Ինչ է LED?
LED-ի սահմանումը
Սպիտակ լույս թողնող դիոդ (LED) գրավիտացիոն սարք է, որը լույս թողնում է, երբ էլեկտրական հոսանք անցնում է նրա միջով։ Ավելի վաղ LED տեխնոլոգիաները օգտագործում էին գալիում արսենիկ ֆոսֆիդ (GaAsP), գալիում ֆոսֆիդ (GaP) և ալյումին գալիում արսենիկ (AlGaAs)։ LED-երը երևակայան լույս են ստեղծում էլեկտրոլումինեսցիայի ազդեցությամբ, որը տեղի է ունենում, երբ ուղղագիծ հոսանք անցնում է դոփում կրիստալի PN միացման միջով։
Դոփումը նշանակում է պարագայի երրորդ և հինգերորդ սյուներից տարրերի ավելացումը։ Երբ առաջի կողմից կոնտակտացված հոսանքով (IF) էներգիայով կայանում է պ-ն միացումը, դա լույս է թողնում այն ալիքային երկարությամբ, որը որոշվում է ակտիվ տիրույթի էներգիայի միջակայքով (Eg)։
Սպիտակ լույս թողնող դիոդ (LED) աշխատանքը
Երբ առաջի կողմից կոնտակտացված հոսանք (IF) է կիրառվում դիոդի PN միացման միջով, պ-ն տիրույթում ներմուծվում են փոքր կարգի էլեկտրոններ, իսկ ն-ն տիրույթում՝ համապատասխան փոքր կարգի էլեկտրոններ։ Ֆոտոնների թողնումը տեղի է ունենում պ-ն տիրույթում էլեկտրոնների և դիրակների վերամիացման պատճառով։
Էլեկտրոնների էներգիայի փոխանցումը էներգիայի միջակայքով, որը կոչվում է ռադիացիոն վերամիացում, ստեղծում է ֆոտոններ (այսինքն, լույս), իսկ շունտ էներգիայի փոխանցումը, որը կոչվում է ոչ ռադիացիոն վերամիացում, ստեղծում է ֆոնոններ (այսինքն, ջերմություն)։ Ներկայացված են տարբեր գագաթային ալիքային երկարությունների համար տիպիկական AlInGaP և InGaN LED-երի լուսային էֆեկտիվությունը։
LED-ի էֆեկտիվությունը պայմանավորվում է միացման վրա ստեղծված լույսով և կրիստալից դուրս գալու ժամանակ կրկնակի կլորացման կողմից կորցված էներգիայով։ Որպեսզի կրիստալից դուրս գա լույսը, այն կրկնակի կլորացվում է կրիստալին մեջ, որը կորցնում է իր ինտենսիվությունը դուրս գալու առաջ էլ։ Այս վերջնական չափելի երևակայան էներգիայի արտահայտումը կոչվում է արտաքին էֆեկտիվություն։
Էլեկտրոլումինեսցիայի երևույթը դիտարկվել է 1923 թվականին բնական միացման մեջ, սակայն այն նախաձեռնում էր անգամ ներկայացնում հանդիպում էր իր ցածր լուսային էֆեկտիվությամբ էլեկտրական էներգիայի լույսի վերածումը։ Բայց սήմեր էֆեկտիվությունը նշանակալիորեն ավելացել է և LED-երը օգտագործվում են ոչ միայն սիգնալներում, ցուցիչներում, նշաններում և ցուցադրություններում, այլև ներսի լուսավորումներում և ճանապարհների լուսավորումներում։
LED-ի գույնը
LED սարքի գույնը արտահայտվում է ստացված գլխավոր ալիքային երկարությամբ, λd (նմ)։ AlInGaP LED-երը ստանում են կարմիր (626-630 նմ), կարմիր-նարնջագույն (615-621 նմ), նարնջագույն (605 նմ) և ամբեր (590-592 նմ) գույները։ InGaN LED-երը ստանում են կանաչ (525 նմ), կապույտ-կանաչ (498-505 նմ) և կապույտ (470 նմ) գույները։ AlInGaP LED-երի գույնը և առաջի կողմից կոնտակտացված լարումը կախված են LED-ի PN միացման ջերմությունից։
Որքան ավելանում է LED-ի PN միացման ջերմությունը, այնքան կրճատվում է լուսային ինտենսիվությունը, գլխավոր ալիքային երկարությունը տեղափոխվում է ավելի երկար ալիքների ուղղությամբ, իսկ առաջի կողմից կոնտակտացված լարումը կորցնում է իր արժեքը։ InGaN LED-երի լուսային ինտենսիվության փոփոխությունը աշխատանքային շրջապատական ջերմության հետ փոքր է (մոտ 10%) -20°C-ից մինչև 80°C։ Այնուամենայնիվ, InGaN LED-երի գլխավոր ալիքային երկարությունը փոփոխվում է LED-ի պարագայի հոսանքի հետ. որքան ավելանում է LED-ի պարագայի հոսանքը, այնքան գլխավոր ալիքային երկարությունը տեղափոխվում է ավելի կարճ ալիքների ուղղությամբ։
Եթե դուք ցանկանում եք օգտագործել գունավոր LED-եր էլեկտրոնիկ պրոյեկտի համար, լավագույն Arduino սկսնակական համալիրները ներառում են տարբեր գունավոր LED-եր։
Մուտքագրում
LED-երը կարող են մուտքագրվել տալ 10% իրենց նշված լուսային արտադրությունը նվազեցնելով պարագայի հոսանքը։ LED-երը ընդհանուր առմամբ մուտքագրվում են Պոլսային լայնության մոդուլացիայի մեթոդներով։
Հավանականություն
LED-ի առավելագույն միացման ջերմությունը (TJMAX) կրտսեր է նրա կարգավորության համար։ Այս ջերմության գերազանցումը սովորաբար վնասվում է անձեռնացված սարքին։ LED-ի կարգավորությունը չափվում է Միջին Ժամանակով Միջև Սպասարկումների (MTBF) հաշվարկով, որը հաշվարկվում է թեստավորելով շատ քանակությամբ LED-եր ստանդարտ հոսանքով և ջերմությամբ մինչև կեսը կորունանան։
Սպիտակ LED-եր
Սպիտակ LED-երը սերնդվում են երկու մեթոդներով. Առաջին մեթոդում կարմիր, կանաչ և կապույտ LED սիպեր համադրվում են նույն փակուտում սպիտակ լույս ստանալու համար. Երկրորդ մեթոդում օգտագործվում է ֆոսֆորեսցիա։ Ֆոսֆորի էպոքսի միջում անցկացված կրիստալի շուրջ ակտիվացվում է InGaN LED սարքի կողմից սարքավորված կարճ ալիքային էներգիայի կողմից։
Լուսային էֆեկտիվություն
LED-ի լուսային էֆեկտիվությունը սահմանվում է որպես թողած լուսային հոսք (lm) միավոր էլեկտրական էներգիայի համար (W)։ Կապույտ LED-երը ունեն մոտ 75 lm/W նշված ներքին էֆեկտիվություն, կարմիր LED-երը մոտ 155 lm/W, իսկ ամբեր LED-երը 500 lm/W։ Ներքին կրկնակի կլորացման կողմից կորցված էներգիայի հաշվի առնելու դեպքում լուսային էֆեկտիվությունը կազմում է մոտ 20-25 lm/W ամբեր և կանաչ LED-երի համար։ Այս էֆեկտիվության սահմանումը կոչվում է արտաքին էֆեկտիվություն և նման է այլ լույսային աղբյուրների տիպի էֆեկտիվության սովորական սահմանմանը։
