Opto elektronikai eszközök - · • Opto elektronika • Kisteljesítményű reklámvilágítás • Óra és műszeripar • Általános világítástechnika (nagy teljesítményre

OPTOELEKTRONIKAI ESZKÖZÖK

A LED és a félvezető lézer gyakorlati alkalmazása

Kiss László

2012.

Néhány fogalom

• Optoelektronika: az információ megszerzését, tárolását, továbbítását elektronikus és optikai úton megvalósító technika.

• LED: Light Emitting Diode, azaz fénykibocsájtó dióda. (helytelenül: LED-dióda)

• Lézer: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, azaz fényerősítés a sugárzás indukált emissziójával.

• Félvezető lézer: olyan lézer, amelynek az alapanyaga p-n átmenettel rendelkező félvezető, és a gerjesztése töltések injektálásával (azaz elektromos árammal) történik.

2012.05.14. OPTOELEKTRONIKA 2

A LED

• A LED olyan félvezető alapú közel monokromatikus fényt kibocsájtó fényforrás, amelynek a p-n átmenetében (nyitóirányban) lejátszódó rekombinációs folyamat fénykibocsájtást eredményez (elektro lumineszcencia).

• A LED Működtetése

• A korszerű LED-eknek kétféle alapanyaguk van – AlGaAs, jellemzőjük a jó hatásfok

– GaN, jellemzőjük, hogy a kék színtartományban sugároznak és ezek felhasználásával vált lehetővé a fehér színt emittáló LED-ek gyártása (kék szín + fénypor = fehér szín)

• A LED-ek változatos kiviteli formában készülnek.


A LED szerkezete

• A LED szerkezeti felépítése az ábrán látható.


A LED kiviteli formája

• Néhány szemléletes kép a LED-ről.

• A LED esetében előny, hogy a fénykibocsájtása a rajta átfolyó áram függvénye.


LED alapanyagok és színek


A LED alkalmazása (kronológiai sorrend)

• Opto elektronika • Kisteljesítményű reklámvilágítás • Óra és műszeripar • Általános világítástechnika (nagy teljesítményre is) • Gépjármű világítás és jelzéstechnika • Mobil információs és távközlő eszközök • Számítógép monitorok és TV-k • Orvosi alkalmazások (nem összetévesztendő a BIOPTRON lámpával, a

hegyikristály lámpával, vagy a só lámpával)


LED optoelektronia

• Az optikai csatolókban a fényérzékeny diódák, vagy tranzisztorok meghajtására. Az optikai csatolók galvanikus leválasztást is végeznek.

• Emlékszel? Iv (cd)=f(I(mA)) Ez nagyon fontos, mert most éppen ez hordozza az információt!


LED kisteljesítményű reklámvilágítás

• Széles körben elterjedt, kb. 100.000 üzemóra élettartamú szalagosított, vagy egyedi kivitelű LED-ek, különböző színekben.


LED óraipar • Az óra és műszeriparban a LED-ek információ megjelenítési és esztétikai

célokat egyaránt szolgálnak.

• Egyre inkább reneszánszát éli az 1970 évek végén divatba jött fénykijelzős óra. Igaz, akkor 7 szegmenses kijelzőt használtak (ma már ezeket ismét gyártják)

• A LED karórák néhány kiviteli formája.


LED általános világítástechnika

• A speciálisan erre a célra tervezett LED-ek minden tekintetben felülmúlják a „hagyományos” fényforrásokat (élettartam, hatásfok, színvisszaadás, teljesítmény, fajlagos költség, esztétikai kivitel).


LED gépjármű világítás és jelzés

• A korszerű gépkocsikban alkalmazzák az intelligens féklámpát, a LED fényszórót és a beltéri világítás, valamint műszerfal visszajelzéseket.


LED mobil információ és távközlés

• A legszélesebb körben alkalmazza a LED technológiát. Mobiltelefonok, fényképezőgépek háttérvilágítása, képernyője, LED vakuk alkalmazása.


LED számítógép monitorok, TV-k

• Hasonlóan a mobil eszközökhöz, a TV és monitor gyártók a valódi nagyfelhasználók, és egyben a nagy fejlesztők is.


LED orvosi alkalmazások

• Tehát ezek tisztán LED fényforrást alkalmaznak olyan hullámhosszon, ami adott betegségek gyógyításában katalizátor szerepet játszik. Mondhatni, hogy nincs kitüntetett szín. Az egyes problémákra más-más hullámhossz.


A lézer

• A lézer működésének négy alapvető feltétele van.

1. Gerjedésre alkalmas anyag, amelyek lehetnek: 1. Gáz (N, CO2)

2. Festék

3. Szilárdtest (Rubin)

4. Üveg (YAG=Yttrium-aluminium-garnet)

5. Félvezető

2. A gerjedésre alkalmas anyag megfelelő foton, vagy elektron abszorpciós képessége

3. Populáció inverzió

4. Indukált emisszió

5. Nézzük meg a folyamatot itt.


A lézer működési elve


A félvezető lézer központi eleme

• Egy p-n átmenettel rendelkező, két végén párhuzamosra csiszolt és rá merőlegesen, kivezetésekkel ellátott félvezető eszköz.


Félvezető lézer elvi működése


Félvezető lézer kiviteli formák

• Számtalan kiviteli formában készülnek. Mindig illeszkednek a felhasználási igényekhez.


Félvezető lézer osztályok

• Miért fontos ez? Mert az embernek tisztában kell lenni azzal, hogy a lézer nem játék! Meggondolatlan használata súlyos és maradandó sérüléseket okozhat!

• I. Az a lézer, amely a környezetébe az emberre nézve káros sugárzást nem bocsájt ki, mert zárt térben működik, pl. CD olvasó.

• II. Az a lézer, ami a környezetébe kilép, de Pki<1mW. A retina képes önmagát megvédeni a káros hatástól, pl. kisebb lézerpointerek.

• II. a Az a lézer, ami a környezetébe kilép, Pki<1mW, de 1000 s idő alatt a retinát maradandóan károsítja, pl. vonalkód olvasó.

• III. a Az a lézer aminél 1mW<Pki<5mW. Rövid idő alatt károsodik a retina, pl. nagyteljesítményű lézerpointerek.

• III. b Folytonos üzemű lézer, amelynél 5mW<Pki<500mW. Még a falról visszavert sugárzás is veszélyes a retinára.

• IV. Az a lézer, ami folytonos üzem esetén Pki>500mW teljesítményt szolgáltat. A visszavert fénye veszélyes a bőrre is, és tüzet okozhat.


Félvezető lézer az informatikában

• Az lézer segítségével adatrögzítés, és meglévő adatok visszanyerése is lehetséges.


Félvezető lézer az információátvitelben


Félvezető lézer a gyógyításban

• Lézeres besugárzásra alkalmas készülék 21 fajta betegség kezelésére.


Félvezető lézer a kozmetikában


Félvezető lézer a méréstechnikában 1

• A félvezető lézereket többek között a távolságmérés területén lehet alkalmazni, pl. az építészek, földmérők, térképészek által használt lézeres távolságmérők.


200m

700m

30m

Félvezető lézer a méréstechnikában 2


Félvezető lézer az anyagmegmunkálásban


Félvezető lézer az irodatechnikában


Lézer összefoglaló

• 2010-ben 50. születésnapját ünnepeltük a lézernek.

• Ennek szellemében bemutatok egy modern lézerseprűs boszorkányt, és az ő technikai színvonalán lévő macskáit.


Nyomtatott irodalomjegyzék

1. Holics László szerk.: Fizika, Akadémiai Kiadó Bp. 2009.

2. Hans Breuer: SH Atlasz Fizika, Springer Hungarica Kiadó Kft. 1993.

3. Bernhard Bröcker: SH Atlasz Atomfizika, Springer Hungarica Kiadó Kft. 1995.

4. Hans Breuer: SH Atlasz Kémia, Springer Hungarica Kiadó Kft. 1995.

5. Dr. Berdolák Kálmán: A fény, Műszaki Könyvkiadó Bp. 1981.

6. J.E. Harry: Ipari lézerek és alkalmazásuk, Műszaki Könyvkiadó Bp. 1979.

7. Dr. Csillag László - Dr. Kroó Norbert: A lézerek titkai, Kozmosz könyvek 1987.

8. V.A. Orlov: A lézer, Zrinyi Katonai Kiadó, Bp. 1981.

9. Dr. Kövesdy Pál: Fizika VI. rész, Tankönyvkiadó Bp. 1967.

10. Budó - Mátrai: Fizika III. Tankönyvkiadó Bp. 1980.

11. Erostyák – Kürti – Raics – Sükösd: Fizika III. Nemzeti Tankönyvkiadó Bp. 2006.

12. Füstös László – Tóth Gábor: Fizika II. Műegyetemi Kiadó Bp. 1997.


Elektronikus irodalomjegyzék

1. http://sdt.sulinet.hu/Default.aspx?cid=c28a002c-6b50-48bd-8cc7-7a295375ef8e

2. http://www.vilagitas.org/stuff/1_led_konf/borsanyi.pdf

3. http://www.iq-led.hu/led.php?p=ledmukodese&l=hu

4. http://www.google.hu/search?q=LED+m%C5%B1k%C3%B6d%C3%A9se&hl=hu&biw=833&bih=448&prmd=ivns&source=lnms&tbm=isch&ei=TH26TZyfKIfIsgaGh5WPBg&sa=X&oi=mode_link&ct=mode&cd=2&ved=0CBAQ_AUoAQ

5. http://pejpatika.hupont.hu/3/felvezeto-lezer

6. http://e-oktat.pmmf.hu/irtech2_18

7. http://www.vilaglex.hu/Lexikon/Html/FelvLaze.htm

8. http://www.muszeroldal.hu/assistance/lezer.html

9. http://www.laczy.hu/optikaimeghajtokbanalkalmazottolvasofejekfelepitese

10. http://www.google.hu/search?q=F%C3%A9lvezet%C5%91+l%C3%A9zer+m%C5%B1k%C3%B6d%C3%A9se&hl=hu&prmd=ivns&source=lnms&tbm=isch&ei=mX26TeK6MsyVswa9pZyOBg&sa=X&oi=mode_link&ct=mode&cd=2&ved=0CA0Q_AUoAQ&biw=833&bih=423


http://sdt.sulinet.hu/Default.aspx?cid=c28a002c-6b50-48bd-8cc7-7a295375ef8e










http://www.vilagitas.org/stuff/1_led_konf/borsanyi.pdf

http://www.vilagitas.org/stuff/1_led_konf/borsanyi.pdf

http://www.iq-led.hu/led.php?p=ledmukodese&l=hu




http://www.google.hu/search?q=LED+m%C5%B1k%C3%B6d%C3%A9se&hl=hu&biw=833&bih=448&prmd=ivns&source=lnms&tbm=isch&ei=TH26TZyfKIfIsgaGh5WPBg&sa=X&oi=mode_link&ct=mode&cd=2&ved=0CBAQ_AUoAQ




http://pejpatika.hupont.hu/3/felvezeto-lezer




http://e-oktat.pmmf.hu/irtech2_18




http://www.vilaglex.hu/Lexikon/Html/FelvLaze.htm

http://www.vilaglex.hu/Lexikon/Html/FelvLaze.htm

http://www.muszeroldal.hu/assistance/lezer.html

http://www.laczy.hu/optikaimeghajtokbanalkalmazottolvasofejekfelepitese

http://www.laczy.hu/optikaimeghajtokbanalkalmazottolvasofejekfelepitese

http://www.google.hu/search?q=F%C3%A9lvezet%C5%91+l%C3%A9zer+m%C5%B1k%C3%B6d%C3%A9se&hl=hu&prmd=ivns&source=lnms&tbm=isch&ei=mX26TeK6MsyVswa9pZyOBg&sa=X&oi=mode_link&ct=mode&cd=2&ved=0CA0Q_AUoAQ&biw=833&bih=423




Kiss László

[email protected]

www.elka-kl.blogspot.com

mailto:[email protected]



http://www.elka-kl.blogspot.com/



Documents

Opto elektronikai eszközök - · • Opto elektronika • Kisteljesítményű reklámvilágítás • Óra és műszeripar • Általános világítástechnika (nagy teljesítményre