Ano ang LED?

Ano ang LED?

Pangungusap ng LED

Ang Light Emitting Diode (LED) ay isang semiconductor na device na lumilipad ng liwanag kapag may electric current na umuusbong sa loob nito.Ang mga lumang teknolohiya ng LED ay gumagamit ng gallium arsenide phosphide (GaAsP), gallium phosphide (GaP), at aluminum gallium arsenide (AlGaAs).Ang mga LED ay nagbibigay ng visible light sa pamamagitan ng electroluminescence effect, na nangyayari kapag ang direct current ay umuusbong sa isang doped crystal na may PN junction.

Ang doping ay kasama ang pagdaragdag ng mga elemento mula sa column III at V ng periodic table. Kapag pinagkakandungan ito ng forward biased current (IF), ang p-n junction ay lumilipad ng liwanag sa wavelength na inihahanda ng energy gap ng aktibong rehiyon (Eg).

Paggana ng Light Emitting Diode (LED)

Kapag ang forward biased current IF ay ipinasa sa p-n junction ng diode, ang minority carrier electrons ay ipinapasok sa p-region at ang katugon na minority carrier electrons ay ipinapasok sa n-region. Ang photon emission ay nangyayari dahil sa electron-hole recombination sa p-region.

Ang mga transition ng electron energy sa across ng energy gap, na tinatawag na radiative recombinations, ay nagbibigay ng photons (i.e., light), habang ang shunt energy transitions, na tinatawag na non-radiative recombinations, ay nagbibigay ng phonons (i.e., heat). Ang luminous efficacies ng typical AlInGaP LEDs at InGaN LEDs para sa iba't ibang peak wavelengths ay ipinapakita sa talahanayan sa ibaba.

Ang efficacy ng LED ay naapektuhan ng liwanag na nabuo sa junction at losses mula sa re-absorption habang ang liwanag ay lumalabas sa crystal. Dahil sa mataas na refraction index ng karamihan sa mga semiconductor, maraming bahagi ng liwanag ang bumabalik sa crystal, na pabababain ang intensidad bago ito makalabas. Ang efficacy na ipinahayag sa termino ng ultimate measurable visible energy ay tinatawag na external efficacy.

Ang phenomenon ng electroluminescence ay napansin noong 1923 sa mga natural na nangyaring junctions, ngunit ito ay hindi praktikal noon dahil sa mababang luminous efficacy nito sa pag-convert ng electric energy sa light. Ngunit, ngayon ang efficacy ay lubhang tumaas at ang mga LED ay ginagamit hindi lamang sa signals, indicators, signs, at displays kundi pati na rin sa indoor lighting applications at road lighting applications.

Kulay ng LED

Ang kulay ng LED device ay ipinapakita sa termino ng dominant wavelength emitted, λd (sa nm). Ang mga AlInGaP LEDs ay nagbibigay ng mga kulay na red (626 hanggang 630 nm), red-orange (615 hanggang 621 nm), orange (605 nm), at amber (590 hanggang 592 nm). Ang mga InGaN LEDs ay nagbibigay ng mga kulay na green (525 nm), blue green (498 hanggang 505 nm), at blue (470 nm). Ang kulay at forward voltage ng AlInGaP LEDs ay depende sa temperatura ng LED p-n junction.

Kapag ang temperatura ng LED p-n junction ay tumataas, ang luminous intensity ay bumababa, ang dominant wavelength ay lumilipat patungo sa mas mahabang wavelengths, at ang forward voltage ay bumababa. Ang pagbabago sa luminous intensity ng InGaN LEDs sa operating ambient temperature ay maliit (hindi hihigit sa 10%) mula − 20°C hanggang 80°C. Gayunpaman, ang dominant wavelength ng InGaN LEDs ay nagbabago depende sa LED drive current; kapag ang LED drive current ay tumataas, ang dominant wavelength ay lumilipat patungo sa mas maikling wavelengths.

Kung ikaw ay naghahanap ng mga colored LEDs para sa isang electronics project, ang mga pinakamahusay na Arduino starter kits ay may iba't ibang colored LEDs.

Dimming

Ang mga LED ay maaaring madim sa 10% ng kanilang rated light output sa pamamagitan ng pagbawas ng drive current. Ang mga LED ay karaniwang dinidim gamit ang Pulse Width Modulation techniques.

Reliability

Ang maximum junction temperature (TJMAX) ay mahalaga para sa haba ng buhay ng LED. Ang paglampa sa temperatura na ito ay karaniwang nagdudulot ng pinsala sa encapsulated device. Ang lifespan ng LED ay sinusukat sa pamamagitan ng Mean Time Between Failures (MTBF), na kinakalkula sa pamamagitan ng pagsubok ng maraming LEDs sa standard current at temperatura hanggang sa kalahati ay mag-fail.

White LEDs

Ang mga white LEDs ay ginagawa ngayon gamit ang dalawang paraan: Sa unang paraan, ang red, green, at blue LED chips ay pinagsasama sa parehong package upang lumikha ng white light; Sa pangalawang paraan, ang phosphorescence ang ginagamit. Ang fluorescence sa phosphor na nakapaloob sa epoxy na naka-surround sa LED chip ay ikinakalat ng short-wavelength energy mula sa InGaN LED device.

Luminous Efficacy

Ang luminous efficacy ng LED ay inilalarawan bilang ang emitted luminous flux (sa lm) per unit electrical power consumed (sa W). Ang blue LEDs ay may rated internal efficacy na halos 75 lm/W; ang red LEDs, humigit-kumulang 155 lm/W; at ang amber LEDs, 500 lm/W. Kasama ang mga loss dahil sa internal re-absorption, ang luminous efficacy ay halos 20 hanggang 25 lm/W para sa amber at green LEDs. Ang definisyon ng efficacy na ito ay tinatawag na external efficacy at ito ay katulad ng definisyon ng efficacy na karaniwang ginagamit para sa iba pang uri ng light source.