Enheten och principen för drift av LED
I glödlampor kommer ljuset från en varm-till-vit volframglödtråd, huvudsakligen från värme. Som glödande kol i en ugn, uppvärmd av uppvärmningseffekten av en elektrisk ström, när elektroner snabbt oscillerar och kolliderar med noderna i kristallgittret i en ledande metall, samtidigt som de avger synligt ljus, vilket dock endast representerar mindre än 15 % av den totala förbrukade elektriska energin som driver lampan...
Lysdioder, till skillnad från glödlampor, avger ljus inte på grund av värme alls, utan på grund av det speciella med deras design, som främst syftar till att säkerställa att den nuvarande energin går exakt till utsläpp av ljus, vid en viss våglängd. Som ett resultat överstiger effektiviteten hos LED som ljuskälla 50 %.
Här flyter strömmen över p-n-korsningen, medan det i övergången sker en rekombination av elektroner och hål med emission av fotoner (kvanta) av synligt ljus av en viss frekvens och därför av en viss färg.
Varje lysdiod är i princip ordnad enligt följande.För det första, som nämnts ovan, finns det en elektron-hålsövergång, som består av halvledare av p-typ (de flesta strömbärare är hål) och halvledare av n-typ som är i kontakt med varandra (merparten av strömbärare är elektroner).
När ström överförs i riktning framåt genom denna korsning, då vid kontaktpunkten för halvledare av två motsatta typer, sker en laddningsövergång (laddningsbärare hoppar mellan energinivåer) från ett område med en typ av konduktivitet till ett område av en olika typer av konduktivitet.
I det här fallet kombineras elektroner med sin negativa laddning med joner av positivt laddade hål. I detta ögonblick föds fotoner av ljus, vars frekvens är proportionell mot skillnaden i atomernas energinivåer (höjden på den potentiella barriären) mellan ämnena på båda sidor av övergången.
Strukturellt finns lysdioder i en mängd olika former. Den enklaste formen är en fem millimeter kropp - en lins. Sådana lysdioder kan ofta hittas som indikatorlysdioder på olika hushållsapparater. Längst upp är LED-huset format som en lins. En parabolisk reflektor (reflektor) är installerad i den nedre delen av huset.
På reflektorn finns en kristall som avger ljus vid den punkt där strömmen passerar genom pn-övergången. Från katoden - till anoden, från reflektorn - i riktning mot den tunna tråden, rör sig elektronerna genom kuben - kristallen.
Denna halvledarkristall är huvudelementet i lysdioden. Här är den 0,3 gånger 0,3 gånger 0,25 mm stor. Kristallen är ansluten till anoden med en tunn trådbro.Polymerkroppen är samtidigt en transparent lins som fokuserar ljuset i en viss riktning och på så sätt erhåller en begränsad divergensvinkel för ljusstrålen.
Idag finns lysdioder i alla regnbågens färger, från ultraviolett och vitt till rött och infrarött. De vanligaste är röda, orange, gula, gröna, blå och vita LED-färger. Och färgen på glittret här bestäms inte av färgen på fodralet!
Färgen beror på våglängden på de fotoner som emitteras av pn-övergången. Till exempel har den röda färgen på en röd lysdiod en karakteristisk våglängd på 610 till 760 nm. Våglängden beror i sin tur på materialet som användes vid tillverkningen av en viss del halvledare För att få en färg från rött till gult används föroreningar av aluminium, indium, gallium och fosfor.
För att få färger från grönt till blått — kväve, gallium, indium. För att få en vit färg tillsätts en speciell fosfor till kristallen, som förvandlar den blå färgen till vit med hjälp fotoluminescensfenomen.
Se även: Varför ska lysdioden anslutas via ett motstånd