Zvyšování kvality výuky technických oborů Klíčová aktivita V. 2 Inovace a zkvalitnění výuky směřující k rozvoji odborných kompetencí žáků středních škol Téma V. 2.3 Polovodiče a jejich využití Kapitola 10 Druhy LED diod Bc. Radim Miksa 30. 9. 2012
Obsah ÚVOD - ANOTACE... 1 1 DRUHY LED... 2 1.1 JEDNOBAREVNÉ (MONOCHROMATICKÉ) LED... 2 1.2 INFRAČERVENÉ (IR) LED... 2 1.3 ULTRAFIALOVÉ (UV) LED... 3 1.4 RGB DIODA... 3 1.5 KONTROLNÍ OTÁZKY... 3 2 DOPORUČENÁ LITERATURA... 4 3 POUŽITÁ LITERATURA A ZDROJE... 5 4 SEZNAM OBRÁZKŮ... 6
Úvod - anotace Výukový materiál se zabývá popisem různých typů LED diod. Výklad je na konci kapitoly doplněn kontrolními otázkami. Tento materiál je především určen pro 2. a 3. ročník oboru 39-41-L/01 Autotronik. Cílem tohoto materiálu je podpora zvládnutí daného výukového celku v předmětu Aplikovaná elektronika (AEL) a seznámení studentů se základními pojmy z oblasti polovodičové techniky. Po prostudování všech kapitol by měl student být schopen základní orientace v oblasti polovodičových součástek a jejich aplikací. 1
1 Druhy LED Podle toho jaké záření LED diody vytvářejí, je dělíme na ultrafialové (UV), infračervené (IR), jednobarevné (monochromatické), bílé, RGB, fluorescenční a laserové diody. Obrázek 1 - vlnová délka LED diod v nanometrech 1.1 Jednobarevné (monochromatické) LED Každá LED vyrobená pouze z jednoho druhu polovodiče má svou charakteristickou vlnovou délku, kterou je možné "nastavit" poměrem obsahu jednotlivých prvků (složek) polovodiče. Prakticky je možné vyrobit LED s vlnovými délkami od 250 do 3 500 nm. 1.2 Infračervené (IR) LED Od klasických elektroluminiscenčních diod (LED) se liší základním materiálem a hlavně tím, že jejich záření okem nevidíme. Přestože není toto záření viditelné, považujeme je za druh elektromagnetického vlnění. Aby v lidském oku vznikl vjem, muselo by mít záření (světlo) vlnovou délku 0,38 až 0,77 μm (viditelné světlo). Oblast vlnových délek nad 0,77 μm až do vlnové délky 100 μm, označujeme jako oblast infračerveného záření. Rozdělení jednotlivých pásem však nejde ostře ohraničovat. Záření z infračervené diody má jen nepatrnou energii a téměř veškeré záření má jednotnou vlnovou délku. Ke vzniku záření dochází uvolňováním fotonů v oblasti P-N přechodu mezi oběma polovodiči, kterými proud prochází, vlivem přiloženého napětí v propustném směru. Infračervené diody se používají v optoelektronických členech, kde pracují jako vysílače záření. Např. v dálkovém ovládání od televize můžeme vidět infračervené LED. Obrázek 2 - IR-LED 2
1.3 Ultrafialové (UV) LED Ultrafialové světlo je rozděleno do tří skupin. První skupina UV-A, které je poměrně neškodné má vlnovou délku od 315 do 400 nm. Asi 99 % UV záření, které dopadne na zemský povrch je ze spektrální oblasti UVA. Další je UV-B - který způsobuje spáleniny od slunce má vlnovou délku v rozsahu od 280 do 315 nm. Je z převážné většiny absorbováno ozónem ve stratosféře, resp. ozónové vrstvě. Poslední je skupina UV-C - jeho vlnová délka je nižší než 280 nm. Je velice škodlivé pro organizmy. Ultrafialová LED diody vyzařují UV-A. Běžná vlnová délka pro UV LED je 400 nm. To je přímo na hranici mezi fialovou a ultrafialovou, takže značná část vyzařovaného světla je viditelná. Používají se například v zařízeních pro kontrolu ochranných prvků bankovek, nebo jiných dokumentů. Upozornění nedívat se přímo do ultrafialové LED. Obrázek 3 - ultrafialová led dioda 1.4 RGB dioda RGB LED diody jsou vlastně jen 3 LED diody (červená, zelená, modrá), které sdílejí jedno pouzdro. Tři piny jsou pro každou barvu, a jeden pin je společný. Společný kolík je buď anoda, nebo katoda. Míchaní barev se provádí buď pomocí rezistorů nebo pomocí nastavitelných trimerů. Obrázek 4 - RGB LED dioda Další typy LED diod - například laserová dioda vyzařující zaostřené polarizované světlo (laserový paprsek). Laserová dioda s e používá například v CD, nebo například v laserové tiskárně. 1.5 Kontrolní otázky 1. Vyjmenujte jednotlivé typy LED diod. 2. K čemu se používají infračervené LED. 3. Z čeho se skládá RGB LED dioda? 4. Co znamená RGB? 3
2 Doporučená literatura 1. VOŽENÍLEK, Ladislav a Miloš ŘEŠÁTKO. Základy elektrotechniky I. 1. Vyd. Praha: SNTL, 1984. 303 s. ISBN 04-508-86 2. TKOTZ, Klaus. Příručka pro elektrotechnika. 2. dopl. vyd. Praha: Europa-Sobotáles, 2006. 623 s. ISBN 80-867-0613-3. 3. MALINA, Václav. Poznáváme elektroniku I. 1. vyd. České Budějovice: Kopp, 1994. 173 s. ISBN 80-858-2817-0. 4. BEZDĚK, Miloslav. Elektronika: učebnice. 3. vyd. České Budějovice: Kopp, 2008. ISBN 978-80-7232-359-32. 5. KESL, Jan. Elektronika: učebnice. 1. vyd. Havlíčkův Brod: Fragment, 1998. 86 s. ISBN 80-720-0261-9. 4
3 Použitá literatura a zdroje 1. VOŽENÍLEK, Ladislav a Miloš ŘEŠÁTKO. Základy elektrotechniky I. 1. Vyd. Praha: SNTL, 1984. 303 s. ISBN 04-508-86 2. TKOTZ, Klaus. Příručka pro elektrotechnika. 2. dopl. vyd. Praha: Europa-Sobotáles, 2006. 623 s. ISBN 80-867-0613-3. 3. KESL, Jan. Elektronika: učebnice. 1. vyd. Havlíčkův Brod: Fragment, 1998. 86 s. ISBN 80-720-0261-9. 5
4 Seznam obrázků OBRÁZEK 1 - VLNOVÁ DÉLKA LED DIOD V NANOMETRECH... 2 OBRÁZEK 2 - IR-LED... 2 OBRÁZEK 3 - ULTRAFIALOVÁ LED DIODA... 3 OBRÁZEK 4 - RGB LED DIODA... 3 6