Quale dispositivo funziona in modo simile ai LED NUV?
doc-9178
I LED bianchi possono essere realizzati anche con il rivestimento di LED vicino all' ultravioletto (NUV) con una miscela di fosfori a base di europio ad alta efficienza che emettono rosso e blu, più rame e zinco solfuro (ZnS: Cu, Al) color alluminio che emette verde. Questo è un metodo analogo al funzionamento delle lampade fluorescenti. Questo metodo è meno efficiente rispetto ai LED blu con YAG: Ce fosforo, in quanto lo spostamento Stokes è più grande, quindi più energia viene convertita in calore, ma produce luce con migliori caratteristiche spettrali, che rendono il colore migliore. Grazie alla maggiore emissione radiativa dei LED ultravioletti rispetto a quelli blu, entrambi i metodi offrono una luminosità paragonabile. Si teme che la luce UV possa fuoriuscire da una sorgente luminosa difettosa e causare danni agli occhi o alla pelle umana.
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doc-9195
La luce proveniente dai LED può essere modulata molto rapidamente in modo da essere utilizzata in modo estensivo nella fibra ottica e nelle comunicazioni ottiche a spazio libero. Questo include i telecomandi, come per televisori, videoregistratori e computer a LED, dove vengono spesso utilizzati LED a infrarossi. Gli optoisolatori utilizzano un LED combinato con un fotodiodo o fototransistor per fornire un percorso del segnale con isolamento elettrico tra due circuiti. Ciò è particolarmente utile nelle apparecchiature mediche in cui i segnali provenienti da un circuito di sensori a bassa tensione (di solito alimentati a batteria) a contatto con un organismo vivente devono essere isolati elettricamente da eventuali guasti elettrici in un dispositivo di registrazione o monitoraggio che funziona a tensioni potenzialmente pericolose. Un optoisolatore consente inoltre di trasferire informazioni tra circuiti che non condividono un potenziale comune di terra.
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doc-9166
Il sintomo più comune di guasto LED (e laser a diodi) è il graduale abbassamento dell' emissione luminosa e la perdita di efficienza. Anche i guasti improvvisi, sebbene rari, possono verificarsi. I primi LED rossi erano notevoli per la loro breve durata. Con lo sviluppo di LED ad alta potenza i dispositivi sono sottoposti a temperature di giunzione e densità di corrente più elevate rispetto ai dispositivi tradizionali. Ciò provoca stress sul materiale e può causare una precoce degradazione dell' uscita della luce. Per classificare quantitativamente la vita utile in modo standardizzato è stato suggerito di utilizzare L70 o L50, che sono i tempi di funzionamento (tipicamente dati in migliaia di ore) in cui un determinato LED raggiunge rispettivamente il 70% e il 50% della potenza luminosa iniziale.
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doc-9168
Il primo LED blu-violetto con nitruro di gallio drogato al magnesio è stato realizzato alla Stanford University nel 1972 da Herb Maruska e Wally Rhines, dottorandi in scienza dei materiali e ingegneria. All' epoca Maruska era in congedo dai Laboratori RCA, dove ha collaborato con Jacques Pankove sul lavoro correlato. Nel 1971, l' anno dopo la partenza di Maruska per Stanford, i suoi colleghi dell' RCA Pankove ed Ed Miller dimostrarono la prima elettroluminescenza blu da nitruro di gallio drogato allo zinco, anche se il successivo dispositivo Pankove e Miller costruito, il primo vero e proprio diodo luminoso al nitruro di gallio, emetteva luce verde. Nel 1974 l' U. S. Patent Office ha concesso a Maruska, Rhines e al professore di Stanford David Stevenson un brevetto per il loro lavoro nel 1972 (U. S. Patent US3819974 A) e oggi il magnesio doping del nitruro di gallio continua ad essere la base per tutti i LED blu commerciali e i diodi laser. Questi dispositivi costruiti all' inizio degli anni Settanta avevano un' emissione di luce troppo scarsa per poter essere utilizzati in modo pratico e la ricerca sui dispositivi al nitruro di gallio ha subito un rallentamento.
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doc-9169
Alla fine degli anni' 80, le scoperte chiave nella crescita epitassiale GaN e nel doping di tipo p hanno inaugurato l' era moderna dei dispositivi optoelettronici basati su GaN. Basandosi su questa base, il Dr. Moustakas dell' Università di Boston ha brevettato un metodo per produrre LED blu ad alta luminosità utilizzando un nuovo processo in due fasi. Due anni dopo, nel 1993, i LED blu ad alta luminosità sono stati nuovamente dimostrati da Shuji Nakamura di Nichia Corporation utilizzando un processo di crescita del nitruro di gallio simile a quello del Dr. Moustakas. Sia il Dr. Moustakas che il Sig. Nakamura hanno ottenuto brevetti separati, il che ha confuso la questione di chi era l' inventore originale (in parte perché sebbene il Dr. Moustakas abbia inventato il suo primo, il Dr. Nakamura ha depositato per primo).
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doc-9171
Alla fine degli anni' 90, i LED blu sono diventati ampiamente disponibili. Hanno una regione attiva costituita da uno o più pozzi InGaN quantum inseriti tra strati più spessi di GaN, detti strati di rivestimento. Variando la frazione In/Ga relativa nei pozzetti quantistici InGaN, l' emissione luminosa può in teoria variare da viola a ambra. Il nitruro di gallio all' alluminio (AlGaN) di varia frazione di Al/Ga può essere utilizzato per la produzione di rivestimenti e strati quantici per LED ultravioletti, ma questi dispositivi non hanno ancora raggiunto il livello di efficienza e maturità tecnologica dei dispositivi InGaN/GaN blu/verde. Se in questo caso viene utilizzato GaN non legato per formare gli strati attivi del pozzo quantistico, il dispositivo emetterà luce ultravioletta con una lunghezza d' onda di picco centrata intorno ai 365 nm. I LED verdi prodotti dal sistema InGaN/GaN sono molto più efficienti e luminosi rispetto ai LED verdi prodotti con sistemi di materiali non al nitruro, ma i dispositivi pratici mostrano ancora un' efficienza troppo bassa per le applicazioni ad alta luminosità.
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doc-9182
I LED ad alta potenza (HP-LED) o i LED ad alta potenza (HO-LED) possono essere pilotati a correnti da centinaia di mA a più di un ampere, rispetto alle decine di mA per gli altri LED. Alcuni possono emettere oltre un migliaio di lumen. Sono state raggiunte densità di potenza LED fino a 300 W/cm2. Poiché il surriscaldamento è distruttivo, i LED HP-LED devono essere montati su un dissipatore di calore per consentire la dissipazione del calore. Se il calore di un LED HP-LED non viene rimosso, il dispositivo si guasta in pochi secondi. Un LED HP-LED può spesso sostituire una lampadina ad incandescenza in una torcia o essere impostato in un array per formare una potente lampada LED.
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doc-9161
I primi LED commerciali sono stati comunemente utilizzati come sostituti di lampade ad incandescenza e indicatori al neon, e in display a sette segmenti, prima in apparecchiature costose come attrezzature di laboratorio ed elettroniche di prova, poi in apparecchi come televisori, radio, telefoni, calcolatrici e orologi (vedi elenco degli usi del segnale). Fino al 1968, i LED visibili e a infrarossi erano estremamente costosi, dell' ordine di 200 USD per unità, e quindi poco pratici. La Monsanto Company è stata la prima organizzazione a produrre in serie LED visibili, utilizzando il fosfuro di arseniuro di gallio (GaAsP) nel 1968 per produrre LED rossi adatti per gli indicatori. Hewlett Packard (HP) ha introdotto i LED nel 1968, utilizzando inizialmente GaAsP fornito da Monsanto. Questi LED rossi erano abbastanza luminosi da poter essere utilizzati solo come indicatori, in quanto l' emissione luminosa non era sufficiente per illuminare un' area. Le letture nelle calcolatrici erano così piccole che le lenti in plastica sono state costruite sopra ogni cifra per renderle leggibili. Più tardi, altri colori divennero ampiamente disponibili e apparvero in apparecchi e attrezzature. Negli anni' 70 Fairchild Optoelectronics produceva dispositivi LED di successo commerciale a meno di cinque centesimi ciascuno. Questi dispositivi impiegavano chip di semiconduttori composti fabbricati con il processo planare inventato dal Dr. Jean Hoerni alla Fairchild Semiconductor. La combinazione di lavorazione planare per la fabbricazione di trucioli e metodi di confezionamento innovativi ha permesso al team di Fairchild, guidato dal pioniere dell' optoelettronica Thomas Brandt, di ottenere le necessarie riduzioni dei costi. Questi metodi continuano ad essere utilizzati dai produttori di LED.
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doc-9186
Un filamento LED è costituito da più dadi LED collegati in serie su un substrato longitudinale comune che formano una barra sottile che ricorda un filamento a incandescenza tradizionale. Questi vengono utilizzati come alternativa decorativa a basso costo per le lampadine tradizionali, che in molti paesi vengono gradualmente eliminate. I filamenti richiedono una tensione piuttosto alta per illuminare alla luminosità nominale, permettendo loro di lavorare in modo efficiente e semplice con le tensioni di rete. Spesso un raddrizzatore semplice e limitatore di corrente capacitiva sono impiegati per creare una sostituzione a basso costo per una lampadina tradizionale senza la complessità di creare un convertitore di corrente alta e a bassa tensione, che è richiesto dai LED monoblocco. Di solito sono imballati in un involucro sigillato con una forma simile a quella delle lampade che sono stati progettati per sostituire (ad es. una lampadina) e riempito con azoto inerte o anidride carbonica per eliminare efficacemente il calore.
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doc-9192
Dispositivi di ascolto assistivo in molti teatri e spazi simili utilizzano array di LED a infrarossi per inviare il suono ai ricevitori degli ascoltatori. I diodi emettitori di luce (così come i laser a semiconduttore) sono utilizzati per inviare dati su molti tipi di cavi in fibra ottica, dall' audio digitale attraverso i cavi TOSLINK ai collegamenti in fibra ad altissima larghezza di banda che formano la spina dorsale di Internet. Per qualche tempo, i computer erano comunemente dotati di interfacce IrDA, che permettevano loro di inviare e ricevere dati alle macchine vicine tramite infrarossi.
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doc-7973
La trasmissione di dati IR è utilizzata anche nella comunicazione a corto raggio tra periferiche informatiche e assistenti digitali personali. Questi dispositivi sono generalmente conformi agli standard pubblicati da IrDA, l' Associazione Dati Infrarossi. I telecomandi e i dispositivi IrDA utilizzano diodi emettitori di luce a raggi infrarossi (LED) per emettere radiazioni infrarosse focalizzate da una lente di plastica in un fascio stretto. Il fascio è modulato, cioè acceso e spento, per codificare i dati. Il ricevitore utilizza un fotodiodo al silicio per convertire la radiazione infrarossa in corrente elettrica. Risponde solo al segnale rapidamente pulsante creato dal trasmettitore e filtra la radiazione infrarossa che cambia lentamente dalla luce ambiente. Le comunicazioni a infrarossi sono utili per l' uso indoor in aree ad alta densità di popolazione. L' IR non penetra nelle pareti e quindi non interferisce con altri dispositivi nei locali adiacenti. L' infrarosso è il modo più comune per i telecomandi per comandare le apparecchiature. I protocolli di controllo remoto a infrarossi come RC-5, SIRC, sono utilizzati per comunicare con l' infrarosso. l' associazione di dati infrarossi.
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