Jinsi LED Inaendelea Kazi?

Jinsi LED Inaenda Kazi?

Maonekano ya LED

LED au Diode inayotoa mwanga, inaelezwa kama kifaa cha semi-conductor kinachotoa mwanga wakati unapotumia nguvu ya umeme kupitia njia inayoitwa electroluminescence.

Jinsi LED Inaenda Kazi

Kama diode ya chanzo, diode ya LED hutoa kazi wakati ina bias mbele. Hapa, semiconductor wa aina n imeundwa zaidi kuliko wa aina p kutengeneza ujumbe wa p-n. Wakati una bias mbele, uzito wa potential unapungua na electrons na holes hujihusisha katika kiwango cha depletion (au kiwango cha shughuli), mwanga au photons huongezeka au hutolewa kila upande. Figu ya chini inaonyesha tofauti za mwanga kutokana na electron-hole pair combining on forward biasing.

Uongezeko wa photons katika LED unaelezwa kwa teoria ya energy band ya vitu vya solid, ambayo hutoa kuwa mwanga unategemea kwenye material’s band gap kuwa direct au indirect. Vyanzo vya semi-conductor vilivyoeleweka kuwa na band gap direct ndio vinavyotoa photons. Katika material ya direct bandgap, chini ya kiwango cha conduction band linaliepo hapo juu ya kiwango cha valence band kwenye Energy vs Momentum (wave vector ‘k’) diagram.

Wakati electrons na hole recombine, energy E = hν inayotegemea kwenye energy gap △ (eV) inategemea kwenye mwanga au photons ambapo h ni Planck’s constant na ν ni frequency ya mwanga.

Direct Band Gap

Materials ya indirect band gap si radiative, kwa sababu chini ya kiwango cha conduction band halielewi na juu ya kiwango cha valence band, kunawaka energy zaidi kwenye joto. Misali ni Si, Ge etc.

Indirect Band Gap

Misali ya material ambayo ina direct band gap ni Gallium Arsenide(GaAs), semiconductora ya compound ambayo ni material yaliyotumiwa katika LEDs. Atomi za dopant zinazopewa kwenye GaAs zinatolea rangi nyingi. Baadhi ya materials zilizotumiwa katika LEDs ni:

• Aluminium Gallium Arsenide(AlGaAs) – infrared.

• Gallium Arsenic Phosphide(GaAsP) – red, orange, yellow.

• Aluminium Gallium Phosphide(AlGaP) – green.

• Indium gallium nitride (InGaN) – blue, blue-green, near UV.

• Zinc Selenide(ZnSe) – blue.

Mtaani ya LED

LED imeundwa kwa njia inayohakikisha kwamba mwanga uliotoka haureabsorbwe tena kwenye material. Hivyo hakikishwa kwamba muunganisho wa electron-hole unafanyika kwenye usawa.

Figu ya juu inaonyesha njia mbili za kufanya LED p-n junction. Kiwango cha p-type limeundwa chache na limeundwa kwenye substrate cha n-type. Elektrodi za metal zilizofungwa kwenye pande zote mbili za p-n junction zinatoa nodes za uhusiano wa umeme wa nje. LED p-n junction imefungwa kwenye mfumo wa dome-shaped transparent ili mwanga aweze kutoka kwa utaratibu kwenye sisi zote na reflection ya ndani iwe chache.

Legi yenye ukubwa zaidi ya LED inatafsiriwa kama electrode positive au anode.

LEDs zinazozidi viwango viwili pia zipo kama vile 3, 4 na 6 pin configurations ili kupata rangi nyingi katika pakiti moja. Displays za LED zinazotolewa kwenye PCBs pia zipo.

LEDs mara nyingi zinahitaji current wa mikamilio kadhaa ya milliamps na wanahitaji resistance wa juu kwenye series kwa sababu ya voltage drop wa mbele wa juu wa 1.5 hadi 3.5 volts, kumpoanile na diodes za chanzo.

White Light LEDs au White LED Lamps

Lamps, bulbs, na street lighting za LED zinakuwa zenye ufanisi wa juu sasa kwa sababu ya ufanisi mkubwa wa LEDs kwa mujibu wa mwanga per unit input power (in milliWatts), kumpoanile na bulbs za incandescent. Kwa maudhui ya kawaida, mwanga mweupe unapendekezwa. Kutengeneza mwanga mweupe na msaada wa LEDs, njia mbili zinatumika:

Mixing ya rangi tatu za msingi RGB kutengeneza mwanga mweupe. Njia hii ina ufanisi mkubwa wa quantum.

Njia nyingine ni coating LED ya rangi moja na phosphor ya rangi tofauti ili kutengeneza mwanga mweupe. Njia hii inafanikiwa kwa biashara kutengeneza LED bulbs na lightings.

Matumizi ya LEDs

Displays za electronic kama OLEDs, micro-LEDs, quantum dots etc.

• Kama indicator wa LED.

• Katika remote controls.

• Lightings.

• Opto-isolators.