opto elektronikai eszközök - · • opto elektronika • kisteljesítményű reklámvilágítás...
Post on 20-Jul-2018
227 Views
Preview:
TRANSCRIPT
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.
2012.05.14. OPTOELEKTRONIKA 3
A LED szerkezete
• A LED szerkezeti felépítése az ábrán látható.
2012.05.14. OPTOELEKTRONIKA 4
A LED kiviteli formája
• Néhány szemléletes kép a LED-ről.
• A LED esetében előny, hogy a fénykibocsájtása a rajta átfolyó áram függvénye.
2012.05.14. OPTOELEKTRONIKA 5
LED alapanyagok és színek
2012.05.14. OPTOELEKTRONIKA 6
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)
2012.05.14. OPTOELEKTRONIKA 7
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!
2012.05.14. OPTOELEKTRONIKA 8
LED kisteljesítményű reklámvilágítás
• Széles körben elterjedt, kb. 100.000 üzemóra élettartamú szalagosított, vagy egyedi kivitelű LED-ek, különböző színekben.
2012.05.14. OPTOELEKTRONIKA 9
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.
2012.05.14. OPTOELEKTRONIKA 10
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).
2012.05.14. OPTOELEKTRONIKA 11
LED gépjármű világítás és jelzés
• A korszerű gépkocsikban alkalmazzák az intelligens féklámpát, a LED fényszórót és a beltéri világítás, valamint műszerfal visszajelzéseket.
2012.05.14. OPTOELEKTRONIKA 12
LED mobil információ és távközlés
• A legszélesebb körben alkalmazza a LED technológiát. Mobiltelefonok, fényképezőgépek háttérvilágítása, képernyője, LED vakuk alkalmazása.
2012.05.14. OPTOELEKTRONIKA 13
LED számítógép monitorok, TV-k
• Hasonlóan a mobil eszközökhöz, a TV és monitor gyártók a valódi nagyfelhasználók, és egyben a nagy fejlesztők is.
2012.05.14. OPTOELEKTRONIKA 14
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.
2012.05.14. OPTOELEKTRONIKA 15
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.
2012.05.14. OPTOELEKTRONIKA 16
A lézer működési elve
2012.05.14. OPTOELEKTRONIKA 17
A félvezető lézer központi eleme
• Egy p-n átmenettel rendelkező, két végén párhuzamosra csiszolt és rá merőlegesen, kivezetésekkel ellátott félvezető eszköz.
2012.05.14. OPTOELEKTRONIKA 18
Félvezető lézer elvi működése
2012.05.14. OPTOELEKTRONIKA 19
Félvezető lézer kiviteli formák
• Számtalan kiviteli formában készülnek. Mindig illeszkednek a felhasználási igényekhez.
2012.05.14. OPTOELEKTRONIKA 20
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.
2012.05.14. OPTOELEKTRONIKA 21
Félvezető lézer az informatikában
• Az lézer segítségével adatrögzítés, és meglévő adatok visszanyerése is lehetséges.
2012.05.14. OPTOELEKTRONIKA 22
Félvezető lézer az információátvitelben
2012.05.14. OPTOELEKTRONIKA 23
Félvezető lézer a gyógyításban
• Lézeres besugárzásra alkalmas készülék 21 fajta betegség kezelésére.
2012.05.14. OPTOELEKTRONIKA 24
Félvezető lézer a kozmetikában
2012.05.14. OPTOELEKTRONIKA 25
Félvezető lézer a méréstechnikában 1
• A félvezető lézereket többek között a távolságmérés területén lehet alkalmazni, pl. az építészek, földmérők, térképészek által használt lézeres távolságmérők.
2012.05.14. OPTOELEKTRONIKA 26
200m
700m
30m
Félvezető lézer a méréstechnikában 2
2012.05.14. OPTOELEKTRONIKA 27
Félvezető lézer az anyagmegmunkálásban
2012.05.14. OPTOELEKTRONIKA 28
Félvezető lézer az irodatechnikában
2012.05.14. OPTOELEKTRONIKA 29
Lézer összefoglaló
• 2010-ben 50. születésnapját ünnepeltük a lézernek.
• Ennek szellemében bemutatok egy modern lézerseprűs boszorkányt, és az ő technikai színvonalán lévő macskáit.
2012.05.14. OPTOELEKTRONIKA 30
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.
2012.05.14. OPTOELEKTRONIKA 31
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
2012.05.14. OPTOELEKTRONIKA 32
Kiss László
kislacika@gmail.com
www.elka-kl.blogspot.com
top related