Ինչպե՞ս աշխատում է LED-ը

Ինչպե՞ս աշխատում է LED-ը

LED-ի սահմանումը

LED-ը կամ լույս թողնող դիոդը սահմանվում է որպես սեմիկոնդուկտորային սարք, որը էլեկտրոլումինեսցիա կոչվող գործընթացի ժամանակ էլեկտրոնային էներգիայի հետ լույս թողնում է:

Ինչպե՞ս աշխատում է LED-ը

Նման սովորական դիոդին, LED-ը աշխատում է, երբ դրա հաջորդականությունը դիմացնում է դիմացնող կողմ։ Այս դեպքում n-տիպի սեմիկոնդուկտորը շատ ավելի կոնցենտրացված է p-տիպի համեմատ, ձևավորելով p-n միացումը։ Երբ դրա հաջորդականությունը դիմացնում է դիմացնող կողմ, պոտենցիալային շարժականությունը կրճատվում է և էլեկտրոնները և թույլատրելի սարքերը միանում են դեպրեսիոն շերտում (կամ ակտիվ շերտում), լույսը կամ ֆոտոնները թողնվում են կամ ռադիացիա են բոլոր ուղղություններով։ Համապատասխան նկարը ցույց է տալիս լույսի թողումը էլեկտրոն-թույլատրելի զույգի միացման ժամանակ դիմացնող կողմով:

LED-ում ֆոտոնների թողումը բացատրվում է պինդ մարմինների էներգիական կողմնակից տեսությամբ, որը նշում է, որ լույսի թողումը կախված է նյութի դիրեկտ կամ անդիրեկտ ենթակայի տարածությունից։ Այն սեմիկոնդուկտորային նյութերը, որոնք ունեն դիրեկտ ենթակայի տարածություն, դրանք ֆոտոններ թողնում են։ Դիրեկտ ենթակայի տարածության նյութում կոնդուկտորային տարածության էներգիայի մակարդակը կանգնած է վալենսի տարածության ամենավերևի էներգիայի մակարդակի վրա Էներգիա-իմպուլս (ալիքի վեկտոր 'k') դիագրամի վրա:

Երբ էլեկտրոնները և թույլատրելի սարքերը միանում են, E = hν էներգիան համապատասխանում է ենթակայի տարածության △ (eV) էներգիային և թողնվում է լույսի էներգիայի կամ ֆոտոնների տեսքով, որտեղ h-ը Պլանկի հաստատունն է և ν-ն լույսի հաճախությունն է:

Դիրեկտ ենթակայի տարածություն

Անդիրեկտ ենթակայի տարածությունները ոչ ռադիացիոն են, քանի որ դրանց կոնդուկտորային տարածության ներքին մակարդակը չի համընկնում վալենսի տարածության վերին մակարդակի հետ, որը բացառապես էներգիան փոխակերպում է ջերմության մեջ։ Օրինակներն են Si, Ge և այլն:

Անդիրեկտ ենթակայի տարածություն

Այն նյութը, որը ունի դիրեկտ ենթակայի տարածություն, օրինակ Գալիում արսենիդը (GaAs), կոմպունդ սեմիկոնդուկտորն է, որը օգտագործվում է LED-երում։ Դոպանտային ատոմները ավելացվում են GaAs-ին տարատեսակ գույներ ստանալու համար։ Որոշ նյութերը, որոնք օգտագործվում են LED-երում, են.

• Ալյումինիում գալիում արսենիդ (AlGaAs) – ինֆրակարմիր：

• Գալիում արսենիդ ֆոսֆիդ (GaAsP) – կարմիր, սերունդ, դեղին:

• Ալյումինիում գալիում ֆոսֆիդ (AlGaP) – կանաչ:

• Ինդիում գալիում նիտրիդ (InGaN) – կապույտ, կապույտ-կանաչ, մոտ UV:

• Ցինկ սելենիդ (ZnSe) – կապույտ:

LED-ի ֆիզիկական կառուցվածքը

LED-ը կառուցված է այնպես, որ թողնված լույսը չի կրկնապատկվի նյութի մեջ։ Այսպիսով համապատասխան է ապահովվում, որ էլեկտրոն-թույլատրելի զույգի միացումը տեղի է ունենում մակերևույթի վրա:

Վերևում նկարված է LED-ի p-n միացման երկու տարբեր կառուցվածքները։ P-տիպի շերտը կառուցված է բարակ և աճելու է n-տիպի հիմքի վրա։ Մետաղային էլեկտրոդները, որոնք կցված են p-n միացման կողմնացույցների վրա, ծառայում են որպես արտաքին էլեկտրական կապի հանգույցներ։ LED-ի p-n միացումը կառուցված է այնպես, որ լույսը թողնվի հավասարաչափ բոլոր ուղղություններով և ներքին անդրադարձը լինի նվազագույն:

LED-ի մեծ սուր ուժը նշանակում է դրական էլեկտրոդ կամ անոդ:

Առկա են նաև 2-ից ավել սուր ուժով LED-եր, օրինակ 3, 4 և 6 սուր ուժով կոնֆիգուրացիաներ, որպեսզի ստանան մի քանի գույներ նույն LED փաթեթում։ Ներքին կառուցվածքով LED դիսպլեյերը կառուցված են այնպես, որ կարող են կաрепանալ PCB-ների վրա:

LED-երը հաճախ պահանջում են քիչ միլիամպեր հոսանք և պահանջում են բարձր դիմադրություն շարունակական շարունակությամբ, քանի որ դրանց դիմացնող լարման կողմնացույցը 1.5-3.5 վոլտ է, համեմատած սովորական դիոդների հետ:

Սպիտակ լույս LED-երը կամ սպիտակ LED լամպերը

LED լամպերը, բուլբերը, փողոցային լույսը այսօր շատ հաճախ օգտագործվում են, քանի որ LED-երը շատ ավելի արդյունավետ են լույսի արտադրության հետ միավոր մուտքային էներգիայի համար (միլիվատներով), համեմատած սովորական ինկանդեսցենտ լամպերի հետ։ Այսպիսով ընդհանուր նպատակների համար սպիտակ լույսն ավելի պատվերավոր է։ Սպիտակ լույս ստանալու համար LED-երի օգնությամբ օգտագործվում են երկու մեթոդներ.

RGB երեք հիմնական գույների խառնումը սպիտակ լույս ստանալու համար։ Այս մեթոդը ունի բարձր քվանտային էֆեկտիվություն:

Այլ մեթոդը է մեկ գույնի LED-ը պատրաստել այլ գույնի ֆոսֆորի պատերի հետ, որպեսզի ստանան սպիտակ լույս։ Այս մեթոդը կոմերցիոն համար հաճախ օգտագործվում է սպիտակ LED լամպերի և լույսի պատրաստումում:

LED-երի կիրառությունները

Էլեկտրոնային դիսպլեյեր, օրինակ OLED-եր, միկրո-LED-եր, քվանտային կետեր և այլն:

• Որպես LED ցուցանիշ:

• Հեռավոր կառավարման սարքերում:

• Լույս:

• Օպտո-իզոլյատորներում: