Od strony technologii dioda LED zawiera złącze p-n polaryzowane w kierunku przewodzenia, w którego obszarze następuje rekombinacja nośników i emisja promieniowania o długości fali zależnej od szerokości przerwy energetycznej półprzewodnika. Dlatego diody wykonywane są z różnych materiałów, m.in. w zależności od koloru.
Tabela 1. Materiał półprzewodnikowy a barwa świecenia
Struktura diody montowana jest do metalowej ramki stanowiącej również wyprowadzenia elektryczne diody. Dolny kontakt realizowany jest za pomocą przewodzącej prąd żywicy epoksydowej, górny kontakt realizuje drut bondingowy. Konstrukcja metalowej ramki tworzy również reflektor odbijający promieniowanie, co tworzy wraz z przeźroczystą epoksydową zalewą układ emitera optycznego.
Typowe wymiary struktury świetlnej wynoszą 0,25×0,25mm, niemniej dla diod IR są zwykle większe (0,36×0,36mm), co wynika z impulsowego charakteru ich pracy i pobudzania prądem o dużej wartości. Historycznie pierwsze diody IR i czerwone były wykonywane z arsenku galu. W miarę rozwoju rynku zaczęto wykorzystywać inne złożone materiały (tabela 1).
Dopiero na początku lat 90. ubiegłego wieku zostały opracowane materiały o dużej wydajności (azotkowe), pozwalające na uzyskanie światła niebieskiego, budowę diod RGB i w konsekwencji emisję światła białego. Diody świecące na biało wykonywane są dwoma różnymi sposobami. Pierwszy bazuje na 3-strukturowej diodzie RGB, drugi wykorzystuje diodę świecącą w ultrafiolecie lub na niebiesko obudowaną luminoforem. Oprócz tych podstawowych sposobów wykorzystuje się szereg rozwiązań pośrednich, które wymienione zostały w tabeli 2.
Rys. 1. Budowa diody LED
W zależności od metody generacji światła białego zależą parametry takie jak długoterminowa stabilność koloru, wydajność świetlna i cena. Najlepsze wyniki pod względem wydajności osiąga się w diodach 2-strukturowych, diody 3-strukturowe charakteryzują się z kolei największą stabilnością barwy, ale gorszą sprawnością. Diody bazujące na luminoforze wykonywane są na bazie diody niebieskiej i luminoforu o odcieniu żółtawym lub diody ultrafioletowej i luminoforu białego.
Pierwsza metoda jest efektywniejsza, bo przesunięcie widma następuje w mniejszym zakresie długości fali, druga charakteryzuje się lepszą stabilnością barwy, gdyż starzejący się luminofor i jego malejąca z czasem wydajność nie powoduje zmian w proporcji mieszania światła z LED. Najnowsze opracowania białych LED nie wykorzystują luminoforu, bazując na podłożu z siarczku cynku emitującym światło żółte, na którym homoepitaksjalnie nałożona jest druga warstwa siarczku cynku emitująca światło niebieskie.
Poniżej przedstawiono charakterystyki trzech najpopularniejszy diod, jakie cieszą się zainteresowaniem klientów firmy Farnell. Elementy te wchodzą w skład szerokiego portfolio tych produkt ów liczącego w sumie około 1900 diod pochodzących od producentów takich jak: Cree, Philips Lumileds, Osram, Avago, Seoul, Kingbright, Samsung, LedEngin, Lumex, BridgeLux, Dialight, Enfis, Optek, CML i Mentor.
Dioda 4W XLamp XR-E firmy Cree
Dioda z rodziny XLamp łączy w sobie dużą moc (4W = 1A@3,7V) i wysoką wydajność świetlną sięgającą 107 lumenów charakterystyczną dla LED dużej mocy z małą obudową (6,8×6,5mm) przeznaczoną do montażu SMT w piecu rozpływowym. Element przeznaczony jest do zastosowań w aplikacjach oświetleniowych, gdzie zapewnia konstruktorom wysoką elastyczność aplikacyjną i doskonałe parametry.
Diody Acriche firmy Seoul Semiconductor
Tabela 2. Sposoby uzyskiwania światła białego
Diody z rodziny Acriche przeznaczone są do bezpośredniego zasilania z sieci energetycznej 110/230VAC bez stosowania dodatkowego zasilacza i zapewniają wysoką wydajność świetlną sięgającą 215lm przy zasilaniu 20mA@230V. Acriche charakteryzują się doskonale wykonaną konstrukcją odprowadzania ciepła bazującą na metalowej płytce pośredniej o wymiarach 30×30mm, stanowiącej konstrukcję mechaniczną dla diody.
1-watowe LED-y firmy Avago
Rodzina miniaturowych diod LED Avago została umieszczona w małych obudowach o wymiarach 4×4mm lub 7,4× 7,4mm. Wersje bazujące na InGaN (białe, niebieskie i zielone) mają izolowane struktury, dzięki czemu możliwy jest bezpośredni montaż wielu elementów na jednym radiatorze bez dodatkowych przekładek. Wbudowana dioda Zenera zapewnia wysoką odporność na wyładowania ESD do 16kV, co pozwala na montaż bez konieczności stosowania specjalnej ochrony elektrostatycznej. Wydajność świetlna diod sięga 70lm przy zasilaniu 4V@350mA=1,4W.
Farnell
www.farnell.com/pl
