Полупроводниковые излучатели с повышенной мощностью излучен

Л. Коган Полупроводниковые излучатели с повышенной мощностью излучения

    В последнее время повысился интерес к созданию светосигнальных приборов на основе светодиодов с увеличенным световым потоком. Планируется использовать их для обозначения вертолетных посадочных площадок, оградительных огней на высоких зданиях, створных огней в навигационных системах водных путей, в терапевтическом медицинском оборудовании и т. п.

    Значительный интерес проявляется также к созданию излучающих диодов инфракрасного диапазона с повышенной мощностью излучения. Эти приборы найдут применение в технике ночного видения, в системах оптической связи в атмосфере, в системах дистанционного управления бытовым и промышленным оборудованием, в охранных системах, в терапевтическом медицинском оборудовании и т. п.

    В статье приводятся результаты исследований и разработок НТЦ ОЭП "ОПТЭЛ" по созданию светодиодов и ИК-диодов с повышенной мощностью излучения. Применение этих приборов в светосигнальной и радиотехнической аппаратуре позволит повысить ее надежность и долговечность, вибро- и ударопрочность, а также снизить потребление электроэнергии.
Светодиоды с увеличенным световым потоком

    Поскольку светодиоды имеют относительно невысокую световую отдачу (10...20 лм/Вт) [1], то для увеличения светового потока или силы света необходимо увеличивать потребляемую электрическую мощность, что может быть достигнуто использованием нескольких кристаллов в одном приборе либо одного кристалла увеличенной площади при одновременном обеспечении эффективного теплоотвода.

    При разработке светодиодов с увеличенным световым потоком были использованы высокоэффективные излучающие структуры в системе GaInAlP/GaAs [2], эффективные отражатели бокового излучения кристаллов, оптически согласованные с полусферическим полимерным куполом, предусмотрены конструкторские решения по обеспечению эффективного теплоотвода от излучающих кристаллов при повышенных значениях потребляемой мощности.

    Светодиоды содержат 4 излучающих кристалла площадью ~0,07 мм2. В качестве кристаллодержателя использована ножка КТ-2 с наваренной медной пластиной. При параллельном соединении кристаллы непо-средственно монтируются токопроводящим серебросодержащим клеем на кристаллодержатель. При этом тепловое сопротивление прибора составляет RT " 28°С/Вт. Один из электрических потенциалов находится на корпусе прибора.

    При последовательном соединении кристаллы монтируются на металлизированную теплопроводящую керамику, установленную на ножке КТ-2. При этом RT светодиода составляет ~40°С/Вт. Электрическая цепь изолирована от корпуса.

Рис. 1. Конструкция светодиода:
1 - кристаллы; 2 - отражатель; 3 - теплопроводная керамическая пластина; 4 - кристаллодержатель; 5 - поимерная полисферическая линза

    Отражатель бокового излучения и полусферическая полимерная (n = 1,55) линза диаметра 7,5 мм (рис. 1) путем изменения соотношения S/R (S расстояние от вершины линзы до кристаллов, R радиус линзы) обеспечивают два варианта угла излучения: 35°± 5° и 55°± 5° (рис. 2).

Рис . 2. Типичная диашрамма направленности излучения светодиодов У-266 и У-267 с углом излучения 35° ± 5(1) и 55° ± 5(2), ИК-диодов У-192 (3)

Таблица 1. Оптические и электрические характеристики светодиодов из GaInAIP/GaAs типов У-266 и У-267 Тип прибора Цвет свечения, lmax, нм Сила света, JV, кд Угол излучения, 2Q0,5, град не менее типичная У-266Б
У-267Б красный 630 ± 5 10,0 12,0 35 ± 5 У-266Д
У-267Д желтый 592 ± 3 6,0 8,0 35 ± 5 У-266Г
У-267Г желто-зеленый 575 ± 3 6,0 8,0 35 ± 5 У-266Б-1
У-267Б-1 красный 630 ± 5 6,0 8,0 55 ± 5 У-266Д-1
У-267Д-1 желтый 592 ± 3 3,5 5,0 55 ± 5 У-266Г-1
У-267Г-1 желто-зеленый 575 ± 3 3,5 5,0 55 ± 5

    Примечание: значение силы света приведены для номинального режима работы приборов.

    Номинальный режим работы светодиода с параллельным соединением кристаллов (тип У-266): Iпр = 250 мА, Uпр " 2...2,2 В, светодиода с последовательным соединением кристаллов (тип У-267): Iпр = 60 мА, Uпр " 8,5...9,0 В. Примерное значение плотности тока через p-n структуру 90 А/см2. Разработанные светодиоды характеризуются высокими оптическими параметрами (табл. 1).

    Мощность излучения приборов У-266 и У267 составляет ~ 30√35 мВт (lmax " 630 нм) и ~ 7√10 мВт (lmax = 590 и 575 нм). КПД приборов, соответственно, ~ 7% и 1,8%.

    Высокая мощность излучения в красной области спектра может быть получена также при использовании многопроходных двойных гетероструктур (МДГС) в системе GaAlAs (табл. 2). Типичный КПД этих приборов составляет ~ 7,5%.
Таблица 2. Оптические и электрические характеристики светодиодов из GaAIAs типов У-266Ф и У-267А Тип прибора Цвет свечения, lmax, нм Входные параметры Мощность излучения, Ре, мВт Угол излучения, 2q0,5, град Iпр, мА Uпр, В, не более не менее типичная макс У-266А красный, 660+10-20 200 2,3 25,0 30,0 35,0 35 ± 5 У-267А красный, 660+10-20 50 9,0 25,0 30,0 35,0 35 ± 5

    Сила света светодиодов У-266А и У-267А составляет Jv = 3...5 кд. Полуширина спектральной полосы излучения светодиодов из GaInAlP/GaAs составляет Dl0,5 " 12...13 нм (желтое и желто-зеленое свечение), ~ 17 нм (красное свечение), светодиодов из GaAlAs Dl0,5 " 22 нм.

    Время нарастания и спада импульса излучения по уровням 0,1√0,9 не более 30 нс.

    Световой поток излучения вышеприведенных светодиодов из GaInAlP/GaAs составляет 5,5...7,0 лм для приборов с красным свечением (






Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2018 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.