Enheden og princippet om LED'ens drift

I glødelamper kommer lyset fra en varm-til-hvid wolframglødetråd, hovedsagelig fra varme. Som glødende kul i en ovn, opvarmet af en elektrisk strøms varmeeffekt, når elektroner hurtigt svinger og kolliderer med knudepunkterne i krystalgitteret af et ledende metal, samtidig med at de udsender synligt lys, som dog kun repræsenterer mindre end 15 % af den samlede forbrugte elektriske energi, der driver lampen...

LED'er, i modsætning til glødelamper, udsender lys ikke på grund af varme overhovedet, men på grund af det særlige ved deres design, som hovedsageligt er rettet mod at sikre, at den aktuelle energi går præcist til udsendelse af lys, ved en bestemt bølgelængde. Som følge heraf overstiger LED'ens effektivitet som lyskilde 50%.

Her løber strømmen på tværs af p-n krydset, mens der i overgangen sker en rekombination af elektroner og huller med emission af fotoner (kvanter) af synligt lys af en bestemt frekvens og derfor af en bestemt farve.

Hver LED er grundlæggende arrangeret som følger.For det første er der, som nævnt ovenfor, en elektron-hul forbindelse, som består af p-type halvledere (de fleste strømbærere er huller) og n-type halvledere, der er i kontakt med hinanden (mere er størstedelen af ​​strømbærere elektroner).

Når strøm transmitteres i fremadgående retning gennem dette kryds, så sker der i berøringspunktet for halvledere af to modsatte typer en ladningsovergang (ladningsbærere hopper mellem energiniveauer) fra et område med en type ledningsevne til et område af en forskellig type ledningsevne.

I dette tilfælde kombineres elektroner med deres negative ladning med ioner af positivt ladede huller. I dette øjeblik fødes fotoner af lys, hvis frekvens er proportional med forskellen i atomernes energiniveauer (højden af ​​den potentielle barriere) mellem stofferne på begge sider af overgangen.

Strukturelt kommer LED'er i en række forskellige former. Den enkleste form er en fem millimeter krop - en linse. Sådanne lysdioder kan ofte findes som indikatorlysdioder på forskellige husholdningsapparater. Øverst er LED-huset formet som en linse. En parabolsk reflektor (reflektor) er installeret i den nederste del af huset.

På reflektoren er en krystal, der udsender lys på det punkt, hvor strømmen passerer gennem pn-overgangen. Fra katoden - til anoden, fra reflektoren - i retning af den tynde ledning, bevæger elektronerne sig gennem kuben - krystallen.

Denne halvlederkrystal er hovedelementet i LED'en. Her er den 0,3 gange 0,3 gange 0,25 mm i størrelsen. Krystallen er forbundet med anoden med en tynd trådbro.Polymerlegemet er samtidig en gennemsigtig linse, der fokuserer lyset i en bestemt retning og dermed opnår en begrænset divergensvinkel for lysstrålen.

I dag kommer LED'er i alle regnbuens farver, fra ultraviolet og hvid til rød og infrarød. De mest almindelige er røde, orange, gule, grønne, blå og hvide LED-farver. Og farven på glitteret her er ikke bestemt af farven på sagen!

Farven afhænger af bølgelængden af ​​de fotoner, der udsendes af pn-forbindelsen. For eksempel har den røde farve af en rød LED en karakteristisk bølgelængde på 610 til 760 nm. Bølgelængden afhænger til gengæld af det materiale, der blev brugt til fremstillingen af ​​en bestemt del halvleder Så for at få en farve fra rød til gul, bruges urenheder af aluminium, indium, gallium og fosfor.

For at opnå farver fra grøn til blå - nitrogen, gallium, indium. For at opnå en hvid farve tilsættes en speciel fosfor til krystallen, som gør den blå farve til hvid med hjælp fotoluminescens fænomener.

Se også: Hvorfor skal LED'en tilsluttes gennem en modstand