Co je LED?

Co je LED?

Definice LED

Light Emitting Diode (LED) je polovodičové zařízení, které vyzařuje světlo, když elektrický proud prochází jeho tělem. Starší technologie LED používaly arsenid fosforu hořčíku (GaAsP), fosfidek hořčíku (GaP) a arsenid hořčíku a hliníku (AlGaAs). LED produkuje viditelné světlo díky efektu elektroluminiscence, který nastává, když přímý proud prochází dotovaným krystalem s PN spojem.

Dotování zahrnuje přidávání prvků ze skupin III a V periodické tabulky. Když je aktivován předpojistným proudem (IF), PN spoj vyzařuje světlo vlnové délky určené energetickou mezerou aktivní oblasti (Eg).

Princip fungování Light Emitting Diode (LED)

Když je na PN spoj diody aplikován předpojistný proud IF, menšinové nosiče elektronů jsou vstříknuty do p-oblasti a odpovídající menšinové nosiče elektronů do n-oblasti. Emission fotonů nastává díky rekombinaci elektron-díra v p-oblasti.

Energetické přechody elektronů přes energetickou mezeru, nazývané radiativní rekombinace, produkují fotony (tj. světlo), zatímco vedlejší energetické přechody, nazývané ne-radiativní rekombinace, produkují fonony (tj. teplo). Luminózní efektivity typických AlInGaP LED a InGaN LED pro různé vrcholové vlnové délky jsou uvedeny v následující tabulce.

Efektivita LED je ovlivněna světlem generovaným v spoji a ztrátami způsobenými re-absorpcí, když světlo opouští krystal. Díky vysokému indexu lomu většiny polovodičů se mnoho světla odrazí zpět do krystalu, čímž se sníží jeho intenzita, než unikne. Efektivita vyjádřená v termínech tohoto konečně měřitelného viditelného energie se nazývá externí efektivita.

Jejinelektrického energie na světlo. Avšak dnes se efektivita značně zvýšila a LED jsou používány nejen v signálech, indikátorech, značkách a displejích, ale také v interiérovém osvětlení a osvětlení cest.

Barva LED

Barva LED je vyjádřena v dominantní vlnové délce vyzařované, λd (v nm). AlInGaP LED produkují barvy červená (626 až 630 nm), červeno-oranžová (615 až 621 nm), oranžová (605 nm) a tmavě oranžová (590 až 592 nm). InGaN LED produkují barvy zelená (525 nm), modrozelená (498 až 505 nm) a modrá (470 nm). Barva a předpojistné napětí AlInGaP LED závisí na teplotě PN spoje LED.

S rostoucí teplotou PN spoje LED klesá luminózní intenzita, dominantní vlnová délka se posouvá směrem k delším vlnovým délkám a předpojistné napětí klesá. Variace luminózní intenzity InGaN LED s pracovní okolní teplotou je malá (asi 10%) od − 20°C do 80°C. Nicméně, dominantní vlnová délka InGaN LED se mění s proudem LED; s rostoucím proudem LED se dominantní vlnová délka posouvá směrem k kratším vlnovým délkám.

Pokud hledáte barevné LED pro elektronický projekt, nejlepší Arduino starter kits obsahují širokou škálu barevných LED.

Ztlumení

LED mohou být ztluměny na 10% jejich nominálního světelného výkonu snížením pohonného proudu. LED jsou obecně ztluměny pomocí technik pulzní šířkové modulace.

Spolehlivost

Maximální teplota spoje (TJMAX) je klíčová pro dlouhodobost LED. Překročení této teploty obvykle poškozuje zapouzdřené zařízení. Životnost LED se měří střední dobou mezi selháními (MTBF), která se vypočítává testováním mnoha LED při standardním proudu a teplotě, dokud neprojde polovina.

Bílé LED

Bílá LED jsou vyráběny dvěma metodami: První metoda kombinuje červené, zelené a modré čipy LED v jednom balení, aby vyprodukovala bílé světlo; druhá metoda používá phosphorescence. Fluorescence v fosforescentním materiálu, který je zapouzdřen v epoxidu obklopujícím čip LED, je aktivována krátkovlnovou energií z InGaN LED zařízení.

Luminózní efektivita

Luminózní efektivita LED je definována jako emitovaluminózní tok (v lm) na jednotku spotřebované elektrické energie (v W). Modrá LED mají nominální interní efektivitu ve výši 75 lm/W; červené LED, přibližně 155 lm/W; a tmavě oranžové LED, 500 lm/W. S ohledem na ztráty způsobené interní re-absorpcí, je luminózní efektivita ve výši 20 až 25 lm/W pro tmavě oranžová a zelená LED. Tato definice efektivity se nazývá externí efektivita a je analogická definici efektivity, která se obvykle používá pro jiné typy světelných zdrojů.