Ang aparato at prinsipyo ng pagpapatakbo ng LED

Sa mga incandescent lamp, ang liwanag ay nagmumula sa isang mainit-hanggang-puting tungsten filament, mahalagang mula sa init. Tulad ng kumikinang na mga uling sa isang hurno, pinainit ng epekto ng pag-init ng isang electric current, kapag ang mga electron ay mabilis na nag-oscillate at bumangga sa mga node ng kristal na sala-sala ng isang conducting metal, sa parehong oras na nagpapalabas ng nakikitang liwanag, na, gayunpaman, ay kumakatawan lamang sa mas kaunti higit sa 15% ng kabuuang natupok na elektrikal na enerhiya na nagpapagana sa lampara...

Ang mga LED, hindi tulad ng mga maliwanag na lampara, ay naglalabas ng liwanag hindi dahil sa init, ngunit dahil sa kakaiba ng kanilang disenyo, na pangunahing naglalayong tiyakin na ang kasalukuyang enerhiya ay napupunta nang tumpak sa paglabas ng liwanag, sa isang tiyak na haba ng daluyong. Bilang resulta, ang kahusayan ng LED bilang pinagmumulan ng ilaw ay lumampas sa 50%.

Ang agos ay dumadaloy dito sa kabila ng p-n junction, habang sa paglipat mayroong isang recombination ng mga electron at mga butas na may paglabas ng mga photon (quanta) ng nakikitang liwanag ng isang tiyak na dalas at samakatuwid ng isang tiyak na kulay.

Ang bawat LED ay karaniwang nakaayos tulad ng sumusunod.Una, tulad ng nabanggit sa itaas, mayroong isang electron-hole junction, na binubuo ng mga p-type semiconductors (ang karamihan sa mga kasalukuyang carrier ay mga butas) at n-type na semiconductors na nakikipag-ugnayan sa isa't isa (mas karamihan sa mga kasalukuyang carrier ay mga electron).

Kapag ang kasalukuyang ay ipinadala sa pasulong na direksyon sa pamamagitan ng junction na ito, pagkatapos ay sa punto ng pakikipag-ugnay ng mga semiconductor ng dalawang magkasalungat na uri, ang isang paglipat ng singil ay nangyayari (ang mga carrier ng singil ay tumalon sa pagitan ng mga antas ng enerhiya) mula sa isang rehiyon ng isang uri ng kondaktibiti patungo sa isang rehiyon ng isang iba't ibang uri ng conductivity.

Sa kasong ito, ang mga electron na may negatibong singil ay pinagsama sa mga ion na may positibong sisingilin na mga butas. Sa sandaling ito, ipinanganak ang mga photon ng liwanag, ang dalas nito ay proporsyonal sa pagkakaiba sa mga antas ng enerhiya ng mga atomo (ang taas ng potensyal na hadlang) sa pagitan ng mga sangkap sa magkabilang panig ng paglipat.

Sa istruktura, ang mga LED ay may iba't ibang anyo. Ang pinakasimpleng anyo ay isang limang milimetro na katawan - isang lens. Ang ganitong mga LED ay madalas na matatagpuan bilang mga indicator LED sa iba't ibang mga gamit sa bahay. Sa itaas, ang LED housing ay hugis ng isang lens. Ang isang parabolic reflector (reflector) ay naka-install sa ibabang bahagi ng pabahay.

Sa reflector ay isang kristal na naglalabas ng liwanag sa punto kung saan ang kasalukuyang dumadaan sa pn junction. Mula sa katod - hanggang sa anode, mula sa reflector - sa direksyon ng manipis na kawad, ang mga electron ay gumagalaw sa kubo - ang kristal.

Ang semiconductor crystal na ito ay ang pangunahing elemento ng LED. Narito ito ay 0.3 by 0.3 by 0.25 mm ang laki. Ang kristal ay konektado sa anode sa pamamagitan ng isang manipis na tulay ng wire.Ang polymer body ay kasabay ng isang transparent na lens na nakatutok sa liwanag sa isang tiyak na direksyon, kaya nakakakuha ng isang limitadong anggulo ng divergence ng light beam.

Ngayon, ang mga LED ay dumating sa lahat ng kulay ng bahaghari, mula sa ultraviolet at puti hanggang pula at infrared. Ang pinakakaraniwan ay pula, orange, dilaw, berde, asul at puting mga kulay ng LED. At ang kulay ng kinang dito ay hindi tinutukoy ng kulay ng kaso!

Ang kulay ay depende sa wavelength ng mga photon na ibinubuga ng pn junction. Halimbawa, ang pulang kulay ng pulang LED ay may katangian na wavelength na 610 hanggang 760 nm. Ang haba ng daluyong, sa turn, ay nakasalalay sa materyal na ginamit sa paggawa ng isang partikular na bahagi semiconductor para sa LED na ito. Kaya, para makakuha ng kulay mula pula hanggang dilaw, ang mga dumi ng aluminum, indium, gallium at phosphorus ay ginagamit.

Upang makakuha ng mga kulay mula sa berde hanggang sa asul - nitrogen, gallium, indium. Upang makakuha ng puting kulay, ang isang espesyal na pospor ay idinagdag sa kristal, na nagiging puti ang asul na kulay sa tulong. photoluminescence phenomena.

Tingnan din: Bakit dapat ikonekta ang LED sa pamamagitan ng isang risistor