Диоды картинки. Светодиодные экраны: полное руководство по технологии, видам и характеристикам

Что такое светодиодный экран и как он устроен. Какие бывают виды LED-экранов. На какие характеристики обратить внимание при выборе. Где применяются светодиодные экраны.

Что такое светодиодный экран и как он устроен

Светодиодный экран — это устройство для отображения визуальной информации, состоящее из светодиодных модулей. Основными компонентами такого экрана являются:

• Светодиоды — полупроводниковые источники света
• Пиксели — группы светодиодов, формирующие точки изображения
• Модули — платы с расположенными на них пикселями
• Кабинеты — конструкции из нескольких модулей

Светодиоды в пикселях бывают трех основных цветов — красного, зеленого и синего (RGB). Их яркость регулируется силой подаваемого тока, что позволяет получать любые цвета и оттенки. За счет быстрого переключения светодиодов становится возможным воспроизведение динамичного видеоизображения.

Основные виды светодиодных экранов

Светодиодные экраны можно классифицировать по нескольким критериям:

По месту размещения:

• Outdoor (уличные) — для наружного применения
• Indoor (внутренние) — для использования в помещениях

По способу монтажа:

• Стационарные (фиксированные)
• Мобильные (арендные)

По конструкции:

• Стандартные плоские экраны
• Медиафасады
• Гибкие и прозрачные экраны
• Креативные LED-объекты

Ключевые характеристики светодиодных экранов

При выборе LED-экрана важно обращать внимание на следующие параметры:

Физический шаг пикселя

Это расстояние между центрами соседних пикселей. Чем меньше шаг, тем выше разрешение и качество изображения. Для уличных экранов шаг обычно составляет 6-20 мм, для внутренних — 1.5-6 мм.

Яркость

Измеряется в кд/м². Для уличных экранов яркость должна быть не менее 5000-6000 кд/м², для внутренних достаточно 800-1500 кд/м².

Контрастность

Соотношение яркости самого светлого и самого темного участков. Чем выше контрастность, тем более «сочным» выглядит изображение. Хорошим показателем считается контрастность 3000:1 и выше.

Угол обзора

Максимальный угол, под которым изображение на экране остается различимым. Для качественных экранов угол обзора составляет 140° и более по вертикали и горизонтали.

Области применения светодиодных экранов

Светодиодные экраны нашли широкое применение в различных сферах:

• Наружная реклама и информационные табло
• Спортивные объекты (табло, видеокубы)
• Концертные залы и сцены
• Торговые центры и магазины
• Вокзалы и аэропорты
• Конференц-залы и переговорные комнаты
• Телестудии

Выбор конкретного типа экрана зависит от условий эксплуатации, требований к качеству изображения и бюджета проекта.

Преимущества светодиодных экранов

LED-экраны обладают рядом важных достоинств по сравнению с другими технологиями отображения информации:

• Высокая яркость и контрастность изображения
• Широкий угол обзора
• Модульная конструкция, позволяющая создавать экраны любых размеров и форм
• Длительный срок службы (до 100 000 часов)
• Энергоэффективность
• Возможность круглосуточной работы

Эти преимущества делают светодиодные экраны оптимальным выбором для многих задач визуализации информации как в помещениях, так и на улице.

Технологии производства светодиодных экранов

В производстве LED-экранов используются две основные технологии монтажа светодиодов:

DIP-технология

При использовании DIP-технологии (Direct In-line Package) светодиоды монтируются в отверстия на плате. Каждый светодиод излучает только один цвет, поэтому для создания полноцветного пикселя используются группы из нескольких диодов. Преимущества DIP:

• Высокая яркость
• Хорошая ремонтопригодность
• Относительно низкая стоимость

SMD-технология

SMD-технология (Surface Mounted Device) предполагает поверхностный монтаж светодиодов на плату. В одном корпусе SMD-светодиода объединены три кристалла основных цветов. Преимущества SMD:

• Меньший физический размер пикселя
• Более широкий угол обзора
• Лучшая цветопередача
• Более низкое энергопотребление

Выбор технологии зависит от конкретного применения экрана. DIP чаще используется в уличных экранах, SMD — в помещениях и экранах высокого разрешения.

Особенности эксплуатации светодиодных экранов

Для обеспечения долговечной и качественной работы LED-экранов необходимо соблюдать ряд правил:

• Защита от влаги и пыли (для уличных экранов)
• Обеспечение достаточной вентиляции
• Регулярное техническое обслуживание
• Использование качественного контента, оптимизированного под параметры экрана
• Соблюдение температурного режима эксплуатации

При правильной эксплуатации современные светодиодные экраны способны работать без заметной деградации качества изображения в течение 5-7 лет и более.

как телевизоры Samsung Neo QLED обеспечивают новый опыт просмотра – Samsung Newsroom Россия

Удовольствие, которое пользователь получает от просмотра, стало одним из ключевых факторов развития технологий визуального отображения. Многие специалисты стремятся достичь идеального изображения, но разработчики телевизоров Samsung Neo QLED этим не ограничились. Они приложили максимум усилий для персонализации устройства для пользователей и расширения представлений о качественном экране.

 

 

Путь к разработке Neo QLED начался с создания светодиода Quantum Mini LED. Инженерам удалось сделать его микроскопическим, как пылинка, и покрыть микрослоем, благодаря которому диод излучает и рассеивает свет самостоятельно. Такие светодиоды делают изображение на экране плавным и естественным, устраняя шумы и размытие изображения (blooming), присущее прежним технологиям.

 

Поскольку размер Quantum Mini LED составляет всего 1/40 от аналогов прошлых поколений, в процессе производства перед специалистами Samsung возникло множество препятствий. Для работы c миниатюрными светодиодами отсутствовало необходимое оборудование, это стало поводом переосмысления подхода к инженерии: например, нужно точно определить точку входа электроэнергии для дальнейшего выравнивания десятков тысяч элементов. Реализация таких задач требует обладания не только знаниями, но и передовыми технологиями. В этом случае инженерам пригодился опыт компании в разработке дисплеев следующего поколения, в том числе продуктов с MicroLED и предшествующий опыт работы с микрочипами.

 

Quantum Matrix: точечное управление яркостью для отображения мелких деталей

 

 

Локальное затемнение (local dimming) — это технология, обеспечивающая лучшее качество изображения, за счет оптимизации яркости и разделения подсветки на отдельные зоны (ее повышения или, наоборот, затемнения) на разных участках экрана. Увеличение контрастности не только создает реалистичное изображение, но и значительно снижает энергопотребление. В Neo QLED применяется усовершенствованная версия локального затемнения — квантовая матрица.

 

 

Может возникнуть вопрос: если линза для рассеивания света, будет снята и не будет покрывать подсветку, не приведет ли это к тому, что пользователи смогут заметить происходящие изменения яркости и контрастности? Инженеры учли это и устранили потенциальную проблему за счет более точной настройки процессов в квантовой матрице. Она поддерживает улучшенную 12-битную градацию яркости для более точного управления источником света. В сравнении с традиционными панелями с 8- или 10-битной градациями новая технология позволяет добиться еще большей выразительности при передаче оттенков серого за счет регулировки источника света в пределах 4096 уровней. Когда уровень освещенности на экране не обеспечивает достаточную детализацию, у зрителя создается впечатление, что картинка запаздывает или зависает. Технология квантовой матрицы же способна передавать цвет на десятках разных уровней без сбоев и предотвращать эффект размытия изображения. Например, во время видеоигр на телевизоре пользователь легко увидит противников даже в темной локации.

 

Кроме того, технология квантовой матрицы перераспределяет электроэнергию, которая не используется на темных участках экрана, в более яркие части, что обеспечивает максимальную концентрацию. Таким образом, на Neo QLED пиковая яркость достигает 4000 нит¹.

 

Эта же технология управляет не только диодами Quantum Mini LED, но и источником света для различного контента. Она анализирует воспроизводимый контент для обеспечения более реалистичных впечатления у пользователей. Например, если требуется передать размер предмета в сцене, технология квантовой матрицы способна передавать ощущение глубины, сфокусировав свет на объекте и затемнив фон. Это в корне отличается от простого включения и выключения подсветки.

 

Процессор Neo Quantum: более точный апскейлинг

Усовершенствованный процессор Neo Quantum на базе искусственного интеллекта позволяет оптимизировать изображение независимо от его исходного разрешения или скорости локального интернета.

 

Количество нейронных сетей процессора было увеличено с 1 до 16. Это позволяет ему определять тип объектов на экране, значительно расширяя возможности апскейлинга: процессор анализирует определенные характеристики видео в реальном времени, а затем использует подходящую нейронную сеть из 16 доступных на нем для достижения наилучшего результата.

 

Процессор также может заполнять промежутки между контентом низкого и высокого разрешения с максимальным качеством. Если расстояние между пикселями увеличивается, простое копирование одной и той же точки несколько раз сделает видео нечетким и размытым. Neo Quantum Processor анализирует этот параметр посредством обучения нейронной сети и оценивает изменение расстояния между пикселями для заполнения промежутка с максимально реалистичностью. Анализ в реальном времени позволяет применять к контенту наилучшее из возможных решений для апскейлинга, независимо от того, какое разрешение имеет исходное видео — SD, HD, FHD или 4K.

 

1 Максимальная яркость зависит от модели.

Kp200A 1600V выпрямительные диоды, полупроводники

Цена FOB для Справки:	8,73 $  / шт.
MOQ:	1 шт.
Условия Платежа:	T/T, Western Union, PayPal, Платеж небольшой суммы
Порт:	Shanghai, China
Производительность:	5000piece/Month

Описание Продукции

Основная Информация

• Номер Моделя: KP200A
• Технология производства : Дискретное Устройство
• Материал : Полупроводниковое Соединение

Дополнительная Информация.

• Trademark: Liujing
• Packing: as Customer Required
• Standard: KP200A
• Origin: China
• HS Code: 85411000
• Production Capacity: 5000piece/Month

Описание Продукции

KP200A 1600V выпрямительные диоды, полупроводники
Более подробную информацию о необходимых pls говорить в мой адрес.

Тип Продуктов

Новый спиновой диод для всепогодного машинного зрения

Физики из МФТИ предложили схему спинового диода, «зажатого» между слоями различных антиферромагнетиков. Оказалось, что сопротивлением и резонансной частотой такого прибора можно управлять, «поворачивая» антиферромагнетики. Этот подход позволяет в несколько раз увеличить диапазон частот, на которых устройство выпрямляет переменный ток, а чувствительность прибора оказывается сравнима с чувствительностью полупроводниковых диодов. Статья опубликована в Physical Review B.

Константин Звездин, старший научный сотрудник лаборатории физики магнитных гетероструктур и спинтроники для энергосберегающих информационных технологий МФТИ, руководитель проекта «Спинтроника» Российского квантового центра, комментирует: «Обычные спиновые диоды со свободными ферромагнитными слоями могут работать на фиксированных частотах, не превышающих двух-четырёх гигагерц. В данной работе мы предложили схему спинового диода, в котором ферромагнитные слои связаны со слоями антиферромагнетиков, что позволяет увеличить частотный диапазон устройства примерно до 10 гигагерц, причём без значительной потери чувствительности. Это существенно расширяет область возможного использования спиновых диодов, открывая для них такие приложения, как, например, всепогодное машинное зрение, основанное на микроволновой голографии».

Спиновой диод

Все современные электронные устройства — диоды, транзисторы, операционные усилители и так далее — работают с электрическим током. Другими словами, все они тем или иным образом управляют потоками заряженных частиц (электронов и дырок). Например, в полупроводниковом диоде соединение областей с повышенной концентрацией электронов и дырок (p-n-переход) приводит к тому, что прибор может пропускать электрический ток только в одну сторону. Используя эту особенность диодов, можно собрать выпрямитель — устройство, которое превращает переменный ток в постоянный.

В то же время, помимо заряда, электроны обладают ещё одним важным свойством: у них есть спин. Спин — это чисто квантовая величина, аналогичная моменту импульса, которым обладают вращающиеся тела из классической механики. В обычном электрическом токе спины электронов направлены хаотично, однако их можно выстроить в одном направлении и получить спиновый ток. Наука, которая занимается изучением спиновых токов, называется спинтроникой. В настоящее время учёные уже научились изготавливать спинтронные наногенераторы, детекторы микроволнового излучения и магнитного поля, которые превосходят свои электронные аналоги.

Аналогом полупроводникового диода в спинтронике является спиновый диод — прибор, который умеет выпрямлять проходящий через него ток. Спиновый диод представляет собой два тонких слоя ферромагнетиков, разделённых слоем диэлектрика, в основе его работы лежат эффекты туннельного магнетосопротивления и вращения в результате переноса спина (spin-transfer torque effect). Если кратко, эти эффекты заключаются в следующем. При пропускании обычного тока через первый слой ферромагнетика спины электронов выстраиваются вдоль намагниченности ферромагнетика, то есть ток становится спиновым. Затем электроны туннелируют через диэлектрик и сталкиваются со вторым ферромагнитным слоем. В зависимости от угла между намагниченностью слоя и спинами электронов, частицы лучше или хуже проходят через него — следовательно, сопротивление прибора зависит от ориентации магнитных слоёв (первый эффект). Одновременно с этим электроны стараются повернуть второй слой, чтобы проходить через него было проще (второй эффект). Поэтому если пропускать через диод переменный ток, намагниченность его слоёв — а следовательно, и сопротивление — будет колебаться одновременно с величиной тока, и в результате ток выпрямляется.

Благодаря этим эффектам можно изготавливать спиновые диоды с чувствительностью более ста тысяч вольт на ватт, хотя максимальная чувствительность обычных полупроводниковых диодов Шоттки не превышает 3 800 вольт на ватт. Чувствительность — это отношение напряжения выходящего постоянного тока к мощности прикладываемого переменного тока; грубо говоря, она описывает, насколько хорошо устройство выпрямляет ток. Тем не менее, есть у спиновых диодов и недостатки. Например, их чувствительность сильно зависит от частоты переменного тока, резко возрастая около резонансного значения и оставаясь близкой к нулю вдали от него. Кроме того, резонансные частоты всех изготовленных ранее спиновых диодов не превышают двух гигагерц. В то же время для некоторых приложений — например, для микроволновой голографии — нужны диоды, работающие на бóльших частотах.

А если «зажать» антиферромагнетиком?

В данной работе учёные из МФТИ описывают способ, с помощью которого можно задавать резонансную частоту спинового диода при изготовлении, а также повысить рабочую частоту. Для этого физики предлагают «зажать» диод между двумя антиферромагнитными слоями. Благодаря обменному закреплению (exchange pinning) слои ферромагнетиков и антиферромагнетиков оказываются связаны, что позволяет управлять углом между намагниченностями ферромагнетиков — а значит, сопротивлением и резонансной частотой прибора. Чтобы проверить работоспособность предложенной схемы, учёные численно смоделировали спиновый диод со слоями толщиной порядка нескольких нанометров, а затем исследовали его свойства.

Рис. 1. Схема спинового диода: угол φ отвечает углу между осями антиферромагнетиков, угол θ — углу между намагниченностями ферромагнитных слоёв.

Кратко поясним, что такое ферромагнетик и антиферромагнетик. В каждом из этих материалов спины атомов обладают дальним порядком — другими словами, на достаточно больших расстояниях структура материала повторяется. В ферромагнетиках спины всех атомов выстроены параллельно заданной оси, а в антиферромагнетиках — антипараллельно. Конечно, в жизни всё немного сложнее, и в действительности при ненулевой температуре на эти картинки накладываются тепловые колебания, поворачивающие спины в случайных направлениях. При превышении определённой температуры дальний порядок полностью разрушается, и вещество становится парамагнетиком, в котором спины всех атомов направлены произвольно. Для ферромагнетиков такая температура называется точкой Кюри, для антиферромагнетиков — точкой Нееля. Кроме того, обычно спины выстраиваются вдоль заданной оси не во всём объёме вещества, а в макроскопических областях, называемых доменами.

Изучили, что получили

Для начала учёные изучили, как угол между намагниченностями ферромагнитных слоёв θ зависит от угла между осями антиферромагнетиков φ (AFM pinning angle), который можно контролировать на этапе изготовления диода, поворачивая антиферромагнетики. Вообще говоря, эти углы не совпадают, хотя и связаны друг с другом (рис. 2). Оказалось, что угол между намагниченностями можно изменять только в диапазоне от 110 до 170 градусов, причём в промежутке от 110 до 140 градусов зависимость является нелинейной. Тем не менее, этого диапазона оказывается достаточно, чтобы контролировать свойства диода.

Рис. 2. Рассчитанная учёными зависимость между углами θ и φ. Credits: A. A. Khudorozhkov et al. / Phys. Rev. B

Затем исследователи выяснили, как зависит чувствительность диода от частоты переменного тока при фиксированном угле между намагниченностями слоёв. Оказалось, что около резонансной частоты чувствительность резко возрастает, при этом достигая значений порядка тысячи вольт на ватт. Это значение меньше максимальной чувствительности изготовленных ранее спиновых диодов, однако всё ещё достаточно велико, чтобы сравниться с обычными полупроводниковыми диодами.

Гораздо более важным является то, что резонансную частоту нового диода можно изменять от 8,5 до 9,5 гигагерц, контролируя угол φ во время изготовления прибора. Впрочем, стоит отметить, что пока учёные рассмотрели предложенную схему только теоретически. Следующим шагом будет изготовление экспериментального образца и непосредственная проверка предсказанных свойств.

Рис. 3. Зависимость чувствительности диода от частоты переменного тока для разных значений угла φ. Величина постоянного тока составляет 99 процентов от критического (внешний график) либо равна нулю (внутренний график). Credits: A. A. Khudorozhkov et al. / Phys. Rev. B

Ранее учёные из МФТИ научились закручивать магнитные вихри в спинтронных устройствах, образованных ферромагнетиком и топологическим изолятором. Топологический изолятор — это материал, который проводит электрический ток только по поверхности, а внутри является обычным изолятором.

Работа поддержана Российским научным фондом.

Теоретические основы светодиодных экранов компании Future-Vision

 

КЛАССИФИКАЦИЯ СВЕТОДИОДНЫХ ЭКРАНОВ

• медиафасады
• OUTDOOR (уличные) фиксированные экраны
• OUTDOOR (уличные) арендные экраны
• INDOOR (внутренние) фиксированные экраны
• INDOOR (внутренние) арендные экраны
• гибкие прозрачные экраны
• экраны высокого разрешения
• архитектурная подсветка зданий
• креативные LED-объекты

 

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

 

ПОТРЕБИТЕЛЬСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Руководство по определению необходимых и достаточных параметров светодиодной конструкции и оценке предложений от различных производителей

КОНСТРУКЦИЯ СВЕТОДИОДНОГО ЭКРАНА

Светодиодный экран состоит из кабинетов, соединенных с помощью системы крепления (подвесная, наземная). Каждый кабинет состоит из нескольких модулей. Модуль в свою очередь состоит из пикселей. А в состав каждого пикселя входит несколько светодиодов (минимум три).

Светодиод – (англ. LED — light emitting diode — светоизлучающий диод) — это миниатюрный полупроводниковый прибор, который, пропуская через себя электрический ток, дает свечение определенного цвета. Цвет светодиода определяется его химическим составом и может быть  любым – сиреневым, желтым, красным и т.д. Так, цветные светодиоды используют в светофорах, ёлочных гирляндах, светильниках, в качестве индикаторов работы для выключателей света и электроприборов.

Светодиодные одноцветные экраны используются для трансляции «бегущих строк», простых одноцветных табло, аптечных крестов и т.п. В таких экранах используются светодиоды одного цвета.

Медиа-экраны нужны, чтобы показывать полноцветные изображения и видео. Для них используют светодиоды трех цветов: красного, синего и зеленого. Их группируют в пиксель – по одному или несколько штук.

Когда все три светодиода горят одновременно, то за счет близкого расположения их цветной свет смешивается подобно тому, как смешиваются между собой краски. Если человек смотрит на экран с близкого расстояния, он может различать отдельные пиксели и светодиоды, а если расстояние обзора достаточно большое, то цвета будут смешиваться, и картинка будет выглядеть целостной.

В зависимости от того, с какой яркостью горит каждый из светодиодов, можно получить любой цвет палитры (как смешивая краски в определенной пропорции).  Яркость каждого светодиода (красного, синего и зеленого) управляется силой подаваемого тока.  Регулируя ток на каждом светодиоде, получают нужный цвет пикселя. Этот цвет может меняться очень часто – за доли секунды. Таким образом становится возможной трансляция видео.

Пиксель может выглядеть по-разному: светодиоды могут быть отдельными и располагаться просто рядом друг с другом, а могут быть «упакованы» в один корпус.

Модуль – это блок из платы, с одной стороны которой располагаются светодиоды, а с другой – радиоэлектронные элементы.

Диоды могут крепиться к плате двумя способами – DIP (Direct In-Line Package – сквозной монтаж ) и SMD (Surface Mounting Device – поверхностный монтаж).

DIP  — это сквозное крепление, когда в плате просверливаются отверстия, через которые и происходит крепление диода.  SMD – это способ монтажа (пайки) диода прямо на поверхность платы (более современный и перспективный метод). Исходя из предусмотренного способа крепления, устройство светодиода также будет отличаться:

DIP-светодиод может быть только одного определенного цвета.  Пиксели из таких светодиодов – это группа из близко расположенных светодиодов RGB.

SMD-светодиод может в одном корпусе иметь сразу три полупроводника, таким образом пиксель будет выглядеть как одна лампочка. Поэтому часто SMD пиксели имеют обозначение «SMD 3 in 1».

Кабинет – это совокупность модулей, объединенных на металлоконструкции в герметичный блок вместе с элементами управления — приемник сигнала, блок питания, охладительные элементы и т.д.

Кабинеты оснащаются специальными замками для соединения модулей между собой без зазоров так, 

что полученный в результате экран имеет сплошную поверхность. 

 

Медиаэкран – это готовая установка для трансляции видео и изображений. Обычно экраны выполняют в размерах по пропорции длина*высота: 4*3 или 16*9. Это общепринятый формат видеофайлов, который используют видеокамеры и программы по редактированию видео. При таком формате экрана не потребуется адаптации файла, а на экране не будет черных полос.

КЛАССИФИКАЦИЯ СВЕТОДИОДНЫХ ЭКРАНОВ

В качестве критерия классификации удобно использовать функционал и конструкцию экрана:

МЕДИАФАСАДЫ	Экраны на основе реечных металлоконструкций, применяемые на фасадах зданий (легкие, пропускающие свет, с высокой ветровой устойчивостью).
OUTDOOR фиксированные экраны	Стационарные экраны.
OUTDOOR арендные экраны	Экраны с возможностью быстрой установки.
INDOOR фиксированные экраны	Стационарные экраны для помещений. Могут использоваться на стенах, на полу и на потолке, а также подвешенными в воздухе.
INDOOR арендные экраны	Экраны для помещений с возможностью быстрой установки.
Гибкие прозрачные экраны	«Струнные» экраны для неплоских поверхностей, пригодные для разных помещений.
Экраны высокого разрешения	Сверх чёткие экраны для очень близкого обзора.
Креативные LED-объекты	3D-конструкции с поверхностью из светодиодов, по всей поверхности которых происходит трансляция изображений и видео (люба форма — шар, куб, цилиндр, спираль, буквы и лого, ёлка, пивная банка, тоннель и т.д.) разновидность  —  медиа шелф-токеры – специальные экраны для расположения на полках супермаркетов
Архитектурная подсветка зданий	группы экранов и светильников с точечным расположением для подсветки фасадов зданий и объектов

 

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

ОПТИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ

Оптимальная дистанция обзора – это расстояние, с которого изображение будет выглядеть целостным, без видимых границ пикселей.

Прозрачность медиафасада – это доля площади стены, которая остается не закрытой поверхностью медиафасада. Например, если расстояние между рейками медиафасада в два раза больше ширины самой рейки, то прозрачность будет равна 66%.

Угол обзора – угол относительно прямого обзора, на котором изображение будет отчетливо видно. Угол по горизонтали и по вертикали может отличаться.

Режим сканирования модуля показывает, какая часть строк в модуле горит одновременно. При статическом режиме горят одновременно все строки. Этот режим соответствует максимальной яркости и максимальному энергопотреблению. При режиме ½ одновременно горит только половина строк. Таким образом снижается энергопотребление экрана, а также уменьшается количество и стоимость управляющей электроники. При высокой частоте смены кадров, человеческий глаз не будет замечать переменного горения строк. Однако при съемке на видео или фотокамеру, результат может быть «полосатым».

Частота обновления (частота рефреша, рефреш) – количество сменяемых изображений за секунду. Единица измерения – 1 Гц (герц) = 1/сек.

Яркость –характеристика максимально возможной силы света, исходящего от экрана. Измеряется  в нитах (1нт=1кд/1м²). Значения лежат в диапазоне от нескольких сотен до нескольких тысяч нит. При этом яркость до 3000 нит является достаточной для экранов внутри помещений. Яркость более 3000 нит делает экраны пригодными для установки на улице. И чем выше будет яркость, тем больше будет расстояние, с которого экран виден.

Уровень серого – характеристика тонопередачи, показывает, насколько плавным будет переход цвета в градиенте, насколько будут видны «полосы».

Любой градиент в цифровом изображении не является непрерывным изменением тона, а представляет собой ступенчатую последовательность дискретных значений цвета. Большое количество градаций создаёт иллюзию плавного перехода. Если же полутонов слишком мало, ступенчатость видна невооружённым глазом и изображение теряет реалистичность. Единица измерения – 1 бит. Количество бит пропорционально количеству  уникальных оттенков, которые может показывать экран. Например, для состава пикселя 1R1G1B:

бит	оттенков
1	2 (черный и белый)
8	28×3=16 777 216
16	216×3= 281 474 976 710 656

 

по цветовой температуре ( 2700К — жёлтый свет, как у ламп накаливания, 3000К — чуть боле белый комфортный свет, 4000К — белый свет, 6500К — холодный белый свет.)

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ

Энергопотребление среднее и максимальное – расход электричества при работе экрана – среднее и максимально возможное. Указывается общее для экрана или удельное на 1 кв.м.

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ПАРАМЕТРЫ

Обслуживание (замена модулей) — возможно как с лицевой, так и с обратной стороны экрана. Имеет значение при ограниченном доступе, исходя из условий размещения (расстояния до стены).

Рабочая температура — может быть ограничена, например от -20 до +40 градусов. Для понимания необходимого диапазона рабочих температур, для уличного экрана нужно понимать географические условия размещения.

Уровень защиты – степень устойчивости экрана к воздействиям окружающей среды, пыли и влаги.

Материал корпуса – может быть пластиковым, алюминиевым или стальным. Влияет на вес экрана и ограничивает скорость монтажа, а также саму возможность монтажа при ограниченных разрешенных нагрузках.

ЭМС – электро-магнитная стабилизация – система компенсации электро-магнитного поля, которое возникает при работе светодиодного экрана и может влиять на работу радио-электронных устройств в диапазоне его действия. Опционально может быть встроена в светодиодный экран при наличии такой необходимости, согласно требованиям места установки экрана (оговаривается в разрешение на установку от муниципалитета).

ПОТРЕБИТЕЛЬСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Потребительские характеристики – это те выгоды и свойства, которые потребитель хочет получить, чаще всего формулируются следующим образом:

• Качество картинки
• Долговечность, надежность
• Удобство эксплуатации
• Выгодная цена, выгода при использовании

Все потребительские характеристик — это субъективное восприятие отдельного человека, его личная оценка. Однако есть общепринятые стандарты, на которые можно ориентироваться при выборе экрана, рассчитанного на широкие массы.

 «Качественная картинка» определяется набором технических характеристик:

• Шаг пикселя и расстояние обзора

Под «некачественной картинкой» чаще всего понимается зернистое изображение, в котором различимы отдельные пиксели или даже светодиоды.

«Качественная картинка» выглядит сплошной, без границ отдельных пикселей.

С точки зрения технических характеристик «качество картинки» в первую очередь зависит от шага пикселя и расстояния обзора. Если на экран нужно смотреть с близкого расстояния, то для «качественной картинки» шаг пикселя нужен маленький. Если расстояние большое, то шаг пикселя может быть большим – человеческий глаз будет воспринимать картинку целостной:

Минимальное расстояние обзора экрана	Шаг пикселя для «качественной картинки»
1 метр	1 мм
4 метра	4 мм
6 метров	6 мм
10 метров	10 мм
16 метров	16 мм

 

Шага пикселя определяет такое понятие как пиксельная плотность – количество пикселей на единице площади. Его также можно использовать для выбора необходимого «качества картинки».

Если шаг пикселя выбран адекватно минимальному расстоянию, с которого экран будет просматриваться, то далее за «качество картинки» отвечают четыре показателя:

• Яркость показывает, насколько сильным будет свечение экрана
• Уровень серого отвечает за насыщенность, реалистичность изображения
• Частота обновления обеспечивает плавность, непрерывность видео при просмотре
• Режим сканирования

Экран с «качественной картинкой» будет иметь минимальные показатели:

Яркость: от 100 нит для помещений, от 3000 нит вне помещений.

Уровень серого: минимум – 12 бит, супер-качество – 16 бит.

Частота обновления – оптимальная 1920 Гц

Режим сканирования – чем выше, тем лучше (в идеале – статический режим)

Параметр	Значения для экрана в помещении	Значения для экрана вне помещения
Яркость	любая, но более 4000 нит не нужно	не менее 4000 нит
Минимальная рабочая температура	любая	не более -20С
Максимальная рабочая температура	любая	не менее +40С
Уровень защиты IP	любой	Не менее IP65

 

Приведенные характеристики являются ориентировочными и могут меняться при наличии особых условий эксплуатации. Их точное определение и взаимоотношение лучше доверить профессиональному инженеру.

• Долговечность, надежность

Определяются с одной стороны качеством самого экрана и его компонентов, а с другой стороны – правильностью проекта и качеством монтажа. Срок службы светодиодов можно охарактеризовать количественно – как правило периодом порядка 80-100 тысяч часов работы. Что же касается качества проектной разработки и монтажа – здесь дать оценку по конкретному проекту поможет лишь проведение экспертизы. Основным же критерием при выборе подрядчика становится опыт его работы и история эксплуатации смонтированных экранов.

• Удобство эксплуатации

Если экран планируется использовать для сдачи в аренду, для периодической перевозки и сборки-разборки, то параметром, определяющим эту возможность, будет:

• Вес кабинета – чтобы один человек мог быстро монтировать кабинеты, их вес должен быть до 13 кг.
• Толщина кабинета – имеет прямое влияние на вес, а также сама по себе влияет на скорость монтажа
• Наличие экспресс-замков между кабинетами
• Наличие транспортировочного кофра или тележки

Также к категории удобства относится система управления и метод передачи информации для трансляции на экране.

• Выгода при использовании

Зависит в первую очередь от уровня энергопотребления. Чем более эффективен экран, тем меньше затрат на его содержание будет требоваться, тем больше будет прибыль,  а срок окупаемости меньше.

• Выгодная цена

Безусловно, наименьшая цена – это важнейший критерий для выбора. Однако в случае сложнотехнического оборудования, предназначенного для использования в течение долгих лет, на первый план выходит надежность, актуальность современным технологиям и гарантия долговременной работы. Лишь сопоставление этих параметров с ценой позволит сделать правильный выбор производителя экрана.

Светодиодные украшения: что это и какие бывают виды?

22.09.2017

Светодиодные украшения помогут создать праздничную атмосферу и дополнить огни ёлки и гирлянд. В статье мы расскажем о том, какие они бывают и где их размещать.

Что такое светодиодные украшения

Это фигуры из пластика, акрила, оргстекла или другого материала. Некоторые крупные виды таких украшений (кусты, деревья) оснащены металлическим каркасом, чтобы конструкция была твёрдой. У одних изделий светодиоды находятся внутри, другие оборудованы лампочками снаружи. Их количество зависит от размера фигуры.

Украшения светятся одним или несколькими цветами. Они могут мерцать, переливаться или — в фиксированном режиме — просто гореть. Питание устройств осуществляется от сети или батареек.

Рассмотрим их виды и узнаем, как выбрать светодиодные украшения.

Игрушки

Изделия представляют собой маленькие фигурки из пластика, внутри которых находятся светодиоды. Игрушки работают от батареек, поэтому не имеют проводов. Их легко перемещать и складывать в композиции.

Где использовать: на праздничном столе, на полу под ёлкой, на тумбочках и шкафах; модели с петелькой подвешивайте на ветви новогоднего дерева и предметы интерьера.

Картинки

Эти украшения представляют собой фигуры, плоские с одной стороны и объёмные с другой. Получается, это не совсем картинки, скорее рельеф. Изделия выглядят как 3D-наклейки, которые ещё и светятся. Работают компактные устройства на батарейках.

Где использовать: на плоских поверхностях. Те, что на присоске, — на зеркалах, окнах, стеклянных дверях. Изделия на магните крепите к холодильнику. Картинки на прищепке размещайте на шторах, ёлке, мебели.

Подставки, подвески и шары

Первые можно рассматривать как сувениры. Они состоят из подставки и пластины, которая выполнена из органического стекла. Благодаря тому, что аксессуар прозрачен, подсветка создаёт сказочный эффект: фигура как будто парит в воздухе. Существуют модели, которые горят холодным или тёплым белым, а также цветные украшения. Последние переливаются и создают динамику света, превращающую рисунок в анимацию.

Подвески оснащены петелькой, которая позволяет размещать их на любых предметах интерьера. Существуют фигурки из пластика, акрила и даже металла. Наиболее популярны из них светодиодные шары. Изделия смотрятся на новогоднем дереве как волшебные фрукты. А благодаря огонькам внутри они ещё и горят.

Фигуры

Эта группа включает больше всего украшений для дома. Изделия отличаются не только внешним видом, но также составом и вариантами размещения. Давайте рассмотрим фигуры из каждого материала и выделим их особенности.

Акриловые

Выглядят так, будто выполнены изо льда или снега. Не боятся воды и перепадов температуры.

Где использовать: на открытом воздухе и в помещениях.

Деревянные

Фигуры выполнены из натуральных материалов. Выглядят как самодельный сувенир.

Где использовать: рядом с ёлкой, на подоконниках и столах, а также в качестве подарка.

Пластиковые

Лёгкие фигуры, которые подходят для любых предметов интерьера.

Где использовать: дома, а также для украшения кафе, ресторанов и магазинов.

Из дюралайта

Выполнены из гибкой ленты со светодиодами. Очень яркие и эффектные. Морозоустойчивы.

Где использовать: на ёлках, стенах как в помещениях, так и на открытом воздухе.

Металлические

Подобно деревянным такие изделия представляют собой сувенирные фигурки со светодиодами.

Где использовать: для украшения стен, подоконников и праздничного стола (в зависимости от исполнения).

Тканевые

Фигуры представляют собой твёрдый каркас, обитый мягким материалом. Внутри горит огонёк. Похожи на аккуратно упакованный подарок.

Где использовать: под ёлкой.

Вазы, кусты и деревья

Первые представляют собой сосуд с цветами, где каждый бутон содержит диод. В некоторых моделях огоньки находятся и в самой вазе. Кусты и деревья выполнены из влагостойких материалов и не боятся коррозии, поэтому их можно размещать на улице. Выглядят как множество светящихся цветов и листьев на прочном каркасе. Изделия можно декорировать живыми цветами.

Где использовать: в интерьерном и ландшафтном дизайне, для украшения банкетных залов, магазинов и бутиков.

В нашем каталоге вы найдёте LED-украшения для разных вариантов размещения. Сделайте свой праздник ярче, а холодные зимние вечера уютнее.

Учеными создан первый в мире “живой диод” из клеток сердечной мышцы

Группа ученых из университета Нотр-Дама (University of Notre Dame) сделала шаг, приблизивший их к созданию искусственной имитации взаимодействия и обработки информации внутри биологических систем. Это, в свою очередь, является важной функцией для разработки новых форм биоробототехнических устройств, для разработки новых методов лечения заболеваний, поражающих мышечные ткани, таких, как дегенеративные расстройства, аритмия и потеря подвижности конечностей.

Воспользуйтесь нашими услугами

Используя клетки тканей сердечной мышцы и так называемые клетки-фибропласты, которые выполняют роль “клея” в сердечных тканях, ученые создали “живой диод”, элемент, который может быть использован для построения клеточных систем обработки информации. А для создания структуры этого диода ученые использовали технологии самоформирования и микро-копирования.

В своей работе ученые использовали два типа клеток сердечных тканей, которые упорядочены друг относительно друга определенным образом. Один из типов клеток легко поддается внешнему электрическому возбуждению, а второй – практически на него не реагирует. Переход, образовавшийся на границе этих двух видов клеточных тканей, работает почти так же, как и полупроводниковый p-n переход, и как следствие этого, вся структура выполняет функцию диода, пропуская через себя сигналы только в одном направлении.

Комбинируя несколько “живых диодов” и проводящие сигналы ткани, ученые создали более сложные биологические схемы, позволяющие направлять сигналы в нужном направлении и модулировать ими электрическую деятельность отдельных групп клеток. А более сложные комбинации “живых” диодов и транзисторов позволят усиливать сигналы и создавать на их основе функциональные блоки для управления биологическими двигателями, датчиками и т.п.

Данная работа представляет собой первый шаг в новом направлении в области так называемых биовычислений. Ранние усилия в этом направлении были сосредоточены на создании схем из генно-модифицированных клеток естественного происхождения и клеток нервных тканей, из которых выращивались искусственные нейронные сети. Новый метод обеспечивает ощутимо медленную работу биологических вычислительных систем, так как его основой являются биохимические процессы. Тем не менее, он обеспечивает высокую точность, достоверность и надежность, для сравнения, сети на основе нейронов выдают ошибочные результаты в 10 процентах случаев.

Обладание методами построения клеточных структур, выполняющих определенные функции, открывает дверь к конструированию сложных биологических “вычислительных устройств”, которые позволят управлять функционированием определенных органов или работой электронных и механических устройств, имплантированных внутрь живого организма.

Воспользуйтесь нашими услугами

3D led вентиляторы — новое оборудование от Plasmaonline

Инновационное рекламное оборудование для Вашего мероприятия

Голографический вентилятор представляет собой устройство, состоящее из тонких лопастей, в которые встроено множество ярких светодиодов высокой плотности. При работе голографического 3D вентилятора на светодиоды подаются электрические импульсы, синхронизированные с частотой вращения лопастей, в результате чего формируется яркая картинка.

Лопасти очень тонкие, а частота вращения – очень высокая. Благодаря этому эффект вращения является совершенно незаметным визуально. За счет постоянного перемещения светодиодов с большой скоростью обеспечивается 3D эффект. Поэтому устройство фактически работает как голографический проектор, создавая яркое трехмерное изображение, которое буквально повисает в воздухе. Технология позволяет выводить динамическую картинку любого уровня сложности.

Устройство способно транслировать графический и видеоконтент, в качестве которого может выступать логотип, изображение товара, краткие сообщения, другие статические и динамические картинки в рамках рекламной или промо-компании. Контент в голографический 3Д вентилятор можно загружать в файлах большинства популярных форматах через Wi-Fi при помощи мобильного или десктопного приложения. Это же приложение используется для удобного управления устройством.

Благодаря этому, голографический вентилятор можно широко использовать в рекламной сфере:

• на выставках для современного и технологичного оформления Вашего стенда;
• на промо-акциях для привлечения максимального внимания аудитории;
• особенно эффективно можно использовать вентилятор, когда Вам надо представить продукт, который находится еще в стадии разработки.

Голографический
3D вентилятор

Узнать стоимость аренды голографического вентилятора можно по ссылке.

Введение в диоды

• Раздел 2.0 Введение в диоды.
• • Обозначения диодных цепей.
• • Ток через диоды.
• • Конструкция диодов.
• • PN-переход.
• • Прямое и обратное смещение.
• • Характеристики диодов.
• Раздел 2.1 Кремниевые выпрямители.
• • Маркировка полярности.
• • Параметры выпрямителя.
• Раздел 2.2 Диоды Шоттки.
• • Конструкция диодов Шоттки.
• • Потенциал соединения Шоттки.
• • Высокоскоростное переключение.
• • Выпрямители мощности Шоттки.
• • Ограничения по току Шоттки.
• • Защита от перенапряжения.
• Раздел 2.3 Малосигнальные диоды.
• • Конструкция малосигнального диода.
• • Формирование волн.
• • Вырезание.
• • Зажим / восстановление постоянного тока.
• • ВЧ приложения.
• • Защитные диоды.
• Раздел 2.4 Стабилитроны.
• • Конструкция стабилитрона.
• • Обозначения схем Зенера.
• • Эффект Зенера.
• • Эффект лавины.
• • Практические стабилитроны.
• Раздел 2.5. Светодиоды.
• • Работа светодиода.
• • Световое излучение.
• • Цвета светодиодов.
• • Расчеты цепей светодиодов.
• • Светодиодные матрицы.
• • Тестирование светодиодов.
• Раздел 2.6 Лазерные диоды.
• • Лазерный свет.
• • Основы атома.
• • Конструкция лазерного диода.
• • Лазерная накачка.
• • Управление лазерным диодом.
• • Лазерные модули.
• • Лазерная оптика.
• • Классы лазерных диодов.
• Раздел 2.7 Фотодиоды.
• • Основы фотодиодов.
• • Приложения.
• • Конструкция лазерного диода.
• • Лазерная накачка.
• • Управление лазерным диодом.
• • Лазерные модули.
• • Лазерная оптика.
• • Классы лазерных диодов.
• Раздел 2.8 Тестирование диодов.
• • Неисправности диодов.
• • Проверка диодов с помощью омметра.
• • Определение соединений диодов.
• • Выявление неисправных диодов.
• Раздел 2.9 Тест диодов.
• • Проверьте свои знания о диодах.

Рисунок 2.0.1.Диоды

Введение

Диоды — одни из самых простых, но наиболее полезных из всех полупроводниковых устройств. Многие типы диодов используются в широком диапазоне приложений. Выпрямительные диоды — жизненно важный компонент в источниках питания, где они используются для преобразования сетевого напряжения переменного тока в постоянное. Стабилитроны используются для стабилизации напряжения, предотвращения нежелательных изменений в подаче постоянного тока в цепи и для обеспечения точных опорных напряжений для многих схем. Диоды также могут использоваться для предотвращения катастрофического повреждения оборудования с батарейным питанием, когда батареи подключены с неправильной полярностью.

Сигнальные диоды также широко используются при обработке сигналов в электронном оборудовании; они используются для получения аудио- и видеосигналов из передаваемых радиочастотных сигналов (демодуляция), а также могут использоваться для формирования и изменения форм сигналов переменного тока (ограничение, ограничение и восстановление постоянного тока). Диоды также встроены во многие цифровые интегральные схемы, чтобы защитить их от опасных скачков напряжения.

Рис. 2.0.2 Обозначения диодных цепей

Светодиоды

излучают многоцветный свет в очень широком спектре оборудования от простых индикаторных ламп до огромных и сложных видеодисплеев.Фотодиоды также производят электрический ток из света.

Диоды изготавливаются из полупроводниковых материалов, в основном кремния, с добавлением различных соединений (комбинаций более чем одного элемента) и металлов в зависимости от функции диода. Ранние типы полупроводниковых диодов были сделаны из селена и германия, но эти типы диодов были почти полностью заменены более современными конструкциями кремния.

На рис. 2.0.1 показаны следующие диоды с общим проводом на концах:

1.Три силовых выпрямителя (мостовой выпрямитель для работы с сетевым (линейным) напряжением и два выпрямительных диода сетевого напряжения).

2. Диод с точечным контактом (в стеклянной капсуле) и диод Шоттки.

3. Кремниевый малосигнальный диод.

4. Стабилитроны в корпусе из стекла или черной смолы.

5. Подборка светодиодов. Против часовой стрелки от красного: желтый и зеленый светодиоды, инфракрасный фотодиод, теплый белый светодиод 5 мм и синий светодиод высокой яркости 10 мм.

Обозначения диодных цепей

Диод — это односторонний провод. Он имеет два вывода: анод или положительный вывод и катод или отрицательный вывод. В идеале диод будет пропускать ток, когда его анод сделан более положительным, чем его катод, но предотвращать протекание тока, когда его анод более отрицательный, чем его катод. В условных обозначениях схем, показанных на рис. 2.0.2, катод показан в виде стержня, а анод — в виде треугольника. На некоторых принципиальных схемах анод диода может также обозначаться буквой «а», а катод — буквой «к».

В каком направлении течет диодный ток?

Обратите внимание на рис. 2.0.2, что обычный ток течет от положительной (анодной) клеммы к отрицательной (катодной) клемме, хотя движение электронов (электронный поток) происходит в противоположном направлении, от катода к аноду.

Конструкция кремниевого диода

Рис. 2.0.3 Кремниевый планарный диод

Современные кремниевые диоды обычно производятся с использованием одной из различных версий планарного процесса, который также используется для изготовления транзисторов и интегральных схем.Многослойная конструкция, используемая в методах Silicon Planar, дает ряд преимуществ, таких как предсказуемые характеристики и надежность, а также является преимуществом для массового производства.

Упрощенный планарный кремниевый диод показан на рис. 2.0.3. Использование этого процесса для кремниевых диодов позволяет получить два слоя кремния с различным легированием, которые образуют «PN переход». Нелегированный или «собственный» кремний имеет решеточную структуру из атомов, каждый из которых имеет четыре валентных электрона, но кремний P-типа и кремний N-типа легируют путем добавления относительно очень небольшого количества материала, имеющего атомную структуру с тремя валентными электронами (например,грамм. Бор или алюминий), чтобы получить P-тип, или пять валентных электронов (например, мышьяк или фосфор), чтобы получить кремний N-типа. Эти легированные версии кремния известны как «примесный» кремний. Кремний P-типа теперь имеет нехватку валентных электронов в своей структуре, что также можно рассматривать как избыток «дырок» или носителей положительного заряда, тогда как слой N-типа легирован атомами, имеющими пять электронов в его валентной оболочке и поэтому имеет избыток электронов, которые являются носителями отрицательного заряда.

Диод PN переход

Рис. 2.0.4 Слой истощения диода

Когда кремний P- и N-типа объединяются во время производства, создается переход, где встречаются материалы P-типа и N-типа, и отверстия, расположенные рядом с переходом в кремнии P-типа, притягиваются к отрицательно заряженному материалу N-типа на другой стороне. перехода. Кроме того, электроны, расположенные рядом с переходом в кремнии N-типа, притягиваются к положительно заряженному кремнию P-типа. Следовательно, вдоль перехода между кремнием P- и N-типа создается небольшой естественный потенциал между полупроводниковым материалом P и N с отрицательно заряженными электронами, которые теперь находятся на стороне P-типа перехода, и положительно заряженными дырками на стороне N. соединение.Этот слой носителей заряда противоположной полярности накапливается до тех пор, пока его не станет достаточно, чтобы предотвратить свободное движение любых дальнейших дырок или электронов. Из-за этого естественного электрического потенциала в переходе между слоями P и N в PN-переходе образовался очень тонкий слой, который теперь обеднен носителями заряда и поэтому называется обедненным слоем. Поэтому, когда диод подключен к цепи, ток не может течь между анодом и катодом, пока анод не станет более положительным, чем катод, с помощью прямого потенциала или напряжения (V _F ), по крайней мере, достаточного для преодоления естественного обратного потенциала соединение.Это значение зависит в основном от материалов, из которых сделаны слои P и N диода, и от количества используемого легирования. Различные типы диодов имеют естественный обратный потенциал в диапазоне примерно от 0,1 В до 2 или 3 В. Кремниевые диоды с PN переходом имеют потенциал перехода от 0,6 В до 0,7 В

Диод прямой проводимости

Рис. 2.0.5 Диод вперед

Проводимость

Как только напряжение, приложенное к аноду, становится более положительным, чем на катоде, на величину, превышающую потенциал обедненного слоя, начинается прямая проводимость от анода к обычному катоду, как показано на рис.2.0.5.

По мере того, как напряжение, прикладываемое между анодом и катодом, увеличивается, прямой ток сначала увеличивается медленно, поскольку носители заряда начинают пересекать обедненный слой, а затем быстро возрастает примерно по экспоненте. Следовательно, сопротивление диода, когда он «включен» или проводит в режиме «прямого смещения», не равно нулю, а очень мало. Поскольку прямая проводимость увеличивается после преодоления потенциала истощения по примерно следующей экспоненциальной кривой, прямое сопротивление (V / I) незначительно изменяется в зависимости от приложенного напряжения.

Диод с обратным смещением

Рис. 2.0.6 Обратный диод

Смещенный

Когда диод смещен в обратном направлении (анод подключен к отрицательному напряжению, а катод — к положительному), как показано на рис. 2.0.6, положительные отверстия притягиваются к отрицательному напряжению на аноде и от перехода. Точно так же отрицательные электроны притягиваются от перехода к положительному напряжению, приложенному к катоду. Это действие оставляет большую площадь на стыке без каких-либо носителей заряда (положительных дырок или отрицательных электронов) по мере расширения обедненного слоя.Поскольку область перехода теперь обеднена носителями заряда, она действует как изолятор, и по мере того, как более высокие напряжения прикладываются с обратной полярностью, обедненный слой становится еще шире, чем больше носителей заряда удаляется от перехода. Диод не будет проводить при приложенном обратном напряжении (обратном смещении), за исключением очень небольшого «обратного тока утечки» (I _R ), который в кремниевых диодах обычно меньше 25 нА. Однако, если приложенное напряжение достигает значения, называемого «обратным напряжением пробоя» (V _RRM ), ток в обратном направлении резко возрастает до точки, где, если ток не ограничен каким-либо образом, диод будет разрушен.

I / V Характеристики диода

Рис. 2.0.7. Типовой диод I / V

Характеристика

Работа диодов, как описано выше, также может быть описана специальным графиком, называемым «характеристической кривой». Эти графики показывают взаимосвязь между фактическими токами и напряжениями, связанными с различными клеммами устройства. Понимание этих графиков помогает понять, как работает устройство.

Для диодов характеристическая кривая называется ВАХ, потому что она показывает взаимосвязь между напряжением, приложенным между анодом и катодом, и результирующим током, протекающим через диод.Типичная ВАХ показана на рис. 2.0.7.

Оси графика показывают как положительные, так и отрицательные значения и поэтому пересекаются в центре. Пересечение имеет нулевое значение как для тока (ось Y), так и для напряжения (ось X). Оси + I и + V (верхняя правая область графика) показывают круто возрастающий ток после области начального нулевого тока. Это прямая проводимость диода, когда анод положительный, а катод отрицательный. Первоначально ток не течет, пока приложенное напряжение не превысит потенциал прямого перехода.После этого ток резко возрастает примерно по экспоненте.

Оси -V и -I показывают состояние обратного смещения (нижняя левая область графика). Здесь можно увидеть, что очень небольшой ток утечки увеличивается с увеличением обратного напряжения. Однако, как только достигается обратное напряжение пробоя, обратный ток (-I) резко возрастает.

Начало страницы

Светоизлучающий диод (LED) — Работа, конструкция и символ

Что такое свет?

Перед тем, как войти как работает светодиод, давайте сначала кратко рассмотрим сам свет.С древних времен человек получал свет от различных источники, такие как солнечные лучи, свечи и лампы.

В 1879 году Томас Эдисон изобрел лампочку накаливания. В свете лампочка, через нить накала внутри лампочка.

Когда достаточно ток проходит через нить накала, она нагревается и излучает свет.Свет, излучаемый нитью, является результатом электрической энергии преобразуется в тепловую энергию, которая, в свою очередь, превращается в световую энергию.

В отличие от света лампочка, в которой электрическая энергия сначала преобразуется в тепло энергия, электрическая энергия также может быть напрямую преобразована в световую энергию.

В светоизлучающем Диоды (светодиоды), через которые протекает электрическая энергия. непосредственно преобразуется в световую энергию.

Light — это разновидность энергия, которую может высвободить атом. Свет состоит из множества мелких частиц, называемых фотонами. Фотоны обладают энергией и импульс, но не масса.

Атомы — основные строительные блоки материи. Каждый объект во вселенной состоит из атомов. Атомы состоят из мелких частиц, таких как электроны, протоны и нейтроны.

Электроны отрицательно заряжены, протоны заряжены положительно, и нейтроны не имеют заряда.

Привлекательный сила между протонами и нейтронами заставляет их слипаться вместе, чтобы сформировать ядро. У нейтронов нет заряда. Следовательно общий заряд ядра положительный.

Отрицательно заряженные электроны всегда вращаются вокруг положительно заряженных ядро из-за электростатической силы притяжения между ними.Электроны вращаются вокруг ядра в разные орбиты или оболочки. Каждая орбита имеет разную энергию уровень.

Например, электроны, вращающиеся очень близко к ядру, имеют низкую энергию в то время как электроны, движущиеся дальше по орбите от ядра обладают высокой энергией.

Электроны в нижнему энергетическому уровню требуется дополнительная энергия для прыжка на более высокий энергетический уровень.Эта дополнительная энергия может быть поставляется внешним источником. Когда электроны вращаются вокруг ядро получает энергию из внешнего источника, в которое они прыгают выше орбита или более высокий уровень энергии.

Электроны в более высокий уровень энергии не сохраняется надолго. После В течение короткого периода электроны возвращаются на более низкий энергетический уровень. Электроны, которые прыгают с более высокого уровня энергии на более низкий уровень энергии высвобождает энергию в виде фотона или свет.В некоторых материалах эта потеря энергии высвобождается в основном в виде тепла. Электрон, теряющий большую энергию будет выпускать фотон с большей энергией.

Что такое свет Излучающий диод (светодиод)?

Светоизлучающий Диоды (светодиоды) — наиболее широко используемые полупроводники. диоды среди всех различных типов полупроводников диоды в наличии уже сегодня.Светодиоды излучают видимые свет или невидимый инфракрасный светится при смещении вперед. Светодиоды, излучающие невидимые инфракрасный свет используется для дистанционного управления.

A светоизлучающий Диод (LED) — это оптическое полупроводниковое устройство, излучающее свет при напряжении применяется. Другими словами, светодиод — это оптический полупроводниковое устройство, преобразующее электрическую энергию в Световая энергия.

Когда светится Диод (LED) с прямым смещением, свободный электроны в зоне проводимости рекомбинируют с дырками в валентная зона и высвобождает энергию в виде света.

Процесс излучающий свет в ответ на сильный электрический поле или поток электрического ток называется электролюминесценцией.

Нормальный диод p-n перехода пропускает электрический ток только в одном направлении.Это позволяет электрический ток при прямом смещении и не позволяет электрический ток при обратном смещении. Таким образом, нормальный p-n переходной диод работает только в режиме прямого смещения.

Как нормальный п-н переходные диоды, светодиоды тоже работают только в прямом смещении состояние. Для создания светодиода материал n-типа должен быть подключен к минусовой клемме АКБ и р-типа материал должен быть подключен к положительной клемме аккумулятор.Другими словами, материал n-типа должен быть отрицательно заряжен, и материал p-типа должен быть положительно заряженный.

Строительство Светодиод похож на обычный диод с p-n переходом, за исключением того, что галлий, фосфор и мышьяк используются для конструкция вместо кремниевых или германиевых материалов.

В нормальном р-н переходные диоды, кремний наиболее широко используется, потому что он менее чувствителен к температуре.Кроме того, это позволяет электрическое ток эффективно без каких-либо повреждений. В некоторых случаях, германий используется для создания диодов.

Однако кремний или германиевые диоды не излучают энергию в виде света. Вместо этого они излучают энергию в виде тепла. Таким образом, кремний или германий не используется для изготовления светодиодов.

Слои светодиода

Светоизлучающий Диод (LED) состоит из трех слоев: p-типа полупроводник Полупроводник n-типа и обедненный слой.Р-тип полупроводник и полупроводник n-типа разделены область истощения или истощающий слой.

Полупроводник P-типа

Когда трехвалентный примеси добавляются к собственному или чистому полупроводнику, Формируется полупроводник p-типа.

В р-типе полупроводник, дырки являются основными носителями заряда и свободными электроны являются неосновными носителями заряда.Таким образом, дыры несут большая часть электрического тока в полупроводнике p-типа.

Полупроводник N-типа

Когда пятивалентный примеси добавляются к собственному полупроводнику, n-тип полупроводник.

In n-типа полупроводник, свободные электроны являются основными носителями заряда а дырки — неосновные носители заряда.Таким образом, бесплатно электроны переносят большую часть электрического тока в n-типе полупроводник.

Слой или область истощения

Область истощения область между полупроводниками p-типа и n-типа где отсутствуют подвижные носители заряда (свободные электроны и дырки). настоящее время. Эта область действует как барьер для электрического тока. Он противодействует потоку электронов из полупроводника n-типа и истечение дырок из полупроводника p-типа.

Для преодоления барьер обедненного слоя, нам нужно приложить напряжение, которое больше, чем барьерный потенциал обедненного слоя.

Если применяется напряжение больше, чем барьерный потенциал обеднения слой, электрический ток начинает течь.

Как свет Излучающий диод (светодиод) работает?

Светоизлучающий Диод (LED) работает только в режиме прямого смещения.Когда свет Излучающий диод (LED) смещен в прямом направлении, свободные электроны с n-стороны, а отверстия со стороны p сдвинуты к соединение.

Когда свободные электроны достигают стыка или области истощения, некоторые из свободных электроны рекомбинируют с дырками в положительных ионах. Мы знать, что положительные ионы имеют меньше электронов, чем протоны.Следовательно, они готовы принимать электроны. Таким образом, свободные электроны рекомбинируют с дырками в обедненной области. Аналогичным образом дырки с p-стороны рекомбинируют с электронами. в области истощения.

Из-за рекомбинация свободных электронов и дырок в обеднении регион, ширина области истощения уменьшается. В результате больше заряда перевозчики пересекут р-н соединение.

Часть заряда носители со стороны p и n будут пересекать p-n переход прежде, чем они рекомбинируют в области истощения. Например, некоторые свободные электроны из полупроводника n-типа пересекают p-n переход и рекомбинирует с дырками в полупроводнике p-типа. В аналогичным образом дырки из полупроводника p-типа пересекают p-n переход и рекомбинирует со свободными электронами в n-типе полупроводник.

Таким образом, рекомбинация имеет место как в области истощения, так и в р-типе и Полупроводник n-типа.

Свободные электроны в зоне проводимости выделяет энергию в виде света прежде, чем они рекомбинируют с дырками в валентной зоне.

В кремнии и германиевые диоды, большая часть энергии выделяется в виде тепла и излучаемого света слишком мало.

Однако в такие материалы, как арсенид галлия и фосфид галлия, испускаемые фотоны обладают достаточной энергией, чтобы производить интенсивные видимый свет.

Как светодиод излучает свет?

При внешнем напряжение приложено к валентности электронов, они получают достаточную энергию и нарушают связь с родительским атомом.Валентные электроны, которые разрывы связи с родительским атомом называются свободными электронами.

Когда валентность электрон покинул родительский атом, они оставляют пустое место в валентная оболочка, на которой ушел валентный электрон. Этот пустой пространство в валентной оболочке называется дырой.

Энергетический уровень все валентные электроны почти одинаковы.Группировка ассортимента уровней энергии всех валентных электронов называется валентная полоса.

Аналогичным образом уровень энергии всех свободных электронов практически одинаков. Группировка диапазона уровней энергии всех свободных электронов называется зоной проводимости.

Энергетический уровень свободных электронов в зоне проводимости высока по сравнению с уровень энергии валентных электронов или дырок в валентных группа.Следовательно, свободные электроны в зоне проводимости должны теряют энергию, чтобы рекомбинировать с дырками в валентная полоса.

Свободные электроны в зоне проводимости не задерживаются надолго. После короткий период свободные электроны теряют энергию в виде свет и рекомбинировать с дырками в валентной зоне. Каждый рекомбинация носителей заряда будет излучать некоторую световую энергию.

Потеря энергии свободные электроны или интенсивность излучаемого света зависит от запрещенная зона или энергетическая щель между зоной проводимости и валентная полоса.

Полупроводник устройство с большим запрещенным зазором излучает свет высокой интенсивности тогда как полупроводниковый прибор с малой запрещенной зоной излучает свет низкой интенсивности.

Другими словами, яркость излучаемого света зависит от материала используется для построения светодиода и прямого тока через ВЕЛ.

В нормальном кремнии диоды, энергетическая щель между зоной проводимости и валентной полоса меньше. Следовательно, электроны падают только на короткое расстояние. В результате высвобождаются фотоны с низкой энергией.Эта низкая энергия фотоны имеют низкую частоту, невидимую для человеческого глаза.

В светодиодах энергия зазор между зоной проводимости и валентной зоной очень велик, поэтому свободные электроны в светодиодах имеют большую энергию, чем свободные электроны в кремниевых диодах. Следовательно, свободные электроны попадают в большое расстояние. В результате фотоны высоких энергий выпущенный.Эти фотоны высокой энергии имеют высокую частоту, которая виден человеческому глазу.

Эффективность генерация света в светодиодах увеличивается с увеличением инжектируемого ток и при понижении температуры.

В светоизлучающем диоды, свет возникает за счет процесса рекомбинации. Рекомбинация носителей заряда происходит только при условие прямого смещения.Следовательно, светодиоды работают только в прямом направлении. условие смещения.

При испускании света диод смещен в обратном направлении, свободные электроны (большинство носители) с n-стороны и дырки (мажоритарные носители) с p-сторона удаляется от стыка. В результате ширина область истощения увеличивается и нет рекомбинации заряда носители бывают. Таким образом, свет не производится.

Если обратное смещение напряжение, приложенное к светодиоду, сильно увеличено, устройство может также быть поврежденным.

Все диоды излучают фотоны или свет, но не все диоды излучают видимый свет. В материал в светодиодах выбирается таким образом, чтобы длина волны выпущенных фотонов попадает в видимую область часть светового спектра.

Светоизлучающий диоды можно включать и выключать с очень высокой скоростью 1 нс.

светоизлучающий диод (LED) символ

Символ светодиода похож на обычный диод с p-n переходом, за исключением того, что он содержит стрелки, указывающие от диода, указывающие, что свет излучается диодом.

Доступно

светодиода в разных цветах. Наиболее распространенные цвета светодиодов: оранжевый, желтый, зеленый и красный.

Схема символ светодиода не отображает цвет света. В схематический символ одинаков для всех цветов светодиодов. Следовательно, это невозможно определить цвет светодиода по его условное обозначение.

светодиод строительство

Один из методов Используется для создания светодиода, чтобы нанести три полупроводниковых слоя на подложке.Три полупроводниковых слоя, нанесенные на Подложка — полупроводник n-типа, полупроводник p-типа и активная область. Активная область находится между Полупроводниковые слои n-типа и p-типа.

Когда светодиод горит вперед смещенные, свободные электроны из полупроводников и дырок n-типа из полупроводника p-типа подталкиваются к активному область.

Когда свободные электроны с n-стороны и дырки с p-стороны рекомбинируют с противоположным носители заряда (свободные электроны с дырками или дырки со свободными электронов) в активной области невидимый или видимый свет испускается.

В светодиодах большая часть носители заряда рекомбинируют в активной области. Таким образом, большинство свет излучается активной областью.Активная область также называется областью истощения.

Смещение светодиода

Безопасный форвард номинальное напряжение большинства светодиодов составляет от 1 В до 3 В и вперед номинальный ток от 200 мА до 100 мА.

Если напряжение применяется к светодиоду, находится в диапазоне от 1 В до 3 В, светодиод работает отлично потому что ток для приложенного напряжения находится в рабочий диапазон.Однако, если напряжение, приложенное к светодиоду, увеличился до значения более 3 вольт. Истощение область в светодиоде выходит из строя и электрический ток внезапно встает. Это внезапное повышение тока может разрушить устройство.

Чтобы этого избежать, мы нужно поставить резистор (R _s ) последовательно со светодиодом. Резистор (R _s ) должен быть помещен между источником напряжения (Vs) и светодиодом.

Резистор установлен между светодиодом и источником напряжения называется ограничением тока резистор. Этот резистор ограничивает дополнительный ток, который может разрушить светодиод. Таким образом, токоограничивающий резистор защищает светодиод. от повреждений.

Текущий текущий через светодиод математически записывается как

Где,

I _F = Прямой ток

В _S = Напряжение источника или напряжение питания

V _D = Падение напряжения на светодиоде

R _S = резистор или токоограничивающий резистор

Падение напряжения — это количество напряжения, потраченного впустую, чтобы преодолеть область истощения барьер (который приводит к протеканию электрического тока).

Падение напряжения Светодиод составляет от 2 до 3 В, тогда как кремниевый или германиевый диод составляет 0,3 или 0,7 В.

Следовательно, чтобы для работы светодиода нам нужно подать большее напряжение, чем кремний или германиевые диоды.

Светоизлучающий диоды потребляют больше энергии, чем кремниевые или германиевые диоды, чтобы работать.

Выход характеристики светодиода

Сумма выходной свет, излучаемый светодиодом, прямо пропорционален количество прямого тока, протекающего через светодиод.Более чем прямой ток, тем больше излучаемый выходной свет. График прямого тока в зависимости от выходного света показан в фигура.

Светодиоды видимого диапазона и невидимые светодиоды

светодиода в основном делятся на два типа: видимые светодиоды и невидимые светодиоды.

Светодиод видимого диапазона тип светодиода, излучающего видимый свет.Эти светодиоды в основном используется для отображения или освещения, где используются светодиоды индивидуально без фотосенсоров.

Невидимый светодиод — это тип светодиода, излучающего невидимый свет (инфракрасный свет). Эти Светодиоды в основном используются с фотодатчиками, такими как фотодиоды.

Что определяет цвет светодиода?

Используемый материал для построения светодиода определяет его цвет.Другими словами, длина волны или цвет излучаемого света зависит от запрещенный зазор или энергетический зазор материала.

Разные материалы испускать разные цвета света.

Светодиоды из арсенида галлия излучают красный и инфракрасный свет.

Светодиоды из нитрида галлия излучают ярко-синий свет.

Светодиоды на иттриевом алюминиевом гранате излучают белый свет.

Светодиоды из фосфида галлия излучают красный, желтый и зеленый свет.

Алюминиевые светодиоды из нитрида галлия излучают ультрафиолетовый свет.

Светодиоды из фосфида алюминия-галлия излучают зеленый свет.

Преимущества Светодиод

1. яркость света, излучаемого светодиодами, зависит от силы тока протекает через светодиод. Следовательно, яркость светодиода может быть легко управляется изменением силы тока.Это делает возможность работы светодиодных дисплеев в различных условиях окружающей среды условия освещения.
2. Светодиоды потребляют мало энергии.
Светодиоды
3. очень дешевы и легко доступны.
4. светодиода имеют малый вес.
5. Меньший размер.
Светодиоды
6. имеют более длительный срок службы.
7. светодиодов работает очень быстро.Их можно включать и выключать в очень меньше времени.
Светодиоды
8. не содержат токсичных материалов, таких как ртуть. в люминесцентных лампах.
9. светодиода могут излучать разные цвета света.

Недостатки светодиодов

светодиодов нужно
1. больше мощности для работы, чем обычные диоды с p-n переходом.
2. Световая отдача светодиодов низкая.

Приложения светодиодов

Различные применения светодиодов следующие

1. Системы охранной сигнализации
2. Калькуляторы
3. Картинные телефоны
4. Светофоры
5. Цифровые вычислительные машины
6. Мультиметры
7. Микропроцессоры
8. Цифровые часы
9. Автомобильные тепловые лампы
10. Вспышки фотоаппарата
11. Авиационное освещение

Типы диодов

The различные типы диодов следующие:

1. стабилитрон диод
2. Лавинный диод
3. Фотодиод
4. Свет Излучающий диод
5. Лазер диод
6. Туннель диод
7. Шоттки диод
8. Варактор диод
9. П-Н переходной диод

Введение в диоды — что это и как работает

Если вы знакомы с конденсаторами и резисторами, то знаете, что диод — это, по сути, простейший полупроводник, который может выполнять множество функций, поэтому они также бывают разных форм.Сегодня мы рассмотрим все, что вам нужно знать о диодах.

Однако, прежде чем мы перейдем непосредственно к нашей основной теме дня, давайте рассмотрим основные концепции, которые вы должны знать, которые помогут вам лучше понять диоды:

• Напряжение : Разница в электрическом потенциале между двумя точками.
• Резистор : Пассивный двухконтактный электрический компонент, который реализует электрическое сопротивление как элемент схемы.
• Конденсатор : Пассивный компонент, накапливающий электрическую энергию в электрическом поле.
• Транзистор : полупроводниковое устройство, состоящее из трех выводов для усиления или переключения электронных сигналов и подачи электроэнергии.

Если вам нужна дополнительная информация об этих концепциях, обязательно загляните в эти блоги, чтобы узнать:

---

С учетом сказанного, давайте посмотрим, что будет освещено в этом блоге:

• Обзор диодов
• Варианты диодов
• Символы и расчеты диодов
• Применение диодов
• Проекты диодов

---

Обзор диодов

Что такое диод?

Диод — это полупроводниковый прибор с двумя выводами, который позволяет току течь только в одном направлении.В основном он имеет незначительное сопротивление на одном конце и высокое сопротивление на другом, чтобы предотвратить протекание тока в обоих направлениях. Таким образом, диод подобен вентилю в электрической цепи.

Конструкция диода

На самом деле существует много типов диодов, но здесь мы будем говорить о конструкции основного полупроводникового диода.

Как мы уже упоминали, диод — это полупроводник, поэтому он сделан либо из кремния, либо из герани. На изображении выше вы также можете видеть, что диод имеет два вывода: анод и катод, P-переход и N-переход.В то время как область обеднения предназначена для прохождения электронов.

Как работает диод?

Принцип работы диода зависит от взаимодействия между P- и N-переходами. В нормальном сценарии P имеет высокую концентрацию дырок и низкую концентрацию свободных электронов, в то время как N имеет более низкую концентрацию дырок и более высокую концентрацию свободных электронов, электроны будут двигаться к P и позволить току течь только через P. .

Приведенное выше объяснение применимо только к тому, что обычно происходит, теперь давайте рассмотрим некоторые из особых сценариев:

Диод с прямым смещением

Это может произойти, когда положительный вывод источника подключен к P-переходу, а отрицательный вывод источника подключен к N-переходу диода при медленном увеличении напряжения от нуля.

Из-за потенциального барьера вначале не будет протекать ток. Однако, если внешнее напряжение, приложенное к диоду, больше, чем прямой потенциальный барьер, диод будет действовать как короткозамкнутый путь, в то время как ток будет ограничиваться только внешними резисторами.

Диод с обратным смещением

Это может произойти, когда источник напряжения подключен к отрицательной клемме P-перехода, а источник напряжения подключен к положительной клемме N-перехода.

Как вы уже могли заметить, он имеет противоположный эффект, чем диод с прямым смещением. Из-за электростатического притяжения дырки в P-переходе будут смещаться дальше от обедненной области, оставляя больше открытых отрицательных ионов в этой области. Когда это происходит, ток будет заблокирован, что не позволит току течь через цепь.

Несмещенный диод

Когда P- и N-переходы соприкасаются друг с другом, отверстия начнут диффундировать от P-перехода к N-переходу и наоборот.Это связано с разницей в концентрации дырок, как упоминалось ранее. В конце концов, электроны будут рекомбинированы в области обеднения, и диффузия зарядов больше не будет.

---

Варианты диода

Как известно, вариантов диодов на рынке очень много. Но сегодня мы будем говорить только о трех общих типах, чтобы облегчить понимание.

Стабилитрон

Стабилитроны

— это специальные сильно легированные полупроводниковые диоды, которые позволяют току течь в противоположном направлении при достаточном напряжении, в отличие от обычных диодов.Он специально разработан для неразрушающего пробоя напряжения. Из-за сильно легированного полупроводникового материала он позволяет сделать обедненную область очень тонкой для увеличения напряженности электрического поля.

Строительство:

Выпрямительный диод

Выпрямительные диоды

— это двухпроводные полупроводники, которые, как и другие диоды, пропускают ток только в одном направлении. Они сделаны из кремния и могут преобразовывать переменный ток (AC) в постоянный (DC), что называется выпрямлением.

Популярные выпрямительные диоды:

6 1

Диод	Максимальный ток	Максимальный обратный ток
1N4001	1A	50V
50V
1 9029 1	1000V
1N5401	3A	100V
1N5408	3A	1000v

1N с низким напряжением.

Диод Шоттки

Диоды Шоттки — это металлические полупроводниковые диоды, также известные как диоды с барьером Шоттки (SBD). Хотя они выглядят довольно похоже на выпрямительные диоды, но SBC обычно больше и в них не используется полупроводниковый переход P-N.

Строительство:

Другие варианты диодов:

• Сигнальные диоды
• Лазерные диоды
• Светодиоды
• Фотодиоды
• Тестовые диоды

---

Обозначения и расчеты диодов

Узнав немного больше о вариантах диода и его справочной информации, давайте посмотрим на символы и расчеты.

Условное обозначение базовой схемы

Вот как будет выглядеть типичное схематическое обозначение диода с P-N переходом и представлено в принципиальной схеме, а вот схематические обозначения других диодов для справки:

Уравнение тока диода

Уравнение тока Didoe показывает взаимосвязь между током, протекающим через диод, в зависимости от приложенного к нему напряжения.

Где,

• I = ток, протекающий через диод
• I ₀ = ток темнового насыщения (относится к плотности тока утечки, протекающего через диод в отсутствие света)
• q = заряд электрона
• V = приложенное напряжение через диод
• η = экспоненциальный в идеале множитель (рассматривается как 1, если его гераневые диоды, 2, если кремниевые диоды)
• T = абсолютная температура (в Кельвинах)
• Постоянная Больцмана:

Если это условие с прямым смещением , уравнение тока диода будет:

Если это перевернутое состояние , уравнение тока диода будет:

---

Применение диодов

Выпрямительные схемы

Как мы уже упоминали в разделе выпрямительные диоды, наиболее распространенным использованием диодов является выпрямление переменного тока в постоянный и построение выпрямительных цепей.Они используются в полуволновых и полноволновых выпрямителях. В типичных приложениях преобразования мощности используются один или комбинация из четырех диодов.

Защита от обратного тока

В случае, если пользователь изменил полярность питания постоянного тока или неправильно подключил батарею, когда через цепь протекает большой ток, можно последовательно подключить защитный диод, чтобы предотвратить проблему обратного подключения.

---

Проекты диодов

Пройдя всю теоретическую часть диодов, мы можем наконец перейти к некоторым интересным проектам, которые вы можете делать с диодами!

Сделайте солнечную панель, используя диоды!

Ссылка: Instructables

Заинтересованы в создании собственной солнечной панели? Этот проект показывает вам, как вы можете построить его, используя диод 1N4148, который проводит ток, когда индуцируется светом! Хотя это всего лишь прототип для экспериментов, вы можете приступить к его доработке и использовать свои солнечные батареи на самом деле!

Что вам понадобится :

• Много кремниевого диода
• Макетная плата
• Вольтметр
• Провода
• Фонарик или свет для проверки

Давай, нажми сюда, если зеленая энергия тебя возбуждает!

Лазерная ручка для выжигания по дереву

Вы хотите поэкспериментировать с чем-то немного опасным? Вы сможете построить свою лазерную ручку для выжигания по дереву, используя только лазерный диод высокой мощности и механический карандаш! Не забывайте надевать защиту для глаз во время экспериментов!

Что вам понадобится :

• Мощный волоконный лазерный диод
• Механический карандаш.
• Радиатор и немного термической смазки
• 2 батарейки AA или D или «чистый» блок питания
• Лазерная защита глаз (очень важно!)

Похоже на то, что вам нравится? Посмотрите этот проект здесь!

---

Резюме

И все на диодах! Вы узнали что-то новое о диодах? Мы надеемся, что с этими знаниями вы сможете экспериментировать и использовать диоды в своих будущих проектах!

Следите за нами и ставьте лайки:

Продолжить чтение

Диоды специального назначения | Диоды и выпрямители

Диоды Шоттки

S диоды Шоттки сконструированы из металлического перехода к N , а не из полупроводникового перехода P-N.Также известные как диоды с горячими носителями, диоды Шоттки характеризуются быстрым временем переключения (малым временем обратного восстановления), низким прямым падением напряжения (обычно от 0,25 до 0,4 В для перехода металл-кремний) и низкой емкостью перехода.

Условное обозначение диода Шоттки показано на рисунке ниже.

Условное обозначение диода Шоттки

.

Преимущества и недостатки диодов Шоттки

Прямое падение напряжения (VF), время обратного восстановления (trr) и емкость перехода (CJ) диодов Шоттки ближе к идеалу, чем у среднего «выпрямляющего» диода.Это делает их подходящими для высокочастотных приложений. К сожалению, диоды Шоттки обычно имеют более низкие значения прямого тока (IF) и обратного напряжения (VRRM и VDC), чем выпрямительные диоды, и поэтому не подходят для приложений, требующих значительного количества энергии. Хотя они используются в источниках питания импульсных стабилизаторов низкого напряжения.

Применение диодов Шоттки

Технология диодов Шоттки

находит широкое применение в высокоскоростных компьютерных схемах, где быстрое время переключения соответствует высокой скорости, а низкое прямое падение напряжения означает меньшее рассеивание мощности при проведении.

Импульсные стабилизаторы питания, работающие на частоте 100 кГц, не могут использовать обычные кремниевые диоды в качестве выпрямителей из-за их низкой скорости переключения. Когда сигнал, подаваемый на диод, изменяется с прямого на обратное смещение, проводимость продолжается в течение короткого времени, в то время как носители уносятся из области обеднения. Проводимость прекращается только после того, как истечет время обратного восстановления tr . Диоды Шоттки имеют более короткое время обратного восстановления.

Независимо от скорости переключения, 0.Прямое падение напряжения на кремниевых диодах 7 В приводит к снижению эффективности источников питания с низким напряжением. Это не проблема, скажем, при питании 10 В. При питании 1 В падение 0,7 В составляет значительную часть выходной мощности. Одним из решений является использование силового диода Шоттки с меньшим прямым падением.

Диоды туннельные

Туннельные диоды используют странное квантовое явление, называемое резонансным туннелированием , для обеспечения характеристик прямого смещения с отрицательным сопротивлением. Когда на туннельный диод подается небольшое прямое смещение, он начинает проводить ток.(Рисунок ниже (b)) По мере увеличения напряжения ток увеличивается и достигает пикового значения, называемого пиковым током (IP). Если напряжение увеличивается немного больше, ток фактически начинает уменьшаться на , пока не достигнет нижней точки, называемой током впадины (IV). Если напряжение еще больше увеличивается, ток снова начинает увеличиваться, на этот раз не снижаясь в другую «долину». Схематическое обозначение туннельного диода показано на рисунке (а) ниже.

Туннельный диод (a) Условное обозначение. (b) График зависимости тока от напряжения (c) Осциллятор.

Прямые напряжения, необходимые для управления туннельным диодом до его пикового и минимального токов, известны как пиковое напряжение (VP) и минимальное напряжение (VV), соответственно. Область на графике, где ток уменьшается при увеличении приложенного напряжения (между VP и VV по горизонтальной шкале), известна как область отрицательного сопротивления .

Туннельные диоды

, также известные как диоды Esaki в честь их японского изобретателя Лео Эсаки, способны очень быстро переключаться между пиковыми и минимальными уровнями тока, «переключаясь» между высоким и низким состояниями проводимости намного быстрее, чем даже диоды Шоттки.На характеристики туннельного диода также относительно не влияют изменения температуры.

Зависимость напряжения обратного пробоя от уровня легирования. После Сзе [SGG]

Характеристики туннельных диодов

Туннельные диоды сильно легированы как в P-, так и в N-областях, что в 1000 раз превышает уровень выпрямителя. Это видно на рисунке выше. Стандартные диоды находятся слева, стабилитроны слева, а туннельные диоды — справа от пунктирной линии. Сильное легирование дает необычно тонкую обедненную область.Это создает необычно низкое напряжение обратного пробоя с высокой утечкой. Тонкая обедненная область вызывает высокую емкость. Чтобы преодолеть это, площадь перехода туннельного диода должна быть крошечной.

Прямая характеристика диода состоит из двух областей: нормальная прямая характеристика диода с экспоненциально возрастающим током сверх VF, 0,3 В для Ge, 0,7 В для Si.

Между 0 В и VF находится дополнительный характеристический пик «отрицательного сопротивления». Это происходит из-за квантово-механического туннелирования, связанного с двойственной частицей-волновой природой электронов.Область обеднения достаточно тонкая по сравнению с эквивалентной длиной волны электрона, через которую они могут туннелировать. Им не нужно преодолевать нормальное прямое напряжение на диоде VF. Уровень энергии зоны проводимости материала N-типа перекрывает уровень валентной зоны в области P-типа. С повышением напряжения начинается туннелирование; уровни перекрываются; ток увеличивается до определенного предела. При дальнейшем увеличении тока уровни энергии перекрываются меньше; ток уменьшается с увеличением напряжения.Это часть кривой «отрицательного сопротивления».

Применение туннельных диодов

Туннельные диоды не являются хорошими выпрямителями, поскольку они имеют относительно высокий ток утечки при обратном смещении. Следовательно, они находят применение только в специальных схемах, где их уникальный туннельный эффект имеет значение. Чтобы использовать туннельный эффект, в этих диодах поддерживается напряжение смещения где-то между пиковым и минимальным уровнями напряжения, всегда с прямым смещением полярности (положительный анод и отрицательный катод).

Пожалуй, наиболее распространенное применение туннельного диода — в простых схемах высокочастотного генератора, как на рисунке (c) выше, где он позволяет источнику постоянного напряжения вносить мощность в «резервуар» LC-цепи, причем диод проводит ток, когда напряжение на нем достигает пикового (туннельного) уровня и эффективно изолирует при всех других напряжениях. Резисторы смещают туннельный диод на несколько десятых вольта с центром на участке отрицательного сопротивления характеристической кривой. Резонансный контур L-C может быть частью волновода для работы в микроволновом режиме.Возможны колебания до 5 ГГц.

История туннельных диодов

В свое время туннельный диод был единственным доступным твердотельным СВЧ-усилителем. Туннельные диоды были популярны с 1960-х годов. Они были более долговечными, чем ламповые усилители бегущей волны, что важно для спутниковых передатчиков. Туннельные диоды также устойчивы к излучению из-за сильного легирования.

Сегодня различные транзисторы работают на сверхвысоких частотах. Даже туннельные диоды с малым сигналом дороги, и их трудно найти сегодня.Остается один производитель германиевых туннельных диодов и ни одного производителя кремниевых устройств. Иногда их используют в военной технике, поскольку они нечувствительны к радиации и большим перепадам температуры.

Были проведены некоторые исследования, связанные с возможной интеграцией кремниевых туннельных диодов в интегральные схемы КМОП. Считается, что они могут переключаться на частоте 100 ГГц в цифровых схемах. Единственный производитель германиевых устройств производит их по одному. Необходимо разработать пакетный процесс для кремниевых туннельных диодов, а затем интегрировать его с обычными КМОП-процессами.[SZL]

Туннельный диод Esaki не следует путать с резонансно-туннельным диодом CH 2, более сложной конструкции из сложных полупроводников. RTD — это более поздняя разработка, способная работать с более высокой скоростью.

Светодиоды

Принцип излучения лучистой энергии

Диоды, как и все полупроводниковые устройства, регулируются принципами, описанными в квантовой физике. Один из этих принципов — излучение излучательной энергии определенной частоты всякий раз, когда электроны падают с более высокого энергетического уровня на более низкий энергетический уровень.

Тот же принцип работает в неоновой лампе — характерное розово-оранжевое свечение ионизированного неона из-за специфических энергетических переходов его электронов посреди электрического тока. Уникальный цвет свечения неоновой лампы обусловлен тем фактом, что неон находится внутри трубки, а не определенной величиной тока через трубку или напряжением между двумя электродами. Неоновый газ светится розовато-оранжевым светом в широком диапазоне ионизирующих напряжений и токов.Каждый химический элемент имеет свою собственную «сигнатуру» излучения лучистой энергии, когда его электроны «прыгают» между различными квантованными уровнями энергии. Например, газообразный водород при ионизации светится красным светом; пары ртути светятся синим светом. Это то, что делает возможной спектрографическую идентификацию элементов.

Излучение лучистой энергии в светодиодах

Электроны, протекающие через PN-переход, испытывают аналогичные переходы по уровню энергии и при этом излучают лучистую энергию. Частота этой лучистой энергии определяется кристаллической структурой полупроводникового материала и составляющими его элементами.Некоторые полупроводниковые переходы, состоящие из особых химических комбинаций, излучают лучистую энергию в спектре видимого света, когда электроны меняют уровни энергии. Проще говоря, эти переходы светятся при прямом смещении. Диод, специально спроектированный так, чтобы светиться как лампа, называется светодиодом или светодиодом .

Электролюминесценция

Кремниевые диоды с прямым смещением выделяют тепло, когда электрон и дырки из областей N-типа и P-типа, соответственно, рекомбинируют в переходе.В светодиодах с прямым смещением рекомбинация электронов и дырок в активной области на рисунке (c) ниже дает фотоны. Этот процесс известен как электролюминесценция . Чтобы испускать фотоны, потенциальный барьер, через который падают электроны, должен быть выше, чем для кремниевого диода. Падение прямого диода может достигать нескольких вольт для некоторых цветных светодиодов.

Диоды, изготовленные из комбинации элементов галлия, мышьяка и фосфора (называемые арсенид-фосфид галлия ), светятся ярко-красным светом и являются одними из наиболее распространенных производимых светодиодов.Изменяя химический состав PN-перехода, можно получить разные цвета. Ранние поколения светодиодов были красными, зелеными, желтыми, оранжевыми и инфракрасными, более поздние поколения включали синий и ультрафиолетовый, причем фиолетовый был последним цветом, добавленным к выбору. Другие цвета могут быть получены путем объединения двух или более светодиодов основного цвета (красного, зеленого и синего) в одном корпусе с использованием одной и той же оптической линзы. Это позволило использовать многоцветные светодиоды, такие как трехцветные светодиоды (коммерчески доступные в 1980-х годах), с использованием красного и зеленого (которые могут создавать желтый цвет), а затем светодиоды RGB (красный, зеленый и синий), которые покрывают весь цветовой спектр.

Схематическое обозначение светодиодов

Схематический символ светодиода представляет собой диод правильной формы внутри круга с двумя маленькими стрелками, указывающими в сторону (обозначающими излучаемый свет), как показано на рисунке (a) ниже.

Светодиод, светоизлучающий диод: (а) схематический символ. (b) Плоская сторона и короткий вывод устройства соответствуют катоду, а также внутреннему устройству катода. (c) Поперечное сечение светодиодной матрицы.

Это обозначение наличия двух маленьких стрелок, указывающих в сторону от устройства, является общим для схематических символов всех светоизлучающих полупроводниковых устройств.И наоборот, если устройство светится — активировано (это означает, что входящий свет стимулирует его), тогда у символа будут две маленькие стрелки, указывающие в сторону . Светодиоды могут воспринимать свет. Они генерируют небольшое напряжение при воздействии света, как в небольших солнечных батареях. Это свойство может быть успешно применено в различных светочувствительных схемах.

Работа светодиода

Поскольку светодиоды состоят из других химических веществ, чем кремниевые диоды, их прямое падение напряжения будет другим.Обычно светодиоды имеют гораздо большее прямое падение напряжения, чем выпрямительные диоды, от 1,6 до более 3 вольт, в зависимости от цвета. Типичный рабочий ток для светодиода стандартного размера составляет около 20 мА. При работе светодиода от источника постоянного напряжения, превышающего прямое напряжение светодиода, необходимо включить последовательно подключенный «падающий» резистор, чтобы предотвратить повреждение светодиода полным напряжением источника. Рассмотрим пример схемы на рисунке (а) ниже с использованием источника 6 В.

Установка тока светодиода на 20 мА.(а) для источника 6 В, (б) для источника 24 В.

При падении на светодиоде 1,6 В на резисторе будет 4,4 В. Подобрать резистор для тока светодиода 20 мА так же просто, как взять его падение напряжения (4,4 В) и разделить на ток цепи (20 мА) в соответствии с законом Ома (R = E / I). Это дает нам цифру 220 Ом.

Рассчитывая рассеиваемую мощность для этого резистора 220 Ом, мы берем его падение напряжения и умножаем на его ток (P = IE), и получаем 88 мВт, что находится в пределах номинала резистора 1/8 Вт.

Более высокое напряжение батареи потребует понижающих резисторов большего номинала, а также, возможно, резисторов большей мощности. Рассмотрим пример на рисунке (b) выше для напряжения питания 24 В:

Здесь резистор сброса должен быть увеличен до размера 1,12 кОм, чтобы упасть 22,4 вольта при 20 мА, чтобы на светодиод по-прежнему подавалось только 1,6 вольт. Это также способствует увеличению рассеиваемой мощности резистора: 448 мВт, почти половина ватта мощности! Очевидно, что резистор, рассчитанный на рассеивание мощности на 1/8 Вт или даже на 1/4 Вт, при использовании здесь будет перегреваться.

Падение резисторов в цепях светодиодов

Значения падающего резистора для цепей светодиодов не обязательно должны быть точными. Предположим, мы должны были использовать резистор 1 кОм вместо резистора 1,12 кОм в схеме, показанной выше. В результате ток в цепи и падение напряжения на светодиодах немного увеличатся, что приведет к более яркому свету светодиода и небольшому сокращению срока службы. Падение резистора со слишком большим сопротивлением (скажем, 1,5 кОм вместо 1,12 кОм) приведет к меньшему току цепи, меньшему напряжению светодиода и более тусклому свету.Светодиоды довольно устойчивы к колебаниям подаваемой мощности, поэтому вам не нужно стремиться к совершенству в выборе размера понижающего резистора.

Несколько светодиодов в цепи

Иногда требуется несколько светодиодов, например, при освещении. Если светодиоды работают параллельно, каждый из них должен иметь свой собственный ограничивающий ток резистор, как показано на рисунке (а) ниже, для обеспечения более равномерного деления токов. Однако более эффективно использовать светодиоды последовательно (рисунок (b) ниже с одним понижающим резистором. По мере увеличения количества последовательно подключенных светодиодов значение последовательного резистора должно уменьшаться до определенного значения для поддержания тока.Количество последовательно включенных светодиодов (Vf) не может превышать мощность источника питания. Можно использовать несколько последовательностей, как показано на рисунке (c) ниже.

Несмотря на выравнивание токов в нескольких светодиодах, яркость устройств может не совпадать из-за различий в отдельных частях. Детали могут быть выбраны для согласования яркости для критических применений.

Несколько светодиодов: (а) параллельно, (б) последовательно, (в) последовательно-параллельно

Кроме того, из-за своего уникального химического состава светодиоды имеют гораздо более низкие значения пикового обратного напряжения (PIV), чем обычные выпрямительные диоды.Типичный светодиод может быть рассчитан только на 5 В в режиме обратного смещения. Следовательно, при использовании переменного тока для питания светодиода подключите защитный выпрямительный диод встречно-параллельно светодиоду, чтобы предотвратить обратный пробой через каждый второй полупериод, как показано на рисунке (a) ниже.

Управление светодиодами с помощью переменного тока

Противопараллельный диод на Рисунке (а) выше можно заменить встречно-параллельным светодиодом. Получившаяся пара встречно-параллельных светодиодов загорается на чередующихся полупериодах синусоидального сигнала переменного тока.Эта конфигурация потребляет 20 мА, равномерно распределяя его между светодиодами в чередующихся полупериодах переменного тока. Из-за этого разделения каждый светодиод получает только 10 мА. То же самое и с антипараллельной комбинацией светодиодов с выпрямителем. Светодиод получает только 10 мА. Если для светодиода (-ов) требовалось 20 мА, значение резистора можно было уменьшить вдвое.

Типовые характеристики светодиодов

Прямое падение напряжения светодиодов обратно пропорционально длине волны (λ). По мере уменьшения длины волны от инфракрасного к видимому и ультрафиолетовому цветам Vf увеличивается.Хотя эта тенденция наиболее очевидна для различных устройств от одного производителя, диапазон напряжений для светодиодов определенного цвета от разных производителей различается. Этот диапазон напряжений показан в таблице ниже.

Оптические и электрические свойства светодиодов

Светодиод	λ нм (= 10 -9 м)	V f (начиная с)	В Ф (к)
инфракрасный	940	1.2	1,7
красный	660	1,5	2,4
оранжевый	602-620	2,1	2,2
желтый, зеленый	560-595	1,7	2,8
белый, синий, фиолетовый	–	3	4
ультрафиолет	370	4,2	4,8

Светодиоды в сравнении с лампами накаливания

Как лампы, светодиоды во многих отношениях превосходят лампы накаливания.

Прежде всего, это эффективность: светодиоды излучают намного больше световой мощности на ватт потребляемой электроэнергии, чем лампы накаливания. Это значительное преимущество, если рассматриваемая схема питается от батареи, эффективность которой приводит к увеличению срока службы батареи.

Во-вторых, светодиоды намного надежнее и имеют гораздо больший срок службы, чем лампы накаливания. Это связано с тем, что светодиоды являются «холодными» устройствами: они работают при гораздо более низких температурах, чем лампы накаливания с раскаленной добела металлической нитью накаливания, подверженные поломке от механических и термических ударов.

В-третьих, это высокая скорость, с которой светодиоды могут включаться и выключаться. Это преимущество также связано с «холодным» режимом работы светодиодов: им не нужно преодолевать тепловую инерцию при переключении из выключенного состояния во включенное или наоборот. По этой причине светодиоды используются для передачи цифровой (вкл. / Выкл.) Информации в виде световых импульсов, проводимых в пустом пространстве или по оптоволоконному кабелю, с очень высокой скоростью (миллионы импульсов в секунду).

Светодиоды

отлично подходят для монохроматических осветительных приборов, таких как светофоры и автомобильные задние фонари.Лампы накаливания ужасны в этом приложении, поскольку требуют фильтрации, снижая эффективность. Светодиоды не требуют фильтрации.

Недостатки светодиодов

Одним из основных недостатков использования светодиодов в качестве источников освещения является их монохроматическое (одноцветное) излучение. Никто не хочет читать книгу при свете красного, зеленого или синего светодиода. Однако при использовании в комбинации цвета светодиодов могут быть смешаны для более широкого спектра свечения. Новый источник света широкого спектра — белый светодиод.В то время как маленькие белые панели индикаторов доступны уже много лет, устройства уровня освещенности все еще находятся в разработке.

Эффективность и срок службы светодиодов и различного освещения

Эффективность освещения

Тип лампы	КПД люмен / ватт	Срок службы	банкнот
Белый светодиод	35	100 000	дорогостоящие
Белый светодиод, будущее	100	100 000	Цель НИОКР
Лампа накаливания	12	1000	недорого
Галоген	15-17	2000	высококачественный свет
Компактный люминесцентный	50–100	10 000	рентабельно
Пары натрия, LP	70-200	20 000	на открытом воздухе
Пары ртути	13-48	18 000	на открытом воздухе

Белый светодиод — это синий светодиод, возбуждающий люминофор, излучающий желтый свет.Синий плюс желтый соответствует белому свету. Природа люминофора определяет характеристики света. Красный люминофор может быть добавлен для улучшения качества смеси желтого и синего за счет эффективности. В таблице выше сравниваются светодиоды с белой подсветкой с ожидаемыми в будущем устройствами и другими обычными лампами. Эффективность измеряется в люменах светоотдачи на ватт входной мощности. Если устройство мощностью 50 люмен / ватт можно улучшить до 100 люмен / ватт, белые светодиоды будут сравнимы по эффективности с компактными люминесцентными лампами.

История светодиодов

светодиода в целом были основным объектом исследований и разработок с 1960-х годов. Из-за этого нецелесообразно охватывать все геометрические формы, химические составы и характеристики, которые были созданы за десятилетия. Первые устройства были относительно тусклыми и потребляли умеренные токи. В последующих поколениях эффективность была улучшена до такой степени, что опасно смотреть внимательно и прямо на светящийся светодиод. Это может привести к повреждению глаз, а для светодиодов требуется лишь незначительное увеличение падающего напряжения (Vf) и тока.Современные устройства высокой интенсивности достигают 180 люмен при использовании 0,7 А (82 люмен / ватт, холодный белый цвет серии Luxeon Rebel), и даже модели с более высокой интенсивностью могут использовать еще более высокие токи с соответствующим увеличением яркости. Другие разработки, такие как квантовые точки, являются предметом текущих исследований, поэтому ожидайте увидеть новые возможности для этих устройств в будущем

Лазерные диоды

Лазеры

Лазерный диод является дальнейшим развитием обычного светодиода или светодиода.Сам термин «лазер» на самом деле является аббревиатурой, несмотря на то, что он часто пишется строчными буквами. «Лазер» означает L ight A mplification by S Timulated E mission of R adiation и относится к другому странному квантовому процессу, при котором характерный свет, излучаемый электронами, падает с высокого уровня на низкий. Энергетические состояния в материале стимулируют другие электроны в веществе совершать аналогичные «прыжки», в результате чего происходит синхронизированный выход света из материала.Эта синхронизация распространяется на фактическую фазу излучаемого света, так что все световые волны, излучаемые «лазерным» материалом, имеют не только одну и ту же частоту (цвет), но и одинаковую фазу, так что они усиливают одну другой и могут путешествовать в очень плотно ограниченном недиспергирующем пучке. Вот почему лазерный свет остается так замечательно сфокусированным на больших расстояниях: каждая световая волна, исходящая от лазера, синхронизируется друг с другом.

(a) Белый свет многих длин волн.(b) Монохроматический светодиодный свет с одной длиной волны. (c) Фазово-когерентный лазерный свет.

Лампы накаливания излучают «белый» (смешанный по частоте или смешанный цвет) свет, как показано на рисунке (а) выше. Обычные светодиоды излучают монохроматический свет: одинаковой частоты (цвета), но разных фаз, что приводит к аналогичной дисперсии луча на рисунке (b). Лазерные светодиоды излучают когерентный свет : свет, который является как монохроматическим (одноцветным), так и однофазным (однофазным), что обеспечивает точное удержание луча, как показано на рисунке (c).

Лазерный свет находит широкое применение в современном мире: во всем, от геодезии, где прямой и не рассеивающий световой луч очень полезен для точного наведения на измерительные маркеры, до считывания и записи оптических дисков, где только узкая сфокусированная лазерный луч способен разрешать микроскопические «ямки» на поверхности диска, состоящие из двоичных единиц и нулей цифровой информации.

Некоторые лазерные диоды требуют специальных мощных «импульсных» цепей для передачи большого количества напряжения и тока короткими импульсами.Другие лазерные диоды могут работать непрерывно с меньшей мощностью. В лазере непрерывного действия лазерное воздействие происходит только в определенном диапазоне диодного тока, что требует некоторой формы схемы регулятора тока. По мере старения лазерных диодов их требования к мощности могут изменяться (требуется больший ток для меньшей выходной мощности), но следует помнить, что маломощные лазерные диоды, такие как светодиоды, являются довольно долговечными устройствами с типичным сроком службы в несколько десятков лет. тысячи часов.

Фотодиоды

Фотодиод — это диод, оптимизированный для создания потока электронного тока в ответ на облучение ультрафиолетовым, видимым или инфракрасным светом.Кремний чаще всего используется для изготовления фотодиодов; однако можно использовать арсенид германия и галлия. Переход, через который свет попадает в полупроводник, должен быть достаточно тонким, чтобы пропускать большую часть света в активную область (область обеднения), где свет преобразуется в пары электронных дырок.

На рисунке ниже мелкая диффузия P-типа в пластину N-типа создает PN-переход около поверхности пластины. Слой P-типа должен быть тонким, чтобы пропускать как можно больше света.Сильная диффузия N + на обратной стороне пластины контактирует с металлизацией. Верхняя металлизация может быть тонкой сеткой из металлических пальцев на верхней части пластины для больших ячеек. В небольших фотодиодах верхний контакт может быть единственным соединительным проводом, контактирующим с оголенной кремниевой крышкой P-типа.

Фотодиод: схематическое обозначение и поперечное сечение.

Как работают фотодиоды?

Интенсивность света, попадающего в верхнюю часть стопки фотодиодов, экспоненциально спадает в зависимости от глубины.Тонкий верхний слой P-типа позволяет большинству фотонов проходить в обедненную область, где образуются электронно-дырочные пары. Электрическое поле в обедненной области из-за встроенного потенциала диода заставляет электроны попадать в N-слой, а дырки — в P-слой.

На самом деле электронно-дырочные пары могут быть образованы в любой из полупроводниковых областей. Однако те, которые образуются в области истощения, наиболее вероятно, будут разделены на соответствующие N- и P-области. Многие электронно-дырочные пары, образующиеся в P- и N-областях, рекомбинируют.Лишь немногие делают это в области истощения. Таким образом, несколько электронно-дырочных пар в N- и P-областях и большая часть в обедненной области вносят вклад в фототок , который возникает в результате падения света на фотодиод.

Работа фотодиода

Может наблюдаться напряжение на фотодиоде. Работа в этом фотоэлектрическом режиме (PV) не является линейным в большом динамическом диапазоне, хотя он чувствителен и имеет низкий уровень шума на частотах менее 100 кГц.Предпочтительным режимом работы часто является режим фототока (PC) , потому что ток линейно пропорционален световому потоку в течение нескольких десятилетий интенсивности, и может быть получена более высокая частотная характеристика. Режим ПК достигается с обратным смещением или нулевым смещением на фотодиоде. Усилитель тока (трансимпедансный усилитель) следует использовать с фотодиодом в режиме ПК. Линейность и режим PC достигаются до тех пор, пока диод не смещен в прямом направлении.

Фотодиоды часто требуют высокоскоростной работы, а не солнечных элементов.Скорость — это функция емкости диода, которую можно минимизировать, уменьшив площадь ячейки. Таким образом, датчик для высокоскоростной оптоволоконной линии связи будет использовать площадь не больше, чем необходимо, скажем, 1 мм2. Емкость также можно уменьшить, увеличивая толщину обедненной области в процессе производства или увеличивая обратное смещение на диоде.

Различные типы PIN-диодов

PIN-диод PIN-диод или PIN-диод представляет собой фотодиод с внутренним слоем между P- и N-областями, как показано на рисунке ниже.Структура P — I ntrinsic- N увеличивает расстояние между проводящими слоями P и N, уменьшая емкость, увеличивая скорость. Объем светочувствительной области также увеличивается, повышая эффективность преобразования. Полоса пропускания может увеличиваться до 10 ГГц. Фотодиоды с PIN-кодом являются предпочтительными из-за высокой чувствительности и высокой скорости при умеренной стоимости.

Фотодиод

PIN: собственная область увеличивает толщину обедненной области.

Лавинный фотодиод: Лавинный фотодиод (APD) , предназначенный для работы при высоком обратном смещении, демонстрирует эффект электронного умножителя, аналогичный фотоэлектронному умножителю. Обратное смещение может составлять от 10 вольт до почти 2000 В. Высокий уровень обратного смещения ускоряет созданные фотонами электронно-дырочные пары во внутренней области до достаточно высокой скорости, чтобы освободить дополнительные носители от столкновений с кристаллической решеткой. Таким образом, получается много электронов на фотон.Мотивация для APD состоит в том, чтобы добиться усиления внутри фотодиода для преодоления шума во внешних усилителях. В некоторой степени это работает. Однако APD создает собственный шум. На высокой скорости APD превосходит комбинацию усилителей с PIN-диодами, но не для низкоскоростных приложений. APD дорогие, примерно столько же, сколько фотоумножитель. Таким образом, они могут конкурировать только с фотодиодами с PIN-кодом для нишевых приложений. Одно из таких приложений — подсчет одиночных фотонов применительно к ядерной физике.

Солнечные элементы

Фотодиод, оптимизированный для эффективной подачи энергии на нагрузку, — это солнечный элемент . Он работает в фотоэлектрическом режиме (PV), потому что он смещен в прямом направлении напряжением, возникающим на сопротивлении нагрузки.

Монокристаллические солнечные элементы

Монокристаллические солнечные элементы производятся по технологии, аналогичной обработке полупроводников. Это включает выращивание монокристаллической були из расплавленного кремния высокой чистоты (P-типа), хотя и не такой высокой чистоты, как для полупроводников.Були распиливают алмазной пилой или проволочной пилой на вафли. Концы були должны быть выброшены или переработаны, а силикон теряется в пропиле пилы. Поскольку современные ячейки почти квадратные, кремний теряется при возведении були в квадрат. Клетки могут быть вытравлены для текстуры (придания шероховатости) поверхности, чтобы помочь улавливать свет внутри клетки. При производстве квадратных пластин 10 или 15 см теряется значительная часть кремния. В наши дни (2007 г.) производители солнечных элементов обычно закупают пластины на этом этапе у поставщика полупроводниковой промышленности.

Компоненты солнечных элементов

Пластины P-типа загружаются встык в лодочки из плавленого кварца, открывая только внешнюю поверхность для легирующей примеси N-типа в диффузионной печи. В процессе диффузии наверху ячейки образуется тонкий слой n-типа. Распространение также сокращает края ячейки спереди назад. Чтобы раскоротить клетку, необходимо удалить периферию путем плазменного травления. Серебряная или алюминиевая паста нанесена на заднюю часть ячейки, а серебряная сетка — на передней. Они спекаются в печи для обеспечения хорошего электрического контакта.(Рисунок ниже)

Ячейки соединены последовательно металлическими лентами. Для зарядки 12-вольтовых батарей 36 ячеек с напряжением приблизительно 0,5 В ламинируются в вакууме между стеклом и металлической полимерной задней панелью. Стекло может иметь текстурированную поверхность, которая помогает улавливать свет.

Кремниевый солнечный элемент

Конечные коммерческие высокоэффективные (21,5%) монокристаллические кремниевые солнечные элементы имеют все контакты на задней стороне элемента. Активная площадь ячейки увеличивается за счет перемещения верхних (-) контактных проводников к задней части ячейки.Верхние (-) контакты обычно подключаются к кремнию N-типа в верхней части ячейки. На рисунке ниже (-) контакты соединены с диффузорами N ⁺ в нижней части, чередующимися с (+) контактами. Верхняя поверхность текстурирована, чтобы помочь улавливать свет внутри ячейки. [VSW]

Высокоэффективный солнечный элемент со всеми контактами сзади. Взято из рисунка 1 [VSW]

Различные виды солнечных батарей

Элементы из мультикристаллического кремния начинаются с заливки расплавленного кремния в прямоугольную форму.Когда кремний охлаждается, он кристаллизуется в несколько больших (от миллиметров до сантиметров) беспорядочно ориентированных кристаллов вместо одного. Остальная часть процесса такая же, как и для монокристаллических ячеек. На готовых ячейках видны линии, разделяющие отдельные кристаллы, как если бы ячейки были треснутыми. Высокая эффективность не так высока, как у монокристаллических ячеек, из-за потерь на границах кристаллических зерен. Поверхность ячейки не может быть огрублена травлением из-за случайной ориентации кристаллов. Однако антибликовое покрытие повышает эффективность.Эти ячейки конкурентоспособны во всех областях, кроме космических.

Трехслойный элемент : Солнечный элемент с наивысшей эффективностью представляет собой набор из трех элементов, настроенных на поглощение различных частей солнечного спектра. Хотя три ячейки могут быть установлены друг на друга, монолитная монокристаллическая структура из 20 полупроводниковых слоев более компактна. При КПД 32% в настоящее время (2007 г.) он предпочтительнее кремния для космического применения. Высокая стоимость не позволяет найти множество приложений, связанных с землей, кроме концентраторов на основе линз или зеркал.

В результате интенсивных исследований недавно была создана версия, улучшенная для земных концентраторов на 400–1000 солнц и КПД 40,7%. Для этого требуется либо большая недорогая линза Френеля, либо отражатель и небольшая площадь дорогого полупроводника. Эта комбинация считается конкурентоспособной с недорогими кремниевыми элементами для солнечных электростанций. [RRK] [LZy]

Создание трехслойных солнечных элементов

Металлоорганическое химическое осаждение из паровой фазы (MOCVD) наносит слои на германиевую подложку P-типа.Верхние слои фосфида галлия-индия (GaInP) N- и P-типа, имеющие ширину запрещенной зоны 1,85 эВ, поглощают ультрафиолетовый и видимый свет. Эти длины волн имеют достаточно энергии, чтобы превышать ширину запрещенной зоны.

Более длинные волны (более низкая энергия) не обладают достаточной энергией для создания электронно-дырочных пар и перехода к следующему слою. Слои арсенида галлия с шириной запрещенной зоны 1,42 эВ поглощают ближний инфракрасный свет.

Наконец, слой германия и подложка поглощают дальнее инфракрасное излучение. Серия из трех ячеек производит напряжение, которое является суммой напряжений трех ячеек.Напряжение, развиваемое каждым материалом, на 0,4 В меньше, чем энергия запрещенной зоны, указанная в таблице ниже. Например, для GaInP: 1,8 эВ / э — 0,4 В = 1,4 В. Для всех трех напряжение составляет 1,4 В + 1,0 В + 0,3 В = 2,7 В. [BRB]

Высокоэффективный трехслойный солнечный элемент.

Слой	Ширина запрещенной зоны	Поглощенный свет
Галлий фосфид индия	1,8 эВ	УФ, видимый
Арсенид галлия	1.4 эВ	ближний инфракрасный
Германий	0,7 эВ	дальняя инфракрасная область

Кристаллические солнечные батареи имеют долгий срок службы. Многие массивы имеют гарантию 25 лет и считаются работоспособными в течение 40 лет. Они не подвержены начальной деградации по сравнению с аморфным кремнием.

Как монокристаллические, так и мультикристаллические солнечные элементы основаны на кремниевых пластинах. Кремний является как подложкой, так и активными слоями устройства.Потребляется много кремния. Этот вид элементов существует уже несколько десятилетий и занимает около 86% рынка солнечной электроэнергии. Для получения дополнительной информации о кристаллических солнечных элементах см. Honsberg. [CHS]

Аморфный кремний тонкопленочные солнечные элементы используют крошечные количества активного сырья, кремния. Примерно половину стоимости обычных кристаллических солнечных элементов составляет кремний для солнечных элементов. Процесс нанесения тонких пленок снижает эту стоимость.

Обратной стороной является то, что эффективность примерно вдвое ниже, чем у обычных кристаллических ячеек.Кроме того, под воздействием солнечного света КПД снижается на 15-35%. Ячейка с КПД 7% скоро вырастет до КПД 5%. Ячейки из тонкопленочного аморфного кремния работают лучше, чем кристаллические элементы при тусклом свете. Они находят хорошее применение в калькуляторах на солнечных батареях.

Солнечные элементы на основе не кремния составляют около 7% рынка. Это тонкопленочные поликристаллические изделия. Различные составные полупроводники являются предметом исследований и разработок. Некоторые несиликоновые продукты находятся в производстве. Как правило, эффективность лучше, чем у аморфного кремния, но не так хорошо, как у кристаллического кремния.

Теллурид кадмия в виде тонкой поликристаллической пленки на металле или стекле может иметь более высокую эффективность, чем тонкие пленки из аморфного кремния. При нанесении на металл этот слой является отрицательным контактом с тонкой пленкой теллурида кадмия. Прозрачный сульфид кадмия P-типа поверх теллурида кадмия служит буферным слоем. Положительный верхний контакт представляет собой прозрачный, электропроводный оксид олова, легированный фтором. Эти слои могут быть нанесены на жертвенную фольгу вместо стекла в процессе, описанном в следующем параграфе.Жертвенная фольга удаляется после того, как ячейка прикреплена к постоянной подложке.

Солнечный элемент из теллурида кадмия на стекле или металле.

Создание солнечного элемента из теллурида кадмия

Процесс нанесения теллурида кадмия на стекло начинается с нанесения прозрачного, электропроводящего оксида олова N-типа на стеклянную подложку. Следующий слой — теллурид кадмия Р-типа; тем не менее, можно использовать N-тип или внутренний. Эти два слоя составляют NP-переход.Слой теллурида свинца P ⁺ (тяжелый P-тип) помогает установить контакт с низким сопротивлением. Металлический слой обеспечивает окончательный контакт с теллуридом свинца. Эти слои могут быть нанесены путем вакуумного осаждения, химического осаждения из паровой фазы (CVD), трафаретной печати, электроосаждения или химического осаждения из паровой фазы при атмосферном давлении (APCVD) в гелии. [KWM]

Разновидностью теллурида кадмия является теллурид кадмия ртути. Более низкое объемное сопротивление и меньшее контактное сопротивление повышает эффективность по сравнению с теллуридом кадмия.

Фотоэлемент из диселенида кадмия, индия, галлия (CIGS)

Диселенид кадмия, индия, галлия: наиболее многообещающий тонкопленочный солнечный элемент в настоящее время (2007 г.) производится на рулоне гибкого полиимида — кадмия, индия и галлия (CIGS) шириной десять дюймов. Его эффективность составляет 10%. Хотя ячейки из кристаллического кремния коммерческого качества превзошли это десятилетие назад, CIGS должен быть конкурентоспособным по стоимости. Процессы осаждения происходят при достаточно низкой температуре, чтобы использовать полиимидный полимер в качестве подложки вместо металла или стекла.(Рисунок выше) CIGS изготавливается методом рулона в рулон, что должно снизить затраты. Ячейки GIGS также могут быть произведены с помощью низкозатратного электрохимического процесса. [EET]

ОБЗОР:

• Большинство солнечных элементов представляют собой монокристаллические или мультикристаллические кремниевые элементы из-за их хорошей эффективности и умеренной стоимости.
• Остальной рынок составляют менее эффективные тонкие пленки из различных аморфных или поликристаллических материалов.
• В таблице ниже сравниваются выбранные солнечные элементы.

Свойства солнечных элементов

Тип солнечного элемента	Максимальный КПД	Практическая эффективность	Банкноты
Селен поликристаллический	0,7%	–	1883, Чарльз Фриттс
Кремний, монокристалл	–	4%	1950-е годы, первый кремниевый солнечный элемент
Кремний, монокристалл PERL, наземный, космический	25%	–	солнечных машин, стоимость = 100 коммерческих
Кремний, монокристалл, наземный коммерческий	24%	14-17%	5–10 долларов за пиковый ватт
Cypress Semiconductor, Sunpower, монокристалл кремния	21.5%	19%	все контакты на задней части ячейки
Галлий фосфид индия / арсенид галлия / германий, монокристалл, многослойный	–	32%	Предпочитает пространство.
Расширенная наземная версия выше.	–	40,7%	Использует оптический концентратор.
Кремний мультикристаллический	18,5%	15,5%	–
Тонкие пленки,	–	–	–
Кремний аморфный	13%	5-7%	Разлагается на солнце.Подходит для работы с калькуляторами в помещении или на улице в пасмурную погоду.
Теллурид кадмия поликристаллический	16%	–	стеклянная или металлическая подложка
Диселенид арсенида меди поликристаллический	18%	10%	10-дюймовое гибкое полимерное полотно. [NTH]
Органический полимер, 100% пластик	4,5%	–	НИОКР

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

Лавинный фотоприемник »Электроника

Лавинные фотодиоды используются в приложениях, где требуется очень чувствительное обнаружение света.

---

Учебное пособие по фотодиоду Включает:
Фотодиодная технология Фотодиоды PN и PIN Лавинный фотодиод Фотодиод Шоттки Фотодиодные конструкции Теория фотодиода

Другие диоды: Типы диодов

---

Лавинные фотодиоды могут использоваться в ряде приложений для обеспечения производительности, которую другие типы фотодиодов не могут достичь.

Как следует из названия, лавинный фотодиод использует лавинный процесс для обеспечения дополнительных характеристик, хотя лавинный процесс действительно имеет некоторые недостатки.

Ввиду преимуществ и недостатков лавинные фотодиоды используются в ряде нишевых приложений, где их характеристики позволяют им обеспечивать дополнительную чувствительность, которая может потребоваться.

Основы лавинного фотодиода

Лавинный фотодиод имеет структуру, аналогичную структуре фотодиода PN или PIN. Можно также использовать структуру лавинного диода, аналогичную структуре фотодиода Шоттки, но эта версия используется гораздо реже.

Основное отличие лавинного фотодиода от других видов фотодиода заключается в том, что он работает в условиях высокого обратного смещения. Это делает возможным лавинообразное размножение дырок и электронов, созданных столкновением фотонов и света.

Когда фотон входит в область обеднения и создает пару дырочных электронов, эти носители заряда будут отталкиваться очень сильным электрическим полем друг от друга. Их скорость увеличится до такой степени, что при столкновении с решеткой они создадут дополнительные пары дырочных электронов, и процесс повторится.

Лавина позволяет многократно увеличить коэффициент усиления диода, обеспечивая гораздо больший уровень чувствительности.

Состояние цепи лавинного фотодиода

Для работы лавинных фотодиодов требуется высокое обратное смещение. Для кремния это обычно составляет от 100 до 200 вольт. При таком уровне обратного смещения они видят эффект усиления по току около 100 в результате лавинного эффекта.

Некоторые диоды, в которых используются специальные производственные процессы, допускают гораздо более высокие напряжения смещения до 1500 вольт.Поскольку было обнаружено, что уровни усиления увеличиваются при приложении более высоких напряжений, усиление этих лавинных диодов может возрасти до порядка 1000. Это может обеспечить явное преимущество там, где чувствительность имеет первостепенное значение, но это, очевидно, происходит за счет все дополнительные схемы и функции безопасности, необходимые для очень высоких напряжений.

Достоинства и недостатки лавинного фотодиода

Лавинные фотодиоды обладают рядом достоинств и недостатков.Это можно учитывать при выборе подходящего фотоприемного устройства.

Преимущества лавинного фотодиода

• Высокая чувствительность к лавинному набору

Недостатки лавинного фотодиода:

• Может потребоваться гораздо более высокое рабочее напряжение.
• Лавинный фотодиод производит гораздо более высокий уровень шума, чем фотодиод PN
• Лавинный процесс означает, что выход не является линейным

Лавинные фотодиоды не так широко используются, как их PIN-аналоги.Они используются в первую очередь там, где уровень усиления имеет первостепенное значение, поскольку требуемые высокие напряжения в сочетании с более низкой надежностью означают, что они часто менее удобны в использовании.

Другие электронные компоненты: Резисторы
Конденсаторы Индукторы Кристаллы кварца Диоды Транзистор Фототранзистор Полевой транзистор Типы памяти Тиристор Разъемы ВЧ разъемы Клапаны / трубки Аккумуляторы Переключатели Реле
Вернуться в меню «Компоненты».. .

Лазерные диоды и светодиоды | Компоненты флуоресценции

Лазерные диоды, упакованные в компактный корпус, питаются от источника питания ± 15 В. Фокусную линзу можно отрегулировать в диапазоне от 15 до 200 см. Модуляция до 400 МГц может быть достигнута с помощью внешнего генератора частоты. Цифровая модуляция (TTL) достижима до 80 МГц.

Деталь №	Длина волны излучения (нм)	Средняя мощность при модуляции 10 МГц (мВт)	Диапазон модуляции (МГц)
N322	375 ± 5	0.97	DC — 400
N325	405 ± 5	6,90	DC — 400
N328	445 ± 5	6,70	DC — 400
N332	473 ± 5	4,63	DC — 400
N334	488 ± 5	5.0	DC — 400
N339	514 ± 5 ​​	2,24	DC — 400
N352	635 ± 5	4,47	DC — 400
N354	660 ± 5	4,15	DC — 400
N356	690 ± 5	4.85	DC — 400
N358	780 ± 5	4,95	DC — 400
N360	808 ± 5	2,55	DC — 400
N362	830 ± 5	6,50	DC — 400

В лазерные пусковые установки могут входить 3, 4 и 6 лазеров.Каждый лазер можно включать / выключать, а его интенсивность регулировать с помощью программного обеспечения. Лазерные лучи накладываются и фокусируются на оптоволокне для доставки к прибору.

DIODE: плотный набор данных глубины внутри и снаружи помещений

Авторы : Игорь Васильевич, Ник Колкин, Шаньи Чжан, Руотян Ло, Хаочен Ван, Сокол З. Дай, Андреа Ф. Даниэле, Мохаммадреза Мостаджаби, Стивен Басарт, Мэтью Р.Уолтер, Григорий Шахнарович.
Принадлежности : ТТИ-Чикаго, Чикагский университет, Бейханский университет.

Вступление

DIODE (Dense Indoor and Outdoor DEpth) — это набор данных, который содержит различные Цветные изображения высокого разрешения с точными, плотными измерениями глубины на большом расстоянии. Это первый общедоступный набор данных, включающий изображения RGBD внутренних и наружных сцен. получено с одним сенсором. Для получения дополнительной информации, пожалуйста, обратитесь к нашему технический отчет . Дополнительные образцы можно найти в галерее образцов набора данных .

Новости

1. 24 мая 2020 г. : В связи с изменившимися обстоятельствами в связи с пандемией COVID-19 мы, к сожалению, решили отменить наш семинар для CVPR2020.Мы надеемся провести семинар в будущем месте и проинформируем все заинтересованные стороны, как только у нас будет новая назначенная дата. Мы приносим свои извинения за доставленные неудобства.
2. 31 марта 2020 г. : Запрос на публикацию бумаги уже доступен.
3. 10 декабря 2019 г. : Мы организуем семинар CVPR 2020 «Границы монокулярного трехмерного восприятия» вместе с научно-исследовательским институтом Toyota, дополнительная информация будет обновлена ​​на нашем официальном веб-сайте семинара.

DIODE Dataset

Загрузка набора данных

Мы выпустили разделение на поезд и валидацию DIODE depth и DIODE normal, включая изображения RGB, карты глубины, маски допустимости глубины и карты нормалей поверхности. Скоро появится тестовый набор.

Ссылки для скачивания:

4. DIODE Depth (изображения RGB, карты глубины и маски достоверности глубины):
5. DIODE Normal (только карты нормалей):
6. Файлы перечисления данных : список_данных.zip содержит 4 файла ( * .csv, ), в которых перечислены все экземпляры в наборе train и val набора данных DIODE.

Макет набора данных

Данные DIODE организованы иерархически. Подробная структура показана следующим образом:

Описание : «Сцена» обычно соответствует некоторому компактному местоположению / окрестности, например, интерьер (или один этаж) здания, окружение ориентир, район и т. д.Сканирование соответствует единичным данным. сканирование, в результате чего получается набор культур, все взятые из та же позиция. Несколько сканирований в пределах одной сцены могут или не могут перекрываются в захватываемых физических точках; сканирование в различных сцены обычно не перекрываются. Обратите внимание, что мы используем имя «в помещении» и «на улице», чтобы персонажи оставались неизменными.

Соглашения и форматы именования файлов

Набор данных состоит из изображений RGB, карт глубины, масок допустимости глубины и карт нормалей поверхности.Их форматы следующие:

Изображения RGB ( * .png ): изображения RGB с разрешением 1024 × 768.

Карты глубины ( * _depth.npy ): истинная глубина с тем же разрешением, что и изображения.

Маски глубины ( * _depth_mask.npy ): двоичные маски допустимости глубины, где 1 означает действительный возврат датчика, а 0 — в противном случае.

Карты нормалей к поверхности ( * _normal.npy ): векторные карты нормалей к поверхности с тем же разрешением, что и изображения.Недопустимые нормали представлены как (0,0,0).

Функция набора данных

• Характеристики датчика :
— Плотность возврата: 99,6% (в помещении) / 66,9% (на улице)
— Точность по глубине: ± 1 мм
— Угловое разрешение: 0,009 °
— Максимальный диапазон: 350 м
— Минимальный диапазон: 0,6 м
Подробнее о лазере сканер.
• Разнообразие :
— Время: как днем, так и ночью, несколько месяцев (лето, осень, зима).
— Местоположение: сбор данных в нескольких городах, различные внутренние / наружные сцены и фоновое оформление.
— Обработка набора данных: выбранные вручную кадрирования изображений с различными объектами.

• Пример сбора данных :

Статистика набора данных


Базовая производительность

Здесь мы предоставляем базовые характеристики оценки глубины в монокуляр и оценки нормалей к поверхности в наборе данных DIODE.См. Densedepth, Eigen et al. и наш предстоящий документ для более подробной информации.


Посетите наш официальный репозиторий проекта для получения дополнительной информации и Набор инструментов для разработки DIODE.
Devkit Ссылка: диод-девкит

Набор данных DIODE и код выпущены с использованием лицензии MIT.


Цитирование

Если вы используете набор данных DIODE, процитируйте:

  @article {diode_dataset,
  title = {{DIODE}: {A} {D} ense {I} ndoor и {O} utdoor {DE} pth {D} ataset},
  автор = {Игорь Васильевич, Ник Колкин, Шаньи Чжан, Руотян Ло и
  Хаочэнь Ван и Сокол З.Дай и Андреа Ф. Даниэле и Мохаммадреза Мостаджаби и
  Стивен Басарт, Мэтью Р. Уолтер и Грегори Шахнарович},
  журнал = {CoRR},
  объем = {абс / 1908,00463},
  год = {2019},
  url = {http://arxiv.org/abs/1908.00463}
} 
 

Если у вас есть вопросы, свяжитесь с нами по адресу [email protected].


Благодарности

Это исследование частично спонсировалось:

• Научно-исследовательская лаборатория ВВС и DARPA под номером награды FA8750-18-2-0126 и FA9550-18-1-0166.
• Консорциум робототехники Исследовательской лаборатории армии США под Соглашение о сотрудничестве в рамках программы Collaborative Technology Alliance W911NF-10-2-0016.



Журнал изменений

7. 12 ноября 2019 г. : Опубликованы базовые характеристики оценки нормалей к поверхности. DIODEv2 (обновленная версия DIODE с большим количеством локаций и дополнительным разнообразием погоды и времени года) уже не за горами.
8. 17 октября 2019 г. : Выпущены данные нормали поверхности DIODE.
9. 24 сентября 2019 г. : Предыдущее заявление об ошибке в нашем коде рендеринга оказалось ложной тревогой.
10. 30 августа 2019 г. : Выпущены базовые характеристики оценки глубины в монокуляре и версия 2.
11. 1 августа 2019 г. : первоначальный выпуск DIODE.

---

Последнее обновление: 31 марта 2020 г.