Apakah LED?

Apakah LED?

Definisi LED

LED (Light Emitting Diode) adalah peranti semikonduktor yang memancarkan cahaya apabila arus elektrik mengalir melaluinya.Teknologi LED yang lebih lama menggunakan arsenida fosfor galium (GaAsP), fosfor galium (GaP), dan arsenida galium aluminium (AlGaAs).LED menghasilkan cahaya yang dapat dilihat melalui efek elektroluminescens, yang berlaku apabila arus terus melewati kristal yang diberi dop dengan persimpangan PN.

Pemberian dop melibatkan penambahan unsur dari kolum III dan V jadual berkala. Apabila diaktifkan oleh arus biasan ke depan (IF), persimpangan p-n memancarkan cahaya pada panjang gelombang yang ditentukan oleh jurang tenaga kawasan aktif (Eg).

Cara Kerja Diod Pencahaya (LED)

Apabila arus biasan ke depan IF diterapkan melalui persimpangan p-n diod, elektron minoriti disuntikkan ke dalam kawasan p dan elektron minoriti yang bersesuaian disuntikkan ke dalam kawasan n. Pemancaran foton berlaku akibat rekombinasi lubang-elektron di kawasan p.

Transisi tenaga elektron merentasi jurang tenaga, dipanggil rekombinasi radiatif, menghasilkan foton (iaitu, cahaya), manakala transisi tenaga sampingan, dipanggil rekombinasi non-radiatif, menghasilkan fonon (iaitu, haba). Eficasi sinaran bagi LED AlInGaP dan InGaN yang biasa untuk panjang gelombang puncak yang berbeza ditunjukkan dalam jadual di bawah.

Eficasi LED dipengaruhi oleh cahaya yang dihasilkan di persimpangan dan kerugian akibat penyerapan semula apabila cahaya keluar dari kristal. Disebabkan indeks pembiasan yang tinggi kebanyakan semikonduktor, banyak cahaya dipantulkan kembali ke dalam kristal, mengurangkan intensitinya sebelum ia dapat melarikan diri. Eficasi yang diungkapkan dalam istilah tenaga sinaran yang boleh diukur ini dipanggil eficasi eksternal.

Fenomena elektroluminescens telah diperhatikan pada tahun 1923 di persimpangan yang wujud secara semula jadi, tetapi ia tidak praktikal pada masa itu disebabkan eficasi sinaran rendahnya dalam menukar tenaga elektrik kepada cahaya. Tetapi, hari ini eficasi telah meningkat secara ketara dan LED digunakan bukan sahaja dalam isyarat, penunjuk, tanda, dan paparan, tetapi juga dalam aplikasi pencahayaan dalaman dan jalan raya.

Warna LED

Warna peranti LED diungkapkan dalam istilah panjang gelombang dominan yang dipancarkan, λd (dalam nm). LED AlInGaP menghasilkan warna merah (626 hingga 630 nm), merah-oranye (615 hingga 621 nm), oranye (605 nm), dan amber (590 hingga 592 nm). LED InGaN menghasilkan warna hijau (525 nm), biru-hijau (498 hingga 505 nm), dan biru (470 nm). Warna dan voltan ke depan LED AlInGaP bergantung pada suhu persimpangan p-n LED.

Apabila suhu persimpangan p-n LED meningkat, intensiti sinaran menurun, panjang gelombang dominan bergerak ke arah panjang gelombang yang lebih panjang, dan voltan ke depan menurun. Variasi intensiti sinaran LED InGaN dengan suhu ambien operasi adalah kecil (sekitar 10%) dari − 20°C hingga 80°C. Walau bagaimanapun, panjang gelombang dominan LED InGaN berubah dengan arus pemandu LED; apabila arus pemandu LED meningkat, panjang gelombang dominan bergerak ke arah panjang gelombang yang lebih pendek.

Jika anda ingin menggunakan LED berwarna untuk projek elektronik, set starter Arduino terbaik termasuk pelbagai LED berwarna.

Pencahayaan Reduksi

LED boleh direduksi untuk memberikan 10% daripada output cahaya yang diberi dengan mengurangkan arus pemandu. LED umumnya direduksi menggunakan teknik Modulasi Lebar Pulsa.

Ketahanan

Suhu maksimum persimpangan (TJMAX) adalah penting untuk usia LED. Melebihi suhu ini biasanya merosakkan peranti yang terenkapsulasi. Usia LED diukur dengan Masa Tengah Antara Kegagalan (MTBF), dihitung dengan menguji banyak LED pada arus dan suhu standard sehingga separuh gagal.

LED Putih

LED putih kini dibuat menggunakan dua kaedah: Dalam kaedah pertama, cip LED merah, hijau, dan biru dikombinasikan dalam paket yang sama untuk menghasilkan cahaya putih; Dalam kaedah kedua, fosforesensi digunakan. Fluoresensi dalam fosfor yang terenkapsulasi dalam epoksi yang mengelilingi cip LED diaktifkan oleh tenaga panjang gelombang pendek dari peranti LED InGaN.

Eficasi Sinaran

Eficasi sinaran LED didefinisikan sebagai aliran sinaran yang dipancarkan (dalam lm) per unit tenaga elektrik yang dikonsumsi (dalam W). LED biru mempunyai eficasi dalaman yang berperingkat sekitar 75 lm/W; LED merah, kira-kira 155 lm/W; dan LED amber, 500 lm/W. Mengambil kira kerugian akibat penyerapan semula, eficasi sinaran adalah sekitar 20 hingga 25 lm/W untuk LED amber dan hijau. Definisi eficasi ini dipanggil eficasi eksternal dan serupa dengan definisi eficasi yang biasa digunakan untuk jenis sumber cahaya lain.