Источники оптического излучения

Источник оптического излучения используют следующие физические эффекты: свечение нагретого тела (лампы накаливания), излучение при газовом разряде (неоновые лампы), электролюминесценция (светодиоды и неоновые лампы с люминесцентным покрытием), индуцированное излучение (лазеры и лазерные светодиоды). В электронике используются все виды излучения. Но наиболее широкое распространение получили светодиоды, обладающие минимальными габаритами. большим сроком службы, высоким КПД.

Светодиоды

Светодиоды являются некогерентными источниками излучения. Светодиоды изготавливаются на основе арсенидов и фосфитов галлия, индия и алюминия с проводимостями n и р – типа.

Основу светодиодов составляет p-n переход из материалов, имеющих широкую запрещенную зону. При протекании тока через переход в прямом направлении происходит рекомбинация основных и не основных носителей заряда с выделением энергии. В германиевых и кремниевых диодах эта энергия идет на нагрев материала диода, при широкой запрещенной зоне излучение более интенсивно и часть энергии выделяется в виде излучение. Для получения заданного спектра, в том числе и видимого, в полупроводник добавляют люминофор на основе фосфора или его солей. Наибольшее распространение получили светодиоды с инфракрасным, красным, зеленым и желтым спектром излучения. Схема включения светодиода показана на рис. 1.34 Отличие светодиодов от выпрямительных диодов заключается в большем падении напряжения 2.5-4 В в прямом направлении и низком допустимом обратном напряжении.

Рис. 1.34 Схема включения светодиода

Светодиоды характеризуются рядом зависимостей:

Вольтамперной характеристикой U = f(I), рис. 1.35, а;

Зависимостью мощности излучения от прямого тока , рис. 1.35, б;

Спектральной характеристикой , рис. 1.35, в.

а) б) в)

Рис. 1.35 Основные зависимости для светодиодов

Для обеспечения направленного свечения используют отражатели и линзы, встроенные в прибор. КПД современных светодиодов достигает 50%, что позволяет использовать их в осветительных приборах.