Neonove svetla by cuiliqing

VIEWS: 389 PAGES: 12

									          Vytvorili: Erik Béreš, Maroš Čižmárik, Martin Lazo, Ľuboš Richter




             Neónové
              svetlá
1. Neón ako prvok…
Objavenie neónových svetiel...
Ako to funguje ???
Stavba neónoveho svetla…
Využitie neónových svetiel…
***Svetlo všeobecne...
UV svetlo…
Čierne svetlo…
2. LED diódy…
Výhody a nevýhody neónových svetiel oproti bežným žiarovkám…
Vplyv neónových svetiel na životné prostredie…
3. svietidlá
4. žiarovky
                             Neón ako prvok
Základná Charakteristika

Neón (gr. νέος (neon) = nový) je chemický prvok v Periodickej tabuľke prvkov, ktorý má značku Ne a
protónové číslo 10. Je to bezfarebný plyn, bez chuti a zápachu, nereaktívny. Chemické zlúčeniny neónu
nie sú známe. Neón objavili William Ramsay a Morris Travers v roku 1898.

Výskyt a využitie

Nachádza sa v atmosfére v koncentrácii asi 0,0015 %. Preto sa získava frakčnou destiláciou
skvapalneného vzduchu.Elektrickým výbojom v prostredí neónu s tlakom niekoľko torov vzniká
intenzívne svetelné žiarenie oranžovo-červenej farby. Tento jav sa využíva prí výrobe výbojok tzv.
neóniek, ktoré slúžia ako osvetľovacie telesá alebo rôzne svetelné indikátory.Kvapalný neón sa používa
v kryogénnej technike ako náhrada drahšieho a ťažšie pripraviteľného kvapalného hélia.Neón sa
používa aj ako náplň do niektorých typov laserov.

Význačné Charakteristiky
Neón je druhý najľahší vzácny plyn, žiari červeno-oranžovo vo vákuovej výbojke a má vyše 40-
násobok chladiacej kapacity kvapalného hélia a 3-násobok kvapalného vodíka (na základe objemových
jednotiek). Vo väčšine aplikácií je menej drahé chladivo ako hélium. Neón má najintenzívnejší výboj
pri normálnych napätiach a prúdoch zo všetkých vzácnych plynov.

Využitie
Červeno-oranžová farba vyžarovaná neónom v neónových svetlách sa často používa v reklamných
nápisoch a tiež sa používa v dlhých rúrkových prúžkoch v autovej modifikácii. Slovo "neón" sa tiež
všeobecne používa pre tieto typy svetiel i keď mnoho iných plynov sa používa na produkciu rôznych
farieb svetla.
Iné použitia:
      vákuové tuby
      vysokonapäťové indikátory
      brzdové svetlá
      vlnometrové tuby
      TV tuby
      Neón a hélium sa používajú na výrobu plynového laseru
      Skvapalnený neón sa komerčne používa ako kryogénne chladivo v aplikáciách nepožadujúcich
       nízky teplotný rozsah dostupný s drahším chladením kvapalným héliom.
             Objavenie neónových svetiel

   Začiatkom 20. storočia začal prakticky neznámy
Francúz Georges Claude experimentovať s neónom.
Prestala sa mu páčiť Edisonova žiarovka, a preto
usilovne hľadal nový zdroj osvetlenia do domácností a
úradov. To sa mu síce nepodarilo, s pomocou vzácneho
plynu však stvoril iný, oveľa žiarivejší hit. Svoj vynález
predviedol na svetovej výstave Expo v Paríži začiatkom
decembra 1910, teda pred 98 rokmi. Bola ním sklenená
trubička naplnená neónom, ktorá vydávala nádherné
červené svetlo. Claude sa tak stal otcom rozvetvenej a
rôznorodej rodiny trubíc a trubičiek, umiestnených azda
na každom objekte, ktorý by v modernom veľkomeste
rád niečo znamenal.

    Neón prvý raz izolovali zo skvapalneného vzduchu
britskí chemici William Ramsay a M. T. Traves v roku
1898. Zistili, že je to plyn jednak vzácny (v milióne
častíc vzduchu je iba 16 častíc neónu, zatiaľ čo takého
oxidu uhličitého je vo vzduchu teraz takmer 25-krát viac)
a že tento plyn s ničím nereaguje, teda je inertný.

   Otázku, čo s plynom, ktorého je málo a ešte ani nemá záujem o nijakú činnosť, vyriešil francúzsky
chemik a vynálezca Georges Claude po svojom. A pretože bol aj dobrý obchodník, zaujímavú vlastnosť
neónu - zafarbiť sa s pomocou elektrického výboja v sklenenej trubičke do červena - dokonale využil.
V roku 1911 si postup výroby neónových trubíc dal patentovať v Európe, v roku 1915 aj v USA.

    Ako to už chodí, cesta vynálezu do sveta nebola priamočiara. Claude bol najskôr sklamaný, že
červené svetlo nemôže využiť na bežné nočné osvetlenie v interiéri. Jeho spolupracovník Jacques
Fonseque, ktorý sa špecializoval na reklamu, ho však rýchlo presvedčil o skvelých možnostiach
uplatnenia červeného objavu práve v tejto sfére. Nemýlil sa. Neskôr sa farebná škála rozšírila použitím
ďalších inertných plynov a technológií a okrem rutinných tvorcov reklám inšpirovala aj mnohých
originálnych umelcov.

   V roku 1912 prvá neónová reklama upútavala pozornosť na jedno parížske holičstvo a o rok neskôr
svietil na známej Champs-Elysees farebný neónový nápis propagujúci značku talianskeho aperitívu
Cinzano. V roku 1919 Claude dekoroval vchod do prekrásnej Parížskej opery červenými a modrými
svetlami a odvtedy sú tieto dve farby známe ako operné.

  V roku 1922 dorazili neónové svetlá do Holandska, o rok neskôr do Los Angeles, keď predajca áut
značky Packard doviezol dve reklamy za 24-tisíc dolárov. Cez Ameriku Claudov vynález prenikol až
do Tokia. Claude slávil úspech za úspechom. Začal sa napĺňať vynálezcov sen o tom, že jeho neónové
svetlá zaplavia celý svet.
   Ľudí, ktorí túžili po tom istom, však bolo viac. Niektorým sa podarilo jeho patent obísť (v roku
1930 to bol Charles J. Warmser, zakladateľ spoločnosti, ktorá sa dnes volá Everbrite), iní jeho patent
jednoducho ukradli. Claude bojoval proti zlodejom väčšinou márne a okrem toho sa snažil realizovať aj
iné projekty.

   Koniec jeho kariéry priniesla druhá svetová vojna. Claude bol síce vynachádzavý technik a dobrý
manažér, v politike si však obliekol dres toho najhoršieho mužstva. Zaplietol sa s francúzskou
fašistickou vládou natoľko, že v rokoch 1945 - 1949 si svoj prechmat musel odsedieť. Zomrel
zabudnutý v máji 1960 vo francúzskom Saint Cloud.

   Napriek všetkému dnes spoločnosť, ktorú založil Claude spolu s Paulom Delormeom (Air Liquide)
už v roku 1902, pôsobí v 60 krajinách a zamestnáva viac ako 30-tisíc ľudí. Claudov sen žije ďalej.




                          Ako to funguje ???
   Malý elektrický prúd, ktorý môže byť striedavý alebo pravidelný, prechádza trubicou a sfarbuje ju
do oranžovo-červenej farby. Presné zloženie plynu je typicky klasická Penningová zmes, 99,5% tvorí
neón a 0,5% je argón, ktorý má nižšie napätie ako čistý neón. Aplikované napätie sa musí najprv dostať
do zvláštneho napätia skôr ako lampa bude svietiť. Ak to funguje len cez priamy prúd, tak iba záporne
nabitá elektróda (katóda) svieti. Ak je použití striedavý prúd, obe elektródy sa rozsvietia. Neónové
svetlá fungujú využívaním nízkeho prúdu svetelného výtoku. Silnejšie zariadenia ako lampy
z ortuťovými výparmi alebo metal-halogenidové lampy využívajú vyšší prúd svetelného výtoku.

  Neóny sú charakteristické záporným odporom. Vzrastom toku prúdu v trubici vzrastajú aj počty
jónov. Týmto klesá odpor lampy a dovoľuje prúdu stále viac pretekať. Kvôli tomu, vonkajší elektrický
systém musí obmedzovať tok prúdu v trubici, pretože inak by prúd rástol až pokým by trubicu
neroztrhalo. Pre indikátorové lampy je obmedzovač obvykle používaní na obmedzovanie toku prúdu.

            Schéma zapojenia:
                           Svetlo všeobecne...
   Svetlo je elektromagnetické
žiarenie, ktoré je vďaka svojej
vlnovej dĺžke viditeľné okom,
alebo      všeobecnejšie     elektro-
magnetické vlnenie od infra-
červeného po ultrafialové. Tri
základné vlastnosti svetla (a
elektromagnetického vlnenia vô-
bec) sú svietivosť (amplitúda),
farba (frekvencia) a polarizácia
(uhol vlnenia). Kvôli dualite častice
a vlnenia má svetlo vlastnosti ako
vlnenia, tak aj častice.

Viditeľné svetlo

Viditeľné svetlo je časť elektromagnetického spektra s frekvenciou 7,5×1014 Hz (hertz) až
3,8×1014 Hz, kde rýchlosť (c), frekvencia (f alebo ν), a vlnová dĺžka (λ) zachovávajú vzťah a rýchlosť
svetla vo vákuu c0 je konštanta. Vlnová dĺžka viditeľného svetla vo vákuu, je teda 360 nm (fialová
zložka) až 760 nm (červená zložka). Presnejšie povedané tento rozsah je viditeľným svetlom pre
človeka. Niektoré druhy živočíchov vnímajú rozsah iný - napríklad včely ho majú posunutý smerom ku
kratším vlnovým dĺžkam (ultrafialové svetlo), naopak niektoré plazy vnímajú ako viditeľné aj to, čo je
pre človeka už infračervené žiarenie. Rozsah vnímaných vlnových dĺžok je daný predovšetkým tým, že
v oblasti viditeľného svetla je maximum elektromagnetického žiarenia zo Slnka dopadajúceho na
zemský povrch, to znamená, že v tomto rozsahu je najlepšie vidieť.

Rýchlosť svetla

Rýchlosť svetla bola v histórii veľakrát meraná. Prvé presné meranie vykonal Dán Ole Rømer v roku
1676. Pozoroval pohyb planéty Jupiter a jeho mesiaca Io teleskopom a spozoroval odchýlku v zdanlivej
dobe obehu Io. Rømer vyrátal rýchlosť svetla na 227 000 km/s. Prvé úspešné meranie pozemskými
prostriedkami vykonal Hippolyte Fizeau v roku 1849. Fizeau poslal zväzok svetla na zrkadlo vložiac
mu do cesty točiace sa ozubené koleso. Pri známej rýchlosti otáčania kolesa vyrátal rýchlosť svetla na
313 000 km/s. Presné merania určili rýchlosť svetla na 299 792 458 m/s.

Lom svetla

V rôznych prostrediach sa svetlo šíri rôznou rýchlosťou. Keď svetlo prechádza rozhraním medzi
takmito dvomi rôznymi prostrediami, spomaľuje sa (alebo zrýchľuje) a podlieha lomu. Spomalenie v
danom prostredí oproti vákuu vyjadruje jeho index lomu n. Index lomu vo vákuu je n = 1 a v inom
prostredí n> 1. Keď svetlo prechádza z vákua/materiálu do iného materiálu/vákua, frekvencia zostáva
rovnaká, ale mení sa vlnová dĺžka. Keď lúč nedopadá kolmo na rozhranie, zmení sa aj uhol šírenia.
Lom na šošovke sa využíva v okuliaroch, lupách, kontaktných šošovkách, mikroskopoch či
refrakčných teleskopoch.
Farba a vlnová dĺžka

Rôzne vlnové dĺžky mozog interpretuje ako farby, od červenej s najväčšou vlnovou dĺžkou (780 nm),
po fialovú s najmenšou vlnovou dĺžkou (380 nm). Hneď vedľa viditeľného svetla sa nachádza
ultrafialové (UV), smerom do kratších vlnových dĺžok, a infračervené žiarenie (IR), smerom do dlhších
vlnových dĺžok. Napriek tomu, že ľudia nevidia infračervené žiarenie, môžu ho cítiť receptormi v
pokožke ako teplo.


                           Ultrafialové svetlo
   Ultrafialové žiarenie (UV) je elektromagnetické neionizujúce žiarenie o vlnovej dĺžke kratšej ako
viditeľné svetlo, ale dlhšej ako röntgenové žiarenie. Objavil ho Johann Wilhelm Ritter v roku 1801.Delí
sa na blízke (380-200 nm), ďaleké (FUV, 200-10 nm) a extrémne (EUV alebo XUV, 1-31 nm). Ďalej
                                                      sa delí na UV typ A, UV typ B, a UV typ C.

                                                    UV žiarenie typu A
                                                          -vlnová dĺžka 315-400 nm
                                                          -považuje sa za málo škodlivé
                                                          -99 % celého UV žiarenia, ktoré
                                                           dopadne na zem tvorí typ UV A

                                                                           UV žiarenie typu B
                                                                           - 280-315 nm
                                                                           - väčšina je absorbovaná
                                                                           v stratosfére a v ozónovej
                                                                           vrstve
                                                                            - je zhubné pre živé
                                                                           organizmy
                                                                            - je schopné rozkladať
                                                                           bielkoviny, čo má veľmi
                                                                            vážny dopad na zdravie
                                                                            a metabolizmus
                                                                            -     može     zapríčiňovať
                                                                            rakovinu
                                               - veľký dopad na zrak a na oči
                                               - preniká aj do vody, ale len niekoľko metrov
                                               - dokáže úplne zničiť jednobunkový organizmus

                                               UV žiarenie typu C
                                               - vlnová dĺžka je menšia ako 280 nm
                                               - najtvrdší typ UV žiarenia
                                               - prostredníctvom tohto žiarenia vzniká ozón
                                               - je zhubné -karcinogénne pre živé organizmy
   Využitie
   1. svietidlá na kontrolu bankoviek a cenností
   2. výbojkové oblúkové lampy
   3. astronómia
   4. lasery
   5. analýza minerálov
   6. biochémia
   7. genetika




                                 Čierne svetlo

                                                                Čierne svetlo môžete vidieť na
                                                                zábavných „párty“, vo vedeckých
                                                                múzeách a podobne. Čierne svetlo
                                                                možno vyzerá ako obyčajný neón
                                                                alebo žiarovka, ale robí niečo úplne
                                                                iné. Zapnite nejaké a biele tričko,
                                                                zuby, alebo hocičo iné, čo je bielej
                                                                farby zažiari v tme. Keď v tmavej
                                                                izbe zapnete čierne svetlo, zo
                                                                žiarovky uvidíte fialovú žiaru, ale
                                                                neuvidíte ultrafialové svetlo, ktoré
                                                                táto žiarovka produkuje taktiež.
                                                                Vzhľadom nám čierne svetlo
                                                                pripomína obyčajný neón, s pár
                                                                modifikáciami. Normálne svetlo
                                                                vzniká prechádzaním elektrického
                                                                prúdu cez rúrku, naplnenú inertným
plynom a malou prísadou ortute. Keď im je dodaná energia, vysielajú atómy ortute energiu vo forme
fotónov. Niektoré fotóny, sú pre naše oko viditeľné ale, väčšina je vo forme ultrafialového žiarenia.
Keďže UV svetlo naše oči nemôžu zachytiť, neónová trubica ho robí viditeľným vďaka vonkajšiemu
pokrytiu trúbky fosfórom. Na rovnakom princípe pracuje aj čierne svetlo, avšak existujú 2 typy:


         1. Čierne svetlo v tvare trubice
   Je to vlastne žiarivka, avšak s rôznym pokrytím luminoflorom. Tento obal pohlcuje škodlivé UV-B
a UV-C žiarenie. Vydáva len ultrafialové žiarenie typu A. Načiernená trúbka sama pohlcuje nejaké
viditeľné svetlo, a nakoniec vydáva ibá slabé UV žiarenie a fialové a modré viditeľné svetlo
         2. Čierne svetlo v tvare žiarovky
   Vyzerá ako obyčajná žiarovka s vláknom,
avšak sú použité rôzne filtre na zachytávanie
svetla, von sa dostáva ultrafialové žiarenie,
infračervené,      a trocha       viditeľného,
samozrejme že vo fialovej a modrej farbe.

Obe tieto svetelné typy vydávajú žiarenie,
ktoré rôzne reaguje s vonkajším fosfórom.
Ten svieti tak dlho, pokiaľ mu je dodávané
UV žiarenie.




Využitie:
    Ak by ste sa celú noc prechádzali po meste s prenosným čiernym svetlom, zistili by ste, že
luminofor je všade. Veľa prirodzeného luminofloru je v zuboch, laku na nechty a v rôznych iných
veciach. Veľa fosfóru je aj v umelo vytvorených materiáloch, napríklad obrazovky, farby, umelohmotné
látky a podobne. Najviac fosforeskujúcich prísad nájdete vo veciach, ktoré svietia v tme, kde je tento
fosfor pridávaný náročky. Takisto si môžete kúpiť pero s „neviditeľným atramentom“, ktorý je
viditeľný len pod čiernym svetlom, alebo svetielkujúci gél na vlasy, alebo dokonca koberec, ktorý
svieti v tme.

     Napriek tomu že má čierne svetlo veľa využití, ktorými sa môžeme zabaviť, má významné
postavenie aj v reálnom živote. V banke sa ním kontrolujú bankovky, či náhodou nie sú v obehu
falošné. V súdnictve pomáha čierne svetlo pri hľadaní nových stôp na mieste činu. Je to hlavne kvôli
tomu, že krv, moč, a rôzne telesné tekutiny pod čiernym svetlom svetia. Väčšina týchto využití je
založená na tom, že UV svetlo robí neviditeľné viditeľným a neodlíšiteľné odlíšiteľným.
                                 LED diódy
    LED (angl. Light-emitting diode preklad: dióda vyžarujúca svetlo) je polo-
vodičová elektronická súčiastka, ktorá vyžaruje úzkospektrálne svetlo, keď ňou
prechádza elektrický prúd v priepustnom smere. Svietiaci efekt je následkom
žiarivej rekombinácie elektrón-dierového páru a je formou elektrolumini-scencie.
Farba vyžarovaného svetla závisí od chemického zloženia použitého
polovodičového materiálu.

   Prvú prakticky použiteľnú LED diódu vyvinul v roku 1962 kanadský vedec
Nick Holonyak.
  Najlacnejšie sa vyrábajú infračervené diódy, po nich najlacnejšie svietivé sú čer-
vené. Zelené sú o cca 20% drahšie ako červené. Modré sú podľa výrobcu aj nie-
koľkonásobne drahšie ako červené avšak ich cena v poslednom čase prudko klesá.


Druhy LED
UV LED

   LED, ktorých špička vyžarovacieho diagramu leží pod 420 nm sa nazývajú UV LED. Výrobné
technológie (voľné patenty pre trh a z bezpečnostných dôvodov) nedovoľujú uvádzať UV LED s
výkonom nad 10 mW. V predajniach je možné najčastejšie dostať UV LED s vlnovými dĺžkami 380-
420 nm a 320-370 nm.

IR LED

    Vyžarovací diagram týchto LED má výkonovú špičku nad 680 nm. Keďže ľudské oko (zrenička nie
je schopná prepustiť žiarenie s vlnovou dĺžkou nad 1 400 nm) a v podstate celá fyziológia človeka je na
IR žiarenie imúnna je možné zaobstarať IR LED s výkonmi aj vysoko nad 10 mW. Bežne sa predávajú
IR LED s vlnovou dĺžkou 680-750 nm a 870-950 nm, ktoré sú vhodné ako zdroje IR žiarenia do
diaľkových ovládaní.




Jednofarebné (monochromatické) LED

   Každá LED vyrobená iba z jedného druhu polovodiča má svoju charakteristickú vlnovú dĺžku, na
ktorej svieti (danú prevažne šírkou zakázaného pásma polovodiča). Tuto vlnovú dĺžku je možné
„nastaviť“ pomocou použitého druhu polovodiča (t.j. pomerom obsahu jednotlivých prvkov - zložiek -
polovodiča) a u niektorých polovodičov (GaN) aj zmenou obsahu dotovacieho prvku. Takto je možné
vyrobiť LED s tým istým substrátom v širokom spektre vlnových dĺžok. Prakticky je možné vyrobiť
LED vyžarujúce svetlo s vlnovými dĺžkami od 250 do 3 500 nm. LED s jedinou výkonovou špičkou sa
nazýva monochromatická LED. Spektrálna krivka vyžiareného svetla má v ich prípade tvar Gaussovej
krivky, ktorá nie je širšia ako +/-25 nm. Monochromatické LED vyžarujú minimálne 90% celého
žiarivého výkonu v rozmedzí maximálne +/-10 nm. Reálne LED ale nemajú úplne ideálny spektrálny
diagram a u niektorých typov sa prejavujú aj sekundárne maximá na iných vlnových dĺžkach. Avšak
tieto sekundárne maximá nepredstavujú ani 1% z celkového výkonu.


Biele LED
Existujú dva typy bielych LED (tzv. white LED).

      1. RGB LED

     Prvý typ je poskladaný z troch monochro-
matických LED, ktoré emitujú žiarenie vo farbách:
červená, zelená, modrá. Takýmto LED sa hovorí
RGB LED (z ang. skratiek pre red, green, blue). Ich
výnimočnosťou je možnosť regulovať výkony
jednotlivých     zložiek    (jednotlivých     mono-
chromatických LED) a tak dosiahnuť nie len biele
svetlo, ale aj celé spektrum farieb, v rozpätí okra-
jových zložiek RGB LED.

      2. Fluorescenčné LED

    Druhý typ bielych LED je založený na zmene vlnovej dĺžky emitovaného žiarenia
    klasickou monochromatickou LED na širokopásmové spojité spektrum, ktorého energia
    je rozložená približne rovnako po celom spektre. Zmena vlnovej dĺžky sa dosahuje vo
    vrstve luminoforu (fluorescenčného materiálu). Ako budiaca monochromatická LED je
    použitá vysokosvietivá modrá LED. Jej použitie ale prináša aj malý neduh týchto LED.
    Vlnová dĺžka budiacej LED sa prejavuje ako primárne maximum vyžarovacieho
    spektrálneho diagramu, no vyžarovaná energia neklesá až na nulu (smerom k červenej
    farbe), ale po miernom poklese nadobúda sekundárne (nižšie a širšie) maximum niekde v
    okolí 560 nm (oranžová farba), čo je dané vyžarovacím spektrom použitého luminoforu.
    Až následne po tomto sekundárnom maxime pozvoľna klesá k nule, ktorú dosahuje
    väčšinou až za hranicou VIS/IR žiarenia. Z toho vyplýva modrastý až zelenkastý nádych
    vyžarovaného bieleho svetla. Čím je biela LED kvalitnejšia, tým je jej nádych menej
    badateľný.


Klasické LED vs. vysokosvietivé LED

   Bežná LED má žiarivý výkon hlboko pod 5 mW. Je to spôsobené tým že vznikajúce elektrón-
dierové páry v P-N priechode v homogénnom polovodiči pri zvyšujúcom sa prúde majú tendenciu
rekombinovať nežiarivo (t.j. menia svoju energiu na teplo), a priechod sa prehrieva. Týmto je
obmedzená prúdová hustota na priechode, a keďže polovodiče, z ktorých sa LED vyrábajú, majú
pomerne veľkú hustotu porúch, a teda kvôli výťažnosti a spoľahlivosti je obmedzená maximálna
možná plocha čipu na niekoľko mm2, je tým obmedzený aj celkový prúd čipom. Navonok to z
elektrického hľadiska vyzerá tak, že limitujúcou fyzikálnou vlastnosťou je sériový odpor a strmosť V-A
charakteristiky v otvorenom stave. Ak chceme LED prinútiť emitovať viac svetla, musíme zvýšiť
napájacie napätie, čím sa zvýši aj prúd pretekajúci LED. Po prekonaní kritickej hodnoty prúdu
dochádza k degradácii P-N prechodu a doslova k jeho pretaveniu v dôsledku vysokej teploty (viac ako
1000 °C). Preto kvôli zvýšeniu výkonu LED boli vypracované technológie, ktoré ich posúvajú ďaleko
za hranice 5 mW vyžarovaného výkonu. Na dosiahnutie vyšších výkonov sa používajú polovodiče s
menšou strmosťou V-A charakteristiky a s rozmernejším P-N prechodom alebo paralelizáciou P-N
prechodov agregovaných (vrstvené P-N prechody) na tom istom čipe. Ďalej sa konštruujú multi-P-N
prechodové LED, ktoré síce na úkor zvýšenia napájacieho napätia zvyšujú výsledný výkon.
Najpodstatnejšou zmenou je však použitie tzv. heteropriechodu (t.j. P a N vrstvy sú z rozdielnych
polovodičov), u ktorého je možné dosiahnuť vyššiu tzv. injekčnú účinnosť, následkom čoho viac
elektrón-dierových párov rekombinujúcich žiarivo než nežiarivo aj u veľkých prúdov. Dnes je možné
zohnať LED s výkonom aj viac ako 1 W! LED, ktoré dosahujú svietivosť viac ako 100 mCd sa hovorí
vysokosvietivé (ultrabright) LED.




Laserové diódy
    Laserové LED nie sú úplne laserové. Aj keď ich svetlo
vzniká na základe stimulovanej emisie, nemožno ich
považovať za pravý laser, ale iba za zdroj laseroveho svetla.
Z definície laserového svetla je zrejmé, že sa laserové LED
majú vyššie nároky na parametre ako klasické LED.
Predovšetkým majú laserové LED užšiu šírku pásma v
ktorom vyžarujú (max. +/-5 nm). Smerovosť a rozbiehavosť
vyžarovaného lúča LED alebo surovej laserovej LED (bez
rezonátora alebo s poškodeným rezonátorom) je približne
rovnaká (avšak v prípade laserovej LED je sústredený do jednej roviny, podľa toho ako sú usporiadané
vrstvené P-N prechody laserovej LED). Laserové diódy sa vyrábajú v dvoch usporiadaniach:
vyžarujúce z hrany (edge emitting), u ktorých rezonátor je tvorený prirodzeným lomom okraju čipu; a
vyžarujúce z povrchu (VCSEL - vertical cavity surface emitting laser), kde rezonátor je tvorený
striedajúcimi sa vrstvami polovodičov rôzneho zloženia, tvoriac Braggov reflektor pod a nad žiarivou
oblasťou (t.j. PN priechodom). Niekedy sa laserové LED vkladajú do externých rezonátorov.
Základným problémom u laserových diód je chladenie a stabilizácia výkonu (ktorý podobne ako u LED
závisí silne od teploty).


Mechanická a optická konštrukcia
LED čip sa montuje na reflektor (na obrázku viditeľný ako kužeľ na konci jedného z vonkajších
prívodov) tvoriaci súčasne spodný kontakt (obvykle katódu, keďže substrát je obvykle typu N), aby sa
využil výkon vyžiarený z PN priechodu v smere do substrátu; a horný kontakt sa kontaktuje podobne
ako u integrovaných obvodov. Púzdri sa do priehľadného plastu (bodová LED) alebo do mliečne
sfarbeného plastu (difúzna LED). Plast je často sfarbený v rovnakej farbe ako emituje LED. Často je
pre zvýšenie smerovosti vytvarovaný vrchol puzdra do polgule, čo má efekt kolimačnej šošovky.
Použitie
LED sa tradične používajú najmä ako indikátory, a ako zobrazovacie prvky v segmentových
zobrazovačoch a bodových maticových zobrazovačoch (známe ako „bežiace nápisy“). Známe je aj ich
použitie vo veľkoplošných zobrazovačoch používaných na reklamné účely. V poslednom čase s
nástupom vysokosvietivých LED sa začalo ich využívanie na osvetľovacie účely a v pouličnej svetelnej
signalizácii (semafóroch). Pre svoju dlhú životnosť a otrasuvzdornosť sa uplatňujú aj v automobiloch
dokonca aj ako náhrada koncových brzdových či smerových svetiel. Riešenia v interiéroch ako náhrada
žiaroviek je zatiaľ veľmi drahá. Infračervené LED a najmä laserové diódy sa používajú na prenos
informácií prostredníctvom optických vlákien. Laserové diódy našli hromadné uplatnenie aj v oblasti
uchovávania údajov (CD, DVD).

								
To top