X'inhu Light Emitting Diode: Xogħol u l-applikazzjonijiet tiegħu
L-LED huwa sors ta 'dawl semikonduttur b'żewġ ċomb. Dajowd li jarmi d-dawl kien ivvintat fl-1962 minn Nick Holonyak meta kien impjegat minn General Electric. L-LED huwa tip uniku ta 'dijodu bi proprjetajiet elettriċi li huma komparabbli ma' dawk ta 'dijodu tal-junction PN. Għalhekk, l-LED jippermetti li l-elettriku jgħaddi f'direzzjoni waħda filwaqt li jimblokkah fl-oħra. Inqas minn 1 mm2 huwa dak kollu li jieħu l-LED. L-LEDs huma impjegati f'varjetà ta 'proġetti elettriċi u elettroniċi. It-tħaddim tal-LED u l-użi tiegħu se jkunu koperti f'dan l-artikolu.
Diodu li Jarmi d-Dawl: X'inhu?
Dajowd tal-junction p-n iservi bħala d-dijodu li jarmi d-dawl-. Hija forma unika ta 'semikondutturi u dajowd partikolarment drogat. Dajowd li jarmi d-dawl-huwa apparat li jarmi d-dawl meta jkun bixed 'il quddiem.
Żewġ vleġeġ ċkejkna li jindikaw l-emissjoni tad-dawl jiddistingwu s-simbolu LED minn simbolu tad-dijodu, u huwa għalhekk li jissejjaħ LED (dijodu li jarmi d-dawl -). L-LED għandu żewġ terminali: il-katodu (-), u l-anodu (+). (-).
Is-Simbolu LED Simbolu LED Kostruzzjoni
Il-kostruzzjoni tal-LED hija pjuttost sempliċi minħabba li hija mfassla permezz tad-depożizzjoni ta 'tliet saffi ta' materjal semikonduttur fuq sottostrat. Dawn it-tliet saffi jitqiegħdu wieħed fuq l-ieħor, bis-saff ta' fuq ikun saff tat-tip P-, is-saff tan-nofs ikun saff attiv, u s-saff ta' taħt ikun saff tat-tip N-. L-istruttura tippermetti li wieħed jara t-tliet żoni ta 'materjal semikonduttur. Fl-istruttura, toqob huma preżenti fir-reġjun tat-tip P-, l-elezzjonijiet huma preżenti fir-reġjun tat-tip N-, u kemm toqob kif ukoll elettroni huma preżenti fir-reġjun attiv.
L-LED huwa stabbli minħabba li m'hemm l-ebda fluss ta 'elettroni jew toqob meta ma jiġi pprovdut l-ebda vultaġġ. L-LED isir preġudikat 'il quddiem hekk kif il-vultaġġ jiġi fornut, u jikkawża li l-elettroni fir-reġjun N-u t-toqob fir-reġjun P- jivvjaġġaw fiż-żona attiva. Ir-reġjun tat-tnaqqis huwa isem ieħor għal din iż-żona. Id-dawl jista 'jiġi prodott permezz tar-rikombinazzjoni ta' ħlasijiet ta 'polarità peress li t-trasportaturi ta' ċarġ, bħal toqob, għandhom ħlas pożittiv filwaqt li l-elettroni għandhom ħlas negattiv.
X'inhu l-Proċess tad-Dijodu li Jarmi d-Dawl?
Aħna komunement nirreferu għal dajowd li jarmi d-dawl-bħala dajowd. L-elettroni u t-toqob qed jiċċirkolaw malajr tul il-junction meta d-dijodu jkun imxaqleb 'il quddiem, u huma kontinwament jgħaqqdu u jmexxu lil xulxin 'il barra. Jikkombina mat-toqob hekk kif l-elettroni qed jaqilbu minn silikon tat-tip n-għal p-tip, imbagħad tisparixxi.
Oleg Losev, inventur Russu, żviluppa l-ewwel LED fl-1927 u ppubblika parti mill-bażi teoretika tar-riċerka tiegħu.
Il-Professur Kurt Lechovec ttestja l-ipoteżijiet tal-Loers fl-1952 u pprovda spjegazzjoni tal-ewwel LEDs.
L-ewwel LED aħdar inħoloq fl-1958 minn Rubin Braunstein u Egon Loebner.
Nicholas Holonyak ħoloq LED aħmar fis-sena 1962. Għalhekk, isir l-ewwel LED.
L-ewwel kompjuter li uża LEDs fuq bord ta 'ċirkwit kien mudell IBM mill-1964.
Hewlett Packard (HP) introduċa l-LEDs fil-kalkolaturi fl-1968.
LED blu inħoloq minn Jacques Pankove u Edward Miller fl-1971.
L-inġinier elettriku M. George Crawford ħoloq l-LED isfar fis-sena 1972.
LED blu b'manjeżju u standards futuri nħoloq fl-1986 minn Walden C. Rhines u Herbert Maruska mill-Università ta 'Stafford.
Hiroshi Amano u l-Fiżiku Isamu Akaski ħolqu Nitrur tal-Gallju b'LEDs blu eċċellenti fis-sena 1993.
Shuji Nakamura, inġinier elettriku, ħoloq l-ewwel LED blu b'luminożità għolja permezz ta 'avvanzi Amanos & Akaski, li għaġġlu l-iżvilupp ta' LEDs ta 'kulur abjad.
L-LEDs tal-kulur abjad li jiswew bejn £80 u £100 għal kull bozza ġew utilizzati għal skopijiet residenzjali fl-2002.
Id-dwal LED kisbu ħafna popolarità f'kumpaniji, sptarijiet u skejjel fis-sena 2008.
Is-sorsi tad-dawl ewlenin fl-2019 huma LEDs; dan huwa avvanz notevoli peress li l-LEDs issa jistgħu jintużaw biex idawwal varjetà ta 'postijiet, inklużi djar, uffiċċji, sptarijiet u skejjel.
Ċirkwit tad-diodu li jarmi d-dawl biasing
Il-maġġoranza tal-LEDs għandhom speċifikazzjonijiet ta 'vultaġġ bejn 1 u 3 volts, filwaqt li l-klassifikazzjonijiet tal-kurrent 'il quddiem jaqgħu bejn 200 u 100 mA.
A LED's bias
L-LED jaħdem b'mod korrett jekk jiġi applikat vultaġġ bejn 1 u 3 volts peress li l-fluss tal-kurrent jindika li l-vultaġġ jinsab fil-medda ta 'funzjonament. Simili għal dan, jekk LED ikollu vultaġġ mogħti lilu li huwa ogħla mill-vultaġġ operattiv tiegħu, il-fluss għoli tal-kurrent jikkawża li ż-żona tat-tnaqqis jonqos. Dan il-fluss ta 'kurrent għoli mhux previst se jkisser il-gadget.
Billi tgħaqqad resistor f'serje mas-sors tal-vultaġġ u LED, dan jista 'jiġi evitat. Livelli ta 'kurrent sigur għall-LEDs ivarjaw minn 200 mA sa 100 mA, filwaqt li l-klassifikazzjonijiet tal-vultaġġ sigur għall-LEDs ivarjaw minn 1V sa 3V.
Hawnhekk, ir-reżistenza li hija pożizzjonata bejn is-sors tal-vultaġġ u l-LED jissejjaħ bħala r-reżistenza li jillimita l-kurrent peress li dan ir-reżistenza jirregola l-fluss tal-kurrent inkella l-LED jista 'joqtolha. Għalhekk, dan ir-reżistenza huwa essenzjali għas-salvagwardja tal-LED.
L-ekwazzjoni għall-fluss matematiku tal-kurrent permezz tal-LED hija
JEKK=Vs – VD/Rs
Fejn,
"JEKK" il-kurrent huwa 'l quddiem
Sors tal-vultaġġ 'Vs'
Il-waqgħa tal-vultaġġ madwar id-dijodu li jarmi d-dawl-hija indikata b'"VD."
Rs huwa resistor li jillimita l-fluss tal-kurrent.
il-waqgħa tal-vultaġġ meħtieġa biex tkisser mill-barriera tar-reġjun tat-tnaqqis. Meta l-waqgħa tal-vultaġġ tad-dijodu Si jew Ge tkun 0.3 V jew inqas, il-waqgħa tal-vultaġġ LED tkun bejn 2 u 3 V.
B'kuntrast mad-dijodi Si jew Ge, l-LED jista 'jitħaddem b'vultaġġ għoli.
Meta mqabbla mad-dijodi tas-silikon jew tal-ġermanju, id-dijodi li jarmu d-dawl-jeħtieġu aktar enerġija biex joperaw.
Tipi ta' dajowd li jarmi d-dawl
Dajowds li jarmu -dawl jiġu f'varjetà ta' varjetajiet, li wħud minnhom huma elenkati hawn taħt.
Gallju Arsenide infra-aħmar (GaAs) u aħmar għal infra-aħmar, oranġjo Gallju Arsenide Fosfid (GaAsP)
-LEDs ħomor, oranġjo-aħmar, oranġjo u isfar b'luminożità għolja magħmulin minn fosfru tal-arsenur tal-gallju tal-aluminju (AlGaAsP)
Fosfat tal-gallju aħmar, isfar u aħdar (GaP)
Aħdar huwa l-kulur ta 'Aluminum Gallium Phosphide (AlGaP), aħdar żmerald huwa l-kulur ta' Gallium Nitrude (GaN), u blu huwa l-kulur ta 'Gallium Indium Nitrude (GaInN).
Bħala sottostrat, karbur tas-silikon (SiC) fil-kulur blu
Selenur taż-żingu blu (ZnSe) u nitrur tal-gallju tal-aluminju ultravjola (AlGaN)
Prinċipju ta' Operazzjoni LED
It-teorija tal-quantum isservi bħala l-pedament għall-operat tad-dijodu li jarmi d-dawl-. Skont it-teorija tal-quantum, il-foton jirrilaxxa l-enerġija meta l-elettron jinżel minn stat ta 'enerġija ogħla għal aktar baxx. Id-differenza ta 'enerġija bejn dawn iż-żewġ livelli ta' enerġija hija ugwali għall-enerġija tal-foton. Meta jintlaħaq l-istat biased 'il quddiem tad-dijodu tal-junction PN-, il-kurrent jgħaddi mid-dijodu.
Prinċipju ta' Operazzjoni LED
Il-fluss tat-toqob fid-direzzjoni opposta tal-kurrent u l-fluss ta 'elettroni fid-direzzjoni tal-kurrent huma dak li jikkawżaw il-fluss tal-kurrent f'semikondutturi. Għalhekk, rikombinazzjoni se sseħħ bħala riżultat tal-moviment ta 'dawn it-trasportaturi ta' ħlas.
L-elettroni tal-faxxa tal-konduzzjoni jaqbżu 'l isfel għall-faxxa ta' valenza, skond ir-rikombinazzjoni. L-enerġija elettromanjetika hija rilaxxata mill-elettroni bħala fotoni meta jiċċaqilqu minn faxxa għal faxxa oħra, u l-enerġija tal-foton hija ugwali għad-distakk ta 'enerġija projbit.
Ikkunsidra t-teorija tal-quantum bħala eżempju. Skont din it-teorija, l-enerġija ta 'foton hija ugwali għas-somma tal-frekwenza tiegħu u l-kostanti ta' Planck. Il-formula matematika hija murija.
Eq=hf
fejn huwa msemmi bħala kostanti Planck, u l-veloċità tar-radjazzjoni elettromanjetika, indikata bis-simbolu c, hija ugwali għall-veloċità tad-dawl. Bħala af= c /, ir-relazzjoni bejn il-frekwenza tar-radjazzjoni u l-veloċità tad-dawl. L-ekwazzjoni preċedenti se tirriżulta bħala wavelength ta 'radjazzjoni elettromanjetika fejn
Eq=hu / λ
Il-wavelength tar-radjazzjoni elettromanjetika hija inversament proporzjonali għad-distakk ipprojbit, skont l-ekwazzjoni ta 'hawn fuq. B'mod ġenerali, il-kondizzjoni u l-meded ta 'valenza ta' semikondutturi tas-silikon u tal-ġermanju huma tali li r-radjazzjoni sħiħa tal-mewġ elettromanjetiku waqt ir-rikombinazzjoni tieħu l-forma ta 'radjazzjoni infra-aħmar. Il-wavelengths tal-infra-aħmar huma inviżibbli għalina minħabba li huma barra mill-firxa tad-dawl viżibbli.
Minħabba li s-silikon u s-semikondutturi tal-ġermanju huma semikondutturi tal-vojt indirett aktar milli semikondutturi tal-vojt dirett, ir-radjazzjoni infra-aħmar ħafna drabi tissejjaħ sħana. L-ogħla livell ta 'enerġija tal-faxxa ta' valenza u l-livell minimu ta 'enerġija tal-faxxa ta' konduzzjoni ma jeżistux, madankollu, meta l-elettroni jkunu preżenti f'semikondutturi ta 'distakk dirett. Bħala riżultat, il-momentum tal-faxxa tal-elettroni se jvarja matul ir-rikombinazzjoni tal-elettroni u t-toqob jew il-migrazzjoni tal-elettroni mill-faxxa tal-konduzzjoni għall-medda ta 'valenza.
LEDs jleqqu
Hemm żewġ metodi li jistgħu jintużaw biex jipproduċu LEDs. Fl-ewwel metodu, ċipep LED aħmar, aħdar u blu huma kkombinati f'pakkett wieħed biex jipproduċu dawl abjad, filwaqt li l-fosforescenza tintuża fit-tieni metodu. L-epoxy li jdawwar il-fluworexxenza tal-fosforu jista 'jinġabar, u l-apparat LED InGaN imbagħad jattiva l-LED bl-użu ta' radjazzjoni ta '-wavelength qasir.
Biex toħloq sensazzjonijiet ta 'kulur multipli, magħrufa bħala kuluri addittivi primarji, dwal ta' kulur differenti, bħal dwal blu, ħodor u ħomor, huma kkombinati fi kwantitajiet differenti. Id-dawl abjad jinħoloq billi tgħaqqad indaqs dawn it-tliet intensitajiet tad-dawl.
Madankollu, biex tinkiseb din il-kombinazzjoni bl-użu ta 'kombinazzjoni ta' LEDs ħodor, blu u ħomor, hija meħtieġa arkitettura elettro-ottika ta 'sfida għall-ġestjoni tal-kombinazzjoni u t-tixrid ta' kuluri varji. Barra minn hekk, dan il-metodu jista 'jkun ta' sfida minħabba l-varjazzjonijiet fil-lewn LED.
Ċippa LED waħda b'kisja tal-fosfru tħaddem il-maġġoranza tal-linja ta 'prodotti LED abjad. Meta dan il-kisi jiġi espost għal radjazzjoni ultravjola minflok fotoni blu, jiġi prodott dawl abjad. L-istess teorija tapplika wkoll għal bozoz fluworexxenti; skarigu elettriku ġewwa t-tubu se joħroġ UV, li jikkawża li l-fosfru jteptep abjad.
Għalkemm għalkemm din it-teknika ta 'l-LED tista' tagħti lwien differenti, il-varjazzjonijiet jistgħu jiġu regolati permezz ta 'screening. Bl-użu ta' erba' koordinati ta' kromatiċità preċiżi li huma qrib iċ-ċentru tad-dijagramma CIE, jiġu skrinjati apparati bbażati fuq LED abjad-.
Il-koordinati kollha tal-kulur li jistgħu jintlaħqu fil-kurva taż-żiemel huma murija fid-dijagramma CIE. Il-lewn nodfa tal-ark huma mifruxa, iżda l-punt abjad jinsab fin-nofs. Erba 'punti li huma murija fin-nofs tal-graff jistgħu jintużaw biex jirrappreżentaw il-kulur abjad tal-output LED. L-erba 'koordinati tal-graff huma kważi abjad pur, iżda dawn l-LEDs tipikament ma jaħdmux kif ukoll sors ta' dawl standard biex idawwal lentijiet ikkuluriti.
Dawn l-LEDs huma l-aktar ta 'benefiċċju għal lentijiet bojod, inkella trasparenti b'backlight opak. LEDs abjad bla dubju se jsiru aktar popolari bħala sors ta 'illuminazzjoni u indikatur sakemm din it-teknoloġija tibqa' tiżviluppa.
Effikaċja brillanti
Il-fluss luminuż prodott għal kull unità tal-LEDs jitkejjel f'lm, filwaqt li l-konsum tal-enerġija elettrika jitkejjel f'W. L-LEDs ħomor għandhom 155 lm/W, l-LEDs ambra għandhom 500 lm/W, u l-LEDs blu għandhom ordni ta 'effikaċja interna ratata ta' 75 lm/W. It-telf jista' jitqies minħabba ri-assorbiment intern; l-effikaċja luminuża għall-LEDs ħodor u ambra hija bejn 20 u 25 lm/W. Dan il-kunċett ta 'effikaċja, magħruf ukoll bħala effikaċja esterna, huwa komparabbli mal-kunċett ta' effikaċja tipikament użat għal tipi oħra ta 'sorsi tad-dawl, bħal LEDs multicolor.
Sors tad-dawl tad-dijodu f'ħafna kuluri
L-LEDs b'ħafna kuluri huma dajowds li jarmu d-dawl-li, meta konnessi bi preġudizzju 'l quddiem, joħolqu lewn wieħed u, meta konnessi b'polarizzazzjoni inversa, jipproduċu kulur ieħor.
Dawn l-LEDs fil-fatt għandhom żewġ junctions PN-, u huwa possibbli li tgħaqqadhom b'mod parallel billi tgħaqqad il-katodu ta' wieħed mal-anodu tal-ieħor.
Meta preġudikati f'direzzjoni waħda, LEDs multicolor huma tipikament ħomor, u meta preġudikati fid-direzzjoni opposta, huma ħodor. Dan l-LED jipproduċi t-tielet kulur jekk jinxtegħel malajr ħafna bejn żewġ polaritajiet. Meta tinbidel malajr bejn polaritajiet biasing, LED aħdar jew aħmar jipproduċi dawl ta 'kulur isfar.
X'inhuma ż-żewġ setups differenti għall-LEDs?
Żewġ emitters simili u COBs huma s-setups bażiċi tal-LED.
L-emittent huwa die wieħed li huwa mwaħħal ma 'sink tas-sħana qabel ma jitqiegħed lejn bord ta' ċirkwit. Dan il-bord taċ-ċirkwit jiġbed is-sħana 'l bogħod mill-emittent filwaqt li fl-istess ħin jipprovdi enerġija elettrika.
L-investigaturi sabu li s-sottostrat LED jista 'jitneħħa u d-die waħda tista' titqiegħed liberament fuq il-bord taċ-ċirkwit, u tgħin biex jitnaqqsu l-ispejjeż u tittejjeb l-uniformità tad-dawl. Għalhekk, dan id-disinn huwa magħruf bħala COB (ċippa-onboard-array).
Benefiċċji u Żvantaġġi ta 'LEDs
Dawn li ġejjin huma xi benefiċċji tad-dijodi li jarmu d-dawl-.
L-LEDs huma żgħar u għandhom prezz aktar baxx.
L-elettriku huwa kkontrollat billi tuża LEDs.
Bl-għajnuna tal-mikroproċessur, l-intensità tal-LED tista 'tvarja.
żmien twil
effiċjenti fir-rigward tal-enerġija
L-ebda tisħin ta' qabel-logħba
Imsaħħab
mhux affettwat minn temperaturi friġidi
Rendiment Kbir Direzzjonali tal-Kulur
Kontrollabbli u favur l-ambjent
Dawn li ġejjin huma wħud mill-iżvantaġġi tat-teknoloġija LED.
Prezz
sensittività għat-temperatura
sensittività tat-temperatura
Polarità elettrika u kwalità tad-dawl
Sensittività elettrika
L-effiċjenza tonqos
Riżultat għall-insetti
Użi għal dajowds li jarmu d-dawl-
Hemm bosta użi għall-LED, li wħud minnhom huma deskritti hawn taħt.
Kemm fid-djar kif ukoll fin-negozji, l-LEDs jintużaw bħala bozoz.
Dajowds li jarmu d-dawl-huma utilizzati fil-karozzi u l-muturi.
Il-messaġġ jintwera bl-użu ta' dawn fil-mowbajls.
Leds jintużaw fis-sinjali tad-dawl tat-traffiku.
Bħala riżultat, dan l-artikolu joffri ħarsa ġenerali lejn l-applikazzjoni u t-teorija tax-xogħol taċ-ċirkwiti tad-dijodu li jarmu d-dawl-. Nispera li tgħallimt xi fatti fundamentali u prattiċi dwar id-dijodu li jarmi d-dawl-billi taqra dan l-artiklu.
Għal aktar informazzjoni, jekk jogħġbok oqgħod attent għalIl-websajt uffiċjali ta' BENWEI
