LEDin täysi muoto on Light Emitting Diode. LEDit ovat erikoistyyppisiä puolijohdediodeja, jotka lähettävät valoa vasteena niiden liittimiin kohdistuvaan potentiaalieroon, mistä johtuu nimi valodiodi. Kuten tavallisissa diodeissa, LEDissä on myös kaksi napaliitintä, nimittäin anodi ja katodi. LEDin valaisemiseksi sen anodi- ja katodiliittimiin syötetään potentiaaliero tai jännite.

Nykyään LED-valoja käytetään laajalti erittäin kirkkaiden huippuluokan LED-lamppujen valmistukseen. Näitä käytetään myös yleisesti koristeellisten LED-merkkijonojen ja LED-ilmaisimien valmistukseen.

Lyhyt historia

Huolimatta siitä, että LEDejä pidetään nykyään korkean teknologian puolijohdeteollisuuden tuotteina, niiden valaiseva ominaisuus tunnistettiin alun perin monia vuosia sitten. Ensimmäinen henkilö, joka huomasi LED-valoefektin, oli yksi Marconin insinööreistä H. J. Round, joka on myös tunnettu useista tyhjiöputki- ja radiokeksinnöistään. Hän sattuu löytämään tämän vuonna 1907 tutkiessaan Marconin kanssa pistekosketuskristalaisilmaisimia.

Vuonna 1907 Electrical World -lehti raportoi ensimmäisenä näistä läpimurroista. LED-konsepti pysyi lepotilassa useita vuosia, kunnes venäläinen tiedemies O.V. löysi sen uudelleen vuonna 1922. Losov.

“alipäästösuodattimen op -vahvistinpiiri ”

Losov asui Leningradissa, missä hän kuoli traagisesti toisessa maailmansodassa. On mahdollista, että suurin osa hänen suunnitelmistaan menetettiin sodassa. Vaikka hän haki yhteensä neljä patenttia vuosina 1927-1942, hänen tutkimuksensa tunnustettiin vasta hänen kuolemansa jälkeen.

LED-konsepti ilmestyi uudelleen vuonna 1951, kun K. Lehovecin johtama tiedemiesryhmä alkoi tutkia vaikutusta. Tutkimus eteni muiden organisaatioiden ja tutkijoiden, mukaan lukien W. Shockleyn (transistorin keksijä), osallistuessa. Lopulta LED-konseptia paranneltiin merkittävästi ja sitä alettiin kaupallistaa 1960-luvun lopulla.

Mitä puolijohdemateriaalia käytetään LED-liitoksessa?

Pohjimmiltaan valodiodit ovat erikoistunut PN-liitos, joka on valmistettu yhdistepuolijohteesta.

Pii ja germanium ovat kaksi eniten käytettyä puolijohdetta, mutta koska nämä ovat vain elementtejä, niistä ei voida valmistaa LEDejä.

Sitä vastoin materiaaleja, kuten galliumarsenidi, galliumfosfidi ja indiumfosfidi, jotka yhdistävät kaksi tai useampia elementtejä, käytetään usein LEDien valmistukseen. Esimerkiksi galliumarsenidin valenssi on kolme ja arseenin valenssi viisi, ja siksi molemmat luokitellaan ryhmän III-V puolijohteiksi.

Ryhmään III-V kuuluvia materiaaleja voidaan käyttää myös muiden yhdistepuolijohteiden luomiseen.

Kun puolijohdeliitos on eteenpäin esijännitetty, reiät P-tyypin alueelta ja elektronit N-tyypin alueelta tulevat liitokseen ja yhdistyvät, aivan kuten normaalissa diodissa.

Virta kulkee risteyksen läpi tällä tavalla.

Tämän seurauksena vapautuu energiaa, josta osa säteilee fotoneina (valona). Sen varmistamiseksi, että rakenne absorboi mahdollisimman vähän fotoneja (valoa), risteyksen P-puoli, joka tuottaa suurimman osan valosta useimmissa tapauksissa, on sijoitettu lähinnä laitteen pintaa.

Liitoskohdan on oltava täydellisesti optimoitu ja näkyvän valon luomiseksi on käytettävä oikeita materiaaleja. Spektrin infrapuna-alue on paikka, jossa puhdas galliumarsenidi lähettää energiaansa.

Kuinka LEDit saavat värinsä

Puolijohteeseen johdetaan alumiinia alumiinin galliumarsenidin tuottamiseksi, joka siirtää LED-valon spektrin kirkkaan punaiseen päähän (AIGaAs).

“mitä on elektroniikan palaute ”

Punaista valoa voidaan tuottaa myös lisäämällä fosforia.

Muissa LED-väreissä käytetään erilaisia materiaaleja. Esimerkiksi galliumfosfidi lähettää vihreää valoa, kun taas keltaista ja oranssia valoa tuottaa alumiini-indiumgalliumfosfidi. Suurin osa LED-valoista on valmistettu galliumpuolijohteista.

LEDit valmistetaan kahdella rakenteella

Pintaemittoiva diodi ja reunaemittoiva diodi, jotka näkyvät kuvissa 1 ja 2. 1A ja B ovat kaksi ensisijaista arkkitehtuuria, joita käytetään LEDeille. Pintaemittoiva diodi on niistä suosituin, koska se tuottaa valoa laajemmasta kulmasta.

Valmistuksen jälkeen LED-rakenne on suljettava siten, että sitä voidaan käyttää turvallisesti ilman, että LED vaurioituu.

Suurin osa pienistä LED-ilmaisimista on kapseloitu epoksiliimaan, jonka taitekerroin on jossain puolijohteen ja ympäröivän ilman taitekertoimen välissä (katso kuva 2 alla). Diodi on siten täysin suojattu ja valo siirtyy ulkomaailmaan tehokkaimmalla tavalla.

LED Forward Voltage (VF) -määritys

Koska LEDit ovat virtaherkkiä laitteita, käytetty jännite ei saa koskaan ylittää LEDin minimilähtöjännitespesifikaatiota. LEDin myötäsuuntainen jännitearvo (VF) on yksinkertaisesti optimaalinen jännitetaso, jota voidaan käyttää LEDin valaisemiseen turvallisesti ja kirkkaasti. Jos virta ylittää LEDin eteenpäin suunnatun jännitteen, LED palaa ja vaurioituu pysyvästi.

Jos syöttöjännite on korkeampi kuin LEDin myötäjännite, käytetään laskettua vastusta sarjassa syötteen kanssa rajoittamaan LEDin virtaa. Tämä varmistaa, että LED pystyy valaisemaan turvallisesti optimaalisella kirkkaudella.

Useimpien LEDien myötäjännitearvo on nykyään noin 3,3 V. Olipa kyseessä punainen, vihreä tai keltainen LED, kaikki voidaan yleensä valaista kohdistamalla 3,3 V niiden anodi- ja katodiliittimiin.

LEDin syöttöjännitteen tulee olla tasavirtaa. Vaihtovirtaa voidaan myös käyttää, mutta sitten LEDissä tulisi olla tasasuuntausdiodi kytkettynä. Näin varmistetaan, että vaihtovirtajännitteen napaisuuden muutos ei aiheuta vahinkoa LEDille.

Rajoitusvirta

LEDeillä, kuten tavallisilla diodeilla, ei ole luontaista virranrajoitusta. Tämän seurauksena, jos se on kytketty suoraan akun yli, se palaa.

Jos syöttöjännite on noin 3,3 V, LED ei vaadi rajoitusvastusta. Jos syöttöjännite on kuitenkin suurempi kuin 3,3 V, tarvitaan vastus sarjaan LED-liittimen kanssa.

Vastus voidaan kytkeä joko sarjaan LEDin anodiliittimen tai LEDin katodiliittimen kanssa.

“punaisen valon aallonpituus angströmeissä ”

Vaurioiden välttämiseksi piiriin on kytkettävä vastus virran ohjaamiseksi. Normaali merkkivalo LED-valojen maksimivirta on noin 20 mA. jos virtaa rajoitetaan tämän alapuolelle, LEDin valoteho vähenee vastaavasti.

Kuten yllä olevassa kuvassa 3 on esitetty, itse LEDin yli oleva jännite saattaa olla tarpeen ottaa huomioon arvioitaessa kulutetun virran määrää. Koska jos jännite kasvaa, myös virrankulutus kasvaa vastaavasti.

Kaava rajoittavan vastuksen laskemiseksi on seuraava:

R = V - LED FWD V / LED-virta