อุปกรณ์และหลักการทำงานของ LED

ในหลอดไส้ แสงมาจากไส้หลอดทังสเตนที่ร้อนจนเป็นสีขาว โดยหลักแล้วมาจากความร้อน เช่นเดียวกับถ่านหินที่เร่าร้อนในเตาเผา ซึ่งถูกให้ความร้อนจากผลกระทบความร้อนของกระแสไฟฟ้า เมื่ออิเล็กตรอนแกว่งอย่างรวดเร็วและชนกับโหนดของโครงผลึกของโลหะตัวนำ ในขณะเดียวกันก็เปล่งแสงที่มองเห็นได้ ซึ่งอย่างไรก็ตาม เป็นเพียงแสงที่น้อยกว่า มากกว่า 15% ของพลังงานไฟฟ้าที่ใช้ไปทั้งหมดที่จ่ายไฟให้กับหลอดไฟ...

LED ซึ่งแตกต่างจากหลอดไส้เปล่งแสงไม่ใช่เพราะความร้อนเลย แต่เป็นเพราะลักษณะเฉพาะของการออกแบบซึ่งมีจุดประสงค์หลักเพื่อให้แน่ใจว่าพลังงานในปัจจุบันไปสู่การปล่อยแสงอย่างแม่นยำที่ความยาวคลื่นที่แน่นอน เป็นผลให้ประสิทธิภาพของ LED เป็นแหล่งกำเนิดแสงเกิน 50%

กระแสน้ำที่นี่ ข้ามแยก p-nในระหว่างการเปลี่ยนแปลงมีการรวมตัวกันของอิเล็กตรอนและหลุมอีกครั้งด้วยการปล่อยโฟตอน (ควอนตั้ม) ของแสงที่มองเห็นได้ในความถี่หนึ่งและดังนั้นจึงเป็นสีที่แน่นอน

โดยทั่วไป LED แต่ละดวงจะถูกจัดเรียงดังนี้ประการแรก ตามที่ระบุไว้ข้างต้น มีทางแยกของรูอิเล็กตรอน ซึ่งประกอบด้วยสารกึ่งตัวนำชนิด p (ตัวพากระแสส่วนใหญ่เป็นรู) และสารกึ่งตัวนำชนิด n ที่สัมผัสกัน (มากกว่านั้น ตัวนำกระแสส่วนใหญ่เป็น อิเล็กตรอน)

เมื่อกระแสถูกส่งในทิศทางไปข้างหน้าผ่านทางแยกนี้ จากนั้นที่จุดสัมผัสของสารกึ่งตัวนำสองประเภทตรงข้ามกัน จะเกิดการเปลี่ยนประจุ (ตัวพาประจุกระโดดระหว่างระดับพลังงาน) จากบริเวณที่มีสภาพนำไฟฟ้าชนิดหนึ่งไปยังบริเวณของ a การนำไฟฟ้าประเภทต่างๆ

ในกรณีนี้ อิเล็กตรอนที่มีประจุลบจะรวมกับไอออนของรูที่มีประจุบวก ในขณะนี้ โฟตอนของแสงถือกำเนิดขึ้น ความถี่ของแสงนั้นเป็นสัดส่วนกับความแตกต่างของระดับพลังงานของอะตอม (ความสูงของสิ่งกีดขวางที่อาจเกิดขึ้น) ระหว่างสารทั้งสองด้านของการเปลี่ยนผ่าน

โครงสร้าง LED มีหลายรูปแบบ รูปแบบที่ง่ายที่สุดคือตัวกล้องขนาด 5 มม. ซึ่งเป็นเลนส์ ไฟ LED ดังกล่าวมักจะพบเป็นไฟ LED แสดงสถานะบนเครื่องใช้ในครัวเรือนต่างๆ ที่ด้านบน ตัวเรือน LED มีรูปร่างเหมือนเลนส์ มีการติดตั้งตัวสะท้อนแสงแบบพาราโบลา (ตัวสะท้อนแสง) ที่ส่วนล่างของตัวเรือน

บนตัวสะท้อนแสงเป็นคริสตัลที่เปล่งแสง ณ จุดที่กระแสไหลผ่านทางแยก pn จากแคโทด - ไปยังขั้วบวก จากตัวสะท้อนแสง - ในทิศทางของเส้นลวดบาง ๆ อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่ผ่านลูกบาศก์ - คริสตัล

คริสตัลเซมิคอนดักเตอร์นี้เป็นองค์ประกอบหลักของ LED นี่คือขนาด 0.3 คูณ 0.3 คูณ 0.25 มม. คริสตัลเชื่อมต่อกับขั้วบวกด้วยสะพานลวดเส้นเล็กในขณะเดียวกันตัวโพลิเมอร์ก็เป็นเลนส์โปร่งใสที่โฟกัสแสงไปในทิศทางที่แน่นอน ทำให้ได้มุมที่จำกัดของความแตกต่างของลำแสง

ทุกวันนี้ ไฟ LED มีสีรุ้งทุกสี ตั้งแต่รังสีอัลตราไวโอเลตและสีขาว ไปจนถึงสีแดงและอินฟราเรด ที่พบมากที่สุดคือสีแดง ส้ม เหลือง เขียว น้ำเงิน และสีขาว LED และสีของกลิตเตอร์ในที่นี้ไม่ได้กำหนดจากสีของเคส!

สีขึ้นอยู่กับความยาวคลื่นของโฟตอนที่ปล่อยออกมาจากจุดแยก pn ตัวอย่างเช่น สีแดงของ LED สีแดงมีความยาวคลื่นคุณลักษณะ 610 ถึง 760 นาโนเมตร ในทางกลับกัน ความยาวคลื่นขึ้นอยู่กับวัสดุที่ใช้ในการผลิตชิ้นส่วนนั้นๆ สารกึ่งตัวนำ สำหรับ LED นี้ ดังนั้นเพื่อให้ได้สีจากสีแดงเป็นสีเหลืองจะใช้สิ่งเจือปนของอลูมิเนียม, อินเดียม, แกลเลียมและฟอสฟอรัส

เพื่อให้ได้สีจากสีเขียวเป็นสีน้ำเงิน — ไนโตรเจน แกลเลียม อินเดียม เพื่อให้ได้สีขาว จะมีการเติมสารเรืองแสงพิเศษลงในคริสตัล ซึ่งช่วยเปลี่ยนสีฟ้าให้เป็นสีขาว ปรากฏการณ์แสงเรืองแสง.

ดูสิ่งนี้ด้วย: เหตุใดจึงต้องเชื่อมต่อ LED ผ่านตัวต้านทาน