولانی و تطبیق پذیری ، صنعت روشنایی را متحول کرده اند. در میان رنگ های مختلف موجود ، LED های قرمز به دلیل خاصیت منحصر به فرد و برنامه های گسترده خود ، جایگاه ویژه ای دارند. این مقاله با هدف بررسی اصل اساسی در پشت LED های قرمز ، ساخت آنها و کشف کاربردهای متنوع آنها در زمینه های مختلف است.
بخش 1: اصل اساسی LED قرمز (شامل LED RED SMD و LED از طریق سوراخ قرمز)
1.1 فیزیک نیمه هادی:
برای درک اصل LED های قرمز (625 نانومتر LED ، 635 نانومتر LED) ، ابتدا باید اصول فیزیک نیمه هادی را درک کنیم. نیمه هادی ها موادی هستند که دارای هدایت الکتریکی بین هادی ها (مانند فلزات) و غیر هادی (مانند عایق) هستند. رفتار نیمه هادی ها با حرکت الکترون ها در ساختار اتمی آنها اداره می شود.

1.2 محل اتصال PN:
مؤلفه اصلی یک LED محل اتصال PN است. این با پیوستن به دو نوع نیمه هادی های مختلف شکل می گیرد: نوع P (مثبت) و نوع N (منفی). نیمه هادی از نوع P دارای حامل بار مثبت (سوراخ) است ، در حالی که نیمه هادی نوع N دارای حامل های بار منفی (الکترون) است.
1.3 الکترولومینسانس:
هنگامی که یک ولتاژ رو به جلو در سراسر محل اتصال PN اعمال می شود ، الکترون هایی از منطقه N نوع و سوراخ های منطقه P از نوع P در محل اتصال ترکیب می شوند و انرژی را به شکل فوتون آزاد می کنند. این پدیده به عنوان الکترولومینسانس شناخته می شود. انرژی فوتونهای ساطع شده رنگ LED را تعیین می کند.

بخش 2: ساخت LED های قرمز
2.1 مواد مورد استفاده:
LED های قرمز به طور معمول با استفاده از ترکیبی از گالیم آرسنید (GAAS) و آرسنید گالیم آلومینیوم (ALGAAS) ساخته می شوند. این مواد یک باند انرژی مناسب برای انتشار چراغ قرمز ارائه می دهند.
2.2 ساخت اپیتاکس و ویفر:
فرآیند اپیتاکس شامل رشد یک لایه نازک از مواد نیمه هادی بر روی یک بستر است. در مورد LED های قرمز ، Epitaxy بر روی یک بستر آرسنید گالیم انجام می شود. سپس این لایه برای شکل دادن تراشه های LED جداگانه قرار می گیرد.
2.3 تشکیل محل اتصال PN:
از طریق فرآیند دوپینگ ، ناخالصی ها برای ایجاد مناطق P و N به مواد نیمه هادی وارد می شوند. منطقه P با عناصری مانند آلومینیوم دوپ شده است ، در حالی که منطقه N با عناصری مانند سیلیکون دوپ شده است.

2.4 مخاطبین فلزی و محاصره:
مخاطبین فلزی به مناطق P و N اضافه می شوند تا اتصالات الکتریکی امکان پذیر باشد. تراشه LED سپس با رزین اپوکسی شفاف محصور می شود و از محافظت و افزایش خروجی نور اطمینان می یابد.
بخش 3: استفاده از LED های قرمز
3.1 چراغ های نشانگر:
یکی از متداول ترین کاربردهای LED های قرمز به عنوان چراغ های نشانگر است. آنها به طور گسترده در الکترونیک مصرفی مانند تلویزیون ، لوازم خانگی و داشبورد خودرو استفاده می شوند. مصرف انرژی کم ، اندازه جمع و جور و طول عمر طولانی باعث می شود LED های قرمز برای این برنامه ها ایده آل شوند.
3.2 سیگنال ترافیک:
LED های قرمز به دلیل دید و قابلیت اطمینان زیاد در سیگنال های ترافیکی مورد استفاده قرار می گیرند. چراغ قرمز روشن ساطع شده توسط این LED ها حتی در شرایط آب و هوایی نامطلوب ، دید روشنی را تضمین می کند. علاوه بر این ، مصرف کم مصرف آنها باعث کاهش هزینه های انرژی و نیازهای نگهداری می شود.

3.3 تبلیغات و علائم:
LED های قرمز در نمایشگرهای تبلیغاتی و علائم برای جلب توجه و انتقال پیام به طور مؤثر استفاده می شوند. رنگ و توانایی پر جنب و جوش آنها در ایجاد جلوه های روشنایی پویا ، آنها را برای استفاده در تابلوهای تبلیغاتی ، علائم فروشگاه و نمایشگرهای در مقیاس بزرگ محبوب می کند.
3.4 برنامه های پزشکی:
LED های قرمز برنامه هایی را در زمینه های مختلف پزشکی پیدا می کنند. آنها در درمان فتودینامیکی برای درمان انواع خاصی از سرطان و همچنین در لیزر سطح پایین برای مدیریت درد و بهبود زخم استفاده می شوند. ماهیت غیر تهاجمی LED های قرمز آنها را در معالجه پزشکی ارزشمند می کند.
3.5 روشنایی باغبانی:
LED های قرمز نقش مهمی در سیستم های روشنایی باغبانی دارند. گیاهان برای رشد بهینه و فتوسنتز به طول موج خاصی از نور نیاز دارند. LED های قرمز نور را در محدوده 600-700 نانومتر منتشر می کنند ، که برای تحریک رشد گیاه ، گل و ثمرات ضروری است.

3.6 ارتباط نوری:
LED های قرمز در سیستم های ارتباطی نوری ، به ویژه در برنامه های کوتاه مدت مانند انتقال داده نوری بین دستگاه ها استفاده می شود. اندازه جمع و جور ، کم هزینه و سازگاری آنها با الیاف نوری باعث می شود آنها برای این برنامه ها مناسب باشند.
3.7 دستگاه های دید شب:
LED های قرمز در دستگاه های بینایی شبانه مانند عینک های بینایی شبانه و دامنه استفاده می شوند. چراغ قرمز ساطع شده توسط این LED ها کمتر احتمال دارد که دید شب کاربر را در مقایسه با سایر رنگ ها مختل کند. LED های قرمز همچنین دارای باتری طولانی تر هستند و آنها را برای استفاده گسترده ایده آل می کنند.
نتیجه:
LED های قرمز به بخش مهمی از زندگی روزمره ما تبدیل شده اند و برنامه های کاربردی را در طیف گسترده ای از زمینه ها پیدا می کنند. درک اصل اساسی در عملکرد و ساخت آنها ما را قادر می سازد تا از کارآیی ، دوام و تطبیق پذیری آنها قدردانی کنیم. با پیشرفت فناوری ، قرمز