A LED teljes formája a Light Emitting Diode. A LED-ek a félvezető diódák speciális típusai, amelyek fényt bocsátanak ki a termináljaikon alkalmazott potenciálkülönbség hatására, innen ered a fénykibocsátó dióda elnevezés. Csakúgy, mint egy normál dióda, a LED-eknek is két polaritású terminálja van, nevezetesen anód és katód. A LED megvilágításához potenciálkülönbséget vagy feszültséget kapcsolnak az anód és a katód kapcsaira.

Manapság a LED-eket széles körben használják nagy fényerejű, legmodernebb LED-lámpák gyártására. Ezeket népszerűen használják dekoratív LED-füzérlámpák és LED-jelzők gyártására is.

Rövid története

Annak ellenére, hogy a LED-eket ma a csúcstechnológiás félvezetőipar termékének tekintik, világító tulajdonságukat kezdetben sok évvel ezelőtt azonosították. Az első személy, aki észrevette a LED-fényhatást, Marconi egyik mérnöke, H. J. Round volt, aki számos vákuumcsöves és rádiós találmányáról is jól ismert. Ezt véletlenül 1907-ben fedezte fel, miközben Marconival közösen kutatott a pontkontaktus kristálydetektorok után.

1907-ben az Electrical World magazin számolt be elsőként ezekről az áttörésekről. A LED-koncepció évekig szunnyadt, mígnem 1922-ben O.V. orosz tudós újra felfedezte. Losov.

Losov Leningrádban élt, ahol tragikusan meghalt a 2. világháborúban. Lehetséges, hogy tervei nagy része elveszett a háborúban. Noha 1927 és 1942 között összesen négy szabadalmat nyújtott be, kutatásait csak halála után ismerték el.

A LED-koncepció 1951-ben jelent meg újra, amikor K. Lehovec vezette tudóscsoport elkezdte vizsgálni a hatást. A vizsgálat más szervezetek és kutatók, köztük W. Shockley (a tranzisztor feltalálója) részvételével zajlott. Végül a LED-koncepció jelentős finomításon ment keresztül, és az 1960-as évek végén kezdték kereskedelmi forgalomba hozni.

“mi csúszik a motorban ”

Milyen félvezető anyagot használnak a LED-csatlakozásban?

Lényegében a fénykibocsátó diódák egy speciális PN átmenet, amelyet összetett félvezető felhasználásával készítenek.

A két legelterjedtebb félvezető a szilícium és a germánium, de mivel ezek csak elemek, LED-et nem lehet belőlük készíteni.

Ezzel szemben olyan anyagokat, mint a gallium-arzenid, gallium-foszfid és indium-foszfid, amelyek két vagy több elemet egyesítenek, gyakran használnak LED-ek gyártásához. A gallium-arzenid vegyértéke például három, az arzéné pedig öt, ezért mindkettő a III-V csoportba tartozó félvezetők közé tartozik.

A III-V csoportba tartozó anyagok felhasználhatók más összetett félvezetők előállítására is.

Amikor egy félvezető átmenet előre előfeszített, a P-típusú régióból származó lyukak és az N-típusú régióból származó elektronok belépnek a csomópontba, és egyesülnek, akárcsak egy normál diódában.

Az áram ilyen módon halad át a csomóponton.

Ennek eredményeként energia szabadul fel, amelynek egy része fotonként (fényként) bocsát ki. Annak érdekében, hogy a szerkezet a legkevesebb fotont (fényt) nyelje el, a legtöbb esetben a fény nagy részét kibocsátó csomópont P-oldala kerül a legközelebb a készülék felületéhez.

A csomópontot tökéletesen optimalizálni kell, és a megfelelő anyagokat kell használni a látható fény létrehozásához. A spektrum infravörös tartománya az, ahol a tiszta gallium-arzenid bocsátja ki energiáját.

Hogyan kapják a LED-ek színüket

Alumíniumot vezetnek be a félvezetőbe, hogy alumínium-gallium-arzenidet állítsanak elő, amely a LED-fényt a spektrum élénkvörös végére (AIGaAs) tolja el.

Vörös fény foszfor hozzáadásával is előállítható.

Különféle anyagokat használnak más LED színekhez. Például a gallium-foszfid zöld fényt bocsát ki, míg a sárga és narancssárga fényt az alumínium-indium-gallium-foszfid állítja elő. A LED-ek többsége gallium félvezetőből készül.

A LED-ek két szerkezettel készülnek

ábrákon látható felületkibocsátó dióda és élkibocsátó dióda. Az 1A és B a LED-ekhez használt két elsődleges architektúra. Közülük a felületkibocsátó dióda a legnépszerűbb, mivel szélesebb szögben bocsát ki fényt.

A gyártás után a LED szerkezetet úgy kell bezárni, hogy biztonságosan használható legyen a LED sérülése nélkül.

Az apró LED-jelzők többsége egy epoxi ragasztóba van tokozva, amelynek törésmutatója valahol a félvezető és a környező levegő törésmutatója között van (lásd az alábbi 2. ábrát). A dióda így tökéletesen védett, és a fény a leghatékonyabb módon kerül át a külvilágba.

LED előremenő feszültség (VF) specifikáció

Mivel a LED-ek áramérzékeny eszközök, az alkalmazott feszültség soha nem haladhatja meg a LED minimális előremenő feszültségét. A LED előremenő feszültség specifikációja (VF) egyszerűen az az optimális feszültségszint, amellyel a LED biztonságosan és fényesen megvilágítható. Ha az áram meghaladja a LED előremenő feszültségét, a LED égni kezd és maradandóan megsérül.

Abban az esetben, ha a tápfeszültség nagyobb, mint a LED előremenő feszültsége, egy számított ellenállást használnak sorba a táplálással, hogy korlátozzák a LED áramát. Ez biztosítja, hogy a LED biztonságosan és optimális fényerővel világítson.

A legtöbb LED előremenő feszültség értéke manapság 3,3 V körül van. Legyen szó piros, zöld vagy sárga LED-ről, általában mindegyik megvilágítható 3,3 V feszültséggel az anód- és katódkapcsokon.

A LED tápfeszültségének DC-nek kell lennie. AC is használható, de akkor a LED-hez egyenirányító diódát kell csatlakoztatni. Ez biztosítja, hogy a váltakozó feszültség polaritásának változása ne okozzon kárt a LED-ben.

Áramkorlátozás

A LED-eknek, akárcsak a normál diódáknak, nincs belső áramkorlátozásuk. Ennek eredményeként, ha közvetlenül az akkumulátorhoz csatlakozik, megég.

Ha a tápfeszültség DC 3,3 V körül van, akkor a LED-nek nincs szüksége korlátozó ellenállásra. Ha azonban a tápfeszültség nagyobb, mint 3,3 V, akkor soros ellenállásra lesz szükség a LED-kivezetéssel.

“hogyan működik a kontaktor ”

Az ellenállás sorba köthető a LED anódkapcsával vagy a LED katódkapcsával.

A sérülések elkerülése érdekében az áramkörhöz egy ellenállást kell csatlakoztatni az áram szabályozására. A normál visszajelző LED-ek maximális áramerőssége körülbelül 20 mA; ha ez alá korlátozzuk az áramerősséget, akkor a LED fényteljesítménye arányosan csökken.

Amint azt a fenti 3. ábra szemlélteti, a felvett áram becslése során magán a LED-en lévő feszültséget is figyelembe kell venni. Mert ha a feszültség nő, akkor az áramfelvétel is arányosan nő.

A korlátozó ellenállás kiszámításának képlete a következő:

R = V - LED FWD V / LED áram