Kaj je LED?
Definicija LED
Svetlobno oddajajoč diod (LED) je polprevodniški element, ki oddaja svetlobo, ko skozi njega teče električni tok.Starejše tehnologije LED uporabljale so fosfid arzenida galija (GaAsP), fosfid galija (GaP) in arzenid galija in aluminija (AlGaAs).LED-je ustvarjajo vidno svetlobo preko elektroluminescencnega efekta, ki nastane, ko preko dopediranega kristala z PN prehodom teče enosmeren tok.
Doping vključuje dodajanje elementov iz tretje in pete skupine periodnega sistema. Ko je energiziran s prednapetim tokom (IF), PN prehod oddaja svetlobo na valovni dolžini, določeni z energetsko luknjo aktivne območje (Eg).
Delovanje Svetlobno Oddajajočih Diod (LED)
Ko je preko PN prehoda dioda priključen prednapeti tok IF, se manjšinske nosilce elektroni uvedejo v P-območje, medtem ko se ujemajoče manjšinske nosilce elektroni uvedejo v N-območje. Fotoni so emirani zaradi rekombinacije elektron-dirla v P-območju.
Prehodi elektronske energije preko energetske luke, imenovani radiativne rekombinacije, ustvarjajo fotone (tj. svetlobo), medtem ko paralelni prehodi energije, imenovani neradiativne rekombinacije, ustvarjajo fonone (tj. toploto). Svjetlosna učinkovitost tipičnih AlInGaP LED-jev in InGaN LED-jev za različne vrhunske valovne dolžine je prikazana v spodnji tabeli.
Učinkovitost LED-jev je odvisna od svetlobe, generirane v prehodu, in izgub zaradi ponovnega absorpcije, ko svetloba zapusti kristal. Zaradi visoke lomne kote večine polprevodnikov velika del svetlobe se posrečka nazaj v kristal, zmanjšujejo njeno intenzivnost, preden lahko zapiše. Učinkovitost, izražena v smislu te končno merljive vidne energije, se imenuje zunanja učinkovitost.
Pojav elektroluminescence je bil opažen leta 1923 v naravno nastalih prehodih, vendar je bil tedaj nepraktičen zaradi nizke svetlosne učinkovitosti pretvorbe električne energije v svetlobo. Toda danes je učinkovitost znatno povečana in LED-ji se uporabljajo ne le za signale, kazalnike, oznake in prikaza, temveč tudi za notranje osvetlitev in cestno osvetlitev.
Barva LED-a
Barva LED naprave je izražena z glavno valovno dolžino, λd (v nm). AlInGaP LED-ji ustvarjajo barve rdeč (626 do 630 nm), rdeč-oranž (615 do 621 nm), oranž (605 nm) in ambra (590 do 592 nm). InGaN LED-ji ustvarjajo barve zelen (525 nm), modro-zelen (498 do 505 nm) in modro (470 nm). Barva in napredovanje napetosti AlInGaP LED-jev je odvisna od temperature PN prehoda LED-a.
Ko se temperatura PN prehoda LED-a poveča, se luminosna intenziteta zmanjša, glavna valovna dolžina se premakne proti daljšim valovnim dolžinam, in napredujoča napetost pada. Variacija luminosne intenzitete InGaN LED-jev z delovno okoljsko temperaturo je majhna (okoli 10%) od − 20°C do 80°C. Vendar se glavna valovna dolžina InGaN LED-jev spreminja z LED pogonim tokom; ko se LED pogonitek poveča, se glavna valovna dolžina premakne proti krajšim valovnim dolžinam.
Če iščete barvne LED-je za elektronski projekt, najboljše Arduino začetniške komplet vsebujejo številne barvne LED-je.
Zatemnitev
LED-je lahko zatemnjite, da dajo 10% svoje nominalne svetlosne odzivnosti, z zmanjšanjem pogonitega toka. LED-je so običajno zatemnjeni z uporabo tehnik širinskega modulacije impulza (PWM).
Zanesljivost
Najvišja temperatura prehoda (TJMAX) je ključna za dolgovečnost LED-ja. Preseganje te temperature običajno poškoduje zakapsulirano napravo. Življenjski čas LED-ja je merjen kot povprečni čas med odpadki (MTBF), izračunan z testiranjem številnih LED-jev pri standardnem toku in temperaturi, dokler ne odpade polovica.
Beli LED-ji
Beli LED-ji se zdaj izdelujejo z dvema metodama: Prva metoda kombinira čipe RDE, zelene in modre LED-je v istem paketu, da ustvari belo svetlobo; Druga metoda uporablja fosforescenca. Fluorescenca v fosforu, ki je zakapsuliran v epoksid, ki obkroža čip LED-a, je aktivirana z kratkokotno energijo iz InGaN LED naprave.
Svetlosna učinkovitost
Svetlosna učinkovitost LED-ja je definirana kot oddana svetlosna tok (v lm) na enoto porabljenega električnega energije (v W). Modri LED-ji imajo nominalno notranjo učinkovitost reda 75 lm/W; rdeči LED-ji približno 155 lm/W; in rumeni LED-ji 500 lm/W. Ob upoštevanju izgub zaradi notranje ponovne absorpcije, je svetlosna učinkovitost reda 20 do 25 lm/W za rumene in zelene LED-je. Ta definicija učinkovitosti se imenuje zunanja učinkovitost in je analogna definiciji učinkovitosti, ki se običajno uporablja za druge vrste svetlobnih virov.
