Enheten og prinsippet for drift av LED
I glødelamper kommer lyset fra en varm-til-hvit wolframglødetråd, hovedsakelig fra varme. Som glødende kull i en ovn, oppvarmet av varmeeffekten av en elektrisk strøm, når elektroner raskt oscillerer og kolliderer med nodene til krystallgitteret til et ledende metall, samtidig som de sender ut synlig lys, som imidlertid bare representerer mindre enn 15 % av den totale forbrukte elektriske energien som driver lampen...
LED, i motsetning til glødelamper, avgir lys ikke på grunn av varme i det hele tatt, men på grunn av det særegne ved designen deres, som hovedsakelig er rettet mot å sikre at den nåværende energien går nøyaktig til utslipp av lys, ved en viss bølgelengde. Som et resultat overstiger effektiviteten til LED som lyskilde 50%.
Her går strømmen over p-n-krysset, mens det i overgangen er en rekombinasjon av elektroner og hull med emisjon av fotoner (kvanter) av synlig lys med en viss frekvens og derfor av en viss farge.
Hver LED er i utgangspunktet ordnet som følger.For det første, som nevnt ovenfor, er det et elektron-hull-kryss, som består av p-type halvledere (de fleste strømbærere er hull) og n-type halvledere som er i kontakt med hverandre (mer de fleste strømbærere er elektroner).
Når strøm overføres i foroverretningen gjennom dette krysset, ved kontaktpunktet mellom halvledere av to motsatte typer, oppstår en ladningsovergang (ladningsbærere hopper mellom energinivåer) fra et område med én type konduktivitet til et område av en annen type ledningsevne.
I dette tilfellet kombineres elektroner med deres negative ladning med ioner av positivt ladede hull. I dette øyeblikket blir fotoner av lys født, hvis frekvens er proporsjonal med forskjellen i energinivåene til atomene (høyden på den potensielle barrieren) mellom stoffene på begge sider av overgangen.
Strukturelt kommer LED i en rekke former. Den enkleste formen er en fem millimeter kropp - en linse. Slike lysdioder kan ofte finnes som indikatorlysdioder på ulike husholdningsapparater. På toppen er LED-huset formet som en linse. En parabolsk reflektor (reflektor) er installert i den nedre delen av huset.
På reflektoren er det en krystall som sender ut lys der strømmen går gjennom pn-krysset. Fra katoden - til anoden, fra reflektoren - i retning av den tynne ledningen, beveger elektronene seg gjennom kuben - krystallen.
Denne halvlederkrystallen er hovedelementet i LED-en. Her er den 0,3 x 0,3 x 0,25 mm i størrelse. Krystallen er koblet til anoden med en tynn trådbro.Polymerlegemet er samtidig en gjennomsiktig linse som fokuserer lyset i en bestemt retning, og dermed oppnår en begrenset divergensvinkel for lysstrålen.
I dag kommer LED i alle regnbuens farger, fra ultrafiolett og hvitt til rødt og infrarødt. De vanligste er røde, oransje, gule, grønne, blå og hvite LED-fargene. Og fargen på glitteret her er ikke bestemt av fargen på saken!
Fargen avhenger av bølgelengden til fotonene som sendes ut av pn-krysset. For eksempel har den røde fargen til en rød LED en karakteristisk bølgelengde på 610 til 760 nm. Bølgelengden avhenger i sin tur av materialet som ble brukt i produksjonen av en bestemt del halvleder For å få en farge fra rød til gul, brukes urenheter av aluminium, indium, gallium og fosfor.
For å få farger fra grønt til blått - nitrogen, gallium, indium. For å få en hvit farge, tilsettes en spesiell fosfor til krystallen, som gjør den blå fargen til hvit med hjelp fotoluminescensfenomener.
Se også: Hvorfor skal LED kobles gjennom en motstand