Wat is LED?

Wat is 'n LED?

LED-definisie

'n Lig-emittende diode (LED) is 'n halwegeleierapparaat wat lig emiteer wanneer elektriese stroom deur dit vloei. Ouer LED-tegnologieë het gallium-arsenide-fosfied (GaAsP), gallium-fosfied (GaP) en alumiunum-gallium-arsenide (AlGaAs) gebruik. LEDs produseer sigbare lig deur die elektroluminesensie-effek, wat plaasvind wanneer direkte stroom deur 'n gedopeerde kristal met 'n PN-junksie vloei.

Doping behels die byvoeging van elemente uit kolomme III en V van die periodieke tabel. Wanneer dit deur 'n voorwaartse gestremde stroom (IF) geenergieer word, emiteer die p-n-junksie lig teen 'n golflengte bepaal deur die energiegap van die aktiewe area (Eg).

Lig-emittende diode (LED) werking

Wanneer die voorwaartse gestremde stroom IF deur die p-n-junksie van die diode toegepas word, word minderheiddragerelektrone in die p-area ingespot en ooreenkomstige minderheiddragerelektrone in die n-area ingespot. Fotonemissie vind plaas as gevolg van elektron-hol rekonversie in die p-area.

Elektronenergie-oorgange oor die energiegap, genoem radiatiewe rekonversies, produseer fote (d.w.s. lig), terwyl shunt-energie-oorgange, genoem nie-radiatiewe rekonversies, fonone produseer (d.w.s. warmte). Die lummierse effektiwiteit van tipiese AlInGaP-LEDs en InGaN-LEDs vir verskillende piekgolflengtes word hieronder in die tabel getoon.

LED-effektiwiteit word beïnvloed deur die lig wat by die junksie gegenereer word en verliese weens her-absorpsie as die lig die kristal verlaat. As gevolg van die hoë brekingsindeks van die meeste halwegeleiers, reflekteer baie van die lig terug in die kristal, wat sy intensiteit verminder voordat dit kan ontsnap. Die effektiwiteit uitgedruk in terme van hierdie uiteindelike meetbare sigbare energie word buite-effektiwiteit genoem.

Die verskynsel van elektroluminesensie is in 1923 in natuurlik voorkomende junksies waargeneem, maar dit was destyds onprakties as gevolg van sy lae lummierse effektiwiteit om elektriese energie om te skakel na lig. Tans het die effektiwiteit aansienlik toegeneem en LEDs word nie net in seinale, indikatore, bordjes en vertonings gebruik nie, maar ook in binnehuise verligtingstoepassings en padverligtingstoepassings.

Kleur van 'n LED

Die kleur van 'n LED-toestel word uitgedruk in terme van die dominante golflengte wat uitgestraal word, λd (in nm). AlInGaP-LEDs produseer die kleure rooi (626 tot 630 nm), rooi-oranje (615 tot 621 nm), oranje (605 nm) en amber (590 tot 592 nm). InGaN-LEDs produseer die kleure groen (525 nm), blougroen (498 tot 505 nm) en blou (470 nm). Die kleur en voorwaartse spanning van AlInGaP-LEDs hang af van die temperatuur van die LED p-n-junksie.

As die temperatuur van die LED p-n-junksie styg, daal die lummierse intensiteit, die dominante golflengte skuif na langer golflengtes en die voorwaartse spanning val. Die variasie in lummierse intensiteit van InGaN-LEDs met bedryfsomgewingstemperatuur is klein (ongeveer 10%) van − 20°C tot 80°C. Die dominante golflengte van InGaN-LEDs varieer egter met LED-aandryfstroom; as die LED-aandryfstroom styg, skuif die dominante golflengte na korter golflengtes.

As jy gekleurde LEDs vir 'n elektronika-projek wil gebruik, sluit die beste Arduino-beginnerkits 'n verskeidenheid gekleurde LEDs in.

Dimming

LEDs kan gedim word om 10% van hul gerateerde ligopbrengs te gee deur die aandryfstroom te verminder. LEDs word gewoonlik gedim deur Pulsbreedtemodulasie-tegnieke.

Betrobbelbaarheid

Die maksimum junksietemperatuur (TJMAX) is krities vir die langdurigheid van 'n LED. Indien hierdie temperatuur oorskry, word die ingekapselde toestel tipies beskadig. LED-lewensduur word gemeet deur die Gemiddelde Tyd tussen Mislukkings (MTBF), bereken deur tallose LEDs by 'n standaardstroom en temperatuur te toets totdat die helfte misluk.

Wit LEDs

Wit LEDs word tans met twee metodes vervaardig: In die eerste metode word rooi, groen en blou LED-chips in dieselfde pakket gekombineer om wit lig te produseer; In die tweede metode word fosforesensie gebruik. Fluoresensie in die fosfor wat in die epoxy omring die LED-chip ingekapsuleer is, word geaktiveer deur die kort-golflengte-energie van die InGaN-LED-toestel.

Lummierse Effektiwiteit

Lummierse effektiwiteit van LED word gedefinieer as die uitgestraalde lummierse flux (in lm) per eenheid elektriese krag wat verbruik word (in W). Blou LEDs het 'n gerateerde interne effektiwiteit van ongeveer 75 lm/W; rooi LEDs, ongeveer 155 lm/W; en amber LEDs, 500 lm/W. Met inagneming van verliese as gevolg van interne her-absorpsie, is die lummierse effektiwiteit ongeveer 20 tot 25 lm/W vir amber en groen LEDs. Hierdie definisie van effektiwiteit word buite-effektiwiteit genoem en is analoog aan die definisie van effektiwiteit wat tipies vir ander ligbronnetipes gebruik word.