Součástky emitující záření

Svítivé diody LED (Light Emitting Diode)

· Přivedeme-li do diody proud v propustném směru dochází po překonání prahového napětí k rekombinacím elektronů a děr v blízkosti PN přechodu

· Přitom se uvolňuje energie ve formě elektromagnetického záření

· Jedna rekombinace = jedno kvantum (vspontání emise)

· Záření je monochromatické (má jen jednu vlnovou délku)

· Každé příměsi v polovodiči náleží určitá energie, tedy λ

Druhy

Diody emitující světlo

· Barvy: červená, žlutá, modrá, bílá atd.

Infra diody

· Emitují infračervené záření

Dvou barevné LED

· Jsou dva přechody PN s různými prahovými napětími

Ultrafialové diody

· Emitují UV záření

Použití

· Zobrazovací jednotky

· Indikátory

· Osvětlení (luminiscenční diody)

Veličiny

· U_c = napájecí napětí

· I_F = proud v propustném směru (určen typem a svítivostí)

· U_F = napětí v propustném směru

Laserové diody

· Zatím co v LED probíhá emise záření spontáně, tak v LD je emise stimulovaná (vynucená)

· Elektrony vystupují do vyšších energetických hladin ve velkém množství a hromadí se tam (inverzní populace)

· K jejich návratu pak postačuje impuls (foton) a jejich spadnutím na původní hladinu se uvolní další fotony

· Návrat elektronů na původní hladinu proběhne naráz v jednom okamžiku

· Vzniklý svazek fotonů se dále zesílí v rezonátoru (tj. v dutině o délce λ/2)

· Kmitáním fotonu v rezonátoru v rezonátoru se uvolní další fotony a celý svazek pak v jediném okamžiku polopropustným zrcadlem vyrazí ven

· Vzniklý svazek záření je koherentní (uspořádaný) – zachovává fázi a směr nemění se s časem

· Záření je fázové – všechny fotony mají stejnou fázi

· Záření je monochromatické

· Záření je vysoce směrové – zachovává směr – malá divergence

· Vznik inverzní populace elektronů se dosáhne tzv. čerpáním

· Čerpání v LD vzniká při překročení mezní proudové hustoty (při menší proudové hustotě je emise spontání a LD svítí jen jako LED)

Výhody laserů z LD

· Vysoká účinnost (50%) přeměny elektrické energie na koherentní záření

· Lze dobře modulovat

Další druhy laserů

· Rubínové

· Plynové (CO₂)

Výbojky

· Jsou zdroje záření (nejčastěji světla nebo UV)

· Používají se jako světelné zdroje, zobrazovací jednotky atd.

Princip

· Elektrický výboj v plynech

· Pokud zironizujeme plyn tvořící náplň výbojky a přivedeme na elektrody napětí, vznikne pohyb iontů k opačně nabitým elektrodám

· Ionty se srážejí a energie srážek se uvolňuje ve formě elektromagnetického záření

· Vlnová délka záleží na náplni (druhu směsi plynů) a tlaku

· Vlnových délek bývá obvykle více

· Zapalovací napětí způsobí vznik výboje, načež napětí prudce poklesne a výbojkou začne procházet proud

· Proud je nutno omezit na přiměřenou mez (to leze provést: předřadnou impedancí (tlumivka/odpor), nebo použitím měkkého zdroje napětí, či elektronického předřadníku

Elektronky

· Jsou nejstarší aktivní elektronické součásti

· Byly vystřídány tranzistory

· Dnes se užívají ve výkonové elektronice

Popis

· Vakuovaná skleněná baňka obsahující elektrody (anodu a katodu)

Katoda

· Přímo nebo nepřímo žhavená

· Žhavením se dodává energie elektronům, aby mohli vystoupit do vakua

Anoda

· Má kladné napětí proti katodě

· Přitahuje elektrony ve vakuu

Mřížky

· Jsou v různém počtu mezi katodou a anodou

· Napětím na nich se reguluje tok elektronů

Použití

· Speciální zesilovače

· CRT obrazovky

Zobrazovací jednotky

· Rozdělení se provádí podle různých hledisek (podle množství (hustoty) informace)

Zobrazovací jednotky s předem vytvořenými znaky

Digitrony

· Výbojky tvarované např. jako číslice

· Velké napájecí napětí až 100 V

· Mají společnou anodu, nebo katodu

Segmentové

· Jsou 7 segmentové nebo 16 segmentové

· Znaky či obrazce jsou tvořeny segmenty

· Segmenty mohou tvořit LED nebo tekuté krystaly LC

Maticové

· Matice tvořené body (např.: 5*7 bodů)

· Body mohou tvořit žárovky, LED, monitory apod.

Monitory

· CRT – Catode Ray Tube

· LCD – Liguid Crystal Display

· Plazmové – PDP (Plasma Display Panel)

· OLED – Organic LED

CRT

· Vnitřek je vakuovaný

· Ze žhavené katody vystupují elektrony, které jsou urychlovány kladným vysokým napětím anody a dopadající na stínítko

· Mřížky slouží k zaostření elektronového svazku, regulaci jasu a zatemnění při zpětných bězích

· Nejpre se tvoří liché a potom sudé řádky obrazu

· Stínítko je pokryto luminofory (světlonoši), které přeměňují kinetickou energii elektronů na světlo

Vychylování paprsků

Elektromagnetické

· Dvě dvojice vychylovacích cívek kolmo na sebe (horizontálně a vertikálně) (pro RGB 3*2 = 6 cívek)

· Využívá se Lorenzova síla

· Použití PC a TV

Elektrostatické

· Dva páry vychylovacích destiček (horizontální a vertikální pár)

· Pro vertikální vychýlení jsou horizontální desky

· Užívá se síla působící na elektrony v elektrostatickém poli

· Požitá osciloskopy

Obnovovací frekvence

· Musí být taková, aby nebylo znatelné blikání (i když luminofory mají určitou setrvačnost)

· TV 25 snímků/sekunda (střídání sudých a lichých řádků)

· PC alespoň 75 Hz (100 Hz)

Barevný CRT

· Obsahuje 3 katody – elektronová děla (trisky), 3 druhy luminoforu (RGB)

Maska

· Je umístěna před stínítkem tak, aby paprsek z každé trisky dopadal vždy jen na luminofor své barvy

· Je umístěna cca 17 mm před stínítkem

· Rozteč bodů je přibližně 0,25 mm

· Rozlišení 1600*1200 (4:3)

Druhy

· Delta, inline, Trinitron – otvory přez celou obrazovku vertikálně, je těžký

Míchání barev

· Aditivní (stírání) – provádí se regulací elektronových svazků (R_max+G_max+B_max = bílá)

Vlastnosti

Kladné

· Jas, kontrast, odezva, pozorovací úhel, cena

Záporné

· Ostrost, geometrie, spotřeba, rozměry, hmotnost, nevhodné pro epileptiky, nadměrná zátěž očí (u PC)

LCD

Tekuté krystaly

· Jsou zvláštní látky

· V LCD se užívá nematická struktura (má krystaly nestejně dlouhé, navzájem rovnoběžné avšak různě posunuté a vyplňující celý prostor)

· Bez el. pole jsou krystaly neuspořádané

· V el. poli se krystaly seřadí

· Propouštíme-li světlo přes dva na sebe kolmé polarizační filtry, světlo projde jen tehdy, odráží-li se od neuspořádaných molekul mezivrstvy z tekutých krystalů (bez napětí projde s napětím neprojde)

Hlavní části LCD

· Polarizační filtry – jsou zařízení, které umožní prostup pouze otického záření s určitým úhlem kmitání

· Tekuté krystaly – jsou téměř průzračné substance vykazující vlastnosti pevné hmoty i kapaliny

· Elektrody ITO (oxid india a cínu) – přivedením napětí na ITO elektrodu proti společné průhledné elektrodě se reguluje prostupnost LC pro světlo

· Průhledná elektroda

· Barevné filtry (RGB) propouští jen jednu barvu

Druhy matic

Pasivní

· Přivedení napětí na jeden řádek a sloupec se rozsvítí průsečík

· Zastaralé

TFT – aktivní

· Každá ITO elektroda má svůj tranzistor => menší řídící napětí

· Neovlivňují se sousední body

· TFT se sepne napětím na It gare line (výběr řady) a napětím na signal line (výběr jednotlivých subpixelů)

Podsvícení

· LCD není aktivní, musí mít zdroj světla

· Reflexní LCD

Cizí zdroje světla

· LED

· Výbojka

· EL fólie

· Display musí být podsvícený rovnoměrně – difúzní rozptylná deska, nebo světlovody

· regulace jasu a míchání barev se provádí změnou napětí na ITO

vlastnosti

kladné

· jas, kontrast, doba odezvy, ostrost, geometrie, spotřeba, rozměry

záporné

· pozorovací úhel a cena

PDP

· plazma je zvláštní skupenství hmoty, směs iontů, elektronů a molekul

· PDP komůrky plněné plynem při nízkém tlaku (60 – 70kPa)

· V el. poli vzniká plazmový výboj, který produkuje UV záření

· Vnitřní strana komůrek je pokryta luminofory a UV záření z výboje se v nich přeměňuje na světlo

· Barvy jsou dány druhem luminoforu, tzv. barevný fosfor

Elektrody

· Dvě elektrody nestačí, výboj by nastal se spožděním

Zobrazovací či displejové – horizontální

· Nazýváme SCAN

Podpůrné

· Nazýváme SUSTAIN

Datové

· Adresovací

· Vertikální

Vznik světla

Přivedením napětí mezi SCAN a SUSTAIN

· Vzniká ionizace

· Komůrka je těsně před prahem výboje

Přivedením nižšího napětí mezi SCAN a datovou elektrodu

· Vzniká výboj

Vznik světla

· Snížením napětí mezi SCAN a SUSTAIN = zhasnutí

· Regulovat jas napětím nelze

· Jas je řízen dobou výboje – poblikávání

Vlastnosti

· Vyžaduje výkonné chlazení

Kladné

· Doba odezvy, pozorovací úhel, ostrost, geometrie, rozměry

Záporné

· Jas, kontrast, spotřeba, cena, životnost

OLED

· Má vlastní zdroj světla (emituje se z elektrod)

Princip

· V aktivní vrstvě polovodiče dochází k rekombinacím nosičů náboje, při kterých vzniká světlo

· Rozsvěcování bodů je řízeno maticí

Barvy

· Vznikají přímo dle materiálu aktivní vrstvy

· Život je limitován nejslabším článkem – modrou

PMOLED (Pasive Matrix OLED) matice

· Užívají se pro displeje s menším množstvím informace

AMOLED (Aktive Matrix OLD) matice

· Užívají se pro displeje s větším množstvím informace

· Mají do struktury přidanou další vrstvu obsahující tenkovrstvé TFT tranzistory umožňující zrychlit zobrazování displeje

· Obnovovací frekvence je vysoká

· Nedochází k chvění obrazu

Výhody

· Kontrast, jas, ostrost, pozorovací úhle, spotřeba, vysoká svítivost, velký rozsah pracovních teplot, tloušťka 2mm

· Bravy se mění v závislosti na velikosti proudu, není třeba RGB míchání, libovolná brava se tvoří přímo

Použití

· Zatím jen menší displeje (rychlý vývoj)

· Vyrábí se FOLED – displejová fólie (ohebná)

EL panel (elektroluminiscenční panel)

Princip

· V aktivní látce se vytvoří pomocí napětí mezi elektrodami silné elektrické pole

· El. pole bývá střídavé s frekvencí např.: 400 Hz

· Dochází k vybuzení aktivní látky

· Nárazy do molekul sulfidu zinečnatého (ZnS) popř. dalších látek => vznik světla

· Barva je závislá na druhu aktivní látky

El. fólie

· Užívá se k podsvícení

· Jsou monochromatické

El. matice (dvě technologie)

LED

· Trošku odlišná technologie

TFEL

· Podobný TFT

· Spínací tranzistory