Ano ang LED?

Ano ang LED?

Pangangailangan ng LED

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

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

Paggana ng Light Emitting Diode (LED)

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

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

Ang efficacy ng LED ay naapektuhan ng light na nalilikha sa junction at ng mga pagkawala mula sa re-absorption habang ang light ay lumalabas sa crystal. Dahil sa mataas na refraction index ng karamihan sa mga semiconductors, maraming bahagi ng light ang bumabalik sa loob ng crystal, na binabawasan ang 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 mababang luminous efficacy nito sa pagconvert ng electric energy sa light. Ngunit, ngayon ang efficacy ay lubhang tumaas 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 ipinapakita sa termino ng dominant wavelength na inilabas, λd (sa nm). Ang AlInGaP LEDs ay naglalabas 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 naglalabas 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 tumataas, ang luminous intensity ay bumababa, ang dominant wavelength ay lumilipat patungo sa mas mahabang wavelengths, at ang forward voltage ay bumababa. Ang pagbabago sa luminous intensity ng InGaN LEDs sa operasyonal na ambient temperature ay maliit (hindi hihigit 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 ang LED drive current ay tumataas, ang dominant wavelength ay lumilipat patungo sa mas maikling wavelengths.

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

Dimming

Maaaring idim ang mga LED upang magbigay ng 10% ng kanilang rated light output sa pamamagitan ng pagbawas ng drive current. Karaniwang idinidim ang mga LED gamit ang Pulse Width Modulation techniques.

Reliability

Ang maximum junction temperature (TJMAX) ay mahalaga para sa longevity ng LED. Ang paglabas sa temperatura na ito karaniwang nagdudulot ng pinsala sa encapsulated device. Ang lifespan ng LED 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 mabigo.

White LEDs

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

Luminous Efficacy

Ang luminous efficacy ng LED ay tinukoy bilang ang inilabas na 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 mga pagkawala 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 ito ay paralelo sa definisyon ng efficacy na karaniwang ginagamit para sa iba't ibang uri ng light source.