Nini ni LED?

Nini ni LED?

Maana ya LED

LED (Light Emitting Diode) ni kifaa cha semiconductors kilichochemsha kiwango cha mwanga wakati mawimbi ya umeme hutoka nayo.Teknolojia za zamani za LED zilikuwa zinatumia gallium arsenide phosphide (GaAsP), gallium phosphide (GaP), na aluminum gallium arsenide (AlGaAs).LED zinapata mwanga unazoelea kwa kutumia uwezo wa electroluminescence, ambao hutokea wakati mawimbi ya moja tu hutoka nayo kwenye kristali uliochemsha una PN junction.

Kuchemsha huongezeka kwa kuongeza viungo vya safu III na V kutoka kwenye meza ya viungo. Wakati inachemsha kwa mawimbi ya moja tu (IF), PN junction hutoka mwanga kwa urefu wa mwanga unaoelekezwa kwa tofauti ya uwezo wa eneo la kazi (Eg).

Jinsi Light Emitting Diode (LED) Inafanya Kazi

Wakati mawimbi ya moja tu IF yatafsiriwa kwenye PN junction ya diode, electrons wenye idadi ndogo zitengenezwa kwenye sehemu ya p na electrons wenye idadi ndogo zitengenezwa kwenye sehemu ya n. Utokaji wa photons utatofautika kwa sababu ya rekombinasi ya electron-hole kwenye sehemu ya p.

Mabadiliko ya uwezo wa electrons kwenye tofauti ya uwezo, inayoitwa radiative recombinations, zinatengeneza photons (yaani, mwanga), wakati mabadiliko ya shunt energy, inayoitwa non-radiative recombinations, zinatengeneza phonons (yaani, moto). Uwezo wa mwanga wa AlInGaP LEDs na InGaN LEDs kwa urefu tofauti wa mwanga unaonyeshwa chini.

Uwezo wa LED unaweza kutathmini kwa mwanga unatengenezwa kwenye junction na hasara kutokana na rekombinasi baada ya mwanga kutoka nje ya kristali. Kwa sababu ya kiwango kikubwa cha refraction index kwa asili nyingi za semiconductors, mwanga mengi unarudi kwenye kristali, ukurudisha nguvu yake kabla ya kutoka nje. Uwezo huo unatathmini kwa njia hiyo ya mwanga unayoweza kutambuliwa unaitwa external efficacy.

Majukumu ya electroluminescence ilionyeshwa mwaka 1923 kwenye junctions zenye kusababishwa kwa kimaendeleo, lakini ilikuwa isiyotumika kwa sababu ya uwezo wake mdogo katika kutengeneza umeme kwenye mwanga. Lakini, leo uwezo umekuwa mkubwa sana na LED zinatumika sio tu kwenye signals, indicators, signs, na displays bali pia kwenye indoor lighting applications na road lighting applications.

Rangi ya LED

Rangi ya kifaa cha LED kinatathmini kwa njia ya wavelength dominan yenye tafuta, λd (kwenye nm). AlInGaP LEDs zinatengeneza rangi nyekundu (626 hadi 630 nm), nyekundu-mwekundu (615 hadi 621 nm), mwekundu (605 nm), na amber (590 hadi 592 nm). InGaN LEDs zinatengeneza rangi nyeupe (525 nm), blue green (498 hadi 505 nm), na blue (470 nm). Rangi na forward voltage ya AlInGaP LEDs yanategemea joto la PN junction.

Wakati joto la PN junction linaloongezeka, luminous intensity linapungua, wavelength dominan linatengeneza kwenye wavelengths zinazozidi, na forward voltage linapungua. Mabadiliko ya luminous intensity ya InGaN LEDs kwenye operating ambient temperature ni ndogo (kutokana na 10%) kutoka − 20°C hadi 80°C. Lakini, wavelength dominan ya InGaN LEDs yanategemea LED drive current; wakati LED drive current linongezeka, wavelength dominan linatengeneza kwenye wavelengths zinazopungua.

Ikiwa unataka kutumia LED za rangi kwa ajili ya mradi wa electronics, starter kits bora za Arduino zinajumuisha rangi mbalimbali za LED.

Dimming

LED zinaweza kudimmed ili kupata 10% ya light output yao kwa kutokoseleza drive current. LEDs mara nyingi zinadimmed kutumia tekniki za Pulse Width Modulation.

Uaminifu

Joto la maximum junction (TJMAX) ni muhimu kwa uzima wa LED. Kutokosa kwa joto hilo mara nyingi huchomoka kifaa chenye encapsulated. Miaka ya LED yanatumika kwa Mean Time Between Failures (MTBF), inayohesabiwa kwa kutest numerous LEDs kwa current na joto standard hadi nusu zinachomoka.

LED Nyepesi

LED nyepesi zinajifanyia sasa kutumia njia mbili: Katika njia ya kwanza red, green, na blue LED chips zinajumuishwa kwenye package moja ili kutengeneza mwanga nyepesi; Katika njia ya pili phosphorescence inatumika. Fluorescence katika phosphor unaokuwa kwenye epoxy unayokuwa karibu na LED chip unahusika na energy ya wavelength fupi kutoka kwenye InGaN LED device.

Uwezo wa Mwanga

Uwezo wa mwanga wa LED unatumika kama luminous flux (kwenye lm) per unit electrical power consumed (kwenye W). Blue LEDs zina rated internal efficacy kwenye kiwango cha 75 lm/W; red LEDs, kwenye kiwango cha 155 lm/W; na amber LEDs, 500 lm/W. Kuzingatia hasara kutokana na rekombinasi ya ndani, uwezo wa mwanga unakwenda kwenye kiwango cha 20 hadi 25 lm/W kwa amber na green LEDs. Taarifa hii ya uwezo inaitwa external efficacy na inasawa na taarifa ya uwezo yanayotumiwa kwa aina nyingine za mwanga.