Што е LED?

Што е LED?

Дефиниција на LED

LED (Light Emitting Diode) е полупроводник кој излесува светлина кога низ него текува електрична струја.Постарите LED технологии користеја галлиум арсенид фосфид (GaAsP), галлиум фосфид (GaP) и алуминиум галлиум арсенид (AlGaAs).LED-овите произведуваат видлива светлина преку ефектот на електролуминисценција, што се случува кога директната струја минува низ допиран кристал со PN јункција.

Допирањето вклучува додавање на елементи од колоните III и V од периодниот систем. Кога е активизиран со напредна струја (IF), PN јункцијата излесува светлина на таласна должина определена од енергијата на активниот регион (Eg).

Функционирање на LED (Light Emitting Diode)

Кога напредна струја IF се применува низ PN јункцијата на диодот, мали носители на електрони се инжектираат во p-регионот, а соодветни мали носители на електрони се инжектираат во n-регионот. Емисијата на фотони се случува поради ре-комбинација на електрон-лука во p-регионот.

Енергијските премести на електроните над енергијскиот разрез, наречени радијативни рекомбинации, производат фотони (т.е. светлина), додека паралелните енергијски премести, наречени не-радијативни рекомбинации, производат фонони (т.е. топлина). Луминозните ефикасности на типичните AlInGaP LED-ови и InGaN LED-ови за различни пикови таласни должини се прикажани во следната табела.

Ефикасноста на LED-овите е влијана од светлината генерирана на јункцијата и загубите од повторно абсорбирање како светлината излегува од кристалот. Зборот за висок рефракционен индекс на повеќето полупроводници значи дека многу светлина се рефлектира назад во кристалот, намалувајќи ја интензитетот пред да може да избегне. Ефикасноста изразена во термини на оваа последна мерлива видлива енергија се нарекува екстерна ефикасност.

Феноменот на електролуминисценција беше забележан во 1923 година во природно постојачки јункции, но беше непрактично на тоа време поради ниската луминозна ефикасност во конверзијата на електрична енергија во светлина. Но, денес ефикасноста значително се зголемила и LED-овите се користат не само во сигналници, индикатори, знаци и приказници, туку и во унутрешни осветнувања и патнички осветнувања.

Боја на LED-овите

Бојата на LED уредот се изразува во термини на доминантната таласна должина, λd (во nm). AlInGaP LED-овите производат бои црвено (626 до 630 nm), црвено-оранџево (615 до 621 nm), оранџево (605 nm) и амбер (590 до 592 nm). InGaN LED-овите производат бои зелено (525 nm), сино-зелено (498 до 505 nm) и сино (470 nm). Бојата и напредната напонска напона на AlInGaP LED-овите зависат од температурата на PN јункцијата на LED-овите.

Како температурата на PN јункцијата на LED-овите се зголемува, луминозната интензитет се намалува, доминантната таласна должина се поместува кон подолги таласни должини, а напредната напонска напона пада. Варијацијата на луминозната интензитет на InGaN LED-овите со оперативната околина температура е мала (околу 10%) од -20°C до 80°C. Меѓутоа, доминантната таласна должина на InGaN LED-овите варира со напредната струја на LED-овите; како напредната струја на LED-овите се зголемува, доминантната таласна должина се поместува кон пократки таласни должини.

Ако сакате да користите бојени LED-ови за електронски проект, најдобрите Arduino почетни комплети вклучуваат разновидност на бојени LED-ови.

Тамување

LED-овите можат да се тамуваат до 10% од нивниот ратиран светлински излез со намалување на напредната струја. Обично LED-овите се тамуваат користејќи техники на модулација на ширината на импулсот.

Релевантност

Максималната јункционална температура (TJMAX) е важна за долговечноста на LED-овите. Преклапањето на оваа температура обично ја површнува енкапсулацијата. Животниот век на LED-овите се мери со Средно време помеѓу падовите (MTBF), пресметано со тестирање на многу LED-ови при стандардна струја и температура до моментот кога половина од нив паднат.

Бели LED-ови

Белите LED-ови сега се производат со две методи: Во првиот метод, чипови на црвени, зелени и сини LED-ови се комбинираат во иста пакета за да произведат бела светлина; Во вториот метод, се користи фосфоресценција. Флуоресценцијата во фосфорот, кој е енкапсулиран во епоксидот околу чипот на LED-овите, се активира со кратката таласна должина на енергијата од InGaN LED-овите.

Луминозна ефикасност

Луминозната ефикасност на LED-овите е дефинирана како излезната луминозна флуенца (во lm) по единица електрична енергија потрошена (во W). Сините LED-ови имаат номинална внатрешна ефикасност од 75 lm/W; црвените LED-ови, околу 155 lm/W; а амберните LED-ови, 500 lm/W. Со замора на загубите од внатрешно ре-абсорбирање, луминозната ефикасност е околу 20 до 25 lm/W за амберни и зелени LED-ови. Оваа дефиниција на ефикасност се нарекува екстерна ефикасност и е аналогна на дефиницијата на ефикасност типично користена за други типови на извори на светлина.