発光ダイオード: 入門書

電気エネルギーの形を光エネルギーに変えることができる半導体は、発光ダイオード、または LED として知られています。 LED は、多くの場合、紫外線、可視光、赤外線の 3 つの波長のいずれかに従って分類されます。 半導体の材料と組成によって、デバイスが発する光の色が決まります。

少なくとも 5 mW の単一素子出力を持つ市販の LED は、275 ～ 950 nm の波長範囲を持っています。 メーカーに関係なく、各波長範囲のコンポーネントはすべて同じ種類の半導体材料から作られています。 この投稿では、LED 業界の概要を説明するとともに、LED がどのように機能するかについて概要を説明します。 LED にはさまざまな種類があり、LED に関連する波長、構造に使用される材料、およびさまざまなライトの用途について説明します。

紫外線LED（UV LED）：240～360nm

UV LED は工業用硬化の分野で最も一般的に使用され、次に水の消毒、次に医療および生物医学の用途が続きます。 280 nm という短い波長でも、100 mW を超えるレベルの電力生成が可能です。 360 nm 以上の波長では、窒化ガリウム/窒化アルミニウムガリウム (GaN/AlGaN) が紫外発光ダイオード (LED) に最も一般的に使用される材料です。 短波長には独自の知的財産権を持つ材料が使用されます。 短波長は選ばれた少数のプロバイダーによって製造されており、これらの LED の価格は、他の LED 製品の価格と比較して依然としてかなり高価です。 しかし、より長い波長、つまり少なくとも 360 nm の長さの市場は、価格の低下と供給者の豊富さの結果、より安定しつつあります。

近紫外から緑色までの範囲の LED: 395 ～ 530 nm

窒化インジウム ガリウム (InGaN) は、この波長範囲に該当する製品の製造に使用される材料です。 理論的には 395 ～ 530 nm の間の任意の点で波長を生成することが可能ですが、大多数の大手サプライヤーは白色光の生成に使用する青色 LED (450 ～ 475 nm の範囲) の生成に注力しています。交通信号の緑色照明に使用される、520 ～ 530 nm の範囲の蛍光体と緑色 LED を備えています。 これらの LED の背後にある技術は、ほとんどの分野で先進的であると考えられています。 過去数年間にわたって、光学効率の向上に向けた進歩はほとんどありませんでした。

黄緑色から赤色までのLED: 565 ～ 645 nm

この波長範囲に使用される半導体材料は、リン化アルミニウムインジウムガリウム、または略して AlInGaP として知られています。 ほとんどの場合、信号機の黄色 (590 nm) と信号機の赤 (625 nm) の色が製造に使用されます。 さらに、この技術ではライムグリーン (または黄緑の 565 nm) とオレンジ (605 nm) の波長にアクセスできます。 ただし、その利用可能性はより制限されています。

InGaN 技術も AlInGaP 技術も現在、波長 555 nm の純粋な緑色エミッタを生成できないことは注目に値します。 この完全にグリーンゾーンにはそれほど効率的ではない古いテクノロジーがいくつかありますが、それらのテクノロジーは優れているとも効率的ともみなされていません。 これは、関心の欠如と、その結果として市場からの需要が不足していることが部分的に原因であり、その結果、この波長範囲用の代替材料および製造プロセスを開発するための資金が不足しています。

660 ～ 900 ナノメートル (nm)、「深赤色から近赤外線」(IRLED) としてよく知られています。

この領域で使用されるデバイスの構造は、非常に多くの異なる形式を取ることができますが、それらはすべて、ある種のアルミニウム ガリウム ヒ素 (AlGaAs) またはガリウム ヒ素 (GaAs) 材料を使用しています。 赤外線リモコン、暗視照明、産業用フォトコントロール、およびさまざまな医療用途 (660 ～ 680 nm) はすべて、この波長範囲の用途の例です。

LED の背後にある実用理論

LED は、デバイスに電流が順方向に流れると光を生成する半導体ダイオードの一種です。 電子が空乏領域を横切って移動し、反対側の正孔と結合して電子正孔対を作成するには、デバイスに電圧を印加する必要があります。 これが起こると、電子は蓄えられたエネルギーを光の形で放出し、最終的に光子の放出をもたらします。

放出される光の波長は、半導体のバンドギャップによって決まります。 より短い波長はより高いエネルギーレベルに対応するため、より大きなバンドギャップを持つ物質はより短い波長を放射します。 より大きなバンドギャップを持つ材料の伝導には、より高い電圧の使用が必要になります。 短波長の紫外青色光を放射する LED の順方向電圧は 3.5 V ですが、近赤外光を放射する LED の順方向電圧の範囲は 1.5 ～ 2.0 V です。

LED は現在、さまざまな業界のさまざまな分野や用途で使用されています。 これらのデバイスは非常に手頃な価格であり、レーザーやランプと比較した場合、高レベルの信頼性、高レベルの効率、およびシステム全体のコストの削減の結果として、消費者市場と産業市場の両方にとって魅力的です。 LED にはさまざまな色やテクノロジーがあり、それぞれが特定の用途や一連のニーズに合わせて設計されています。

ハイパワーUV LEDライト

特徴：

● 高ワット数の UV LED ライトは、従来の殺菌 UV ランプとサイズと形状が似ていますが、より高い UV 出力で動作することができます。

●高ワット数のUV LEDライトは、強制空気ダクトシステムや水の消毒用途に広く使用されています。

● 高ワット数の UV LED ライトは、臭気制御や光化学用途によく使用されます。

● 低オゾン バージョンとオゾン生成バージョンをご用意しています。

仕様：