Peranti dan prinsip operasi LED

Dalam lampu pijar, cahaya datang daripada filamen tungsten panas-ke-putih, pada asasnya daripada haba. Seperti arang bercahaya dalam relau, dipanaskan oleh kesan pemanasan arus elektrik, apabila elektron berayun dengan cepat dan berlanggar dengan nod kekisi kristal logam pengalir, pada masa yang sama memancarkan cahaya yang boleh dilihat, yang, bagaimanapun, mewakili hanya kurang daripada 15% daripada jumlah tenaga elektrik yang digunakan yang menyalakan lampu...

LED, tidak seperti lampu pijar, memancarkan cahaya bukan kerana haba sama sekali, tetapi kerana keanehan reka bentuk mereka, yang bertujuan terutamanya untuk memastikan tenaga semasa pergi dengan tepat kepada pelepasan cahaya, pada panjang gelombang tertentu. Akibatnya, kecekapan LED sebagai sumber cahaya melebihi 50%.

Arus mengalir di sini merentasi simpang p-n, manakala dalam peralihan terdapat penggabungan semula elektron dan lubang dengan pancaran foton (kuanta) cahaya boleh dilihat dengan frekuensi tertentu dan oleh itu warna tertentu.

Setiap LED pada asasnya disusun seperti berikut.Pertama, seperti yang dinyatakan di atas, terdapat persimpangan lubang elektron, yang terdiri daripada semikonduktor jenis p (majoriti pembawa semasa adalah lubang) dan semikonduktor jenis-n yang bersentuhan antara satu sama lain (lebih majoriti pembawa semasa adalah elektron).

Apabila arus dihantar ke arah hadapan melalui persimpangan ini, maka pada titik sentuhan semikonduktor dua jenis yang bertentangan, peralihan cas berlaku (pembawa cas melompat antara aras tenaga) dari kawasan satu jenis kekonduksian ke kawasan a jenis kekonduksian yang berbeza.

Dalam kes ini, elektron dengan cas negatifnya bergabung dengan ion lubang bercas positif. Pada masa ini, foton cahaya dilahirkan, kekerapan yang berkadar dengan perbezaan tahap tenaga atom (ketinggian halangan berpotensi) antara bahan di kedua-dua belah peralihan.

Secara struktur, LED datang dalam pelbagai bentuk. Bentuk paling mudah ialah badan lima milimeter - kanta. LED sedemikian selalunya boleh didapati sebagai LED penunjuk pada pelbagai peralatan rumah. Di bahagian atas, perumah LED berbentuk seperti kanta. Reflektor parabola (reflektor) dipasang di bahagian bawah perumahan.

Pada reflektor adalah kristal yang memancarkan cahaya pada titik di mana arus melalui persimpangan pn. Dari katod - ke anod, dari reflektor - ke arah wayar nipis, elektron bergerak melalui kubus - kristal.

Kristal semikonduktor ini adalah elemen utama LED. Di sini ia adalah 0.3 x 0.3 x 0.25 mm dalam saiz. Kristal disambungkan ke anod oleh jambatan dawai nipis.Badan polimer pada masa yang sama adalah kanta lutsinar yang memfokuskan cahaya ke arah tertentu, dengan itu memperoleh sudut perbezaan pancaran cahaya yang terhad.

Hari ini, LED datang dalam semua warna pelangi, daripada ultraungu dan putih kepada merah dan inframerah. Yang paling biasa ialah warna LED merah, oren, kuning, hijau, biru dan putih. Dan warna glitter di sini tidak ditentukan oleh warna kes itu!

Warna bergantung pada panjang gelombang foton yang dipancarkan oleh simpang pn. Sebagai contoh, warna merah LED merah mempunyai panjang gelombang ciri 610 hingga 760 nm. Panjang gelombang pula bergantung pada bahan yang digunakan dalam pembuatan bahagian tertentu semikonduktor untuk LED ini.Jadi, untuk mendapatkan warna dari merah ke kuning, kekotoran aluminium, indium, galium dan fosforus digunakan.

Untuk mendapatkan warna dari hijau ke biru - nitrogen, galium, indium. Untuk mendapatkan warna putih, fosfor khas ditambahkan pada kristal, yang mengubah warna biru menjadi putih dengan bantuan fenomena photoluminescence.

Lihat juga: Mengapa LED perlu disambungkan melalui perintang