Gaismas diodes ierīce un darbības princips
Kvēlspuldzēs gaisma nāk no karsta līdz balta volframa kvēldiega, galvenokārt no siltuma. Tāpat kā kvēlojošās ogles krāsnī, ko silda elektriskās strāvas sildošais efekts, kad elektroni strauji svārstās un saduras ar vadoša metāla kristāla režģa mezgliem, vienlaikus izstarojot redzamo gaismu, kas tomēr ir tikai mazāka. vairāk nekā 15% no kopējās patērētās elektroenerģijas, kas darbina lampu...
Gaismas diodes, atšķirībā no kvēlspuldzēm, izstaro gaismu nevis siltuma dēļ, bet gan to konstrukcijas īpatnības dēļ, kas galvenokārt ir vērsta uz to, lai pašreizējā enerģija nonāktu tieši gaismas emisijā, noteiktā viļņa garumā. Rezultātā LED kā gaismas avota efektivitāte pārsniedz 50%.
Šeit plūst strāva pāri p-n krustojumam, savukārt pārejā notiek elektronu un caurumu rekombinācija ar noteiktas frekvences un līdz ar to noteiktas krāsas redzamās gaismas fotonu (kvantu) emisiju.
Katrs LED pamatā ir sakārtots šādi.Pirmkārt, kā minēts iepriekš, ir elektronu caurumu savienojums, kas sastāv no p veida pusvadītājiem (lielākā daļa strāvas nesēju ir caurumi) un n tipa pusvadītājiem, kas ir saskarē viens ar otru (vairāk vairums strāvas nesēju ir elektroni).
Kad caur šo krustojumu strāva tiek pārraidīta virzienā uz priekšu, tad divu pretēju tipu pusvadītāju saskares punktā notiek lādiņa pāreja (lādiņnesēji lec starp enerģijas līmeņiem) no viena vadītspējas apgabala uz apgabalu dažāda veida vadītspēja.
Šajā gadījumā elektroni ar negatīvo lādiņu apvienojas ar pozitīvi lādētu caurumu joniem. Šajā brīdī dzimst gaismas fotoni, kuru frekvence ir proporcionāla atomu enerģijas līmeņu starpībai (potenciālās barjeras augstumam) starp vielām abās pārejas pusēs.
Strukturāli gaismas diodes ir dažādās formās. Vienkāršākā forma ir piecu milimetru korpuss - objektīvs. Šādas gaismas diodes bieži var atrast kā indikatora gaismas diodes dažādās sadzīves ierīcēs. Augšpusē LED korpuss ir veidots kā objektīvs. Korpusa apakšējā daļā ir uzstādīts paraboliskais atstarotājs (atstarotājs).
Uz reflektora ir kristāls, kas izstaro gaismu vietā, kur strāva iet caur pn krustojumu. No katoda — uz anodu, no reflektora — tievās stieples virzienā elektroni pārvietojas pa kubu — kristālu.
Šis pusvadītāju kristāls ir galvenais LED elements. Šeit tas ir 0,3 x 0,3 x 0,25 mm liels. Kristāls ir savienots ar anodu ar tievu stieples tiltu.Polimēra korpuss vienlaikus ir caurspīdīga lēca, kas fokusē gaismu noteiktā virzienā, tādējādi iegūstot ierobežotu gaismas stara diverģences leņķi.
Mūsdienās gaismas diodes ir pieejamas visās varavīksnes krāsās, sākot no ultravioletā un balta līdz sarkanai un infrasarkanai. Visizplatītākās ir sarkanas, oranžas, dzeltenas, zaļas, zilas un baltas LED krāsas. Un spīduma krāsu šeit nenosaka korpusa krāsa!
Krāsa ir atkarīga no pn savienojuma izstaroto fotonu viļņa garuma. Piemēram, sarkanās gaismas diodes sarkanajai krāsai raksturīgais viļņa garums ir no 610 līdz 760 nm. Viļņa garums savukārt ir atkarīgs no materiāla, kas tika izmantots konkrētas daļas ražošanā pusvadītājs šim LED.Tātad, lai iegūtu krāsu no sarkanas uz dzeltenu, tiek izmantoti alumīnija, indija, gallija un fosfora piemaisījumi.
Krāsu iegūšanai no zaļas līdz zilai — slāpeklis, gallijs, indijs. Lai iegūtu baltu krāsu, kristālam tiek pievienots īpašs fosfors, kas ar palīdzību zilo krāsu pārvērš baltā. fotoluminiscences parādības.
Skatīt arī: Kāpēc LED jāpievieno caur rezistoru