Mis on LED?
LED definitsioon
Valgustav diod (LED) on pooljuht, mis väljastab valgust, kui sellest läbib elektrivool.Vanemates LED-tehnoloogiates kasutati gaalium-arseniid-fosfiid (GaAsP), gaalium-fosfiid (GaP) ja alumiinium-gaalium-arseniid (AlGaAs).LED-id toodavad nähtavat valgust elektrolüümilise efekti kaudu, mis tekib, kui otsevool läbib dubeeritud kristalli, millel on PN-liitumine.
Dubeerimine hõlmab III ja V veeru elemendid perioodilisest tabelist. Kui seda energiseeritakse edasihoidliku voolu (IF) abil, siis p-n liitumine väljastab valgust lainepikkusega, mis määratakse aktiivse piirkonna energiaaukuga (Eg).
Valgustava diodi (LED) tööpõhimõte
Kui edasihoidliku voolu IF rakendatakse diodi p-n liitumile, siis vähemuste võtmed elektronid lasevad p-piirkonda ja vastavalt vähemuste võtmed elektronid lasevad n-piirkonda. Fotoni väljaandmine toimub elektronide ja auhede ümberkoondumise tõttu p-piirkonnas.
Elektronide energiaüleminekud energiaauku kaudu, mida nimetatakse radiatiivseteks ümberkoondumisteiks, toodavad fotone (st valgust), samas kui paralleelenergiaüleminekud, mida nimetatakse mitte-radiatiivseteks ümberkoondumisteiks, toodavad foonone (st soojust). Tavaliste AlInGaP LED-i ja InGaN LED-i erineva tipplainepikkuse korral saadud valgusintensiivsused on järgmisel tabelil näidatud.
LED-i intensiivsus mõjutatakse valguse loomisel liitumises ja kaotustest uuesti-absorbeerimisest, kui valgus väljub kristallist. Kuna enamiku pooljuhtide refraktsioonindeks on kõrge, palju valgust tagasi peaheled kristallis, vähendades selle intensiivsust enne, kui see suudab väljuda. Intensiivsus, mis väljendub sellel viimasel mõõdetaval nähtaval energia, nimetatakse välimiseks intensiivsuseks.
Elektrolüümilist efekti vaatlaski aastal 1923 looduslikult esinenud liitumistes, kuid see oli praktikas ebamõistlik selle madala valgusintensiivsuse tõttu, mis teisendas elektrienergiat valguseks. Kuid täna on intensiivsus oluliselt kasvanud ja LED-id kasutatakse mitte ainult signaalides, indikaatorites, tellimustes ja ekraanides, vaid ka sisevalguses ja teevalguses.
LED-i värv
LED-seadme värv väljendatakse domineeriva lainepikkusega, λd (nm). AlInGaP LED-id toodavad punase (626–630 nm), puna-oranž (615–621 nm), oranž (605 nm) ja ambri (590–592 nm) värve. InGaN LED-id toodavad rohelise (525 nm), sinise-rohelise (498–505 nm) ja sinise (470 nm) värve. AlInGaP LED-i värv ja edasihoidliku pinged sõltuvad LED-i p-n liitumise temperatuurist.
Kui LED-i p-n liitumise temperatuur kasvab, siis valgusintensiivsus väheneb, domineeriv lainepikkus liigub pikemate lainepikkuste suunas ja edasihoidliku pinge langab. InGaN LED-i valgusintensiivsuse muutus töökeskkonna temperatuuri muutumisel on väike (umbes 10%) -20°C-st 80°C-ni. Siiski InGaN LED-i domineeriva lainepikkuse muutub LED-i juhtvoolaga; kui LED-i juhtvool suureneb, domineeriv lainepikkus liigub lühemate lainepikkuste suunas.
Kui soovite kasutada värvilisi LED-e elektronikaprojektis, sisaldavad parimad Arduino algajapakkid mitmesuguseid värvilisi LED-e.
Heledamaks tegemine
LED-id võivad heledamaks tegelda, andes 10% oma määratud valgusest, vähendades juhtvoolu. LED-i heledamaks tegemiseks kasutatakse tavaliselt pulssilaiuse modulatsioonimeetodeid.
Jätkusuutlikkus
Maksimaalne liitumistemperatuur (TJMAX) on oluline LED-i kestvuse jaoks. Selle temperatuuri ületamine tavaliselt kahjustab kapseldatud seadet. LED-i eluiga mõõdetakse keskmise aja kaudu, mis kulub katkevuste vahel (MTBF), arvutades testides palju LED-i standardse voolu ja temperatuuri all, kuni pool neist väljub töövõimest.
Valged LED-id
Valgeid LED-e toodetakse praegu kahte meetodit kasutades: Esimeses meetodis kombineeritakse punase, rohelise ja sinise LED-chippe sama paketi, et luua valget valgust; Teises meetodis kasutatakse fosforesenseerimist. Fosfoori, mis on kapseldatud epioksi LED-chippi ümber, aktiviseeritakse InGaN LED-seadme lühiajalu lainepikkusega energia abil.
Valgusintensiivsus
LED-i valgusintensiivsust defineeritakse väljastatud valguse fluxina (lm) ühiku elektrivoolu tarbimise (W) kohta. Sinised LED-id on määratud sisemine intensiivsus umbes 75 lm/W; punased LED-id umbes 155 lm/W; ja ambri LED-id 500 lm/W. Arvestades kaotusi siseabsorbeerimisest, kui valgus väljub kristalist, on valgusintensiivsus umbes 20–25 lm/W ambri ja roheliste LED-de puhul. See intensiivsuse definitsioon nimetatakse välimiseks intensiivsuseks ja on analoogiline tavaliselt kasutatava intensiivsuse definitsiooniga teiste valguse allikate tüüpide jaoks.
