Šta je LED?

Šta je LED?

Definicija LED-a

Dioda koja emituje svetlo (LED) je poluprovodnički uređaj koji emituje svetlo kada kroz njega protiče električna struja.Starije tehnologije LED-a koristile su arsenid fosfor-galijuma (GaAsP), fosfid galijuma (GaP) i arsenid aluminijum-galijuma (AlGaAs).LED-ovi proizvode vidljivo svetlo putem efekta elektroluminiscencije, koji se dešava kada direktna struja prođe kroz dopirani kristal sa PN prelazom.

Dopiranje uključuje dodavanje elemenata iz III i V kolone periodnog sistema. Kada je energizovan napravom sa napajanjem na prednapeti struju (IF), PN prelaz emituje svetlo na talasnoj dužini određenoj energetskim razmakom aktivne zone (Eg).

Funkcija Dijode koja Emituje Svetlo (LED)

Kada se primeni napajanje na prednapetu struju IF kroz PN prelaz diode, manjininske nosioci elektrona injiciraju se u p-regionu, a odgovarajući manjininski nosioci elektrona injiciraju se u n-regionu. Emisija fotona dešava se zbog rekompozicije elektron-luk u p-regioni.

Energetske tranzicije elektrona preko energetskog rastojanja, nazvane radiativne rekompozicije, proizvode fotone (tj. svetlo), dok šuntovske energetske tranzicije, nazvane ne-radiativne rekompozicije, proizvode fonone (tj. toplotu). Luminozna efikasnost tipičnih AlInGaP LED-ova i InGaN LED-ova za različite vrhunske talasne dužine prikazana je u tabeli ispod.

Efikasnost LED-a utiče na svetlost generisanu na prelazu i gubitke od ponovne apsorpcije kako svetlo izlazi iz kristala. Zbog visokog indeksa loma većine poluprovodnika, mnogo svetla se reflektuje nazad u kristal, smanjujući intenzitet pre nego što može da izbaci. Efikasnost izražena u pogledu ove krajnje merljive vidljive energije naziva se spoljna efikasnost.

Fenomen elektroluminiscencije registrovan je 1923. godine u prirodnim prelazima, ali je tada bio nepraktičan zbog niske luminozne efikasnosti u pretvaranju električne energije u svetlo. Međutim, danas je efikasnost značajno povećana i LED-ovi se koriste ne samo u signalima, indikatorima, znakovima i displejima, već i u unutrašnjim osvetljenjima i putnim osvetljenjima.

Boja LED-a

Boja LED-uređaja izražava se u pogledu dominantne talasne dužine emitovane, λd (u nm). AlInGaP LED-ovi proizvode boje crvenu (626 do 630 nm), crveno-narančastu (615 do 621 nm), narančastu (605 nm) i ambrijsku (590 do 592 nm). InGaN LED-ovi proizvode boje zelenu (525 nm), plavo-zelenu (498 do 505 nm) i plavu (470 nm). Boja i napredna naponska razlika AlInGaP LED-ova zavise od temperature PN prelaza LED-a.

Kako temperatura PN prelaza LED-a raste, luminuzna intenzitet opada, dominantna talasna dužina se pomera ka dužim talasnim dužinama, a napredna naponska razlika opada. Varijacije u luminuznoj intenziteti InGaN LED-ova sa radnom okružnu temperaturom su male (oko 10%) od − 20°C do 80°C. Međutim, dominantna talasna dužina InGaN LED-ova varira sa strujom LED-a; kako struja LED-a raste, dominantna talasna dužina se pomera ka kraćim talasnim dužinama.

Ako tražite bojane LED-ove za elektronski projekat, najbolje početni setovi za Arduino uključuju razne bojane LED-e.

Tamljenje

LED-ovi mogu biti tamnjeni da bi dali 10% svoje nominalne svetlosne emisije smanjenjem struje. LED-ovi su obično tamnjeni tehnikama širine impulsa (PWM).

Pouzdanost

Maksimalna temperatura prelaza (TJMAX) je ključna za dugovečnost LED-a. Prekoračenje ove temperature obično oštećuje kapsulirani uređaj. Život LED-a mjeri se prosečnim vremenom između otkaza (MTBF), izračunatim testiranjem brojnih LED-ova na standardnoj struji i temperaturi dok ne padne polovina.

Beli LED-ovi

Beli LED-ovi se sada proizvode dvije metode: U prvoj metodi čipovi crvenih, zelenih i plavih LED-ova kombiniraju se u istom paketu kako bi proizveli belo svetlo; U drugoj metodi koristi se fosforescencija. Fluorescencija u fosforu koji je kapsuliran u epoksid oko čipa LED-uređaja aktivira se kratkim talasnim dužinama energije sa InGaN LED-uređaja.

Luminuzna Efikasnost

Luminuzna efikasnost LED-a definisana je kao emitovani luminuzni fluks (u lm) po jedinici potrošene električne snage (u W). Plavi LED-ovi imaju unutrašnju efikasnost od oko 75 lm/W; crveni LED-ovi, otprilike 155 lm/W; a ambrijski LED-ovi, 500 lm/W. Uzimajući u obzir gubitke od internih re-apsoorcija, luminuzna efikasnost je reda 20 do 25 lm/W za ambrijske i zelene LED-ove. Ova definicija efikasnosti naziva se spoljna efikasnost i analogna je definiciji efikasnosti koja se obično koristi za druge vrste izvora svetla.