Hvernig virkar LED?

Hvernig virkar ljósglóðandi dióða (LED)?

Skilgreining á LED

Ljósglóðandi dióða (LED) er skilgreind sem sementræði tæki sem birtir ljós þegar það er rafmagnslega kraftað í ferli sem kallast rafmagnsbirta.

Hvernig virkar LED?

Sama og venjuleg dióða, LED dióðan virkar þegar hún er framfærð með rafmagn. Í þessu tilfelli er n-týpa sementræði mjög dreift meðan p-týpan er minna dreift, sem myndar p-n samband. Þegar hún er framfærð, lækkar potensspönnin og elektrón og hólmyndingar sameinast í útþynnu laginu (eða virkningslaginu), ljós eða fótónir eru birtir eða geislar í öllum stefnum. Mynd sem sýnir ljósbirtu vegna sameiningar elektrón-hólmyndingar við framfærslu.

Birta fótóna í LED er lýst með orkubandstæðfræði fast efna, sem segir að ljósbirta fer eftir hvort efnið hefur beint eða óbeint orkuband. Sementræðiefni sem hafa beint orkuband eru þau sem birta fótóna. Í beintu orkubandi liggur neðstu orkustigi leitandi bands beint yfir efstu orkustigi valencebandsins á orka gegn hreyfingarmengi (bölusveiflu 'k') myndinni.

Þegar elektrón og hólmynding sameinast, fer orka E = hν sem samsvarar orkugap △ (eV) út í formi ljósortugar eða fótóna þar sem h er Planck-staðalinn og ν er tíðni ljóssins.

Beint orkuband

Óbeint orkuband efni eru ekki ljósbirtandi, vegna þess að neðstu orkustigi leitandi bandsins eru ekki vísað samhliða við efstu orkustigi valencebandsins, svo mesta orkan er breytt í hita. Dæmi um slík efni eru Si, Ge o.fl.

Óbeint orkuband

Dæmi um efni sem hefur beint orkuband er Galsín Arsenid (GaAs), samsett sementræðiefni sem er notuð í LED. Dreifatóm eru bætt við GaAs til að gefa út víða spertu lit. Sum af efnum sem notað eru í LED eru:

• Aluminium Galsín Arsenid (AlGaAs) – infrarátt.

• Galsín Arsenid Fosfid (GaAsP) – rautt, oranskt, gult.

• Aluminium Galsín Fosfid (AlGaP) – grænt.

• Indium Galsín Nitrid (InGaN) – blátt, blágrænt, næra UV.

• Sink Selenid (ZnSe) – blátt.

Efnahyggja LED

LED er byggt á þann hátt að ljós sem birtist sé ekki endurbirt inn í efnið. Svo er vissuð að sameining elektróns og hólmyndingar gerist á yfirborðinu.

Myndin að ofan sýnir tvo mismunandi vegu til að bygga LED p-n samband. P-týpa lagið er gert þynnt og er brottfært á n-týpu undirlaginu. Metalleitar tengdir á báðum hliðum p-n sambandsins tjána sem punktar fyrir ytri rafmagnstengingu. Ljósglóðandi dióða p-n sambandið er hylt í hálvdómforma glerljóst hylki svo að ljós birtist jafnt í allar stefnur og að minnsta kosti innskot fer upp.

Stærri leggin á LED tjánir sem jákvæðan leitarinn eða anóðan.

LED með fleiri en 2 legg eru einnig tiltæk, eins og 3, 4 og 6 spilastilling til að fá marglit í sama LED pakka. Yfirborðssett LED skjár eru tiltæk til að setja á PCB.

LED þurfa venjulega straum af nokkrum milliampere og þurfa hæga viðmotstand vegna þess að framfærsluspönnin er hærri, 1,5 til 3,5 bolt, í móti venjulegum diódum.

Hvítaljós LED eða Hvítaljós LED lampur

LED lampur, glösur, götur birta eru að verða mjög vinsælar núna vegna hærrar hagnýtingar LED í ljósmætti per inntektsstraum (í millivöttum), í móti eldljósum. Til almenns ljósar er hvítur ljós valinn. Til að framleiða hvítur ljós með hjálp LED eru tvö aðferðir notuð:

Mengun þriggja grunnlitanna RGB til að framleiða hvítur ljós. Þessi aðferð hefur hágildi kvantahagnýtingar.

Önnur aðferð er að dýpta LED af einu lit í fosfor af öðru lit til að framleiða hvítur ljós. Þessi aðferð er viðskiptaleg til að framleiða LED glösur og birta.

Notkun LED

Rafbirtingar eins og OLED, mikro-LED, kvantapunktar o.fl.

• Sem LED merki.

• Í fjartengingum.

• Ljóssetningar.

• Rafbirtingar.