Схемы некоторых наиболее широко используемых конструк­ций ламп на основе светодиодов показаны на рис. 7.6. В кон­струкциях а и б использованы обычные транзисторные и диод­ные крисгаллодержатели. Светодиод в конструкции а гермети­чески закрыт крышкой с прозрачным стеклянным окном. В кон­струкции в на металлических выводах, одновременно образую­щих основу кристаллодержателя, закреплены и светодиод, и по­следовательно с ним включенный кремниевый резистор. Пласт­массовая линза, закрывающая корпус, формирует угловое рас­пределение излучения и определяет угол видности прибора. Кон­струкция г прекрасно подходит для прозрачных полупроводни­ков типа GaP, в которых свет излучается через все пять граней светодиода. Встроенные рефлекторы и пластмассовые линзы обеспечивают желаемое угловое распределение излучения. «Лампа» обычно состоит из следующих частей: излучающего свет полупроводникового кристалла и пластмассовой линзы или покрытия, обычно окрашенного и служащего оптическим филь­тром. Дополнительными (необязательными) компонентами яв­ляются рефлектор, диффузор, равномерно распределяющий свет по всему пластмассовому покрытию, и встроенный в корпус ре­зистор, включенный последовательно с диодом. Конструирова­ние и свойства полупроводникового кристалла подробно рас­сматривались в разд. 6.1—6.3. Здесь будут рассмотрены другие элементы лампы.

Пластмассовое покрытие. Основная задача покрытия состоит в создании среды с высоким показателем преломления и в со­ответствующем увеличении коэффициента вывода света из по­лупроводникового кристалла. В идеальном случае показатель преломления покрытия должен быть близок к показателю пре­ломления полупроводника (п «3,3). Практически наилучшее приближение к этому условию обеспечивает ряд легкоплавких арсенид-халькогенид-галогенидных стекол с показателем пре­ломления 2,4—2,9 [3]. Однако эти стекла окрашены, так что их можно использовать только с красными или инфракрасными светодиодами. Как было показано в работе [4], наибольшее возможное значение показателя преломления для прозрачного стекла составляет 2,3—2,4. Использование стекол накладывает ряд ограничений на оптические, тепловые и механические ха­рактеристики приборов, поэтому в большинстве электролюми­несцентных. ламп использованы прозрачные пластмассы с по­казателем преломления 1,5—1,6. Для выяснения роли покрытия рассмотрим некоторые специальные применения ламп.

Освещение номерного диска телефона TRIMLINE. Это уст­ройство относится к одной из основных областей применения=

Рис. 7.6. Схемы различных конструкций электролюминесцентных ламп.

а — измененный транзисторный держатель с двумя выводами; б — держатель с одним выводом и металлическим фланцем; в — конструкция с рамочными выводами и встроен­ным резистором; г — конструкция с рамочными выводами н встроенным рефлектором.

электролюминесцентных ламп — ночному освещению приборов. Как показано на рис. 7.7, у телефона номерная плата с нане­сенными на нее цифрами и буквами закреплена неподвижно, а наборный диск изготовлен из прозрачного материала. Когда окружающее освещение обеспечивает освещенность платы в не­сколько десятых люкса, то набор осуществлять легко. Однако в темной комнате для освещения номерной платы необходим источник света. Для этой цели лучше всего подходит желто-зе­леный светодиод из GaP. Спектральный состав излучения та­кого диода (рис. 7.1) хорошо согласуется с чувствительностью глаза, а то, что свет выходит из пяти граней кристалла, облег­чает равномерное распределение света по номерной плате, ко­торая работает как световод. Конструкцию лампы можно опти­мизировать, основываясь на ходе световых лучей, который в упрощенном виде показан на рис. 7.8. Примерно 80% света из электролюминесцентной лампы попадает в номерную плату. Если квантовый выход диода составляет 0,1%, то поверхност­ную яркость номерной платы, равную 1,5 кд/м2, можно получить при токе через светодиод ~5 мА (с отклонением ±20%). Это

обеспечивает вполне удовлетворительную освещенность в тем­ной комнате; вместе с тем при ярком внешнем освещении свет лампы незаметен. В заключение отметим, что желто-зеленый свет особенно подходит для подсветки в условиях очень слабого освещения. Такие лампы можно использовать в комбинации
& пассивными элементами изображения, например со знаками на номерной плате, или вместе с индикаторами на жидких кри­сталлах; в последнем случае получается универсальный инди­катор с малой потребляемой мощностью. То, что желто-зеленый свет без специального светофильтра дает плохой цветовой кон­траст и поэтому «пропадает» на телефонном диске при сильном освещении, в разобранном конкретном случае является достоин­ством. Но это же свойство превращается в существенный недо­статок, когда лампа выполняет роль индикатора при различных условиях освещения.

Ламповые индикаторы можно разделить на индикаторы со­стояния, когда необходимо различать только рабочее и нерабо­чее состояния, а многоцветные индикаторы, когда, кроме вклю­ченного и выключенного состояний, нужно еще различать цвет индикатора. Рассмотрим поочередно эти два типа индикаторов.