Unsa ang LED?

Ano ang LED?

Pahayag ng LED

Ang Light Emitting Diode (LED) ay isang semiconductor device na lumilipad ng liwanag kapag may electric current na umuusbong sa kanya. Ang mga lumang teknolohiya ng LED ay gumamit ng gallium arsenide phosphide (GaAsP), gallium phosphide (GaP), at aluminum gallium arsenide (AlGaAs). Ang mga LED ay lumilikha ng visible light sa pamamagitan ng electroluminescence effect, na nangyayari kapag ang direct current ay umuusbong sa doped crystal na may PN junction.

Ang doping ay kasama ang pagdaragdag ng mga elemento mula sa column III at V ng periodic table. Kapag binigyan ng enerhiya ng forward biased current (IF), ang p-n junction ay lumilipad ng liwanag sa wavelength na itinakda ng energy gap ng aktibong rehiyon (Eg).

Paggana ng Light Emitting Diode (LED)

Kapag ang forward biased current IF ay ipinasa sa p-n junction ng diode, ang minority carrier electrons ay inilalapat sa p-region at ang katugon nitong minority carrier electrons ay inilalapat sa n-region. Ang photon emission ay nangyayari dahil sa electron-hole recombination sa p-region.

Ang electron energy transitions sa ibabaw ng energy gap, na tinatawag na radiative recombinations, ay lumilikha ng photons (i.e., liwanag), habang ang shunt energy transitions, na tinatawag na non-radiative recombinations, ay lumilikha ng phonons (i.e., init). Ang luminous efficacies ng karaniwang AlInGaP LEDs at InGaN LEDs para sa iba't ibang peak wavelengths ay ipinapakita sa talahanayan sa ibaba.

Ang LED efficacy ay naapektuhan ng light na lumilikha sa junction at losses mula sa re-absorption bilang lumalabas ang light sa crystal. Dahil sa mataas na refraction index ng karamihan sa mga semiconductors, maraming light ang bumabalik sa crystal, nagbabawas ng kanyang intensity bago ito makalaya. Ang efficacy na ipinahayag sa termino ng ultimate measurable visible energy ay tinatawag na external efficacy.

Ang phenomenon ng electroluminescence ay napansin noong 1923 sa mga natural na nangyayaring junctions, ngunit ito ay hindi praktikal noon dahil sa kanyang mababang luminous efficacy sa pag-convert ng electric energy sa light. Ngunit, ngayon ang efficacy ay tumaas nang considerable at ang mga LED ay ginagamit hindi lamang sa signals, indicators, signs, at displays kundi pati na rin sa indoor lighting applications at road lighting applications.

Kulay ng LED

Ang kulay ng LED device ay ipinahayag sa termino ng dominant wavelength na ililipad, λd (sa nm). Ang AlInGaP LEDs ay lumilikha ng mga kulay na red (626 hanggang 630 nm), red-orange (615 hanggang 621 nm), orange (605 nm), at amber (590 hanggang 592 nm). Ang InGaN LEDs ay lumilikha ng mga kulay na green (525 nm), blue green (498 hanggang 505 nm), at blue (470 nm). Ang kulay at forward voltage ng AlInGaP LEDs ay depende sa temperatura ng LED p-n junction.

Kapag ang temperatura ng LED p-n junction ay tumaas, ang luminous intensity ay bumababa, ang dominant wavelength ay lumilipat patungo sa mas mahabang wavelengths, at ang forward voltage ay bumababa. Ang variation sa luminous intensity ng InGaN LEDs sa operasyonal na ambient temperature ay maliit (tungkol sa 10%) mula − 20°C hanggang 80°C. Gayunpaman, ang dominant wavelength ng InGaN LEDs ay nag-iiba-iba depende sa LED drive current; kapag tumaas ang LED drive current, ang dominant wavelength ay lumilipat patungo sa mas maikling wavelengths.

Kung naghahanap ka ng mga colored LEDs para sa isang elektroniks project, ang pinakamahusay na Arduino starter kits ay kasama ang iba't ibang colored LEDs.

Dimming

Ang mga LED ay maaaring idimming upang magbigay ng 10% ng kanilang rated light output sa pamamagitan ng pagbabawas ng drive current. Karaniwan ang mga LED ay idimming gamit ang Pulse Width Modulation techniques.

Reliability

Ang maximum junction temperature (TJMAX) ay mahalaga para sa tagal ng LED. Ang paglampa sa temperatura na ito ay karaniwang sumisira sa encapsulated device. Ang LED lifespan ay sinusukat sa pamamagitan ng Mean Time Between Failures (MTBF), na kinalkula sa pamamagitan ng pagsubok ng maraming LEDs sa standard current at temperatura hanggang sa kalahati ang mag-fail.

White LEDs

Ang White LEDs ay ginagawa ngayon gamit ang dalawang paraan: Sa unang paraan, ang red, green, at blue LED chips ay pinagsasama sa parehong package upang lumikha ng white light; sa pangalawang paraan, ang phosphorescence ang ginagamit. Ang fluorescence sa phosphor na nakapaloob sa epoxy na nakapaligid sa LED chip ay aktibado ng short-wavelength energy mula sa InGaN LED device.

Luminous Efficacy

Ang luminous efficacy ng LED ay inilalarawan bilang emitted luminous flux (sa lm) per unit electrical power consumed (sa W). Ang Blue LEDs ay may rated internal efficacy na nasa order ng 75 lm/W; ang red LEDs, humigit-kumulang 155 lm/W; at ang amber LEDs, 500 lm/W. Kasama ang consideration ng losses dahil sa internal re-absorption, ang luminous efficacy ay nasa order ng 20 hanggang 25 lm/W para sa amber at green LEDs. Ang definisyon ng efficacy na ito ay tinatawag na external efficacy at katulad ito sa definition ng efficacy na karaniwang ginagamit para sa iba't ibang uri ng light source.