Спросить
Войти
УДК 396.321
С.И. Коняев, Б.В. Поллер, Е.В. Удальцов ИЛФ СО РАН, Новосибирск
ОБЗОР НЕКОТОРЫХ ХАРАКТЕРИСТИК УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫХ СВЕТОДИОДОВ ДЛЯ ОПТИЧЕСКИХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ
Интерес к ультрафиолетовым (УФ) источникам излучения обусловлен широким использованием данных приборов в различных областях науки и техники. Для оптических информационных систем использование УФ -диапазона имеет ряд преимуществ. Почти полное отсутствие помех от Солнца на длинах волн меньше 300 нм за счет поглощения УФ радиации озоновым слоем. Увеличение пропускной способности и разрешения информационных и измерительных систем.
До недавнего времени УФ передатчики были не компактны, т.к. используемые в них источники, основанные на твердотельных лазерах с удвоением частоты, на перестраиваемых лазерах на красителях, на газоразрядных и эксимерных лампах имели большие габаритные размеры, требовали специализированных источников питания, имели малый КПД и срок службы.
Полупроводниковые светоизлучающие диоды - светодиоды - называют источниками света будущего. Если говорить о современном состоянии "твердотельной светотехники", можно констатировать, что она выходит из периода младенчества и стремительно развивается.
Голубые и УФ СИД появились совсем недавно. В 1989 году доктор Ш. Накамура из фирмы Nichia Chemical, исследуя пленки нитридов элементов III группы получил эффективно инжектирующие слои р-типа в GaN-гетероструктурах и получил голубой светодиод, а позже в InGaN и AlGaN ультрафиолетовый.
Фирма Nichia запатентовала ключевые этапы технологии лишь к концу 1997 года, а в январе 1998 года приступила к выпуску первых белых и УФ светодиодов [1].
На сегодняшний день достигнутые характеристики светодиодов в корпорации Nichia для белых светодиодов световая отдача до 100 Лм/Вт при мощности прибора до 45 Вт. Срок службы 100 000 часов. Более того, уровень эффективности 100 люмен/Вт, достижение которого не прогнозировалось до 2008-2010 годов, сравним с эффективностью люминесцентных ламп. Дальнейшую планку эффективности, 150 люмен/Вт, компания собирается взять через год [2].
Кроме японской корпорации Nichia, за рубежом ультрафиолетовые светодиоды сейчас производят почти все крупнейшие производители СИД. В России можно встретить УФ СИД: Lumileds - ведущая американская компания по производству сверхмощных светодиодов; Ligitek electronics -один из ведущих тайваньских производителей светодиодов; KingBright Electronic Co - крупнейший производитель светодиодов на Тайвань город
Тай-пей; Osram Semiconductors - ведущая немецкая компания по производству оптоэлектронных компонентов.
Определившись с производителем нужно решить, какие светодиоды лучше всего подходят в качестве источника для оптической информационной системы. С одной стороны они должны иметь большую излучаемую мощность, чтобы обеспечить связь на максимальное расстояние. С другой стороны длина волны излучения, должна быть, как можно короче, чтобы выйти в солнечно слепой диапазон, но с уменьшением длины волны падает мощность. Поэтому здесь нужно идти на компромисс при проектировании передатчика в каждом конкретном случае. Кроме того, важен угол излучения и размер кристалла, чтобы определить облученность, которую дает светодиод на заданном расстоянии.
В табл. 1 по данным [3-12] приведены основные характеристики УФ светодиодов, которые можно приобрести в России по цене от 2$ за штуку для светодиодов с X = 395-400 нм и до 30-40$ за штуку для светодиодов с X = 350380 нм. Минимальная партия поставки через фирмы посредники около 10шт, с завода изготовителя промышленная упаковка 100 или 1000 шт.
Таблица 1
Название / Обозначение Длина волны X (нм) Мощность (мВт) при I = 20 мА Угол расходимости (градусы)
RLT350-TO-18 350 0,05 15
RLT360-0.5-10 360 0,5 10
RLT360-1.5-30-3CC 360 1,5 (3-20 мА) 30
RLU0408N65 365 4,7 (80 мА) 20
UVLED365-10 365 1,4 20
RLU365-1.4-30 365 1,4 30
NS370L-5CLA-4 370 0.8 - 1.2 10
RLS-UV370E 370 1 30
RLU370-1.7-30 370 1,7 30
RLT370-10 370 0,75 10
UVLED370-10 370 0,75 10
NS375L-5CLA-5 375 1,2 - 1,8 10
NSHU-590 375 0,75 - 1 10
RLU375-2-30 375 2 30
LED375-04 375 2,5 17
UVLED380-10 380 2 - 3,4 10
RLS-UV380 385 2 30
RLU385-2-30 385 2 30
LED385-04 385 3-5 17
LED385-33 385 3,5 11
E1L5M-4POA2-01 385 1,5-2,3 16
E1L5M-4POA2-01 385 3-3,5 16
HUUV-5102L 395 2-3 20
Название / Обозначение Длина волны X (нм) Мощность (мВт) при I = 20 мА Угол расходимости (градусы)
RLS-UV395 395 6 30
RLU395-8-30 395 8 30
LED395-03V 395 6 12
L-7113UVC 400 160 мкКд 20
Несмотря на свою цену, такие светодиоды представляют большой интерес для научных исследований.
Из данных табл. 1 видно, что с уменьшением длины волны существенно снижается к.п.д. излучателя. Также предприятия изготовители к сожалению не приводят параметры светодиодов в импульсном режиме.
В диапазоне короче 300 нм в соответствии с проектом DARPA [13] также разработаны опытные образцы УФ светодиодов с мощностью 0,3 мВт на 285 нм и 0,1 мВт на 276 нм, которые используются в экспериментах по солнечно - слепой связи и имеют полосу излучения около 10 нм.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
© С.И. Коняев, Б.В. Поллер, Е.В. Удальцов, 2006
