LEDS-golflengtes en toepassingen

Lichtemitterende diodes (LED's) zijn halfgeleiders die elektrische energie omzetten in lichte energie. De kleur van het uitgezonden licht hangt af van het halfgeleidermateriaal en samenstelling, met LED's in het algemeen ingedeeld in drie golflengten: ultraviolet, zichtbaar en infrarood.

Het golflengtebereik van in de handel verkrijgbare LED's met uitgangsvermogen van een enkele elementen van ten minste 5 MW is 275 tot 950 nm. Elk golflengtebereik is gemaakt van een specifiek halfgeleiderfamilie, ongeacht de fabrikant. Dit artikel geeft een overzicht van de LED -operatie en een korte blik op de industrie. Verschillende soorten LED's, de overeenkomstige golflengten, materialen die in hun samenstelling worden gebruikt en sommige toepassingen voor de specifieke lampen zullen ook worden besproken.

LED's zijn halfgeleiderdiodes die licht uitzenden wanneer een elektrische stroom wordt aangebracht in de voorwaartse richting van het apparaat-een elektrische spanning die groot genoeg is voor de elektronen om over het uitputtinggebied te bewegen en te combineren met een gat aan de andere kant om een ​​elektronengatpaar te creëren. Terwijl dit gebeurt, geeft het elektron zijn energie vrij in de vorm van licht, en het resultaat is een uitgestraald foton.

De bandgap van de halfgeleider bepaalt de golflengte van uitgezonden licht. Kortere golflengten zijn gelijk aan grotere energie, en daarom stoten materialen met een hogere bandgap kortere golflengten uit. Materialen met een hoger bandgap vereisen ook hogere spanningen voor geleiding. UV-blauwe LED's met korte golflengte hebben een voorwaartse spanning van 3,5 V, terwijl LED's in de buurt van IR een voorwaartse spanning hebben van 1,5 tot 2,0 V.

De dwingende factor of een specifieke golflengte in de handel verkrijgbaar is, heeft te maken met marktpotentieel, vraag en industriestandaard golflengten. Dit wordt met name uitgesproken in de 420- tot 460-nm, 480- tot 520-nm en de 680- tot 800-nm regio's. Omdat er geen hoogwaardige toepassingen zijn voor deze golflengtebereiken, zijn er geen fabrikanten met een hoge volume die LED-producten leveren voor deze bereiken. Het is echter mogelijk om kleine of middelgrote leveranciers te vinden die producten aanbieden om deze specifieke golflengten op maat te vullen.

Lichte emitterende diodes (LED's) kunnen licht uitzenden over een breed scala aan golflengten, van ultraviolet (UV) door zichtbaar licht tot infrarood (IR). Elk golflengtebereik biedt unieke eigenschappen die worden gebruikt in verschillende toepassingen. Hieronder is een gedetailleerd overzicht van LED -golflengten en hun toepassingen:

Ultraviolet (UV) LED's (200 - 400 nm)

• UV-C LED's (200–280 nm) :
  • Sterilisatie en desinfectie : UV-C LED's worden veel gebruikt in waterzuiveringssystemen, luchtsterilisatoren en oppervlakte-desinfectiemiddelen. Door de DNA- en RNA -structuren van bacteriën en virussen te verstoren, maken ze ze niet in staat om zich te voortplanten, waardoor het effectief wordt bereikt.
  • Medische toepassingen : Ze worden gebruikt in toepassingen zoals luchtdesinfectie in operatiekamers en sterilisatie van medische apparatuur.
• UV-B LED's (280–315 nm) :
  • Fototherapie : UV-B LED's worden gebruikt in medische behandelingen voor huidaandoeningen zoals psoriasis en vitiligo. UV-B-straling stimuleert de productie van vitamine D in de huid en helpt bij therapeutische processen.
  • Dermatologie : Ze helpen de huidaandoeningen zoals eczeem en acne vulgaris te behandelen.

• UV-A LED's (315–400 nm) :
  • Fotolithografie : UV-A LED's zijn cruciaal in de productie van halfgeleiders voor het creëren van ingewikkelde patronen op siliciumwafels.
  • Uithardende toepassingen : Ze worden gebruikt bij de snelle uitharding van inkten, coatings en lijmen, waardoor de productie -efficiëntie wordt verbeterd.
  • Fluorescentie -analyse : Ze spelen een rol bij niet-destructieve testen en forensische analyse. Stoffen die fluoresceren onder UV-A-licht, zoals lichaamsvloeistoffen op plaats delict, kunnen bijvoorbeeld worden gedetecteerd.
    

Zichtbare licht LED's (400 - 700 nm)

• Blauwe LED's (430–470 nm) :
  • Tandheelkundige uithardingsinstrumenten : Blauwe LED's worden gebruikt in tandheelkundige uithardingsapparaten om tandheelkundige composieten te verharden tijdens procedures zoals vullingen en afdichtingsmiddelen.
  • Fototherapie : Blue LED -fototherapie wordt gebruikt om neonatale geelzucht te behandelen door overtollige bilirubine bij zuigelingen af ​​te breken.
  • Tuinbouwverlichting : Blauw licht bevordert vegetatieve groei in planten door de absorptie van chlorofyl te verbeteren, waardoor het gunstig is voor plantenteelt.
    

• Groene LED's (520–530 nm) :
  • Verkeerslichten : Groene LED's worden gebruikt in groene verkeerssignalen vanwege hun hoge zichtbaarheid.
  • Indicatoren en displays : Ze worden vaak gebruikt in elektronische apparaten als statusindicatoren en schermschermen.

• Amber LED's (580–590 nm) :
  • Verkeerslichten : Amber LED's worden gebruikt in barnsteen- of gele verkeerssignalen.
  • Waarschuwingslichten : Ze dienen als voorzichtigheidssignalen en waarschuwingen in industriële omgevingen.
• Rode LED's (630–640 nm) :
  • Verkeerslichten : Rode LED's zijn standaard voor rode stopsignalen in verkeerssystemen.
  • Indicatoren en displays : Ze worden gebruikt in verschillende signaalapparaten en elektronische displays.
  • Medische toepassingen : Rood licht bevordert het celmetabolisme en versnelt wondgenezing. Bijvoorbeeld, 630-640 nm rood licht kan de pijn en ontsteking in spieren en gewrichten verminderen.
• Dieprode LED's (660–680 nm) :
  • Bloedoximetrie en analyse : Dieprode LED's worden gebruikt om de zuurstofverzadiging van de bloed te meten en te helpen bij medische diagnostiek en laboratoriumapparatuur.
  • Fotodynamische therapie : Ze worden toegepast in door licht geactiveerde medicijnbehandelingen voor kankercellen.
  • Tuinbouwverlichting : Diep rood licht stimuleert de bloei en vruchtbaarheid in planten, waardoor de landbouwproductiviteit wordt verbeterd.
  • Medische esthetische behandelingen : 660 nm rood licht wordt gebruikt in haargroeiapparaten om aandoeningen zoals androgenetische alopecia te behandelen. Studies hebben aangetoond dat continue blootstelling aan 660 nm rood licht de haardichtheid kan verhogen.
    

Infrarood (IR) LED's (700 nm - 1 mm)

• • Bijna-infrarood LED's (700-850 nm) :
    • Nachtvisieverlichting : Ze bieden onzichtbare verlichting die kan worden gedetecteerd door nachtevisieapparatuur en CCD-camera's, gebruikt in nachtevisie-apparaten.
    • Detectie en detectie : Ze zijn een integraal onderdeel van de nabijheidssensoren, optische encoders en veiligheidslichtgordijnen in automatiseringssystemen.
  • Bijna-infrarood LED's (850–940 nm) :
    • Foto -elektrische bedieningselementen : Ze worden gebruikt in externe detectie- en schakelapparaten voor industriële automatisering.
    • Geheime verlichting : Ze maken bewakingssystemen mogelijk die niet detecteerbaar blijven voor onderwerpen die worden gemonitord.
  • Mid-infrarood LED's (1.400-3.000 nm) :
    • Thermische beeldvorming en monitoring : Midden-infrarood LED's worden gebruikt in thermische beeldvormingscamera's voor voorspellende onderhoud en procesmonitoring door warmtesignaturen te detecteren.
    • Gasdetectieapparatuur : Ze helpen bij het identificeren van gasemissies in industriële processen, waardoor de naleving van het milieu wordt gewaarborgd.
  • Diepe infrarood LED's (3-25 μm) :
    • Spectroscopie en materiaalanalyse : Ze worden gebruikt om chemische samenstellingen en moleculaire structuren te bepalen.
    • Kwaliteitscontrole : Ze zorgen voor procesverificatie bij de productie.
      

• Witte LED's : Witte LED's worden voornamelijk gebruikt voor algemene verlichting. Ze worden ook toegepast in LCD -achtergrondverlichting, koplampen voor auto's en straatverlichting.
• RGB LED's : RGB LED's worden veel gebruikt in advertentiedisplays, decoratieve verlichting en podiumverlichting. Door verschillende intensiteiten van rood, groen en blauw licht te mengen, produceren ze een breed scala aan kleuren.

LED's zijn betrouwbaarder dan lasers, kosten over het algemeen minder en kunnen worden aangedreven met goedkopere circuits. De Europese Unie heeft zich nu aangesloten bij de VS bij het classificeren van LED's als een afzonderlijke entiteit. Gelukkig dragen LED's niet dezelfde oogveiligheidsproblemen of waarschuwingen die lasers en laserdioden doen. Aan de andere kant kunnen LED's niet worden gemaakt tot extreem kleine, sterk gecollimeerde en optisch dichte plekken. In toepassingen waar extreem hoge vermogensdichtheid binnen een klein gebied vereist is, is een laser bijna altijd vereist.

LED's worden nu gebruikt in een groot aantal verschillende markten en toepassingen. Hun hoge betrouwbaarheid, hoge efficiëntie en lagere totale systeemkosten in vergelijking met lasers en lampen maken deze apparaten zeer betaalbaar en aantrekkelijk voor zowel consumenten- als industriële segmenten. Elke individuele LED -technologie en/of kleur is ontwikkeld om aan specifiek gebruik en vereisten aan te pakken.