Urządzenie i zasada działania diody LED
W lampach żarowych światło pochodzi z gorącego do białego włókna wolframowego, zasadniczo z ciepła. Jak żarzące się węgle w piecu, nagrzane efektem ogrzewania prądem elektrycznym, kiedy elektrony szybko oscylują i zderzają się z węzłami sieci krystalicznej metalu przewodzącego, emitując jednocześnie światło widzialne, które jednak reprezentuje tylko mniej niż 15% całkowitej zużytej energii elektrycznej, która zasila lampę...
Diody LED, w przeciwieństwie do żarówek, emitują światło wcale nie z powodu ciepła, ale ze względu na specyfikę ich konstrukcji, która ma głównie na celu zapewnienie, że energia prądu trafia dokładnie do emisji światła o określonej długości fali. Dzięki temu sprawność diody LED jako źródła światła przekracza 50%.
Tu płynie prąd przez złącze p-n, podczas gdy w przejściu następuje rekombinacja elektronów i dziur z emisją fotonów (kwantów) światła widzialnego o określonej częstotliwości, a więc o określonej barwie.
Każda dioda LED jest zasadniczo ułożona w następujący sposób.Po pierwsze, jak wspomniano powyżej, istnieje złącze elektron-dziura, które składa się z półprzewodników typu p (większość nośników prądu to dziury) i półprzewodników typu n, które stykają się ze sobą (więcej większość nośników prądu to dziury) elektrony).
Gdy przez to złącze płynie prąd w kierunku do przodu, to w miejscu styku półprzewodników dwóch przeciwstawnych typów następuje przejście ładunku (nośniki ładunku przeskakują między poziomami energii) z obszaru o jednym rodzaju przewodnictwa do obszaru o inny rodzaj przewodnictwa.
W tym przypadku elektrony o ładunku ujemnym łączą się z jonami dodatnio naładowanych dziur. W tym momencie rodzą się fotony światła, których częstotliwość jest proporcjonalna do różnicy poziomów energetycznych atomów (wysokość bariery potencjału) między substancjami po obu stronach przejścia.
Strukturalnie diody LED występują w różnych formach. Najprostszą formą jest pięciomilimetrowy korpus — soczewka. Takie diody LED często można znaleźć jako diody sygnalizacyjne na różnych urządzeniach gospodarstwa domowego. U góry obudowa LED ma kształt soczewki. W dolnej części obudowy zamontowany jest odbłyśnik paraboliczny (odbłyśnik).
Na reflektorze znajduje się kryształ, który emituje światło w punkcie, w którym prąd przepływa przez złącze pn. Od katody — do anody, od reflektora — w kierunku cienkiego drutu elektrony poruszają się przez sześcian — kryształ.
Ten kryształ półprzewodnikowy jest głównym elementem diody LED. Tutaj ma wymiary 0,3 na 0,3 na 0,25 mm. Kryształ jest połączony z anodą mostkiem z cienkiego drutu.Polimerowy korpus jest jednocześnie przezroczystą soczewką, która skupia światło w określonym kierunku, uzyskując w ten sposób ograniczony kąt rozbieżności wiązki światła.
Obecnie diody LED występują we wszystkich kolorach tęczy, od ultrafioletu i bieli po czerwień i podczerwień. Najczęściej spotykane są czerwone, pomarańczowe, żółte, zielone, niebieskie i białe diody LED. A kolor brokatu tutaj nie jest zdeterminowany kolorem koperty!
Kolor zależy od długości fali fotonów emitowanych przez złącze pn. Na przykład czerwony kolor czerwonej diody LED ma charakterystyczną długość fali od 610 do 760 nm. Z kolei długość fali zależy od materiału użytego do wytworzenia danej części półprzewodnikowy dla tej diody LED.Aby uzyskać kolor z czerwonego na żółty, stosuje się zanieczyszczenia aluminium, indu, galu i fosforu.
Aby uzyskać kolory od zielonego do niebieskiego — azot, gal, ind. Aby uzyskać biały kolor, do kryształu dodaje się specjalny luminofor, który z pomocą zmienia kolor niebieski na biały zjawiska fotoluminescencji.
Zobacz też: Dlaczego dioda LED powinna być podłączona przez rezystor