Zariadenie a princíp činnosti LED
V žiarovkách svetlo pochádza z horúceho až bieleho volfrámového vlákna, v podstate z tepla. Ako žeravé uhlie v peci, zahrievané zahrievacím účinkom elektrického prúdu, keď elektróny rýchlo kmitajú a narážajú na uzly kryštálovej mriežky vodivého kovu, pričom zároveň vyžarujú viditeľné svetlo, ktoré však predstavuje len menej ako 15% z celkovej spotrebovanej elektrickej energie, ktorá poháňa lampu...
LED diódy, na rozdiel od žiaroviek, nevyžarujú svetlo vôbec kvôli teplu, ale kvôli zvláštnosti ich dizajnu, ktorý je zameraný hlavne na to, aby súčasná energia smerovala presne k emisii svetla pri určitej vlnovej dĺžke. Výsledkom je, že účinnosť LED ako svetelného zdroja presahuje 50%.
Tu prúdi prúd cez p-n križovatku, pričom pri prechode dochádza k rekombinácii elektrónov a dier s emisiou fotónov (kván) viditeľného svetla určitej frekvencie a teda aj určitej farby.
Každá LED je v podstate usporiadaná nasledovne.Po prvé, ako je uvedené vyššie, existuje spojenie elektrón-diera, ktoré pozostáva z polovodičov typu p (väčšina prúdových nosičov sú diery) a polovodičov typu n, ktoré sú vo vzájomnom kontakte (väčšina prúdových nosičov je viac elektróny).
Keď sa prúd prenáša v priepustnom smere cez toto spojenie, potom v mieste kontaktu polovodičov dvoch opačných typov dôjde k prechodu náboja (nosiče náboja preskočia medzi energetickými hladinami) z oblasti jedného typu vodivosti do oblasti iný typ vodivosti.
V tomto prípade sa elektróny s ich záporným nábojom spájajú s iónmi kladne nabitých dier. V tomto momente sa rodia fotóny svetla, ktorých frekvencia je úmerná rozdielu energetických hladín atómov (výška potenciálovej bariéry) medzi látkami na oboch stranách prechodu.
Štrukturálne sa LED diódy dodávajú v rôznych formách. Najjednoduchšou formou je päťmilimetrové telo — šošovka. Takéto LED diódy možno často nájsť ako indikačné LED na rôznych domácich spotrebičoch. V hornej časti je kryt LED v tvare šošovky. V spodnej časti puzdra je inštalovaný parabolický reflektor (reflektor).
Na reflektore je kryštál, ktorý vyžaruje svetlo v mieste, kde prúd prechádza cez pn prechod. Od katódy - k anóde, od reflektora - v smere tenkého drôtu sa elektróny pohybujú cez kocku - kryštál.
Tento polovodičový kryštál je hlavným prvkom LED. Tu má veľkosť 0,3 x 0,3 x 0,25 mm. Kryštál je spojený s anódou tenkým drôteným mostíkom.Polymérové telo je zároveň priehľadná šošovka, ktorá zaostruje svetlo určitým smerom, čím sa získa obmedzený uhol divergencie svetelného lúča.
Dnes sa LED diódy dodávajú vo všetkých farbách dúhy, od ultrafialovej a bielej až po červenú a infračervenú. Najbežnejšie sú červené, oranžové, žlté, zelené, modré a biele LED farby. A farba trblietok tu nie je určená farbou puzdra!
Farba závisí od vlnovej dĺžky fotónov emitovaných pn prechodom. Napríklad červená farba červenej LED má charakteristickú vlnovú dĺžku 610 až 760 nm. Vlnová dĺžka zase závisí od materiálu, ktorý bol použitý pri výrobe konkrétneho dielu polovodič Takže na získanie farby od červenej po žltú sa používajú nečistoty hliníka, india, gália a fosforu.
Ak chcete získať farby od zelenej po modrú — dusík, gálium, indium. Pre získanie bielej farby sa do kryštálu pridáva špeciálny fosfor, ktorý pomocou modrej farby zmení farbu na bielu fotoluminiscenčné javy.
Pozri tiež: Prečo by mala byť LED pripojená cez odpor