XII Optoelektronik
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438 Elektronik<br />
Tabelle<strong>XII</strong>-1 Übliche Zusammensetzung von LED’s und IRED’s<br />
1,0<br />
0,9<br />
0,8<br />
0,7<br />
Werkstoff SiC GaP GaP GaAsP GaAs GaAsP GaAs GaAs<br />
Schleusenspannung 2,7 V 2,4 V 2,2 V 1,6 V 1,4 V<br />
Dotierung SiC stark<br />
mit N<br />
schwach<br />
mit N<br />
schwach<br />
mit N<br />
mit P Zn +O Zn Si<br />
Wellenlänge λ (nm) 480 565 590 625 650 700 900 930<br />
Farbe blau grün gelb orange hellrot rot infrarot infrarot<br />
20° 10° 0° 10° 20°<br />
0° 10°<br />
1,0<br />
30°<br />
0,8<br />
40°<br />
50° 0,6<br />
0,6<br />
60°<br />
0,5<br />
0,4 0,2 0 0,2 0,4<br />
70° 0,4<br />
80°<br />
0,2 0<br />
Richtcharakteristiken von LEDs<br />
Bild <strong>XII</strong>-18 Richtcharakteristiken von LED’s<br />
60°<br />
50°<br />
40°<br />
30°<br />
strom) und die Lichtstärke (Helligkeit). Die Schleusenspannung<br />
ist aufgrund anderer Ausgangsmaterialien<br />
höher als bei Silizium-Dioden.<br />
Grenzwerte:<br />
U R max =5V, I F max =50mA,<br />
P tot =100 mW , J J max =100 ° C<br />
Durch entsprechende Form der aufgesetzten Kunststoffkörper<br />
ist es möglich, den LED’s unterschiedliche<br />
Richtcharakteristiken zu geben. In den Bildern<br />
<strong>XII</strong>.18a und <strong>XII</strong>.18b sind die Richtcharakteristiken<br />
für zwei Standardausführungen mit Öffnungswinkeln<br />
von 60° (breit) und 25° (gebündelt) angegeben.<br />
Die Lebensdauer von LED’s und IRED’s liegt bei<br />
normalen Betriebsbedingungen bei 100000 h. Geringer<br />
Spannungs- und Strombedarf (je nach Typ 5mA,<br />
10 mA oder 20 mA), kleine Abmessungen, einfache<br />
Montage und hohe Packungsdichte geben ihnen einen<br />
sehr breiten Anwendungsbereich.<br />
Da LED’s Schaltzeiten von 5ns bis 20 ns haben,<br />
können sie auch zur Abstrahlung von sich sehr<br />
schnell ändernden Lichtsignalen verwendet werden,<br />
zum Beispiel in Optokopplern (siehe Abschnitt<br />
<strong>XII</strong>.4).<br />
Bei den Laser-Dioden (engl.: l ight a mplification by<br />
s timulated e mission of r adiation) wird das im pn-<br />
Übergang erzeugte monochrome Licht im Inneren des<br />
Kristalls anden inneren Flächen verspiegelt und tritt<br />
an der Stirnfläche mit relativ schmalem Austrittswinkel,<br />
aber großer Lichtstärke aus. Bild <strong>XII</strong>-19<br />
reflektierende<br />
Rückfläche<br />
1...2μm<br />
P<br />
N<br />
teilreflektierender<br />
Belag<br />
15...30°<br />
austretender<br />
Laserstrahl<br />
Bild <strong>XII</strong>-19 Prinzipieller Aufbau einer Laserdiode<br />
zeigt den grundsätzlichen Aufbau einer Laserdiode<br />
als Kantenstrahler. Wird das Licht impulsartig abgestrahlt,<br />
sind mit diesen Bauelementen Leistungen bis<br />
ungefähr 100 Wmöglich. Sie eignen sich zur Nachrichten-<br />
und Datenübermittlung inLichtwellenleitern.<br />
Zur Abtastung vonCD-Plattenspielern undals Lesestift<br />
in Scannergeräten werden sie ebenfalls benutzt. Laser<br />
höherer Leistung sind zum Beispiel aus der Medizin<br />
(optisches Skalpell)nicht mehr wegzudenken.<br />
Eine interessante und zukunftsträchtige Variante zur<br />
Anzeige von Informationen stellen die Flüssigkristalle<br />
(engl.: liquid crystal) dar. Flüssigkristalle sind<br />
glasklare Flüssigkeiten, deren Moleküle einen regelmäßigen<br />
einkristallinen Aufbau aufweisen. Sie befinden<br />
sich ineinem speziellen Aggregatzustand, in dem<br />
Stoffe aus dem flüssigen in den festen Zustand übergehen.<br />
Flüssigkristallwerkstoffe zeigen bei Einwirkung<br />
eines elektrischen Feldes Veränderungen ihrer<br />
Kristallstruktur.<br />
transparente<br />
elektrisch<br />
leitende<br />
SnO2-Elektrode<br />
Glassubstrat<br />
Flüssigkristallschicht<br />
Abstandshalter<br />
Bild <strong>XII</strong>-20 Prinzipaufbau einer LCD-Anzeige
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