Диод лампа: Светодиодные лампы с цоколем E27 — купить LED лампочку Е27 по низкой цене

Лампочка через диод

 

Перегоревшая лампочка в подъезде, это повод для проведения баталий  и начала крупномасштабной операции «как нагадить соседу».    Те,  кто живет в многоквартирных домах,   наверно не раз сталкивались с руганью  о том, чья очередь менять сгоревшую лампочку.  Хорошо если соседи цивилизованные и все меняют  лампочку в порядке очереди без ругани и скандалов.  

 

 К сожалению не у всех такие образцово показательные соседи и для того что бы сохранить на вашей площадке мир и спокойствие есть один интересный способ  который предотвратит лампочку от быстрого сгорания.  Подключение лампочки через диод   повысит срок эксплуатации  в несколько раз.  Исходя из своего опыта могу сказать что у меня в подвале лампочка с диодом горит уже несколько лет и на мой взгляд перегорать в ближайшем будущем совсем не собирается.

 

Итак, давайте разберем причины, по которой перегорают лампочки

 

Прежде всего, это перепады напряжения, далее  слабый контакт.  С перепадами напряжения, думаю, все ясно, а вот о слабом контакте поговорим подробнее.

 Слабый контакт может быть в патроне, в выключателе также стоит посмотреть скрутки в дозовой коробке.  Причин возникновения слабого контакта несколько, плохо затянутые винты в патроне и выключателе, окисление проводов и контактов и слабо вкрученная в патрон лампочка.  Если  в вашем доме присутствует  один из этих факторов, то перегорание лампочки в самые кратчайшие сроки вам гарантировано.

 

 Также основной причиной перегорания лампочек считается  их качество и производитель.  В наш век экономии на материалах, производители экономят буквально на всем.  В итоге такой экономии лампочки сгорают, в самые кратчайшие сроки, не отработав заявленного времени. Про лампочки накаливания китайского происхождения вспоминать не хочется…..

 

 

Подключение лампочки через диод дело довольно простое  и быстрое.  Прежде всего, нужно знать, какой диод нужен для этого дела.  Тут гадать нечего  подойдет диод с обратным напряжением не менее 350 вольт, также учитываем силу тока, она должна быть не меньше 0.5 ампера. Как вариант используйте для подключения диоды 

Д245, Д248, или на крайний случай Д226Б.

 

 

 

 

Схема подключения лампочки через диод  крайне примитивна, на лампочку идет два провода, 

между лампочкой и одним из этих проводов должен быть вклинен диод.

Диод можно запихнуть в любом месте, ниже я выложил фото инструкцию  довольно оригинального способа подключения диода.  Но это способ с заморочкой,  есть более быстрые решения,  о которых вы сможете прочитать еще ниже.

 

    Берем обычную лампочку на 220 вольт.  От другой сгоревшей лампочки отделяем цоколь.  

 

 Припаеваем диод к пятачку на лампочке, в цоколе от сгоревшей лампочки делаем отверстие и выводим туда второй конец диода.

 

 Выведеный конец диода припаиваем в свою очередь к  второму цоколю.  Спаиваем два цоколя между собой и вкручиваем в патрон.

 

Как видите, выше показанный способ подключения, занимает довольно продолжительное время, итак вот более  быстрые решения.

 

Способы подключения диода к лампочке

 1. Диод подключаем  одним концом на клемму выключателя  другим концом, на провод идущий к лампочке.

2.  В патроне, одним концом на контакт патрона другой конец припаиваем к приходящему проводу.

3.  Вскрываем дозовую коробку и ищем скрутку, отвечающую за включение лампочки, впаиваем диод между проводами (для специалистов).

 

Недостаток лампочки с диодом это мерцающий свет,  но согласитесь что для подъезда или подвала это не слишком принципиальный вопрос.  Для того что бы убрать мерцание в схему нужно подключить конденсатор но об этом мы поговорим уже в другой раз.

                                               

 

            

 

           На заметку в трудный период жизни        

 

Вообще интернет великое дело, помимо информационных услуг  с геометрической прогрессией  растет число сервисов, которые реально могут выручить  в трудный период жизни.  Как  писалось выше,  затеял я ремонт в своей квартире, так как я довольно ленивый человек  то все покупки делаю в интернет магазинах.   Нашел я шикарную люстру, но она оказалась последней,  то есть  заказывать нужно  сразу.  Денег как всегда не было….  Упустить  люстру я не мог, скидка не позволяла.  Раньше  я с опаской относился ко всем видам интернет кредитов.  На сегодняшний день  я  понял, что это спасенье. 

Много сервисов по онлайн займам я прошерстил,  все не то и все не так.  Потеряв надежду найти, что ни будь путное, чисто случайно нашел сайт, который помог мне  взять  онлайн заём на киви кошелек и самая прелесть этого заёма это то, что никаких процентов на первый заем, они не берут.  В общем,  долганул я  5000 рубликов по беспроцентной ставке, и благополучно заказал люстру своей мечты)))).    Забегая вперед, скажу, что еще пару раз,  там же делал онлайн займы.  

 

Условия  довольно шикарные и нет почти никаких требований к платежеспособности заемщика.   Пару стандартных пунктов и быстрая регистрация, в общем,  с ними можно иметь дело.  Больших сумм я не брал, но 10 000   давали без проблем, сроки возврата лояльные, кто пользовался таким займом, пишите в комментариях, обсудим… 

 

 

< Светодиодные обои — миф или реальность		Солнечное дерево >

< Предыдущая		Следующая >

Лампа св/диод. RED P45 9W E27 4000K 830лм хол. бел.свет шарик матовый

Характеристики

Торговый дом «ВИМОС» осуществляет доставку строительных, отделочных материалов и хозяйственных товаров. Наш автопарк — это более 100 единиц транспортных стредств. На каждой базе разработана грамотная система логистики, которая позволяет доставить Ваш товар в оговоренные сроки. Наши специалисты смогут быстро и точно рассчитать стоимость доставки с учетом веса и габаритов груза, а также километража до места доставки.

Заказ доставки осуществляется через наш колл-центр по телефону: +7 (812) 666-66-55 или при заказе товара с доставкой через интернет-магазин. Расчет стоимости доставки производится согласно тарифной сетке, представленной ниже. Точная стоимость доставки определяется после согласования заказа с вашим менеджером.

Уважаемые покупатели! Правила возврата и обмена товаров, купленных через наш интернет-магазин регулируются Пользовательским соглашением и законодательством РФ.

ВНИМАНИЕ! Обмен и возврат товара надлежащего качества возможен только в случае, если указанный товар не был в употреблении, сохранены его товарный вид, потребительские свойства, пломбы, фабричные ярлыки, упаковка.

Доп. информация

Цена, описание, изображение (включая цвет) и инструкции к товару Лампа св/диод. RED P45 9W E27 4000K 830лм хол. бел.свет шарик матовый

 на сайте носят информационный характер и не являются публичной офертой, определенной п.2 ст. 437 Гражданского кодекса Российской федерации. Они могут быть изменены производителем без предварительного уведомления и могут отличаться от описаний на сайте производителя и реальных характеристик товара. Для получения подробной информации о характеристиках данного товара обращайтесь к сотрудникам нашего отдела продаж или в Российское представительство данного товара, а также, пожалуйста, внимательно проверяйте товар при покупке.

Купить Лампа св/диод. RED P45 9W E27 4000K 830лм хол. бел.свет шарик матовый в магазине Санкт-Петербург вы можете в интернет-магазине «ВИМОС».

Диод (электронная лампа) — это… Что такое Диод (электронная лампа)?

Электровакуумный диод — электронная лампа с двумя электродами (катод и анод). Разновидность диода. Используется в детекторах (амплитудных или частотных) и в выпрямителях. Высоковольтная разновидность — кенотрон.

История

Принцип действия термионных (электровакуумных) диодов был открыт британским учёным Фредериком Гутри в 1873 году.

Устройство

Обозначение на схемах диода с катодом непрямого накала.

Электровакуумный диод представляет собой стеклянный или металлический баллон, из которого откачан воздух и внутри которого находятся катод и анод. От этих электродов сквозь стенки баллона проходят выводы. Если баллон стеклянный, то выводы впаиваются в стекло. Если же баллон металлический, то выводы выходят через стеклянные или керамические бусинки, впаянные в металл.

Анод имеет один вывод. В зависимости от конструкции выделяют катоды прямого накала и подогревные катоды. Катод прямого накала греется за счёт проходящего через него тока имеет два вывода. Для подогревного катода (который греется за счет близко расположенной нити накала) делают два вывода от подогревающей нити и один от, собственно, катода.

В практических конструкциях диодов анод обычно имеет форму цилиндра или коробки без двух стенок (часто с закругленными углами), окружающей катод. В последнем случае нить имеет вид латинской буквы V или W. При таких конструкциях анодов все излучаемые катодами электроны с одинаковой силой притягиваются анодами.

Для уменьшения нагрева анода его часто снабжают рёбрами или крылышками, которые способствуют лучшему отводу от него тепла.

Принцип работы

При разогреве катода электроны начнут покидать поверхность последнего за счёт термоэлектронной эмиссии. Покинувшие поверхность электроны будут препятствовать вылету других электронов, в результате вокруг катода образуется своего рода облако электронов. Часть электронов с наименьшими скоростями из облака падает обратно на катод. При заданной температуре катода облако стабилизируется: на катод падает столько же электронов, сколько из него вылетает.

При подаче на катод отрицательного напряжения, а на анод — положительного возникает электрическое поле, которое заставляет электроны двигаться от катода к аноду. Тем самым в цепи появляется ток.

Если же на катод подан «+», а на анод «-», электрическое поле препятствует движению электронов, которые покидают катод и ток не течёт.

ВАХ

Вольт-амперная характеристика электровакуумного диода.

Вольт-амперная характеристика электровакуумнуго диода имеет 3 участка:

1. Нелинейный участок. На начальном участке ВАХ ток медленно возрастает при увеличении напряжения на аноде, что объясняется противодействием полю анода объёмного отрицательного заряда электронного облака. По сравнению с током насыщения, анодный ток при U_a = 0 очень мал (и не показан на схеме). Его зависимость от напряжения растет экспоненциально, что обуславливается разбросом начальных скоростей электронов. Для полного прекращения анодного тока необходимо приложить некоторое анодное напряжение меньше нуля, называемое запирающим.
2. Участок закона «трех вторых». Зависимость анодного тока от напряжения характеризуется законом Ленгмюра-Чайльда-Богуславского (так же называемым законом «трех вторых»)
3. Участок насыщения. При дальнейшем увеличении напряжения на аноде рост тока замедляется, а затем полностью прекращается так как все электроны, вылетающие из катода, достигают анода. Дальнейшее увеличение анодного тока при данной величине накала невозможно, поскольку для этого нужны дополнительные электроны, а их взять негде, так как вся эмиссия катода исчерпана. Установившейся в этом режиме анодный ток называется током насыщения. Этот участок описывается законом Ричардсона-Дешмана.

, где — универсальная термоэлектронная постоянная Зоммерфельда.

ВАХ анода зависит от напряжения накала — чем больше накал, тем больше крутизна ВАХ и тем больше ток насыщения. Однако увеличение напряжения накала приводит к уменьшению срока службы лампы.

Основные параметры

К основным параметрам электровакуумнуго диода относятся:

• Крутизна ВАХ: — изменение анодного тока в мА на 1 В изменения напряжения.
• Дифференциальное сопротивление:
• Максимально допустимое обратное напряжение. При некотором напряжении, приложенном в обратном направлении (тоесть изменена полярность катода и анода), происходит пробой диода — проскакивает искра между катодом и анодом, что сопровождается резким возростанием силы тока.
• Запирающее напряжение — напряжение, необходимое для прекращения тока в диоде.
• Максимально допустимая рассеиваемая мощность.

Крутизна и внутреннее сопротивление являются функциями от анодного напряжения и температуры катода, в пределах участка «трех вторых» они являются постоянными.

Маркировка приборов

Электровакуумные диоды маркируются по такому принципу, как и остальные лампы:

1. Первое число обозначает напряжение накала, округлённое до целого.
2. Второй символ обозначает тип электровакуумного прибора. Для диодов:
   • Д — одинарный диод.
   • Ц — кенотрон (выпрямительный диод)
   • X — двойной диод, то есть содержащий два диода в одном корпусе с общим накалом.
     • МХ — механотрон-двойной диод
     • МУХ — механотрон-двойной диод для измерения углов
3. Следующее число — это порядковый номер разработки прибора.
4. И последний символ — конструктивное выполнение прибора:
   • С — стеклянный баллон диаметром более 24 мм без цоколя либо с октальным (восьмиштырьковым) пластмассовым цоколем с ключом.
   • П — пальчиковые лампы (стеклянный баллон диаметром 19 или 22,5 мм с жёсткими штыревыми выводами без цоколя).
   • Б — миниатюрная серия с гибкими выводами и с диаметром корпуса менее 10мм.
   • А — миниатюрная серия с гибкими выводами и с диаметром корпуса менее 6мм.
   • К — серия ламп в керамическом корпусе.

Если четвертый элемент отсутствует, то это говорит о присутствии металлического корпуса!

Сравнение с полупроводниковыми диодами

По сравнению с полупроводниковыми диодами в электровакуумных диодах отсутствует обратный ток, и они выдерживают более высокие напряжения. Способны кратковременно выдерживать большие перегрузки (полупроводниковые «выгорают» сразу). Стойки к ионизирующим излучениям. Однако они обладают гораздо большими размерами и меньшим КПД.

Литература

1. Клейнер Э. Ю. Основы теории электронных ламп. — М., 1974.
2. Электронные приборы: Учебник для вузов/В. Н. Дулин, Н. А. Аваев, В. П. Демин и др.; Под ред. Г. Г. Шишкина. — М.: Энергоатомиздат, 1989. — 496 с.
3. Физический энциклопедический словарь. Том 5, М. 1966, «Советская энциклопедия»

Диодикс — российский производитель светодиодных светильников

Виды светодиодных ламп и светильников 

Всю производимую современную линейку светодиодного освещения можно условно разделить на несколько функциональных групп:

• Светильники
• Лампы
• Прожекторы
• Декор (люстры, бра, лента)

За исключением люстр, эти группы делятся по виду использования светильников:

• Уличные
• Для дома
• Промышленные светильники
• Офисные (Армстронг и подобные)
• Торговые

По типу конструкции:

• Трековые или струнные
• Встраиваемые
• Накладные
• Консольные
• Грунтовые
• Аварийные

Подробнее о видах, моделях и их особенностях, Вы можете почитать в соответствующих разделах. Мы же перейдём ближе к основной теме статьи.

 

Типы российских производств

На рынке сегодня представлено множество брендов, которые позиционируют себя как фирмы-производители. Но при ближайшем рассмотрении можно увидеть, что данные компании и их торговая марка ещё недавно были импортёрами бюджетной китайской светотехнической продукции. Почему они вдруг стали российскими? Всё просто, в государственных закупках и тендерах преимущества сегодня имеют отечественные производители. Вот всем известные фирмы и решили стать «Нашими», хотя бы на бумаге. Не будем вдаваться в детали подобной операции, в основном всё сводится к следующим вариантам.

Типы изготовителей, заявляющих о производстве в России:

1. Чистые «китайцы» под Российским брендом
2. Крупно узловая сборка китайских комплектующих
3. Китайские комплектующие в собственный корпус
4. Российский светодиодный завод полного цикла

Если третий вариант ещё можно считать приемлемым, при условии качественной разработки и тестирования корпусов светильника, и отбора лучших драйверов со светодиодами, то первые два абсолютно нет. И вот почему. Бесчисленное множество фабрик наших азиатских друзей постоянно борются друг с другом в жёсткой конкурентной борьбе за сбыт. В этой борьбе они всё время ищут пути снижения себестоимости товара. Т.к. рабочая сила и так дешевле некуда, то остаётся снижать стоимость за счёт материалов и технологий. При наличии огромного числа фабрик, число высококлассных инженеров-разработчиков напротив чрезвычайно мало, а содержать их накладно.

В итоге, мы получаем удешевление в ущерб качеству и долговечности. Тенденция по снижению затрат производителей led светильников сводится к уменьшению радиаторов охлаждения, упрощению источников питания, уменьшению общих габаритов корпуса, а также увеличению силы тока на светодиоде. Что отрицательно сказывается на ресурсе и сроке службы изделия. Доверия такой подход не заслуживает. Однако «прогресс» не остановить, и если делать всё по-старому, то товар будет слишком дорогой. Более дешёвые аналоги от конкурентов просто оставят вне рынка качественный российский товар с надёжной конструкцией. Рынок смотрит в первую очередь на цену.

 

Отличия в конструкции, цене и надёжности

В такой ситуации на первое место выходит инженерный подход и всесторонняя проработка деталей производственных процессов на мельчайшем уровне. В условиях современных реалий как никогда важно, чтобы все комплектующие идеально соответствовали друг другу. Печатные платы, драйверы и сами светодиоды необходимо очень тщательно подобрать или спроектировать, использовать лучшие из них. Затем важно установить всё это в подходящий корпус, который не только придаст механическую прочность лампе или светильнику, но и обеспечит необходимы уровень охлаждения и защиты от тока данной модели.

В некоторых ситуациях проектирование, наоборот, идёт «от корпуса». Готовый LED светильник должен пройти огромный цикл заводских испытаний, подтвердить соответствие всем заявляемым параметрам и допустимым температурам на его компонентах. Например, уличные светодиодные прожекторы требуют от производителя внимания к его герметичности, но не так чувствительны к отводу тепла от радиатора, ввиду его массивности.

Затем на специальном оборудование проводятся независимые испытания аккредитованными в России лабораториями на соответствие:

• ГОСТ Р 54350-2015
• ГОСТ Р МЭК 60598-1-2011
• ГОСТ 27.003-90 Надежность в технике (ССНТ). Состав и общие правила задания требований по надежности.

Перед поступлением в продажу, произведённые в Санкт-Петербурге светильники, Мы отправляем на испытания не только в сертификационные лаборатории, но и в ведущие научные институты «Северной столицы». Это необходимо для того, чтобы вести полноценный контроль качества и повышать выходные характеристики продукции. Аналогичная система проверки и ресурсных испытаний действует и для Нашего «столичного» производства в Москве. Помимо всего прочего, считаем немаловажным и соответствие требованиям ГОСТ Р 14.12—2006 Экологический менеджмент. Интегрирование экологических аспектов в проектирование и разработку продукции.

Весь ассортимент, производимой Нашим заводом светотехники, проектируется и изготавливается именно по такому подходу. Особо можно выделить пожарную безопасность, в свете последних громких событий с крупными пожарами в российских ТЦ. Пожарный сертификат на светодиодные светильники не является обязательным по закону, однако вся Наша продукция проходит добровольную пожарную сертификацию НПБ 249-97.

Считаем это очень важным условием ответственного подхода к изготовлению и эксплуатации электротехники в целом. Вот Мы и подошли к вопросу документации на светодиодную светотехнику.

 

Документы на светильники – обязательные/дополнительные, нюансы

К обязательным документам LED продукцию можно отнести:

• Декларация о соответствии (для промышленных led светильников)
• Сертификат соответствия (для бытовых ламп)
• Паспорт светильника
• Инструкция по эксплуатации

Дополнительными считаются:

• Пожарный сертификат
• ГОСТ Р ISO 9001-2015 (ISO 9001:2011)
• IES файлы (диаграммы распределения света)
• Сертификат происхождения товара СТ-1 (получает экспортёр на конкретную партию товара для вывоза за рубеж)

Завод DIODIX не делит документацию на обязательную и нет, для Нас весь список документов, размещённый выше, является обязательным. Данные документы доступны для всего ассортимента выпускаемого Нами товара. Комплект документов будет одинаков независимо от того, совершаете вы поставку оптом или розничную покупку.

 

Как выбрать и избежать проблем при покупке или поставке

 

С учётом предыдущей главы можно сделать логичный вывод, что при выборе светодиодной продукции нужно уделять вопросу наличия всех документов особое внимание. Однако есть полезные нюансы, с помощью которых Вы упростите себе жизнь и избавитесь от муки выбора.

1. Например, если сертификаты соответствия есть практически у всех добросовестных поставщиков, то у псевдо-производителей обычно никогда не бывает IES файлов на продукцию. Так легко будет выявить обман.
2. Производитель светодиодных ламп обязан иметь сертификат. А на прожекторы и промышленные светильники от производителя обязательно должна быть предоставлена «Декларация о соответствии», сертификат в этом случае не подходит.
3. В сертификате должна быть пометка «серийный выпуск».
4. Пожарный сертификат имеют только действительно качественные светильники и их изготовитель. Для выполнения пожарных требований нужно по работать над конструкцией и изрядно потратиться на это.
5. ГОСТ Р ISO 9001-2015 – это не документ на выпускаемую продукцию, это документ, подтверждающий качество самого LED производства, его организации и контроля. Такой документ нереально получить кустарным изготовителям и заводам со «сборкой на коленке».
6. У компаний, которые пришли надолго и всерьёз, которые борются за качество должны быть все эти документы. А также солидный срок гарантии. Например, гарантия на всю LED продукцию Diodix 5 лет от производителя.

Надеемся, что статья была Вам полезна. В ней Мы много обращали внимания на Наши преимущества… Но если Вы нашли Нас, да ещё и прочитали до конца… Значит Вам нужен ответственный российский производитель светодиодных светильников и действительно качественный продукт от надёжного поставщика. Поздравляем, Вы его нашли!

---

Телефон в Спб +7 (812) 942-1808

Телефон в Москве 8 800 700 7988

Телефон для регионов России 8 800 700 7988

Mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

У Нас есть свой интернет-магазин: www.diodix.com с доставкой во все города РФ.

Купить Современная диодная лампа для ваших нужд

О товарах и поставщиках:

 
 Выбрать.  диодная лампа  из огромной коллекции на Alibaba.com. Вы можете купить массив. , диодная лампа , включая, помимо прочего, светодиод, микрофон, выпрямитель, лазер, стабилитрон, триггер, Шоттки, SMD, энергосберегающую диодную лампу. Вы можете выбрать.  диодная лампа  с широким выбором основных параметров, спецификаций и номиналов для ваших целей.Светодиодные лампы 
 на Alibaba.com удобны в установке и использовании. Используемый пластик более высокого качества обеспечивает изоляцию, снижающую нагрев.  Они доступны в кремнии и германии. Светодиодная лампа   используется в различных отраслях промышленности для различных электрических функций и датчиков. Они используются в инверторах, светодиодах, автомобильной электронике, потребительских товарах, USB 2.0 и USB 3.0, HDMI 1.3 и HDMI 1.4, SIM-карте, мобильной одежде, беспроводной связи, автомобильном генераторе и лазерной эпиляции.Они используются как выпрямитель, датчик света, излучатель света, для рассеивания нагрузки и т. Д. Различная физическая упаковка для.  Диодная лампа  предлагается для монтажа на печатной плате, радиатора, проводного и поверхностного монтажа. 
 Основные особенности.  диодная световая лампа  - это толстая медная опорная пластина, низкая утечка, высокая сила тока, низкое прямое падение напряжения, легирование золотом, низкое сопротивление инкрементному скачку напряжения, отличная зажимная способность, быстрое время отклика и т. Д. Технические характеристики, предлагаемые на.  диодная лампа  обладает различными оптическими и электрическими характеристиками, такими как максимальная мощность, напряжение, оптический выход, время обратного восстановления, рабочая температура и т. Д.  Диодные лампы  производятся в соответствии со стандартными процедурами для поддержания высочайшего качества. Они соответствуют требованиям RoHS и IEEE 1394. 
 
 Получите лучшее. Светодиодная лампа   предлагает на Alibaba.com различные поставщики и оптовики. Получите высшее качество.  Светильник диодный  под требования вашего проекта.
 
 

SLD (суперлюминесцентный диод) Источники света SLD серии

Что такое источник света SLD (суперлюминесцентный диод)?

Обзор

Источник света SLD (суперлюминесцентный диод / SLED) обеспечивает выходную мощность, эквивалентную лазерному диоду, и широкую ширину спектра колебаний, эквивалентную светодиоду (светоизлучающему диоду), а также низкую когерентность. Поскольку он излучает свет с узким активным слоем, эквивалентным лазерному диоду, он отлично подходит для соединения с оптическим волокном и имеет свойства между LD и LED.Сравнение производительности SLD и LD / LED и спектральный пример SLD приведены ниже.

Спектральный пример SLD
(Спектральная ширина: 14 нм, гауссовский тип)
Спектральный пример SLD
(Спектральная ширина: 50 нм, тип с плоской вершиной)

---

Оптические датчики для промышленности>

Оптическое зондирование для медицины>

Разница между SLD и LD или светодиодом>

Приложения

ОКТ (оптическая когерентная томография)

OCT (оптическая когерентная томография) — это технология, которая использует явление интерференции света для точного измерения шероховатости поверхности объекта и выполнения биологической томографической визуализации без разрушения объекта или контакта с ним.По сравнению с рентгеновскими лучами ОКТ достигает разрешения в несколько микрометров по сравнению с разрешением рентгеновских лучей от 0,1 до 1 мм, и, поскольку нет никакого беспокойства по поводу излучения, он широко используется в медицинских приложениях. Базовая структура интерферометра указана ниже.

Базовая структура ОКТ

Источник света SLD оптимален для ОКТ. Поскольку источник света SLD излучает свет спонтанного излучения, как источник света ASE, он обеспечивает широкую ширину спектра и низкую когерентность.Более широкая ширина спектра обеспечивает более высокое разрешение измерения и особенно точное отображение.

OCT для промышленности

• Проверка сырья и материалов: измерение толщины и шероховатости поверхности стального листа или пленки Проверка деталей на наличие заусенцев и царапин
• Проверка дефектов полупроводников: проверка однородности тонкой пленки резиста, высоты волновода для травления и высоты кремового припоя и клея

ОКТ для медицины

• Офтальмология ОКТ: структура поперечного сечения глазного дна, осмотр сетчатки и измерение осевой длины глаза
• Внутрисосудистая ОКТ: томография с более высоким разрешением, чем ВСУЗИ (внутрисосудистое УЗИ)

AFM (атомно-силовой микроскоп)

Атомно-силовой микроскоп — это разновидность СЗМ (сканирующего зондового микроскопа), в котором зонд следует за поверхностью материала для обнаружения атомной силы между зондом и материалом для создания изображения поверхности материала. Сканирующий зондовый микроскоп имеет чрезвычайно высокое пространственное разрешение по сравнению с оптическим микроскопом и позволяет контролировать контуры поверхности на атомном уровне. Кроме того, атомно-силовой микроскоп, который является разновидностью сканирующего зондового микроскопа, может измерять изоляционный материал.

Путем излучения света от SLD на заднюю сторону кантилевера с прикрепленным зондом и проверки отраженного лазерного света с помощью позиционного датчика, движение зонда может быть точно проверено, что позволяет наблюдать поверхность вещества с нанометровой точностью.

Датчик атомного силового микроскопа

Источник света SLD оптимален для атомно-силового микроскопа. Поскольку источник света SLD излучает свет спонтанного излучения, как источник света ASE, он обеспечивает низкую когерентность. Низкая когерентность снижает шум из-за помех для обеспечения точного изображения.

Энкодеры

Кодеры

— это устройства для кодирования информации. Энкодеры обычно относятся к угловым энкодерам, которые проверяют позиционные изменения вращающегося объекта с помощью датчика и кодируют его как информацию о положении, и линейным энкодерам, которые кодируют позиционные изменения на прямой линии.

В кодировщике оптического типа свет, который проходит через решетку или отражается от нее, обнаруживается для проверки смещения. Это обеспечивает более высокую точность, чем энкодер магнитного типа, и обеспечивает высокую скорость отклика, поскольку можно использовать метод инкрементального вывода для исключения арифметической обработки.

Источник света SLD оптимален для энкодеров. Поскольку источник света SLD излучает свет спонтанного излучения, как источник света ASE, он обеспечивает низкую когерентность. Низкая когерентность снижает шум из-за помех отправляемому и принимаемому свету, чтобы обеспечить более точное обнаружение изменений положения.

Энкодер оптического типа

Другое

• Измерение смещения (прецизионное измерение / измерение смещения): Измерение смещения и высоты с использованием изменений в свете оптических помех и PSD (позиционно-чувствительный детектор) и т. Д.
• Весы лазерные
• Датчики тока

---

Оптические датчики для промышленности>

Оптическое зондирование для медицины>

Разница между SLD и LD или светодиодом>

Светодиодная терапия с низким уровнем излучения с длиной волны 830 нм (LED-LLLT) улучшает заживление ран: предварительное исследование

Предпосылки и цели: Применение светодиодов в ряде клинических областей быстро расширяется с момента разработки в конце 1990-х годов светодиодов НАСА.Заживление ран — это одна из областей, в которой низкоуровневая световая терапия со светодиодами (LED-LLLT) привлекает внимание как для ускорения заживления ран, так и для борьбы с последствиями. В настоящем исследовании оценивали LED-LLLT в 5 ранах различной этиологии.

Предметы и методы: Обследовано 5 пациентов в возрасте от 7 до 54 лет, из них 2 мужчины и 3 женщины. Обследовано 5 ран, а именно 2 острые ссадные раны; 1 острый / подострый укус собаки с инфекцией; 1 подострая язвенная рана после наполнения с некротической ишемической тканью и вторичной инфекцией; и 1 подострый случай отека и инфекции губ с поражением простого герпеса после незаконной операции косметической татуировки.Все пациенты испытывали разную степень боли. Все раны обрабатывались несколькими сеансами (ежедневно, через день или два раза в неделю) с использованием системы LED-LLLT (830 нм, CW, освещенность 100 мВт / см (2) и флюенс 60 Дж / см (2)) до улучшение было достигнуто.

Полученные результаты: Полное заживление ран и контроль инфекции и дискомфорта были достигнуты у всех пациентов, при этом период лечения, обусловленный состоянием раны, составлял от 1 до 8 недель.За 4-месячный период наблюдения рецидивов простого герпеса не наблюдалось.

Выводы: Светодиод-НИЛИ с длиной волны 830 нм успешно вызывал ускоренное заживление ран различной этиологии и на разных стадиях, а также успешно контролировал вторичную инфекцию. LED-LLLT было легко и безболезненно применять, и он хорошо переносился всеми пациентами. Хорошие результаты требуют проведения контролируемых исследований с большим количеством пациентов.

Ключевые слова: Экскориационные раны; Простой герпес; Ишемический некроз; LED-LLLT; Профилактика рубцов; Вторичная инфекция.

Анализ жизненного цикла светодиодной лампы OSRAM — Веб-сайт OSRAM Group

Название продукта PARATHOM CLASSIC A
Средний срок службы 25000 ч
Люмен 345
Ватт 8

Светоизлучающий диод (LED) — это полупроводниковый диод, излучающий узкоспектральный свет.В зависимости от используемого материала светодиоды могут излучать свет разных цветов. Для получения белого света свет синего светодиода проходит через желтый люминофор, состав которого определяет конечную цветовую температуру. Чтобы сделать светодиоды пригодными для использования в бытовых приборах, несколько светодиодов объединены с электронным пускорегулирующим аппаратом в форме колбы. Выбрав соответствующий белый светодиод, можно предложить светодиодные системы с такими же цветами света, что и люминесцентные лампы. Благодаря исключительно низкому энергопотреблению, чрезвычайно долгому сроку службы и низкой стоимости обслуживания светодиодные лампы являются наиболее эффективными домашними лампами.

Влияние производства на окружающую среду

В следующей таблице показано влияние светодиодной лампы на окружающую среду во время производства, включая совокупную потребность в энергии (CED) на этом этапе жизненного цикла.

Суммарная потребность в энергии на этапе использования

Накопленная (первичная) потребность в энергии на этапе использования рассчитывается на основе мощности лампы, ее среднего срока службы и структуры энергопотребления.

CED и потенциал глобального потепления на этапе использования и производства

На графиках ниже показаны совокупный спрос на энергию и потенциал глобального потепления на этапе использования по сравнению с этапом производства. Для расчета выбросов CO ₂ в результате фазы использования за основу была взята смесь электроэнергии из 0,55 кг CO ₂ на кВт · ч _El . Конечно, производство электроэнергии во время использования также несет ответственность за другие категории воздействия на окружающую среду, но это во многом зависит от того, где используется лампа. По этой причине мы описали только воздействие CO ₂ , которое также может варьироваться в зависимости от места использования.

В равной степени, в зависимости от состава электроэнергии, светодиодная лампа может также вызывать выбросы ртути во время использования.Это связано со сравнительно высокой долей угольных электростанций в некоторых электрических смесях, которые выделяют ртуть при сжигании бурого или каменного угля для производства электроэнергии. Тем не менее, по сравнению с лампами накаливания и галогенными лампами, при использовании светодиодных ламп выделяется гораздо меньше ртути. Это связано с их высокой энергоэффективностью, которая обеспечивает экономию до 80 процентов электроэнергии и, таким образом, сокращение выбросов ртути в результате производства электроэнергии на угольных электростанциях. Таким образом, светодиодные лампы оказывают минимально возможное воздействие ртути на окружающую среду.

Применимость этого анализа жизненного цикла

Подобно компактным люминесцентным лампам, разные типы светодиодных ламп оказывают различное воздействие при производстве. Из-за динамичного развития светодиодных ламп очень сложно обобщить взаимосвязь между светоотдачей и производительностью. Однако фаза использования продолжает оставаться самой влиятельной стадией жизненного цикла с наибольшим влиянием, поэтому гораздо важнее рассчитать эффект этой фазы.Для этого просто необходимо пересчитать совокупную потребность в энергии на основе мощности ламп в соответствии с тремя этапами, показанными в таблице выше.

Интернет-кампус ZEISS Microscopy | Светодиоды

Введение

Среди наиболее перспективных технологий освещения в оптической микроскопии — светоизлучающие диоды ( LED ). Эти универсальные полупроводниковые устройства обладают всеми желательными характеристиками, которых нет у ламп накаливания (галоген вольфрамовые) и дуговых ламп, и теперь они достаточно эффективны, чтобы питаться от низковольтных батарей или относительно недорогих переключаемых источников питания. Разнообразный спектральный выход, обеспечиваемый светодиодами, позволяет выбрать отдельный диодный источник света для обеспечения оптимального диапазона длин волн возбуждения для флуорофоров, охватывающего ультрафиолетовую, видимую и ближнюю инфракрасную области. Кроме того, более новые мощные светодиоды генерируют достаточную интенсивность, чтобы обеспечить полезный источник освещения для широкого спектра применений в флуоресцентной микроскопии (см. Таблицу 1), включая исследование фиксированных клеток и тканей, а также визуализацию живых клеток в сочетании с Frster. методы резонансной передачи энергии ( FRET ) и измерения срока службы ( FLIM ).Полная ширина на полувысоте ( FWHM ; полоса пропускания) типичного квазимонохроматического светодиода варьируется от 20 до 70 нанометров (см. Рисунок 1), что по размеру аналогично ширине полосы возбуждения многих синтетических флуорофоров и флуоресцентных белков. Как показано в таблице 1, светодиоды с выходными длинами волн в диапазоне 400-465 нанометров демонстрируют уровни мощности, превышающие 20 милливатт / см ² , тогда как большинство светодиодов с более длинными длинами волн (от зеленого до красного) имеют выходную мощность менее 10 милливатт / см ² . Широкий спектральный профиль нескольких светодиодов в диапазоне от 535 до 585 нанометров обусловлен тем фактом, что эти диоды содержат вторичный люминофор, который возбуждается фиолетовым или ультрафиолетовым первичным светодиодом, что снижает выходную мощность и расширяет спектральный профиль. Таким образом, область возбуждения от зеленого до желто-оранжевого, одна из наиболее полезных для обычных флуорофоров, таких как TRITC, MitoTrackers и оранжевых или красных флуоресцентных белков, остается обратной стороной для тех приложений (таких как FRAP и фотоактивация), которые требуют высоких уровней света. .

По сравнению с лазерным светом, более широкая полоса пропускания, обеспечиваемая светодиодами, более полезна для возбуждения различных флуоресцентных датчиков, и по сравнению с чрезмерным теплом и непрерывным спектром, излучаемым дуговыми лампами, светодиоды холоднее, меньше по размеру и представляют собой гораздо более удобный механизм. для циклического включения и выключения источника, а также для быстрого выбора определенных длин волн. Коммерческие светодиодные осветительные устройства, предназначенные для флуоресцентной микроскопии, были представлены несколькими производителями, и, несмотря на более низкую интенсивность излучения по сравнению с яркими спектральными линиями ртутных и металлогалогенных дуговых ламп, текущие тенденции в развитии светодиодов указывают на ожидание значительного увеличения яркости. во всех диапазонах длин волн в ближайшие несколько лет.Кроме того, последние достижения в светодиодной технологии, направленные на производство кристаллов кристаллов, геометрия которых снижает потери света из-за внутреннего отражения, должны помочь в создании устройств, которые можно использовать практически во всех приложениях флуоресцентной микроскопии. На рисунке 1 показаны спектральные профили излучения светодиодов для нескольких имеющихся в продаже диодов. Спектры регистрировались в фокальной плоскости объектива микроскопа с помощью широкополосного зеркала, расположенного в оптическом блоке флуоресценции.Уровни мощности для этих светодиодов указаны в таблице 1 с использованием комплектов зеркальных и обычных флуоресцентных фильтров.

В отличие от дуговых ламп, которые демонстрируют высокую степень собственного излучения или яркости, светодиодная технология постепенно эволюционировала от элементарных устройств, которые в конце 1960-х годов были способны обеспечивать только тысячную часть люмена красного света. Однако за последние четыре десятилетия светодиоды развивались темпами, опережающими микропроцессоры. Подобно предсказанию Гордона Э.Мур, что количество транзисторов в компьютерном чипе будет удваиваться каждые два года, ученый Agilent Technologies Роланд Хейтц предсказал, что яркость светодиодов будет увеличиваться в 20 раз каждые 10 лет. Фактически, то, что сейчас называется законом Haitz , доказало свою надежность, потому что светодиоды исторически удваивали яркость каждые два года и, как ожидается, продолжат этот резкий рост производительности. По мере увеличения их яркости и диапазона доступных цветов светодиоды находят применение во множестве новых приложений, включая роль энергоэффективной и долговечной замены ламп накаливания для домашнего и промышленного освещения. Кроме того, высокоэффективные светодиоды в настоящее время используются во множестве других промышленных, медицинских и военных приложений. Среди множества примеров — навигация, робототехника, машинное зрение, эндоскопия и диагностическое оборудование. В будущем должен возрасти спрос на источники света высокой яркости на основе светодиодных устройств в областях экономики, которые имеют значительно большую рыночную силу, чем оптическая микроскопия. Этот спрос, несомненно, станет движущей силой для разработки мощных светодиодов, излучающих во всех спектральных областях, таким образом, улучшая все способы освещения в оптической микроскопии.

Многие из первоначальных попыток использовать светодиоды в качестве источников света для микроскопии потерпели неудачу отчасти из-за низкой мощности излучения ранних устройств. В целом, ранее запатентованные конструкции освещения микроскопов основывались на большом количестве светодиодов, сгруппированных для создания однородной картины освещения. Такой подход обеспечил относительно высокий уровень лучистого потока, но не смог решить проблему низкой яркости, которая возникает из-за такого большого распределенного источника света (в отличие от характеристик точечного источника дугового разряда лампы).Доступные в настоящее время высокоэффективные светодиоды достаточно ярки, чтобы по отдельности функционировать как высокоэффективный источник монохроматического света с низкой пространственной когерентностью для наблюдений при флуоресцентном эпи-освещении или полихроматическом свете в проходящей микроскопии. Хотя их усредненная спектральная освещенность все еще ниже, чем у спектральных пиков мощной дугово-разрядной лампы HBO (ртуть) 100 Вт, она приближается к континууму дуговых ламп XBO (ксеноновая) 75 Вт во многих видимых областях. части спектра.

Светодиоды

значительно более эффективны, чем дуговые разрядные лампы, в преобразовании электричества в видимый свет, часто достигая выходной мощности до 100 люмен на ватт по сравнению с 22 люменами на ватт для 100-ваттного источника HBO. Эти полупроводниковые устройства прочны и компактны и часто могут выдерживать 100 000 часов использования, что примерно в 500 раз дольше, чем ртутная лампа HBO. Некоторые зеленые светодиоды имеют КПД преобразования до 75 процентов, хотя устройства в этом диапазоне длин волн по-прежнему страдают от пониженной выходной мощности.Напротив, фиолетовые и синие светодиоды, имеющие светоотдачу 250 и 150 милливатт, соответственно, сейчас коммерчески доступны, а аналогичные мощности для других длин волн должны появиться в ближайшем будущем. Выходная мощность светодиодов может модулироваться на высоких частотах (до 5 килогерц), а их выходная яркость может регулироваться путем управления доступным током. Эти преимущества устраняют необходимость в механических заслонках, а также в фильтрах нейтральной плотности для управления освещением образца в микроскопии.Хотя светодиоды имеют относительно узкие спектральные профили излучения, в большинстве случаев их все же необходимо использовать с интерференционными тонкопленочными фильтрами возбуждения для удаления остаточных длин волн на крайних участках (на спектральных хвостах).

Оптическая сила светодиодов

Флуорофор Возбуждение Категория Светодиод Обозначение Светодиод FWHM Полоса пропускания (нм) Мощность мВт / см 2 (LLG) a Мощность мВт / см 2 (Зеркало) b Флуоресценция Набор фильтров Возбуждение Ширина полосы (нм) Мощность мВт / см 2 (Комплект фильтров) b Ультрафиолет (DAPI, BFP) 400 393-408 748 23. 3 DAPI c 365/10 0,09 Голубой (ECFP) 445 433-453 819 24,2 ECFP 114 д 440/20 9,0 Синий (EGFP, Cy2, AF488) 465 449-473 777 21.8 ET-GFP c 470/40 17,5 Сине-зеленый (EYFP) 505 491-520 308 6,4 ET-YFP c 500/20 2,8 Зеленый (AF532) 525 503-539 273 6. 6 TRITC HQ c 545/30 1,5 Зеленый (TRITC, Cy3, AF546) 535 503-573 383 9,5 TRITC HQ c 545/30 2,6 Зелено-желтый (TRITC, Cy3) 565 515-594 333 7.3 TRITC HQ c 545/30 1,9 Зелено-желтый (TRITC, Cy3) 565 515-594 333 7,3 TR HQ c 560/55 3,2 Желтый (TR, MitoTracker) 585 547-613 348 5. 9 TR HQ c 560/55 2,8 Апельсин (TR, mCherry) 595 587-604 112 2,7 TR HQ c 560/55 0,51 Красный (Cy5, AF635) 635 620-637 370 4.6 Cy5 XF110 d 630/50 3,5

Стол 1

В таблице 1 представлены значения выходной оптической мощности и спектральная ширина полосы на полувысоте для нескольких светодиодов, излучающих в ближнем ультрафиолетовом и видимом диапазонах, которые в настоящее время используются в флуоресцентной микроскопии. Мощность каждого светодиода указана в милливатт / см ² и измерена на выходе из жидкостного световода (столбец LLG в таблице 1), а также в фокальной плоскости объектива микроскопа (40-кратный сухой флюорит, численное значение апертура = 0,85) с помощью радиометра на основе фотодиода. Для проецирования света через объектив и в датчик радиометра использовалось либо зеркало с коэффициентом отражения более 95% от 350 до 800 нанометров, либо стандартный набор флуоресцентных фильтров (значения указаны в столбцах, обозначенных Mirror и Filter Set , соответственно, в таблице 1).Потери пропускания света в системе освещения микроскопа могут варьироваться от 95 до 99 процентов входной мощности, в зависимости от количества фильтров, зеркал, призм и линз в оптической системе. Для типичного инвертированного микроскопа исследовательского уровня, подключенного к внешнему светодиодному источнику освещения, менее 3 процентов света, выходящего из жидкого световода, доступно для возбуждения флуорофоров, расположенных в фокальной плоскости объектива. Аналогичная степень потери света происходит с внешними металлогалогенными источниками света, подключенными к микроскопу через жидкостный световод, а также с традиционными ксеноновыми и ртутными дуговыми газоразрядными лампами, прикрепленными непосредственно к осветителю через ламповую стойку.

В коммерческих светодиодных лампах можно легко заменить отдельные диодные модули, чтобы получить ширину полосы возбуждения, подходящую для различных флуорофоров, используемых в каждом эксперименте. Интенсивность каждого светодиодного модуля также может быть независимо отрегулирована с точными электрическими шагами (в процентах от максимальной мощности), так что периоды возбуждения освещения могут быть сбалансированы с чувствительностью детектора, чтобы избежать фототоксичности образца. Еще одним преимуществом светодиодов является их способность мгновенно загораться с полной интенсивностью при подаче электрического тока.В отличие от ламп дугового разряда и ламп накаливания, светодиоды можно многократно модулировать, а также включать и выключать, не оказывая отрицательного воздействия на срок их службы. Кроме того, без механических частей полностью электронная диодная система освещения лишена проблемных вибраций, вызываемых движением заслонки и нейтральной плотности фильтра.

Уникальным аспектом светодиодного освещения является выдающаяся пространственная и временная стабильность (по сравнению с традиционными источниками освещения), которая позволяет использовать высокоточные методы количественного анализа в течение продолжительных периодов времени.Светодиоды регулируются полностью обратимым фотоэлектрическим эффектом во время работы. В результате светодиоды имеют самые низкие рабочие температуры среди всех источников света в оптической микроскопии и являются одними из самых стабильных во временном и пространственном отношении, а также в распределении длин волн. Кроме того, при условии, что светодиоды работают при правильном напряжении и токе, они имеют значительно более длительный срок службы, чем любой из других доступных в настоящее время источников света (см. Рисунок 2). Срок службы ртутных и ксеноновых дуговых ламп составляет от 200 до 400 часов (соответственно), тогда как срок службы металлогалогенных источников составляет 2000 часов и более.Срок службы вольфрамово-галогенных ламп накаливания составляет от 500 до 2000 часов, в зависимости от рабочего напряжения. Напротив, многие светодиодные источники демонстрируют срок службы более 10 000 часов без значительной потери интенсивности, а некоторые производители гарантируют срок службы 100 000 часов, прежде чем интенсивность источника упадет до 70 процентов от первоначального значения.

Все лампы, излучающие значительный уровень тепла, включая светодиоды, также демонстрируют зависимость мощности излучения от температуры источника.Для ламп накаливания и дуговых ламп требуется период до одного часа, пока источник освещения не станет достаточно стабильным, чтобы обеспечить воспроизводимые измерения или собрать покадровые видеопоследовательности без значительных временных изменений интенсивности. Этот длительный период ожидания не требуется для светодиодов, которые могут реагировать очень быстро (в течение нескольких микросекунд). Однако версии с самой высокой мощностью также могут выделять значительное количество тепла (примерно от 60 до 70 процентов своей выходной мощности) во время прогрева и, из-за их высокой скорости, подвержены высокочастотной нестабильности в источнике питания.При работе светодиодов изменение тока может вызвать сдвиг пика излучения, который по величине аналогичен тому, который наблюдается в линиях дуговых ламп. Этот эффект часто возникает, если кристалл светодиода не является идеально однородным, а величина сдвига часто зависит от типа и качества полупроводникового кристалла, используемого при изготовлении устройства. Стабильность длины волны может быть обеспечена при использовании светодиодов путем калибровки спектрального выхода с рабочим током до начала экспериментов.

Кремниевые диоды

излучают свет в ближней инфракрасной ( IR ) области, но диоды, сделанные из других полупроводников, могут излучать в видимой и ближней ультрафиолетовой ( UV ) длинах волн.Типичный светодиодный источник состоит из полупроводникового кристалла размером примерно от 0,3 x 0,3 миллиметра до 1-2 квадратных миллиметров. Наиболее распространенные кристаллы, используемые при изготовлении светодиодов, основаны на смесях элементов периодической таблицы группы III и группы V , таких как GaN (нитрид галлия), SiC (карбид кремния), ZnSe ( селенид цинка) и GaAlAsP (смесь галлия, алюминия, мышьяка и фосфора).Каждый из этих кристаллов излучает в своем диапазоне волн (см. Рисунок 1 и таблицу 2). Тщательный контроль относительных пропорций полупроводников, а также добавление легирующих добавок для изменения электронных свойств кристаллической решетки позволяет производителям и исследователям производить диоды, излучающие красный, оранжевый, желтый или зеленый свет. Спектральная полоса этих излучений обычно составляет от 12 до 40 нанометров без значительных внеполосных компонентов в инфракрасном или ультрафиолетовом диапазоне длин волн (спектральные области, вредные для визуализации живых клеток).Применение карбида кремния и нитрида галлия в светодиодах привело к появлению устройств, которые излучают в синей области (полезно для возбуждения голубых, зеленых и желтых вариантов флуоресцентных белков), в то время как сочетание нескольких цветов в разных пропорциях может генерировать различные цветовые температуры белого свет для применений в проходящей микроскопии.

В типичной конфигурации для освещения оптической микроскопии одна или несколько матриц встроены в большую светодиодную структуру для защиты и более эффективного сбора света, а также для упрощения электрического соединения и термического обращения.Одним из основных преимуществ светодиодной технологии является то, что небольшие отдельные блоки могут быть объединены для создания источника света, форма которого лучше всего подходит для конкретного применения. Возможная геометрия источника ограничена только тепловыделением и допустимой плотностью корпуса устройства для поверхностного монтажа ( SMD ), используемой для интеграции ряда матриц на печатную плату. Таким образом, очень плотные, яркие, специально разработанные источники света могут быть изготовлены в соответствии с входными параметрами сбора целевой оптической системы.Основные свойства светодиодов

Основные характеристики светодиодов отличаются от характеристик других источников освещения, обычно используемых в оптической микроскопии. Таким образом, светодиоды составляют уникальную категорию некогерентных источников света, которые способны производить непрерывное и эффективное освещение от простого двухэлементного полупроводникового диода (называемого микросхемой или кристаллом ), заключенным в прозрачный эпоксидный корпус, который: во многих случаях он также выполняет двойную функцию проекционного объектива.Общая концепция работы со светодиодами чрезвычайно проста. В одной из двух полупроводниковых областей микросхемы преобладают отрицательные заряды (область n ), а в другой преобладают положительные заряды (область p ). Когда на электрические выводы подается достаточное напряжение, создается ток, когда электроны переходят через соединение между двумя полупроводниками из области n в область p , где отрицательно заряженные электроны объединяются с положительными зарядами.Промежуточная область или соединение между двумя полупроводниками известна как область истощения (см. Рисунок 3). Каждая рекомбинация зарядов, которая происходит в области обеднения, связана с уменьшением уровня энергии (равного заряду, умноженному на ширину запрещенной зоны, В (г) , полупроводника), что может высвободить квант электромагнитного излучения в форма фотона, имеющего энергию (и длину волны), равную энергии запрещенной зоны. Ширина полосы пропускания излучаемых фотонов является характеристикой полупроводникового материала (см. Таблицу 2), поэтому можно легко получить разные цвета, внося изменения в полупроводниковый состав кристалла.

Варианты цвета светодиода

Название цвета Длина волны (нанометров) Полупроводник Состав Ультрафиолет 395 InGaN / SiC Сине-фиолетовый 430 GaN / SiC Супер синий 470 GaN / SiC Зеленый 520 InGaN / Сапфир Чистый зеленый 555 GaP / GaP Зелено-желтый 567 GaP / GaP Желтый 585 GaAsP / GaP Оранжевый 605 GaAsP / GaP Супер оранжевый 612 АлГаИнП Супер красный 633 АлГаИнП Ультра красный 660 GaAlAs / GaAs Ближний инфракрасный диапазон 700 GaP / GaP Инфракрасный 880 GaAlAs / GaAs Бледно-белый 6500 К InGaN / SiC

Таблица 2

В качестве полупроводниковых материалов светодиоды обладают свойствами, общими с элементами кремниевой категории периодической таблицы Менделеева, и обладают переменными характеристиками электропроводности.Типичные полупроводники демонстрируют значения электрического сопротивления, которые являются промежуточными между сопротивлениями проводников и изоляторов, и их поведение моделируется в терминах электронной зонной теории для твердых тел. В кристаллическом твердом теле электроны занимают большое количество энергетических уровней, которые сгруппированы в почти непрерывные энергетические зоны, ширина и расстояние между которыми значительно различаются в зависимости от конкретных свойств материала. На более высоких уровнях энергии для определения ширины запрещенной зоны для конкретного материала используются две отдельные полосы, называемые полосами валентности и проводимости .Электроны валентной зоны, которые образуют фиксированные локализованные связи между атомами в твердом теле, имеют более низкую энергию, чем электроны высокомобильной зоны проводимости. Проводники имеют перекрывающиеся валентные зоны и зоны проводимости, которые позволяют переходить валентным электронам в зону проводимости с образованием дырок, (вакансий с суммарным положительным зарядом) в валентной зоне. Электроны от соседних атомов могут легко мигрировать через решетку в дырки, создавая движение вакансий в противоположном направлении.Напротив, изоляторы имеют полностью занятые валентные зоны и гораздо большую ширину запрещенной зоны, что требует значительных затрат энергии для перемещения валентных электронов в зону проводимости.

Ширина запрещенной зоны в полупроводниках небольшая, но конечная, и при комнатной температуре достаточно простого теплового возбуждения, чтобы переместить часть электронов в зону проводимости. Большинство электронных устройств, включающих полупроводники (такие как диоды и транзисторы), спроектированы таким образом, что требуется приложение напряжения для создания изменений в распределении электронов между валентной зоной и зоной проводимости, необходимых для протекания тока.Между разными полупроводниками существует большая разница в потенциале запрещенной зоны, хотя расположение зон во всех этих материалах схоже. Кремний, который является самым простым внутренним полупроводником, не имеет соответствующей структуры запрещенной зоны, которая могла бы быть полезной сама по себе в конструкции светодиода (но кремний все еще используется во многих других устройствах, включая интегральные схемы). Однако характеристики проводимости кремния могут быть улучшены путем легирования (рис. 3), которое вводит незначительные количества примесей для генерации дополнительных электронов или вакансий (дырок) в естественной кристаллической структуре.

Процесс легирования лучше всего описать с помощью элемента кремний, члена группы IV периодической таблицы. Кремний имеет четыре валентных электрона, которые участвуют в связывании с соседними атомами в чистом кристалле, не оставляя недостатка или избытка. Если небольшое количество элемента группы III (имеющего три валентных электрона) смешать с твердым кремнием, теперь доступно недостаточное количество электронов, чтобы удовлетворить все требования к связыванию, создавая дыры в кристалле и создавая чистый положительный заряд для классификации. легированный кремний как полупроводник типа p .Бор является одним из элементов, которые обычно используются для легирования чистого кремния для достижения характеристик типа p . Напротив, добавление элемента группы V , такого как фосфор (имеющий пять валентных электронов), к чистому кремнию генерирует полупроводник типа n , который имеет чистый отрицательный заряд из-за дополнительных валентных электронов. Два наиболее распространенных полупроводниковых элемента, кремний и германий, обычно не подходят для создания светодиодов из-за значительного количества тепла, выделяемого на переходах, а также из-за низкого уровня излучения видимого и инфракрасного света.

Диод, излучающий фотоны p-n переходы обычно основаны на смеси элементов группы III и группы V , таких как галлий, мышьяк, фосфор, индий и алюминий. Относительно недавнее добавление карбида кремния и нитрида галлия к этой палитре полупроводников привело к появлению диодов с синим светом, которые можно комбинировать с другими цветами или вторичными люминофорами для получения светодиодов, излучающих белый свет. Фундаментальным ключом к изменению свойств светодиодов является электронная природа перехода p-n между двумя разными полупроводниковыми материалами.При плавлении разнородных легированных полупроводников поток тока в переход и характеристики длины волны излучаемого света определяются электронным характером каждого материала. В общем, ток будет легко течь в одном направлении через переход, но не в другом, что составляет базовую конфигурацию диода. Этот тип поведения лучше всего понять с точки зрения перехода электронов и дырок в двух материалах и через переход. Электроны из полупроводника типа n переходят в положительно легированный полупроводник (тип p ), в котором есть свободные дырки, позволяя электронам «прыгать» от дырки к дырке.Результатом этой миграции является то, что дырки, кажется, движутся в противоположном направлении или от положительно заряженного полупроводника к отрицательно заряженному полупроводнику. Электроны из области типа n и дырки из области типа p рекомбинируют в окрестности перехода с образованием обедненной области (рис. 3), в которой не остается носителей заряда. Таким образом, в области истощения устанавливается статический заряд, который препятствует протеканию тока, если не приложено внешнее напряжение.

Чтобы сконфигурировать диод, на противоположных концах полупроводникового устройства p-n помещают электроды для подачи напряжения, которое способно преодолеть влияние области обеднения. Обычно область типа n подключается к отрицательному выводу, а область типа p подключается к положительному выводу (известная как , смещающая в прямом направлении переход), так что электроны будут течь из n — наберите материал в сторону типа p , и отверстия будут перемещаться в противоположном направлении.В результате зона обеднения исчезает, и электрический заряд перемещается по диоду с электронами, направляемыми к переходу из материала типа n , тогда как дырки перемещаются к переходу из материала типа p . Комбинация дырок и электронов, текущих в переход, позволяет поддерживать постоянный ток через диод. Хотя контроль взаимодействия между электронами и дырками на переходе p-n является фундаментальным элементом конструкции всех полупроводниковых диодов, основной целью светодиодов является эффективное генерирование света.Производство видимого света из-за инжекции носителей заряда через переход pn имеет место только в полупроводниковых диодах с особым составом материалов, что привело к поиску новых комбинаций, обеспечивающих необходимую ширину запрещенной зоны между зоной проводимости и орбиталями валентная зона. Кроме того, продолжаются исследования по разработке светодиодных архитектур, которые минимизируют поглощение света диодными материалами и более надежны при концентрации излучения света в определенном направлении.Светодиодная конструкция

Среди важнейших аспектов производства светодиодов — природа элементов, используемых для полупроводников типа n и p , а также их физическая геометрия, конструкция корпуса устройства и конфигурация пути выхода света. . Базовая структура типичного светодиода состоит из полупроводникового материала (кристалла или кристалла), рамы, на которой установлен кристалл, и герметизирующего материала, окружающего сборку (см. Рисунок 4). В большинстве случаев полупроводник СИД поддерживается в чашке отражателя, которая прикреплена к электроду (катоду), а верхняя поверхность микросхемы соединяется золотой проволокой со вторым электродом (анодом).Некоторые из более сложных конструкций переходных структур требуют двух соединительных проводов, по одной на каждый электрод. Помимо очевидного различия в длине волны излучения различных светодиодов, существуют также различия в форме, размере и диаграмме направленности. Полупроводниковые светодиодные чипы имеют размер до нескольких квадратных миллиметров, а система корпус / линза варьируется от 2 до 10 миллиметров в диаметре. Чаще всего КОРПУС светодиода имеет полусферическую геометрию, но они также могут быть прямоугольными, квадратными, треугольными или многоугольными.

На рисунке 4 представлены архитектурные детали двух популярных конструкций светодиодных корпусов. Обычный полусферический 5-миллиметровый светодиод с выводной рамкой, показанный на рисунке 4 (а), обычно используется в качестве индикаторной лампы для электронных приборов. Эпоксидные смолы используются для заливки герметизирующей системы в этих светодиодах, которые также имеют цилиндрическую и прямоугольную геометрию линз. Матрица закреплена в конической чашке отражателя, которая припаяна к катодному выводу, а анод соединен с матрицей с помощью соединительной проволоки.Свет, исходящий от боковых сторон светодиода, отражается чашей в эпоксидный КОРПУС. Плоское литье в основании эпоксидного купола служит индикатором полярности свинца. Обычно эти индикаторные светодиоды содержат матрицу размером от 0,25 до 0,3 миллиметра по бокам, а диаметр линзы составляет от 2 до 10 миллиметров. Поперечное сечение мощного перевернутого диода GaInN , показанное на рисунке 4 (b), построено на алюминиевой или медной вставке радиатора, которую можно припаять к печатной плате для более эффективного отвода тепла.Инкапсулирующая матрица представляет собой защитный силиконовый слой, предназначенный для преодоления полного внутреннего отражения излучаемых волновых фронтов и их направления через большую пластиковую линзу. Золотая проволока служит для подключения большого катодного вывода к кристаллу, который установлен на кремниевом кристалле для защиты от электростатического разряда. Анод (не показан) по конфигурации аналогичен катоду, но выступает из упаковки в противоположном направлении. Светодиоды этой конструкции в настоящее время являются предпочтительным выбором для освещения в флуоресцентной микроскопии.

Цвет излучения светодиода определяется комбинацией полупроводников, используемых в процессе производства, тогда как оптические характеристики обычно контролируются переменными в упаковке. Угол луча может варьироваться от узкого до широкого (см. Рисунок 5) и определяется формой чашки отражателя, размером и критериями конструкции полупроводника, расстоянием от поверхности кристалла до верхней части корпуса или системы линз. , и геометрия линзы. Профили излучения светодиодов обычно можно разделить на два класса: краевые излучатели (рис. 4 (а)) и поверхностные излучатели (рис. 4 (б)).Большинство поверхностных излучателей демонстрируют диаграмму излучения Ламберта (см. Рисунок 5 (d)), где профиль интенсивности пропорционален косинусу угла излучения, который измеряется от оси, перпендикулярной поверхности кристалла. Напротив, краевые излучатели обычно излучают свет из небольшой области (размером примерно 50 микрометров) на сторонах кристалла в сложном узоре, зависящем от оси. Свет, выходящий из краевого излучателя, является несимметричным, с быстрой осью , перпендикулярной размеру бокового края, и медленной осью , параллельной кристаллу.Чтобы сфокусировать и коллимировать свет со всех четырех сторон светодиода с торцевым излучателем, кристалл обычно помещается внутри отражающей чашки (рис. 4 (а)) за счет увеличения размера источника.

На Рисунке 5 (d) показаны диаграммы излучения в дальней зоне для светодиодов с плоскими (Рисунок 5 (a)), полусферическими (Рисунок 5 (b)) и параболическими (Рисунок 5 (c)) линзами. Три диаграммы излучения на Рисунке 5 (d) нормализованы и наложены друг на друга для сравнения. Обратите внимание, что при F = 60 диаграмма излучения планарного ламбертовского диода уменьшается до 50 процентов от его максимального значения, тогда как полусферический светодиод имеет более симметричное распределение.Тонирование, которое применяется к некоторым линзам из эпоксидной смолы, не определяет цвет излучения светодиода, а скорее используется как удобный индикатор цвета лампы в неактивном состоянии. Конструкции светодиодов, предназначенные для приложений, требующих высокой интенсивности (например, флуоресцентной микроскопии), обычно имеют прозрачные линзы без оттеночных или диффузионных добавок. Эта конфигурация обеспечивает самый высокий уровень светоотдачи и обычно предназначена для использования луча нестандартной формы для наиболее эффективной передачи света в систему собирающих или проекционных линз.В качестве альтернативы светодиодные линзы диффузионного типа содержат встроенные частицы стекла, которые расширяют излучаемый световой конус под большим углом. Этот тип линз обычно используется в приложениях, в которых светодиоды видны напрямую, например, для индикаторных ламп на панелях оборудования.

При выборе материалов и технологий изготовления светодиодов руководствуются двумя основными целями: максимизация генерации света в гибридных полупроводниковых материалах и эффективное извлечение света, создаваемого устройством.В типичных переходах pn электроны и дырки из материалов типа n и p ( большинство носителей ) вводятся через переход, чтобы установить поток тока и произвести свет ( излучательная рекомбинация ) в определенном диапазоне длин волн. Этому процессу часто препятствует безызлучательная рекомбинация неосновных носителей (электроны в материалах типа p и дырки в материалах типа n ) с основными носителями.Кроме того, наличие примесей, структурных дислокаций и других кристаллических дефектов в полупроводниковых материалах может привести к событиям безызлучательной рекомбинации, которые не приводят к испусканию фотона. Таким образом, одна из основных целей при разработке светодиодов — максимизировать излучательную рекомбинацию носителей заряда путем тщательного выбора подходящих полупроводниковых материалов для обеспечения соответствующей зонной структуры для получения подходящих значений квантовой эффективности. Другой важной целью, как более подробно обсуждается ниже, является обеспечение того, чтобы максимально возможное количество света, генерируемого светодиодом, могло выходить из устройства и использоваться для освещения.

Длина волны (и цвет) света, излучаемого полупроводниковым диодом, определяется разницей в энергии между рекомбинирующими электронно-дырочными парами валентной зоны и зоны проводимости, как описано ранее. Приблизительные энергии носителей соответствуют верхнему энергетическому уровню валентной зоны и наименьшей энергии зоны проводимости. В результате длина волны ( l ) испускаемого фотона аппроксимируется следующим выражением:

l =

h c / E _bg

, где h представляет постоянную Планка, c — скорость света, а E _bg — энергия запрещенной зоны.Чтобы модулировать длину волны испускаемого излучения, необходимо тщательно выбирать ширину запрещенной зоны полупроводникового материала, используемого для изготовления диода. Арсенид галлия является популярным диодным материалом и служит отличным примером того, как можно изменить структуру полупроводниковой полосы для изменения длины волны излучения светодиода. Ширина запрещенной зоны арсенида галлия составляет примерно 1,4 электрон-вольта, что дает излучение с длиной волны примерно 900 нанометров в ближней инфракрасной области. Чтобы увеличить частоту излучения для достижения длин волн в видимой красной области (650 нанометров), ширина запрещенной зоны должна быть увеличена примерно до 1.9 вольт. Это может быть достигнуто путем смешивания арсенида галлия с совместимым материалом, имеющим большую ширину запрещенной зоны (например, фосфид галлия; ширина запрещенной зоны составляет 2,3 электронвольта). Таким образом, светодиоды, изготовленные с использованием соединения GaAsP (фосфид арсенида галлия), могут быть настроены для создания запрещенной зоны, имеющей любое значение от 1,4 до 2,3 электрон-вольт, путем регулирования соотношения содержания мышьяка и фосфора. Другие комбинации полупроводников можно аналогичным образом применять для генерации длин волн излучения, охватывающих ближнюю ультрафиолетовую, видимую и ближнюю инфракрасную области спектра.

Эффективное отведение света, генерируемого светодиодами, — еще одна важная проблема при производстве этих полупроводниковых устройств. Поскольку область объемного обеднения внутри светодиодного кристалла является изотропным (ламбертовским) излучателем, обычно предполагается, что свет, покидающий переднюю поверхность кристалла, также будет изотропным во всех направлениях. Однако из-за явления полного внутреннего отражения только часть света, изотропно генерируемого в пределах полного объема полупроводникового кристалла, действительно может уйти во внешнюю среду.В большинстве случаев примерно 50 процентов света, генерируемого внутри, теряется из-за отражений и других явлений, и даже меньше света излучается под большими углами.

Согласно закону Снеллиуса, свет может перемещаться из среды с более высоким показателем преломления в среду с более низким показателем преломления (фактически, из полупроводника в окружающую атмосферу) только в том случае, если выходящие волновые фронты пересекают границу раздела двух сред под углом меньше чем критический угол для двух сред.В типичном светодиоде с кубической геометрией только около 2 процентов генерируемого света может выходить через верхнюю поверхность (фактическое значение зависит от конкретных полупроводниковых материалов и характеристик перехода p — n ). Остальная часть поглощается полупроводником, как описано выше. В качестве примера на рисунке 6 показано ускользание света из слоистого полупроводника с показателем преломления n _s в эпоксидную линзу с более низким показателем преломления ( n _e ).Угол, образованный конусом эвакуации, определяется критическим углом, q _c , для двух материалов. Световые волны, выходящие из светодиода под углами менее q _c , уходят в эпоксидную смолу с минимальными потерями на отражение, в то время как волны, распространяющиеся под углами более q _c , испытывают полное внутреннее отражение на границе и не исчезают. Устройство. Однако из-за кривизны эпоксидного купола для примера на Рисунке 6 большинство световых волн, выходящих из полупроводникового материала, сталкиваются с границей раздела эпоксидная смола / воздух почти под прямым углом и выходят из корпуса с небольшими потерями на отражение.

Количество света, излучаемого светодиодом, зависит от количества поверхностей, через которые может выходить свет, и от того, насколько эффективно это может происходить на каждой поверхности. Почти все светодиодные структуры состоят из слоистой конфигурации, в которой используются процессы эпитаксиального роста кристаллов для последовательного нанесения серии материалов с согласованной решеткой друг на друга для настройки свойств кристалла. Могут использоваться самые разные структурные комбинации, при этом каждая система имеет разную архитектуру слоев для оптимизации рабочих характеристик.В большинстве случаев требуется вторичный этап роста для нанесения монокристаллического слоя на поверхность материала подложки, выращенного в объеме. Среди соображений, необходимых для обеспечения высокого уровня производительности, — физические свойства полупроводниковых материалов, расположение перехода p — n (где происходит световое излучение) и строгий контроль кристаллических дефектов, все из которых могут повысить или понизить эффективность генерации света.

Эпитаксиальный рост кристаллов включает жидкостное или химическое осаждение из паровой фазы одного материала на другой при попытке уменьшить дефекты в слоистой структуре, сохраняя близкое соответствие между постоянными атомной решетки и коэффициентом теплового расширения.Для производства эпитаксиальных слоев используется ряд методов, в том числе жидкофазная эпитаксия ( LPE ), парофазная эпитаксия ( VPE ), эпитаксиальное химическое осаждение из паровой фазы ( MOCVD ) и молекулярно-лучевая эпитаксия ( MBE). ). Каждая методология имеет определенные преимущества в отношении оптимальных полупроводниковых материалов и условий окружающей среды для производства. Среди множества стратегий, лежащих в основе применения различных конфигураций слоистых полупроводников, являются микроструктурирование областей p и n , параметры перехода, требования к отражающему слою для увеличения внутренней квантовой эффективности, добавление буферных слоев с градиентным составом (предназначенных для преодоления несоответствия решеток). между слоями), и целевые значения ширины запрещенной зоны для управления профилем излучения.

Источники освещения на основе светодиодов

, предназначенные для микроскопии, используют три различных принципа для отражения и сбора света, генерируемого внутри полупроводникового кристалла. В первом и наиболее распространенном подходе используется прозрачный формованный пластик (полимер) для сбора и фокусировки излучаемого света. Хотя этот метод подходит для применений с низким уровнем светлого поля, он не особенно полезен в общей микроскопии из-за ограниченной оптической мощности, доступной от одного диода. Второй подход включает организацию небольшого массива светодиодных кристаллов непосредственно на печатной плате и использование индивидуальной коллекторной оптической системы.Плотность упаковки светодиодов ограничена только необходимостью связывать каждый кристалл с отдельными соединительными проводами и включать механизм для рассеивания тепла. Основным недостатком вложенных светодиодов на печатной плате является потеря света от краев устройств. Третий метод заключается в размещении кристалла светодиода в зеркальном колодце, который служит отражателем, а затем в упаковке этих блоков на печатную плату. Однако, поскольку отражатели больше отдельных матриц, этот метод приводит к более низкой плотности упаковки.

Поскольку каждый светодиодный кристалл представляет собой отдельный источник света, когда большая диодная матрица строится с использованием нескольких устройств, сбор излучаемого света требует другой стратегии, чем используется с обычными лампами. Самый эффективный механизм для сбора света от вложенных светодиодов включает применение матрицы микролинз, которая расположена на надлежащем расстоянии от печатной платы диода. Подходящая матрица линз может быть изготовлена ​​из формованного пластика или стекла и должна быть спроектирована так, чтобы каждый светодиод имел отдельную собирающую линзу.Затем матрица микролинз проецирует свет от отдельных источников в макроскопическую коллекторную линзу оптической системы микроскопа с меньшей числовой апертурой и большим фокусным расстоянием, чем это требовалось бы для традиционной лампы. В качестве дополнительного преимущества этот тип оптической системы демонстрирует более низкую степень хроматической и сферической аберрации. Основная цель конструкции микролинзы-светодиода (как и любого другого источника освещения) состоит в том, чтобы захватить как можно больше света и эффективно доставить его в угол приема оптической системы освещения микроскопа, чтобы полностью и однородно заполнить конденсорная (или объективная) апертурная диафрагма с осевым параллельным светом.Светодиоды белого света

Наиболее широко используемые светодиоды нынешнего поколения в основном представляют собой монохроматические излучатели высокой яркости, но для все большего числа применений (таких как микроскопия проходящего света) требуется широкий спектр или белый свет. Существует два основных подхода к получению белого света от устройств, которые в основном являются монохроматическими. Один метод основан на объединении трех разных цветов диодов в одной оболочке или различных полупроводниковых материалов в общем кристалле (в такой пропорции, что на выходе получается белый цвет).Другой метод использует фиолетовый или ультрафиолетовый светодиод для выработки энергии, возбуждающей вторичный люминофор, который затем излучает белый свет (см. Рисунок 7 (а)). Светодиоды белого света потенциально очень энергоэффективны по сравнению с лампами накаливания. Например, в то время как обычные источники света демонстрируют среднюю мощность от 15 до 100 люмен на ватт, эффективность белых светодиодов, по прогнозам, достигнет более 300 люмен на ватт в результате постоянного развития. Возможно, наиболее важным критерием выбора светодиода белого света является средняя цветовая температура профиля излучения, которая колеблется от примерно 4500 K до 8000 K, в зависимости от свойств устройства.Выбор наилучшего соответствия цветов для оптической микроскопии должен основываться на технических характеристиках детектора и возможностях программного обеспечения, но значения, близкие к 5500 K, должны быть оптимальными.

Комбинация красного, зеленого и синего диодов в одном корпусе или в ламповом узле, содержащем кластер диодов, позволяет генерировать белый свет или любой из 256 цветов за счет использования схемы, которая управляет тремя диодами независимо ( Рисунок 7 (б)). В приложениях, где требуется полный спектр цветов от единого точечного источника, этот тип формата диодов RGB является предпочтительным методом.Однако большинство диодов белого света изготавливаются с использованием светодиода, излучающего на короткой длине волны (от 365 до 450 нанометров; от ультрафиолета до синего), и преобразователя длины волны , который поглощает свет от диода и подвергается вторичной эмиссии на более длинных волнах. Такие светодиоды излучают свет с двумя или более длинами волн, которые при объединении выглядят как белые. Качество и спектральные характеристики комбинированного излучения зависят от материалов, из которых изготовлено устройство. Наиболее распространенные материалы, преобразователи длины волны, называются люминофорами, которые представляют собой материалы, которые проявляют люминесценцию, когда они поглощают энергию от другого источника излучения.Светодиодные Лампы

Одним из преимуществ использования светодиодов для освещения в флуоресцентной микроскопии является то, что каждая разновидность этих полупроводниковых устройств имеет аналогичную эффективность преобразования энергии с излучением, ограниченным узким диапазоном длин волн, а светодиоды работают при гораздо более низкой температуре, чем дуговые лампы или лампы накаливания. . В результате для достижения того же оптического выхода, что и у традиционного источника света, требуется гораздо меньше электроэнергии. Кроме того, светодиоды значительно компактнее, чем дуговые лампы, и их можно прикрепить непосредственно к радиатору, который легко охлаждается с помощью небольшого вентилятора с компьютерным управлением.Такая технология позволяет устанавливать светодиодные источники непосредственно внутри системы микроскопа, ближе к образцу, чтобы потенциально избежать значительной потери интенсивности света (часто превышающей 95 процентов), которая происходит со всеми источниками света, когда они проецируются через оптическую цепь. Несмотря на такой высокий уровень гибкости, следует отметить, что источники на основе светодиодов абсолютно нуждаются в эффективном теплоотводе, поскольку работа при температуре выше комнатной снижает их ожидаемый срок службы и приводит к потере эффективности оптического выхода.

Оптический выход типичного светодиода (измеряемый как полный поток излучения) приблизительно пропорционален уровню тока, подаваемого на устройство. При проектировании источников питания светодиодов необходимо учитывать время отклика (порядка микросекунд), нелинейность зависимости напряжения от излучения и максимальный рекомендуемый ток возбуждения. Еще одна первоочередная задача — это уровень собственного шума светодиодов, хотя эти устройства гораздо более стабильны (по крайней мере, на порядок), чем вольфрамовые галогенные или дуговые лампы.Дальнейшие соображения должны включать возможность быстрого переключения или модуляции светодиодов для приложений в микроскопии. Несмотря на то, что соотношение между входным током и светоотдачей может быть нелинейным, его можно точно измерить и соответствующим образом откалибровать источник питания. В качестве альтернативы линейное управление может быть достигнуто с помощью широтно-импульсной модуляции, которая управляет интенсивностью светодиода, изменяя количество времени, в течение которого диод находится во включенном состоянии относительно выключенного состояния. Такая конструкция позволяет относительно воспроизводимо изменять интенсивность света, изменяя ток возбуждения, тем самым устраняя необходимость в заслонках или фильтрах нейтральной плотности.

На рисунке 8 (а) представлена ​​типичная электронная схема, предназначенная для управления одним синим светодиодами с поверхностным излучением, который можно использовать для флуоресцентного освещения. Интенсивность выхода светодиода регулируется с помощью потенциометра, а излучение можно включать и выключать с помощью сигнала переключения, полученного от слаботочного 5-вольтового входа TTL (предпочтительно исходящего от главного компьютера). При настройке фонаря для нескольких светодиодов необходимо учитывать безопасный максимальный ток возбуждения для каждого диода.Светодиоды из одной партии (и одного дистрибьютора) могут значительно различаться (до одного вольта) по прямому падению напряжения, а также по другим электрическим свойствам из-за внутренних производственных изменений, возникающих из-за различных источников, включая неоднородности в сырье. Таким образом, чтобы поддерживать постоянную производительность между диодными блоками, необходимо заранее определить соотношение между удерживающим напряжением и током для каждого светодиода, который будет использоваться в индивидуальной лампе. В качестве примера работы светодиода соотношение между временем отклика светодиода на входной сигнал прямоугольной формы показано на рисунке 8 (b).Обратите внимание на то, насколько интенсивность светодиода соответствует скачку напряжения.

В ситуациях, когда для широкополосного освещения требуются светодиоды белого света, можно использовать одноканальный источник тока, при этом интенсивность и переключение регулируются путем изменения тока, протекающего через один или несколько светодиодов, которые согласованы по рабочим характеристикам. В более сложных сценариях используются сложные конфигурации светодиодов (объединение нескольких матриц с разными профилями излучения) для получения либо узкополосного излучения для флуоресценции, либо белого света для освещения светлого поля.Этими более сложными конструкциями можно управлять с помощью многоканального источника тока, который способен изменять интенсивность или длину волны излучения в микросекундном (или даже наносекундном) масштабе времени. Этот тип источника питания, называемый импульсным режимом , переключение , полезен в технологиях, требующих чрезвычайно коротких световых импульсов, например, при визуализации на протяжении всего срока службы. Схема импульсного режима полезна для преодоления сдвигов в пиковой длине волны излучения из-за неоднородности светодиодов путем предварительной настройки каждого диодного блока на пиковый ток, необходимый для получения желаемой выходной длины волны.Таким образом, средняя яркость источника может регулироваться путем изменения ширины импульса при фиксированном пиковом токе, что обеспечивает контролируемый спектральный выход. Как показано на Рисунке 8 (b), оптический выход следует за импульсом тока без значительной задержки, и возможны частоты импульсной модуляции в диапазоне мегагерц.

За последние несколько лет было введено несколько коммерческих светодиодных фонарей для флуоресцентной и широкопольной микроскопии в проходящем свете (белый свет), пример которой показан на рисунке 9.Лампа на Рисунке 9 предназначена для непосредственного соединения с входным портом осветителя микроскопа и вмещает до четырех независимо управляемых модульных светодиодов для последовательного или одновременного возбуждения нескольких флуорофоров. Отдельные светодиодные модули можно легко заменить, чтобы обеспечить возбуждение флуоресценции во всем видимом и ультрафиолетовом спектре. Модульная конструкция предназначена для обеспечения того, чтобы будущие светодиоды, независимо от их конфигурации, можно было сделать совместимыми для использования в ламповом домике.Многоцветные флуоресцентные изображения, полученные с помощью этого светильника (получившего название Colibri и производимого ZEISS), отличаются очень высокой контрастностью и большим динамическим диапазоном.

Среди преимуществ встроенного светодиодного фонаря — возможность настраивать интенсивность освещения для каждого диода в соответствии с требуемым временем интеграции камеры, а не использовать несколько настроек камеры. Кроме того, управление яркостью и переключение светодиодов является чисто электронным, что устраняет механические заслонки и фильтрующие колеса для большей скорости и устойчивости к колебаниям.Низкий напор светодиодов, которые с высокой эффективностью преобразуют электричество в свет, как обсуждалось выше, устраняет необходимость в вентиляторах или вспомогательных охлаждающих устройствах. Кроме того, поскольку светодиоды не находятся под высоким давлением, их режим отказа безвреден (без взрывов) по сравнению с дуговыми лампами.

Изобретение светодиодной лампы — Атлантика

Попытка создать полупроводниковый лазер привела к совершенно новому устройству.

Одно из первых применений светодиодов было в качестве индикаторных ламп. (Роберт Хоуи / Flickr)

В 1962 году, когда ему было 33 года, ученый Ник Холоньяк-младший., создал первый практический видимый светодиод. В GE его назвали «волшебным». Кто-то на самом деле написал это на обратной стороне — вот Холоняк, показывающий маленький диод (мы пропускаем некоторые фрагменты видео, но если вы хотите увидеть всю историю Холоняка, посмотрите все это целиком):

Холоняк не пытался создать свет, который заменит лампы накаливания. Он пытался сделать лазер. В этом видео, прямо перед тем, как показать светодиод, он рассказывает о своей работе, проводя исследовательскую работу — создавая «устройства, которых не было, пока мы их не сделали.«(Звучит весело, правда?)

Одним из устройств, которого не существовало, был полупроводниковый лазер. Другие ученые GE работали над созданием инфракрасного полупроводникового лазера, поэтому Холоняк решил, что он сделает видимый. (Мыслящее существо:» Если они смогут сделать лазер, я смогу сделать лазер лучше, чем любой из них ».) Холоняк не был достаточно быстрым, чтобы сделать первый полупроводниковый лазер — инфракрасный появился на несколько недель раньше его. тем не менее, он создал этот маленький полупроводниковый светильник.Он был красным, это признак фосфида арсенида галлия (GaAsP), сплава, который Холоняк наслоил в диод.

Ученые знали с начала 20 века, что некоторые полупроводники при подаче электрического тока загораются. Но это был первый раз, когда кто-то превратил эти знания в практическую лампу. В течение года GE продавала светодиоды по 260 долларов за штуку. Через десять лет появился зеленый светодиод, а затем желтый, разработанный одним из учеников Холоняка, а компания Monsanto, создавшая GaAsP, создала свою собственную крошечную светодиодную лампочку.

Холоняк с самого начала истории светодиодов чувствовал, что эти маленькие, эффективные источники света могут заменить неуклюжие лампы накаливания, которые тогда освещали мир. По его словам в 2012 году, он не думал, что на это уйдет 50 лет. Светодиоды загорелись маленькими, как маленькие индикаторы на электрическом оборудовании. IBM использовала их в печатных платах еще в 1964 году. Они вошли в цифровые часы 1970-х годов. К концу 1980-х они появились на светофорах и стоп-сигналах.

Сейчас светодиоды вытесняют лампы накаливания. В конце видео GE есть еще один замечательный момент, когда Холоняк обращается со 100-ваттной лампой GE. «Я думал, это будет неуклюже», — говорит он и улыбается. Но нет, они выглядят довольно шикарно. И они тоже только дешевеют.

Светодиод: Что такое светодиод?

LED получает много эфирного времени. Это обычно происходит, когда новые технологии производят фурор на открытом рынке.

Здесь, в блоге Lighting Insights, авторы Regency включили слово «LED» в заголовок статьи почти 25 раз на сегодняшний день, и этот акроним включен почти в каждый пост.

Но несмотря на все разговоры о технологии — как здесь, так и в других местах — сколько людей действительно знают, что такое светодиоды и как они работают? Что такое светодиод?

Для начала, LED означает «светоизлучающий диод».

Хорошо, но что такое диод и как он излучает свет?

Это все вопросы, которые стоит задать. Давайте углубимся в основы светодиодов, чтобы помочь вам понять, как они работают, на что они способны и какими они будут в будущем.

Как работают светодиоды?

Если вы хоть немного знакомы с принципами работы ламп накаливания, то эти знания бесполезны, когда дело доходит до понимания того, как работают светодиоды.

Светодиодная технология

настолько отличается от всего, что мы видели раньше.

На схеме ниже показаны основные компоненты средней светодиодной лампы.

Хотите узнать, как меняется технология ламп накаливания? Ознакомьтесь с нашим сообщением: «Инновация Массачусетского технологического института по переработке света может спасти лампу накаливания».

Вот определение, которое вы найдете в нашем загружаемом глоссарии освещения под заголовком «LED»:

«Полупроводниковое устройство, излучающее видимый свет, когда через него проходит электрическая валюта.”

Иначе говоря, светодиод — это волшебство.

Хорошо, если вы действительно хотите получить техническую информацию об этом, мы можем.

(Если вы ищете что-то более практичное, вы можете сразу перейти к: ‘ Светодиодные лампы лучше ламп накаливания и люминесцентных?’)

Вот пример того, как работает типичный современный светодиод:

1. Перед тем, как излучать какой-либо свет, электричество должно сначала пройти через драйвер светодиода .Что за драйвер? Что ж, в отличие от люминесцентных ламп, светодиоды не требуют балластов. Вместо этого большинство используют драйверы для управления электричеством (хотя есть светодиоды без драйверов, которые начинают прорываться на рынок).

   Драйверы делают две вещи. Во-первых, они преобразуют электричество в постоянный ток или DC. Во-вторых, они контролируют это электричество — сигнализируя о регулировке яркости, реагируя на изменения напряжения и т. Д.

2. Диод, который является наиболее простым типом полупроводника, светится, когда через него проходит электричество.Так мы получаем свет от светодиода. Часто несколько диодов объединяются в одну светодиодную матрицу , , что позволяет лампе производить больше света.

   Когда электричество попадает на диод, он излучает свет, проходящий через люминофорное покрытие. Роль этого покрытия заключается в улучшении качества света, исходящего от диода, и определении цветовой температуры света.

3. Представьте себе это теплое, манящее, равномерное сияние традиционной настольной лампы. Светодиоды не такие естественные — они излучают свет в одном направлении.Сегодняшние инженеры по свету добились больших успехов, используя сложные рассеиватели или оптика , которые изгибают, смягчают или отражают свет, исходящий от диодов, чтобы имитировать светоотдачу традиционной настольной лампы, прожектора или чего-либо еще. между.
4. Есть еще один последний компонент светодиодных ламп, который имеет решающее значение для их долговечности — это радиатор . Почему это так важно? Радиатор отводит тепло от диодов, предохраняя их от преждевременного выхода из строя, что позволяет продлить срок их службы.Этот компонент часто бывает в виде тепловых ребер .

   И хотя многие новые светодиодные лампы скрывают тепловые ребра внутри лампы или вообще используют другую конструкцию рассеивания тепла, важно знать роль радиатора.

Подведем итоги.

Что такое светодиод?

Светоизлучающий диод (LED) — это технология освещения, в которой для получения светящегося света используется полупроводниковое устройство. Это универсальная электронная осветительная техника

Светодиодные лампы лучше ламп накаливания и люминесцентных?

Светодиодная технология

, безусловно, выгодно отличается от ламп накаливания и люминесцентных ламп в нескольких ключевых областях.Вероятно, они наиболее широко известны как более энергоэффективные, чем традиционные технологии.

Но не завышена ли ценность энергоэффективности? Что, если в вашей компании нет особой ценности для экологически чистых методов ведения бизнеса? Стоит ли вам по-прежнему заботиться об этом?

Что ж, скорее всего, в вашей компании есть много выгодных предложений для экономии денег.

Понимание общей стоимости освещения — это первое, на что вам следует обратить внимание, если вы пытаетесь определить, подходит ли вам светодиодное освещение.

Вот как разбивается общая стоимость традиционных источников освещения:

• Электроэнергия составляет 77 процентов затрат на освещение
• Еще 11 процентов идет на оплату работы по обслуживанию освещения — замену перегоревших лампочек, старых балластов и т. Д.
• Восемь процентов общей стоимости освещения приходится на HVAC, необходимое для компенсации тепла, выделяемого при освещении
• Три процента стоимости составляют фактические затраты на материалы или лампы
• Итого один процент входит в стоимость утилизации сгоревших продуктов

Подробнее: ‘Сколько стоит освещение? Общая стоимость освещения ‘

Многие современные светодиоды в пять-семь раз дороже, чем сравнительно яркие лампы накаливания — в два или три раза дороже, чем компактные люминесцентные лампы (КЛЛ).Однако технологически они чрезвычайно продвинуты: некоторые из них имеют возможность настройки для точной цветопередачи, а другие способны излучать дополнительный свет на определенных длинах волн, чтобы сделать определенные цвета более яркими в свете светодиода. И пастбища выглядят достаточно зелеными для продолжения инноваций в светодиодах — их коэффициент цветопередачи становится все лучше и лучше, поскольку они одновременно становятся более эффективными.

Вот подробный обзор того, как современные светодиоды сравниваются с традиционными источниками освещения на основе стандартных критериев.

Сравнение настольных ламп мощностью 60 Вт: лампы накаливания, компактные люминесцентные и светодиодные

	Лампа накаливания	Компактный люминесцентный	Светодиод для подрядчиков	светодиод
Средняя стоимость	$ 0,50	$ 2,50	* 3,00 долл. США	* 6,00 долл. США
Люмен	580	780	800	800
Мощность	60	13	9	9
Люмен / Вт	9.67	78	89	89
Средний срок службы	2,500	10 000	11 000	25 000

* Светодиоды сильно различаются по цене и характеристикам. Вышеуказанные цены относятся к стандартным светодиодным лампам с регулируемой яркостью 60 Вт.

История светодиодов

Теперь, когда вы познакомились с основными функциями светодиодов, было бы полезно понять, откуда они взялись.

Технология светоизлучающих диодов была впервые запатентована учеными Texas Instruments в 1961 году. Впервые они появились на рынке в 1962 году, но были узкоспециализированными и с конца 1960-х годов в основном использовались в качестве маленьких красных индикаторов на электрических устройствах.

На самом деле только в 2000-х годах светодиоды стали жизнеспособным источником общего освещения, достигнув 100 люмен на ватт в 2006 году. Сегодня пастбища достаточно зеленые для развития светодиодов. Только в прошлом году мы увидели ряд значительных достижений в области светодиодов, и нет оснований полагать, что такие инновации в ближайшее время замедлятся.

Компания Sylvania опубликовала полезную исчерпывающую хронологию развития светодиодных технологий, которую мы подкрепили графикой ниже:

.

No related posts.