Kas ir LED?

Kas ir LED?

LED definīcija

Gaismagenerējošs diode (LED) ir poluprovadītāja ierīce, kas izstaro gaismu, kad caur to plūst strāva.Vecākas LED tehnoloģijas izmantoja gālijs arsenids fosfīds (GaAsP), gālijs fosfīds (GaP) un aljums gālijs arsenids (AlGaAs).LED izveido redzamu gaismu caur elektroluminiscences efektu, kas notiek, kad tiekietā strāva pārvietojas caur dopotu kristālu ar PN savienojumu.

Dopēšana ietver elementu pievienošanu no periodiskās tabulas trešajā un piektajā kolonnā. Kad tiksietā strāva (IF) aktivizē PN savienojumu, tas izstaro gaismu ar viļņgarumu, kas noteikts aktīvā zonas enerģijas atstarpe (Eg).

Gaismagenerējošas diodes (LED) darbība

Kad tiksietā strāva IF tiek piemērota caur diodes PN savienojumu, mazākuma nosaukumi elektroni tiek injicēti p reģionā, un atbilstoši mazākuma nosaukumi elektroni tiek injicēti n reģionā. Fotonu izdalīšanās notiek dēļ elektronu-defekta rekombinācijas p reģionā.

Elektronu enerģijas pārejas pāri enerģijas atstarpei, sauktas radiatīvās rekombinācijas, veido fotonus (t.i., gaismu), savukārt šķērsojošās enerģijas pārejas, sauktas neradiatīvās rekombinācijas, veido fononus (t.i., siltumu). Tipisku AlInGaP LED un InGaN LED spilgtumspēju dažādiem virsotnējiem parāda tabulā zemāk.

LED efektivitāte ir ietekmēta gaismu, ko ģenerē šķērsmaiņu punktā, un zaudējumiem no atkalabsorbēšanas, kad gaismu iziet no kristāla. Tā kā lielāko daļu poluprovadītāju refleksijas indekss ir augsts, daudz gaismas atstarojas atpakaļ uz kristālu, samazinot to intensitāti, pirms tā var nokļūt ārā. Efektivitāte, kas izteikta šī galīgā mērāmajā redzamajā enerģijā, sauc par ārējo efektivitāti.

Elektroluminiscence tika novērota 1923. gadā dabiskos šķērsmaiņu punktos, bet tā bija nepraktiska tajā laikā tādēļ, ka tās spilgtumspēja, konvertējot elektrisko enerģiju gaismā, bija zema. Tomēr, šodien efektivitāte ir būtiski palielinājusies, un LED tiek izmantotas ne tikai signālos, rādītājos, zīmēs un displejos, bet arī iekštelpu apgaismojumā un ceļu apgaismojumā.

LED krāsa

LED ierīces krāsu izsaka ar dominējošo izstaroto viļņgarumu, λd (nm). AlInGaP LED radītās krāsas ir sarkans (626 līdz 630 nm), sarkanais-oranžs (615 līdz 621 nm), oranžs (605 nm) un dzeltens (590 līdz 592 nm). InGaN LED radītās krāsas ir zaļš (525 nm), blāva zaļš (498 līdz 505 nm) un blāva (470 nm). AlInGaP LED krāsa un priekšvirziena spriegums atkarīgs no LED PN savienojuma temperatūras.

Kā LED PN savienojuma temperatūra palielinās, spilgtums samazinās, dominējošais viļņgarums mainās pret garākiem viļņiem, un priekšvirziena spriegums krit. InGaN LED spilgtuma izmaiņas darbības apkārtējā temperatūrā ir mazas (aptuveni 10%) no − 20°C līdz 80°C. Tomēr, InGaN LED dominējošais viļņgarums mainās atkarībā no LED pārvadājamā strāvas; kā strāva palielinās, dominējošais viļņgarums pārvietojas pret īsākiem viļņiem.

Ja meklējat izmantot krāsainas LED elektronikas projektā, labākie Arduino sākuma komplekti ietver dažādas krāsas LED.

Summurkšana

LED var tikt summurkšanas, lai nodrošinātu 10% no tās nominalā gaismas izlaižanas, samazinot pārvadāmo strāvu. LED parasti tiek summurkšanas, izmantojot impulssirgu modulācijas tehnikas.

Uzticamība

Maksimālais šķērsmaiņu punkta temperatūra (TJMAX) ir kritiska LED ilgumam. Šīs temperatūras pārsniegšana parasti bojā encapculated ierīci. LED ilgumu mēra vidējo laiku starp kritumiem (MTBF), aprēķinot, testējot daudzas LED standarta strāvā un temperatūrā, līdz pusē no tām krit.

Baltais LED

Balto LED tagad ražo divās metodēs: Pirmajā metodē sarkano, zaļo un zilo LED čippus kombinē vienā pakotnē, lai izveidotu baltu gaismu; Otrajā metodē izmanto fosforescenci. Fluorescencija fosforā, kas iebūvēts epoksidā, kas apkaro LED čipu, aktivizēta ar īsām viļņu garumiem no InGaN LED ierīces.

Spilgtumspēja

LED spilgtumspēja definē kā izstaroto gaismu plūsmu (lm) vienībai patērētai elektriskajai enerģijai (W). Zaļie LED ir ar nomērētu iekšējo efektivitāti aptuveni 75 lm/W; sarkanie LED, aptuveni 155 lm/W; un dzeltene LED, 500 lm/W. Ņemot vērā zaudējumus, ko rada iekšējā atkalabsorbēšana, spilgtumspēja ir aptuveni 20 līdz 25 lm/W dzeltenei un zaļajiem LED. Šī efektivitātes definīcija sauc par ārējo efektivitāti un ir analoga efektivitātes definīcijai, kas parasti tiek izmantota citiem gaismas avotiem.