LED'in cihazı ve çalışma prensibi
Akkor lambalarda ışık, sıcaktan beyaza dönen bir tungsten filamandan, esasen ısıdan gelir. Elektronlar hızla salındığında ve iletken bir metalin kristal kafesinin düğümleriyle çarpıştığında, aynı zamanda görünür ışık yayarak, ancak yalnızca daha az lambaya güç veren toplam tüketilen elektrik enerjisinin %15'inden fazlası...
LED'ler, akkor lambaların aksine, ısı nedeniyle değil, esas olarak mevcut enerjinin belirli bir dalga boyunda tam olarak ışık emisyonuna gitmesini sağlamayı amaçlayan tasarımlarının özelliği nedeniyle ışık yayarlar. Sonuç olarak, bir ışık kaynağı olarak LED'in verimliliği %50'yi aşıyor.
akım buradan akıyor p-n bağlantısı boyunca, geçişte ise, belirli bir frekansta ve dolayısıyla belirli bir renkte görünür ışığın fotonlarının (kuantum) emisyonu ile elektronların ve deliklerin bir rekombinasyonu vardır.
Her LED temel olarak aşağıdaki gibi düzenlenmiştir.İlk olarak, yukarıda belirtildiği gibi, p-tipi yarı iletkenlerden (akım taşıyıcılarının çoğu deliklerdir) ve birbiriyle temas halinde olan n-tipi yarı iletkenlerden (akım taşıyıcılarının çoğu elektronlar).
Akım bu bağlantı yoluyla ileri yönde iletildiğinde, daha sonra iki zıt tipteki yarı iletkenlerin temas noktasında, bir tür iletkenlik bölgesinden bir bölgeye bir yük geçişi meydana gelir (yük taşıyıcıları enerji seviyeleri arasında atlar). farklı iletkenlik türü.
Bu durumda, negatif yüklü elektronlar, pozitif yüklü deliklerin iyonlarıyla birleşir. Bu anda, frekansı geçişin her iki tarafındaki maddeler arasındaki atomların enerji seviyelerindeki farkla (potansiyel bariyerin yüksekliği) orantılı olan ışık fotonları doğar.
Yapısal olarak, LED'ler çeşitli biçimlerde gelir. En basit biçim, beş milimetrelik bir gövdedir - bir mercek. Bu tür LED'ler genellikle çeşitli ev aletlerinde gösterge LED'leri olarak bulunabilir. Üstte, LED muhafazası bir mercek şeklindedir. Muhafazanın alt kısmına bir parabolik reflektör (yansıtıcı) yerleştirilmiştir.
Reflektör üzerinde, akımın pn bağlantısından geçtiği noktada ışık yayan bir kristal vardır. Katottan - anoda, reflektörden - ince tel yönünde, elektronlar küp - kristal boyunca hareket eder.
Bu yarı iletken kristal, LED'in ana elemanıdır. Burada 0,3 x 0,3 x 0,25 mm boyutundadır. Kristal, ince bir tel köprü ile anoda bağlanır.Polimer gövde aynı zamanda ışığı belirli bir yöne odaklayan ve böylece ışık huzmesinin sınırlı bir sapma açısı elde eden şeffaf bir mercektir.
Günümüzde LED'ler, ultraviyole ve beyazdan kırmızı ve kızılötesine kadar gökkuşağının tüm renklerinde mevcuttur. En yaygın olanları kırmızı, turuncu, sarı, yeşil, mavi ve beyaz LED renkleridir. Ve buradaki parıltının rengi kasanın rengine göre belirlenmiyor!
Renk, pn bağlantısı tarafından yayılan fotonların dalga boyuna bağlıdır. Örneğin, kırmızı bir LED'in kırmızı rengi, 610 ila 760 nm arasında karakteristik bir dalga boyuna sahiptir. Dalga boyu da belirli bir parçanın imalatında kullanılan malzemeye bağlıdır. yarı iletken bu LED için, kırmızıdan sarıya bir renk elde etmek için alüminyum, indiyum, galyum ve fosfor safsızlıkları kullanılır.
Yeşilden maviye renkler elde etmek için - nitrojen, galyum, indiyum. Beyaz bir renk elde etmek için kristale özel bir fosfor eklenir ve bu fosfor yardımıyla mavi rengi beyaza dönüştürür. fotolüminesans fenomeni.
Ayrıca bakınız: LED neden bir direnç üzerinden bağlanmalıdır?