Luminiscenčná dióda: Rozdiel medzi revíziami

LED, ktorých špička vyžarovacieho diagramu leží pod 420  nm sa nazývajú [[ultrafialové žiarenie|UV]] LED. Výrobné technológie (voľné patenty pre trh a z bezpečnostných dôvodov) nedovoľujú uvádzať UV LED s výkonom nad 10 [[Watt (jednotka)|mW]]. V predajniach je možné najčastejšie dostať UV LED s vlnovými dĺžkami 380  –  420 [[Nanometer|nm]] a 320  –  370  nm.

Vyžarovací diagram týchto LED má výkonovú špičku nad 680  nm. Keďže ľudské oko (zrenička nie je schopná prepustiť žiarenie s vlnovou dĺžkou nad 1  400  nm) a v podstate celá fyziológia človeka je na [[infračervené žiarenie|IR]] žiarenie imúnna je možné zaobstarať IR LED s výkonmi aj vysoko nad 10  mW. Bežne sa predávajú IR LED s vlnovou dĺžkou 680  –  750  nm a 870  –  950  nm, ktoré sú vhodné ako zdroje IR žiarenia do diaľkových ovládaní.

Každá LED vyrobená iba z jedného druhu polovodiča má svoju charakteristickú vlnovú dĺžku, na ktorej emituje svetlo (danú prevažne šírkou zakázaného pásma [[polovodič]]a). Túto vlnovú dĺžku je možné „nastaviť“ pomocou použitého druhu polovodiča (t. j. pomerom obsahu jednotlivých prvkov  –  zložiek  –  polovodiča) a u niektorých polovodičov (GaN) aj zmenou obsahu dotovacieho prvku. Takto je možné vyrobiť LED s tým istým substrátom v širokom spektre vlnových dĺžok.

Prakticky je možné vyrobiť LED vyžarujúce svetlo s vlnovými dĺžkami od 250 do 3  500  nm. LED s jedinou výkonovou špičkou sa nazýva monochromatická LED. [[vyžarovací spektrálny diagram|Spektrálna krivka]] vyžiareného svetla má v ich prípade tvar [[Gaussova krivka|Gaussovej krivky]], ktorá nie je širšia ako +/-25  nm. Monochromatické LED vyžarujú minimálne 90% celého [[žiarivý výkon|žiarivého výkonu]] v rozmedzí maximálne +/-10  nm. Reálne LED ale nemajú úplne ideálny spektrálny diagram a u niektorých typov sa prejavujú aj sekundárne maximá na iných vlnových dĺžkach. Ale tieto sekundárne maximá nepredstavujú ani 1  % z celkového výkonu.

Druhý typ bielych LED je založený na zmene vlnovej dĺžky emitovaného žiarenia klasickou monochromatickou LED na širokopásmové [[spojité spektrum]], ktorého energia je rozložená približne rovnako po celom spektre. Zmena vlnovej dĺžky sa dosahuje vo vrstve [[luminofor]]u ([[fluorescencia|fluorescenčného]] materiálu). Ako budiaca monochromatická LED je použitá vysokosvietivá modrá LED. Jej použitie ale prináša aj malý neduh týchto LED. Vlnová dĺžka budiacej LED sa prejavuje ako primárne maximum [[vyžarovací spektrálny diagram|vyžarovacieho spektrálneho diagramu]], no vyžarovaná energia neklesá až na nulu (smerom k červenej farbe), ale po miernom poklese nadobúda sekundárne (nižšie a širšie) maximum niekde v okolí 560  nm (oranžová farba), čo je dané vyžarovacím spektrom použitého [[luminofor]]u. Až následne po tomto sekundárnom maxime pozvoľna klesá k nule, ktorú dosahuje väčšinou až za hranicou [[VIS]]/[[IR žiarenie|IR žiarenia]]. Z toho vyplýva modrastý až zelenkastý nádych vyžarovaného bieleho svetla. Čím je biela LED kvalitnejšia, tým je jej nádych menej badateľný.

Bežná LED má žiarivý výkon hlboko pod 5  mW. Je to spôsobené tým že vznikajúce elektrón-dierové páry v P-N priechode v homogénnom [[polovodič]]i pri zvyšujúcom sa prúde majú tendenciu rekombinovať nežiarivo (t. j. menia svoju energiu na teplo), a priechod sa prehrieva. Týmto je obmedzená prúdová hustota na priechode, a keďže polovodiče, z ktorých sa LED vyrábajú, majú pomerne veľkú hustotu porúch, a teda kvôli výťažnosti a spoľahlivosti je obmedzená maximálna možná plocha [[čipu]] na niekoľko mm², je tým obmedzený aj celkový prúd čipom.

Navonok to z elektrického hľadiska vyzerá tak, že limitujúcou fyzikálnou vlastnosťou je sériový [[odpor]] a strmosť [[Volt-ampérová charakteristika|V-A charakteristiky]] v otvorenom stave. Ak chceme LED prinútiť emitovať viac svetla, musíme zvýšiť napájacie napätie, čím sa zvýši aj prúd pretekajúci LED. Po prekonaní kritickej hodnoty prúdu dochádza k degradácii [[P-N prechod]]u a doslova k jeho pretaveniu v dôsledku vysokej teploty ''(viac ako 1  000  °C)''. Preto kvôli zvýšeniu výkonu LED boli vypracované technológie, ktoré ich posúvajú ďaleko za hranice 5  mW vyžarovaného výkonu. Na dosiahnutie vyšších výkonov sa používajú polovodiče s menšou strmosťou [[Volt-ampérová charakteristika|V-A charakteristiky]] a s rozmernejším P-N prechodom alebo paralelizáciou P-N prechodov agregovaných (vrstvené P-N prechody) na tom istom čipe. Ďalej sa konštruujú multi-P-N prechodové LED, ktoré síce na úkor zvýšenia napájacieho napätia zvyšujú výsledný výkon. Najpodstatnejšou zmenou je však použitie tzv. heteropriechodu (t. j. P a N vrstvy sú z rozdielnych polovodičov), u ktorého je možné dosiahnuť vyššiu tzv. injekčnú účinnosť, následkom čoho viac elektrón-dierových párov rekombinujúcich žiarivo než nežiarivo aj u veľkých prúdov. Dnes je možné zohnať LED s výkonom aj viac ako 1 W! LED, ktoré dosahujú [[svietivosť]] viac ako 100 [[Kandela|mCd]] sa hovorí vysokosvietivé (ultrabright) LED.

Laserové LED nie sú úplne laserové. Aj keď ich svetlo vzniká na základe stimulovanej emisie, nemožno ich považovať za pravý [[laser]], ale iba za zdroj laseroveho svetla. Z definície [[laser]]ového svetla je zrejmé, že sa laserové LED majú vyššie nároky na parametre ako klasické LED. Predovšetkým majú laserové LED užšiu šírku pásma v ktorom vyžarujú (max. +/-5  nm).

Laserové diódy sa vyrábajú v dvoch usporiadaniach: vyžarujúce z hrany (edge emitting), u ktorých rezonátor je tvorený prirodzeným lomom okraju čipu; a vyžarujúce z povrchu (VCSEL  –  vertical cavity surface emitting laser), kde rezonátor je tvorený striedajúcimi sa vrstvami polovodičov rôzneho zloženia, tvoriac [[Braggov reflektor]] pod a nad žiarivou oblasťou (t. j. PN priechodom). Niekedy sa laserové LED vkladajú do externých rezonátorov.

Obe skupiny  –  svetelné i laserové diódy sa vyrábajú z intermetalických zliatin (polovodičových zlúčenín), a to spravidla z [[karbid kremíka]] (SiC), [[arsenid gália]] (GaAs), [[fosfid gália]] (GaP), alebo zo zliatin typu [[gálium arzenid fosfid]] (GaAsP) a ďalších.