LED-i seade ja tööpõhimõte
Hõõglampides tuleb valgus kuum-valgest volframniidist, peamiselt kuumusest. Nagu hõõguvad söed ahjus, mida soojendab elektrivoolu kuumutusefekt, kui elektronid võnguvad kiiresti ja põrkavad kokku juhtiva metalli kristallvõre sõlmedega, kiirgades samal ajal nähtavat valgust, mis aga esindab ainult vähem kui 15% kogu tarbitud elektrienergiast, mis lambi toiteallikaks on...
LED-id, erinevalt hõõglampidest, kiirgavad valgust mitte üldse soojuse, vaid nende disaini eripära tõttu, mis on peamiselt suunatud sellele, et vooluenergia läheks täpselt valguse emissioonile, teatud lainepikkusel. Selle tulemusena ületab LED-i efektiivsus valgusallikana 50%.
Siin voolab vool üle p-n ristmiku, samas kui üleminekul toimub elektronide ja aukude rekombinatsioon koos teatud sagedusega ja seega ka teatud värvi nähtava valguse footonite (kvantide) emissiooniga.
Iga LED on põhimõtteliselt paigutatud järgmiselt.Esiteks, nagu eespool märgitud, on olemas elektron-augu ristmik, mis koosneb p-tüüpi pooljuhtidest (enamik voolukandjaid on augud) ja n-tüüpi pooljuhtidest, mis on omavahel kontaktis (rohkem enamus voolukandjaid on elektronid).
Kui vool edastatakse selle ristmiku kaudu edasisuunas, siis toimub kahe vastandliku tüüpi pooljuhtide kokkupuutepunktis laengu üleminek (laengukandjad hüppavad energiatasemete vahel) ühte juhtivuse tüübi piirkonnast elektrijuhtivuse piirkonda. erinevat tüüpi juhtivus.
Sel juhul ühinevad negatiivse laenguga elektronid positiivse laenguga aukude ioonidega. Sel hetkel sünnivad valguse footonid, mille sagedus on võrdeline aatomite energiatasemete erinevusega (potentsiaalbarjääri kõrgus) mõlemal pool üleminekut olevate ainete vahel.
Struktuurselt on LED-id erineval kujul. Lihtsaim vorm on viiemillimeetrine korpus — lääts. Selliseid LED-e võib sageli leida erinevate kodumasinate indikaator-LED-dena. Ülaosas on LED-korpus objektiivi kujuga. Korpuse alumisse ossa on paigaldatud paraboolne reflektor (reflektor).
Reflektoril on kristall, mis kiirgab valgust kohas, kus vool läbib pn-siirde. Katoodilt — anoodile, reflektorilt — peenikese traadi suunas liiguvad elektronid läbi kuubi — kristalli.
See pooljuhtkristall on LED-i põhielement. Siin on selle suurus 0,3 x 0,3 x 0,25 mm. Kristall on anoodiga ühendatud õhukese traatsillaga.Polümeerkorpus on samal ajal läbipaistev lääts, mis fokusseerib valguse kindlas suunas, saades nii valguskiire piiratud lahknemisnurga.
Tänapäeval on LED-e saadaval kõigis vikerkaarevärvides, alates ultraviolett- ja valgest kuni punase ja infrapunani. Levinumad on punased, oranžid, kollased, rohelised, sinised ja valged LED-värvid. Ja siinse sära värvi ei määra ümbrise värv!
Värvus sõltub pn-siirde poolt kiiratavate footonite lainepikkusest. Näiteks punase LED-i punase värvi iseloomulik lainepikkus on 610–760 nm. Lainepikkus omakorda sõltub materjalist, mida konkreetse detaili valmistamisel kasutati pooljuht Selle LED-i jaoks. Seega kasutatakse punasest kollaseni värvi saamiseks alumiiniumi, indiumi, galliumi ja fosfori lisandeid.
Värvide saamiseks rohelisest siniseni - lämmastik, gallium, indium. Valge värvuse saamiseks lisatakse kristallile spetsiaalne fosfor, mis muudab sinise abiga valgeks fotoluminestsentsi nähtused.
Vaata ka: Miks peaks LED olema ühendatud läbi takisti