Инновации на стыке технологий

    В последние годы светодиоды стали особенно популярны. Об их особенностях и преимуществах написано много статей, постоянно ведутся дискуссии о возможностях и перспективах замены ими ламповых источников света. Одновременно с этим стоит отметить, что на сегодняшний день до конца не сложилось четкое понимание возможностей применения светодиодов. Поэтому ситуация на рынке светодиодных решений скорее напоминает броуновское, чем поступательное движение.

    Понятие светодиод (СД, Light-emitting diode, LED) означает полупроводниковый диод, излучающий свет при прохождении через него электрического тока. Если ток протекает через p-n-переход в прямом направлении, то носители заряда (электроны и «дырки») рекомбинируют с излучением фотонов. Область p-n перехода называется активной областью светодиода, а процесс излучения света при протекании электрического тока носит название электролюминесценции. Цвет свечения светодиода определяется длиной волны излучения, которая зависит от химического состава материала активной области (связана обратной зависимостью с шириной запрещенной зоны Eg полупроводника). Излучаемый свет лежит в узком диапазоне спектра, поэтому в определенных пределах можно считать излучение кристалла светодиода монохроматическим. Корпуса светодиодов изготавливаются из различных материалов и разной формы, с выводами или для поверхностного монтажа. В корпусе могут находиться один или несколько кристаллов (однокристальные и многокристальные светодиоды), соединенных в группы параллельно или последовательно — с индивидуальными выводами для подключения.

    Также существуют светодиоды, корпуса которых представляют собой печатную плату на стеклотекстолитовой, алюминиевой или керамической основе, на которую монтируются один или несколько кристаллов. Плата имеет отверстия для монтажа, контактные площадки или разъемы для электрического соединения. Здесь же могут быть смонтированы компоненты драйвера питания. Такие изделия можно назвать светодиодными модулями или матрицами. Современные светодиоды условно подразделяются по потребляемой мощности на несколько основных групп: индикаторные, сверхъяркие и мощные. Индикаторные светодиоды — это компактные приборы с относительно небольшой силой света (до 100 мкд). Номинальный ток около 20 мА. Обычно они выпускаются в стандартном корпусе с диаметром основания 3 или 5 мм. Применяются, как правило, в оптических индикаторах. Сверхъяркие (англ. High Brightness LEDs, HB-LEDs) светодиоды обычно изготавливаются на основе полупроводниковых кристаллов малого и среднего размера (от 200.200 мкм до 500.500 мкм). Они имеют достаточно высокие светотехнические характеристики (сила света до 10 кд, средний световой поток в белом цвете порядка 20–30 лм и более). Рабочий диапазон токов от примерно 20 мА до 150–200 мА. Изделия могут быть выполнены в стандартном корпусе с выводами (диаметр основания 3, 5 или 10 мм) или в корпусе для поверхностного монтажа (SMDсветодиоды).

   Сверхъяркие светодиоды имеют широкий спектр применений: световая реклама, дорожные светофоры и указатели, автомобильная светотехника, экраны, мобильные телефоны и т. д. Мощные светодиоды имеют самые крупные кристаллы и наибольшие значения светового потока (более 50 лм/Вт для белого цвета). Потребляемая мощность в номинальном режиме (ток 350 мА) составляет около 1 Вт. Допускается применение при токах 500 и 700 мА, повышение рабочего тока позволяет увеличить световой поток, при этом наблюдается уменьшение световой отдачи. Мощные светодиоды выпускаются в корпусе для поверхностного монтажа (SMD-корпусе). Основное их применение — различные виды освещения: архитектурное, аварийное и эвакуационное, общее.