Quomodo Funcionat LED?

Campus: Encyclopaedia

China

Quomodo LED Functio?

Definitio LED

LED, sive Diode Luminescens, definitur ut dispositivum semiconductore quod lumen emittit quando electriciter excitatur per processum quem electroluminescentia nominant.

Quomodo LED Functio

Sicut diode communis, diode LED functio habet cum praepropulsus est. In hoc casu, semiconductore n-typus gravius dotatur quam p-typus, formans iuncturam p-n. Cum praepropulsus est, barriera potentialis minuitur et electroni et foramina in strato depletionis (sive strato activo) combinantur, lumina sive photones in omnibus directionibus emittuntur vel radiantur. Figura typica infra ostendit emissionem luminis ex combinatione parum electron-foramen sub praepulsione.

Emissio photonum in LED explicatur per theoria bandarum energetica solidorum, quae dictat quod emissio luminis pendet ab eius materiae bandarum gap esse directum vel indirectum. Illi materiae semiconductores qui habent bandam gap directam sunt qui photones emittunt. In materia bandarum gap directa, fundus energiae conductionis bandae directe supra summum energiae valence bandae in diagrammate Energia versus Momentum (vector 'k') iacet.

Cum electroni et foramina recombiniunt, E = hν correspondens ad bandam gap △ (eV) effugit in forma luminis sive photonum, ubi h constans Planck est et ν frequentia luminis.

Bandarum Gap Directa

Materiae bandarum gap indirecta non radiativa sunt, quia fundus eorum bandae conductionis non congruit cum summo bandae valence, convertens plerumque energiam in calorem. Exempla sunt Si, Ge etc.

Bandarum Gap Indirecta

Exemplum materiae quae bandam gap directam habet est Arsenic Gallium (GaAs), semiconductore compositus qui est materia usata in LED. Atomos dopantes adduntur ad GaAs ut dederint latum spectrum colorum. Quaedam materiae usatae in LED sunt:

Aluminium Gallium Arsenide (AlGaAs) – infrarubrum.

Gallium Arsenic Phosphide (GaAsP) – rubrum, aurantium, flavum.

Aluminium Gallium Phosphide (AlGaP) – viride.

Indium gallium nitride (InGaN) – caeruleum, caeruleo-viride, ultra-violet proximum.

Zinc Selenide (ZnSe) – caeruleum.

Structura Physica LED

LED structuratur ita ut lumen emissum non reabsorbeatur in materiam. Ita curatur ut recombination electroni-foramen fiat in superficie.

Figura suprascripta duos modos structurandi iunctionem p-n LED ostendit. Stratum p-typus tenuiter fit et crescitur super substratum n-typus. Electrodes metalli adhaesae ad utramque partem iunctionis p-n serviant ut nodi pro connectione electrica externa. Iunctura p-n diodi luminis emissivi inclusa est in casu transparenti hemisphaerico ut lumen uniformiter in omnibus directionibus emittatur et minimum reflexionis internae fiat.

Crur longius LED representat electrodem positivam sive anodam.

LED cum plus quam duobus cruribus quoque disponuntur, sicut configurationes 3, 4 et 6 pinorum ad obtinendum multi-colora in eodem packagio LED. Display LED montati in superficie disponuntur qui possunt montari in PCBs.

LEDs solent requirere currentem paucorum milliampere et resistentiam altam in serie propter suum voltum praepulsionis altioris 1.5 ad 3.5 voltas, comparatum cum diodis ordinariis.

Luminaria LED Albida sive Lamps LED Albae

Lamps, bulbs, et illuminatio viae LED nunc valde populares sunt ob altam efficientiam LED in terminis luminis output per unitatem input power (in milliWatts), comparata cum lampadis incandescentibus. Pro illuminatione generali, lumen albidum praeferetur. Ad producendum lumen albidum per LEDs, duo methodi utuntur :

Mixtura trium colorum primarium RGB ad producendum lumen albidum. Hic methodus habet altam efficaciam quantum.

Alius methodus est phosphoris diversi coloris LED unius coloris obductio ad producendum lumen albidum. Hic methodus commercialiter popularis est ad fabricandam lamps et illuminationem LED.

Applicationes LED

Display electronica sicut OLEDs, micro-LEDs, puncta quantica etc.