A LED készüléke és működési elve

Az izzólámpákban a fény egy forró-fehér volfrámszálból származik, lényegében hőből. Mint izzó szén a kemencében, amelyet elektromos áram fűtőhatása hevít, amikor az elektronok gyorsan oszcillálnak és ütköznek egy vezető fém kristályrácsának csomópontjaival, miközben látható fényt bocsátanak ki, ami azonban csak kisebb mennyiséget képvisel. a lámpát tápláló teljes villamosenergia-fogyasztás 15%-a...

A LED-ek, az izzólámpákkal ellentétben, egyáltalán nem a hő miatt bocsátanak ki fényt, hanem a kialakításuk sajátossága miatt, ami elsősorban arra irányul, hogy az aktuális energia pontosan a fény kibocsátására menjen, egy bizonyos hullámhosszon. Ennek eredményeként a LED, mint fényforrás hatásfoka meghaladja az 50%-ot.

Itt folyik az áram a p-n csomóponton át, míg az átmenetben elektronok és lyukak rekombinációja megy végbe bizonyos frekvenciájú és ezért bizonyos színű látható fény fotonjainak (kvantumainak) kibocsátásával.

Az egyes LED-ek alapvetően az alábbiak szerint vannak elrendezve.Először is, ahogy fentebb említettük, van egy elektron-lyuk átmenet, amely p-típusú félvezetőkből (az áramhordozók többsége lyuk) és n-típusú félvezetőkből áll, amelyek egymással érintkeznek (az áramhordozók többsége elektronok).

Ha ezen a csomóponton keresztül áramot továbbítanak előrefelé, akkor két ellentétes típusú félvezető érintkezési pontján töltésátmenet következik be (a töltéshordozók energiaszintek között ugrálnak) az egyik vezetőképességű tartományból az egyik vezetőképességű tartományba. különböző típusú vezetőképesség.

Ebben az esetben a negatív töltésű elektronok pozitív töltésű lyukak ionjaival egyesülnek. Ebben a pillanatban fényfotonok születnek, amelyek frekvenciája arányos az atomok energiaszintjének különbségével (a potenciálgát magassága) az átmenet két oldalán lévő anyagok között.

Szerkezetileg a LED-ek sokféle formájúak. A legegyszerűbb forma egy öt milliméteres test - egy lencse. Az ilyen LED-ek gyakran megtalálhatók különböző háztartási készülékek jelző LED-jeként. A tetején a LED ház lencse alakú. A ház alsó részébe parabola reflektor (reflektor) van felszerelve.

A reflektoron egy kristály található, amely fényt bocsát ki azon a ponton, ahol az áram áthalad a pn átmeneten. A katódtól - az anódig, a reflektortól - a vékony huzal irányában az elektronok a kockán - a kristályon - keresztül mozognak.

Ez a félvezető kristály a LED fő eleme. Itt 0,3 x 0,3 x 0,25 mm a mérete. A kristályt vékony huzalhíd köti össze az anóddal.A polimer test egyben egy átlátszó lencse, amely a fényt egy bizonyos irányba fókuszálja, így a fénysugár korlátozott divergenciájú szögét kapja.

Manapság a LED-ek a szivárvány minden színében kaphatók, az ultraibolya és a fehértől a vörösig és infravörösig. A leggyakoribbak a piros, narancssárga, sárga, zöld, kék és fehér LED színek. A csillám színét pedig itt nem a tok színe határozza meg!

A szín a pn átmenet által kibocsátott fotonok hullámhosszától függ. Például egy piros LED vörös színének jellemző hullámhossza 610-760 nm. A hullámhossz viszont az adott alkatrész gyártásához használt anyagtól függ félvezető Tehát a pirostól a sárgáig terjedő szín eléréséhez alumínium, indium, gallium és foszfor szennyeződéseket használnak.

A zöldtől a kékig terjedő színek eléréséhez - nitrogén, gallium, indium. A fehér szín eléréséhez speciális foszfort adnak a kristályhoz, amely a kék színt fehérré változtatja. fotolumineszcencia jelenségek.

Lásd még: Miért kell a LED-et ellenálláson keresztül csatlakoztatni?