Apakah Diod Pemancar Cahaya : Berfungsi & Aplikasinya
LED adalah sumber cahaya semikonduktor dengan dua petunjuk. Diod pemancar cahaya-cahaya telah dicipta pada tahun 1962 oleh Nick Holonyak semasa beliau bekerja di General Electric. LED ialah sejenis diod unik dengan sifat elektrik yang setanding dengan diod simpang PN. Oleh itu, LED membenarkan elektrik mengalir ke satu arah sambil menghalangnya ke arah yang lain. Kurang daripada 1 mm2 adalah semua yang digunakan oleh LED. LED digunakan dalam pelbagai projek elektrik dan elektronik. Operasi LED dan kegunaannya akan dibincangkan dalam artikel ini.
Diod Pemancar Cahaya: Apakah Ia?
Diod simpang p-n berfungsi sebagai-diod pemancar cahaya. Ia adalah satu bentuk semikonduktor yang unik dan diod terdop. Diod pemancar cahaya-adalah peranti yang mengeluarkan cahaya apabila dipincang ke hadapan.
Dua anak panah kecil yang menunjukkan pancaran cahaya membezakan simbol LED daripada simbol diod, itulah sebabnya ia dipanggil LED ({0}}diod pemancar cahaya). LED mempunyai dua terminal: katod (-), dan anod (+). (-).
Pembinaan Simbol LED Simbol LED
Pembinaan LED adalah agak mudah kerana ia direka melalui pemendapan tiga lapisan bahan semikonduktor di atas substrat. Ketiga-tiga lapisan ini diletakkan satu di atas yang lain, dengan lapisan atas ialah lapisan jenis P-, lapisan tengah ialah lapisan aktif dan lapisan bawah ialah lapisan jenis N-. Struktur ini membolehkan seseorang melihat tiga zon bahan semikonduktor. Dalam struktur, lubang terdapat dalam rantau jenis P-, pilihan raya hadir dalam rantau jenis N-dan kedua-dua lubang dan elektron hadir dalam rantau aktif.
LED adalah stabil kerana tiada aliran elektron atau lubang apabila tiada voltan disediakan. LED menjadi pincang ke hadapan sebaik sahaja voltan dibekalkan, menyebabkan elektron di kawasan N-dan lubang di kawasan P-terlalu ke kawasan aktif. Kawasan penyusutan ialah nama lain untuk kawasan ini. Cahaya boleh dihasilkan melalui penggabungan semula cas kekutuban kerana pembawa cas, seperti lubang, mempunyai cas positif manakala elektron mempunyai cas negatif.
Apakah Proses Diod Pemancar Cahaya?
Kami biasanya merujuk kepada-diod pemancar cahaya sebagai diod. Elektron dan lubang mengalir dengan cepat merentasi simpang apabila diod dipincang ke hadapan, dan ia terus bergabung dan mendorong satu sama lain keluar dari jalan. Ia bergabung dengan lubang sama seperti elektron bertukar daripada n-jenis kepada p-jenis silikon, kemudian lenyap.
Oleg Losev, seorang pencipta Rusia, membangunkan LED pertama pada tahun 1927 dan menerbitkan sebahagian daripada asas teori penyelidikannya.
Profesor Kurt Lechovec menguji hipotesis Losers pada tahun 1952 dan memberikan penjelasan tentang LED pertama.
LED hijau pertama dicipta pada tahun 1958 oleh Rubin Braunstein dan Egon Loebner.
Nicholas Holonyak mencipta LED merah pada tahun 1962. Oleh itu, LED pertama dibuat.
Komputer pertama yang menggunakan LED pada papan litar ialah model IBM dari 1964.
Hewlett Packard (HP) memperkenalkan LED ke dalam kalkulator pada tahun 1968.
LED biru telah dicipta oleh Jacques Pankove dan Edward Miller pada tahun 1971.
Jurutera elektrik M. George Crawford mencipta LED kuning pada tahun 1972.
LED biru dengan magnesium dan piawaian masa hadapan telah dicipta pada tahun 1986 oleh Walden C. Rhines dan Herbert Maruska dari Universiti Stafford.
Hiroshi Amano dan Fizik Isamu Akaski mencipta Gallium Nitride dengan LED biru cemerlang pada tahun 1993.
Shuji Nakamura, seorang jurutera elektrik, mencipta LED biru pertama dengan kecerahan tinggi melalui kemajuan Amanos & Akaski, yang mempercepatkan pembangunan LED warna putih.
LED warna putih berharga antara £80 dan £100 setiap mentol telah digunakan untuk tujuan kediaman pada tahun 2002.
Lampu LED telah mendapat banyak populariti di syarikat, hospital, dan sekolah pada tahun 2008.
Sumber cahaya utama pada tahun 2019 ialah LED; ini merupakan satu kejayaan yang luar biasa kerana LED kini boleh digunakan untuk menerangi pelbagai lokasi, termasuk rumah, pejabat, hospital dan sekolah.
Litar Diod Pemancar Cahaya Bias
Majoriti LED mempunyai spesifikasi voltan antara 1 dan 3 volt, manakala penarafan arus hadapan jatuh antara 200 dan 100 mA.
Bias LED
LED beroperasi dengan betul jika voltan antara 1 dan 3 volt digunakan padanya kerana aliran semasa menunjukkan bahawa voltan berada dalam julat berfungsi. Sama seperti ini, jika LED mempunyai voltan yang diberikan kepadanya yang lebih tinggi daripada voltan operasinya, aliran arus yang tinggi akan menyebabkan zon penyusutan gagal. Pengaliran arus tinggi yang tidak dijangka ini akan merosakkan gajet.
Dengan menyambungkan perintang secara bersiri dengan sumber voltan dan LED, ini boleh dielakkan. Tahap arus selamat untuk LED berjulat dari 200 mA hingga 100 mA, manakala penilaian voltan selamat untuk LED berjulat dari 1V hingga 3V.
Di sini, perintang yang diletakkan di antara sumber voltan dan LED dipanggil sebagai perintang pengehad semasa kerana perintang ini mengawal aliran arus jika tidak, LED boleh membunuhnya. Jadi, perintang ini penting untuk melindungi LED.
Persamaan untuk aliran matematik arus melalui LED ialah
JIKA=Lwn – VD/Rs
di mana,
"JIKA" arus ke hadapan
Sumber voltan 'Vs'
Penurunan voltan merentasi-diod pemancar cahaya dilambangkan dengan "VD."
Rs ialah perintang yang mengehadkan aliran arus.
penurunan voltan yang diperlukan untuk menembusi halangan kawasan penyusutan. Apabila penurunan voltan diod Si atau Ge ialah 0.3 V atau kurang, penurunan voltan LED akan berada di antara 2 dan 3 V.
Berbeza dengan diod Si atau Ge, LED boleh dikendalikan pada voltan tinggi.
Berbanding dengan diod silikon atau germanium, diod pemancar cahaya-memerlukan lebih banyak tenaga untuk beroperasi.
Jenis diod pemancar cahaya-
Diod pemancar cahaya-didatangkan dalam pelbagai jenis, beberapa daripadanya disenaraikan di bawah.
Infra-merah Gallium Arsenide (GaAs) dan merah ke infra-merah, oren Gallium Arsenide Phosphide (GaAsP)
LED-kecerahan tinggi merah, oren-merah, oren dan kuning yang diperbuat daripada aluminium gallium arsenide fosforus (AlGaAsP)
Merah, kuning, dan hijau galium fosfat (GaP)
Hijau adalah warna Aluminium Gallium Phosphide (AlGaP), hijau zamrud adalah warna Gallium Nitride (GaN), dan biru adalah warna Gallium Indium Nitride (GaInN).
Sebagai substrat, silikon karbida (SiC) dalam warna biru
Zink Selenida Biru (ZnSe) dan Ultraviolet Aluminium Gallium Nitride (AlGaN)
Prinsip Operasi LED
Teori kuantum berfungsi sebagai asas untuk-operasi diod pemancar cahaya. Menurut teori kuantum, foton membebaskan tenaga apabila elektron turun dari keadaan tenaga yang lebih tinggi ke lebih rendah. Perbezaan tenaga antara kedua-dua tahap tenaga ini adalah sama dengan tenaga foton. Apabila keadaan pincang hadapan diod simpang PN-dicapai, arus akan melalui diod.
Prinsip Operasi LED
Aliran lubang berlawanan arah arus dan aliran elektron ke arah arus inilah yang menyebabkan arus mengalir dalam semikonduktor. Oleh itu, penggabungan semula akan berlaku hasil daripada pergerakan pembawa cas ini.
Elektron jalur konduksi melompat turun ke jalur valens, mengikut penggabungan semula. Tenaga elektromagnet dibebaskan oleh elektron sebagai foton apabila mereka bergerak dari satu jalur ke jalur lain, dan tenaga foton adalah sama dengan jurang tenaga terlarang.
Pertimbangkan teori kuantum sebagai contoh. Menurut teori ini, tenaga foton bersamaan dengan jumlah kekerapannya dan pemalar Planck. Formula matematik dipaparkan.
Persamaan=hf
di mana dirujuk sebagai pemalar Planck, dan kelajuan sinaran elektromagnet, yang dilambangkan dengan simbol c, adalah sama dengan kelajuan cahaya. As af= c /, hubungan antara frekuensi sinaran dan kelajuan cahaya. Persamaan sebelumnya akan menghasilkan sebagai panjang gelombang sinaran elektromagnet di mana
Persamaan=dia / λ
Panjang gelombang sinaran elektromagnet adalah berkadar songsang dengan jurang yang dilarang, mengikut persamaan di atas. Secara amnya, keadaan dan jalur valens semikonduktor silikon dan germanium adalah sedemikian rupa sehingga sinaran lengkap gelombang elektromagnet semasa penggabungan semula mengambil bentuk sinaran inframerah. Panjang gelombang inframerah tidak dapat dilihat oleh kita kerana ia berada di luar julat cahaya yang boleh dilihat.
Oleh kerana semikonduktor silikon dan germanium adalah semikonduktor jurang tidak langsung dan bukannya semikonduktor jurang langsung, sinaran inframerah sering dirujuk sebagai haba. Paras tenaga tertinggi bagi jalur valens dan paras tenaga minimum bagi jalur pengaliran tidak, bagaimanapun, wujud apabila elektron hadir dalam semikonduktor jurang langsung. Akibatnya, momentum jalur elektron akan berubah semasa penggabungan semula elektron dan lubang atau penghijrahan elektron dari jalur pengaliran ke jalur valens.
LED terang
Terdapat dua kaedah yang boleh digunakan untuk menghasilkan LED. Dalam kaedah pertama, cip LED merah, hijau dan biru digabungkan dalam satu pakej untuk menghasilkan cahaya putih, manakala phosphorescence digunakan dalam kaedah kedua. Epoksi yang mengelilingi pendarfluor fosfor boleh dijumlahkan, dan peranti LED InGaN kemudiannya akan mengaktifkan LED menggunakan sinaran-panjang gelombang pendek.
Untuk mencipta pelbagai sensasi warna, dikenali sebagai warna aditif utama, lampu warna yang berbeza, seperti lampu biru, hijau dan merah, digabungkan dalam kuantiti yang berbeza-beza. Cahaya putih dicipta dengan menggabungkan tiga keamatan cahaya ini secara sama rata.
Namun begitu, untuk mencapai gabungan ini menggunakan gabungan LED hijau, biru dan merah, seni bina optik-elektro yang mencabar untuk mengurus gabungan & resapan pelbagai warna diperlukan. Selain itu, kaedah ini mungkin mencabar kerana variasi dalam rona LED.
Satu cip LED dengan salutan fosfor menguasai sebahagian besar barisan produk LED putih. Apabila salutan ini terdedah kepada sinaran ultraungu dan bukannya foton biru, cahaya putih terhasil. Teori yang sama juga digunakan untuk lampu pendarfluor; pelepasan elektrik di dalam tiub akan memancarkan UV, yang akan menyebabkan fosfor berkelip putih.
Walaupun teknik LED ini boleh menghasilkan warna yang pelbagai, varians boleh dikawal dengan penyaringan. Menggunakan empat koordinat kromatik tepat yang berdekatan dengan pusat gambar rajah CIE, peranti berasaskan LED putih-ditayangkan.
Semua koordinat warna yang boleh dicapai dalam lengkung ladam ditunjukkan dalam rajah CIE. Warna bersih arka tersebar, tetapi titik putih berada di tengah. Empat titik yang ditunjukkan di tengah-tengah graf boleh digunakan untuk mewakili warna output LED putih. Empat graf koordinat hampir putih tulen, tetapi LED ini biasanya tidak berfungsi serta sumber cahaya standard untuk menerangi kanta berwarna.
LED ini paling berfaedah untuk kanta putih, sebaliknya telus dengan lampu latar legap. LED putih sudah pasti akan menjadi lebih popular sebagai sumber pencahayaan dan penunjuk selagi teknologi ini terus berkembang.
Keberkesanan Cemerlang
Fluks bercahaya yang dihasilkan untuk setiap unit LED diukur dalam lm, manakala penggunaan kuasa elektrik diukur dalam W. LED Merah mempunyai 155 lm/W, LED ambar mempunyai 500 lm/W, dan LED biru mempunyai susunan keberkesanan dalaman yang dinilai sebanyak 75 lm/W. Kerugian boleh dipertimbangkan kerana penyerapan semula-dalaman; keberkesanan bercahaya untuk LED hijau dan kuning adalah antara 20 dan 25 lm/W. Konsep keberkesanan ini, juga dikenali sebagai keberkesanan luaran, adalah setanding dengan tanggapan keberkesanan yang biasanya digunakan untuk jenis sumber cahaya lain, seperti LED pelbagai warna.
Sumber Cahaya Diod dalam Banyak Warna
LED berbilang warna ialah diod pemancar cahaya-yang, apabila disambungkan dalam pincang ke hadapan, menghasilkan satu warna dan, apabila disambungkan dalam pincang songsang, menghasilkan warna lain.
LED ini sebenarnya mempunyai dua persimpangan PN-dan adalah mungkin untuk menyambungkannya secara selari dengan menyambungkan katod satu ke anod yang lain.
Apabila berat sebelah dalam satu arah, LED pelbagai warna biasanya berwarna merah, dan apabila berat sebelah dalam arah bertentangan, ia berwarna hijau. LED ini akan menghasilkan warna ketiga jika ia dihidupkan dengan cepat antara dua kekutuban. Ditukar dengan pantas antara kekutuban pincang, LED hijau atau merah akan menghasilkan cahaya warna kuning.
Apakah dua tetapan berbeza untuk LED?
Dua pemancar dan COB yang serupa ialah tetapan LED asas.
Pemancar ialah satu dadu yang dipasang pada sink haba sebelum diletakkan ke arah papan litar. Papan litar ini menarik haba dari pemancar sambil membekalkan kuasa elektrik secara serentak.
Penyiasat mendapati bahawa substrat LED boleh ditanggalkan dan die tunggal boleh diletakkan secara bebas ke papan litar, membantu mengurangkan kos dan meningkatkan keseragaman cahaya. Oleh itu, reka bentuk ini dikenali sebagai COB (chip-on-susunan tatasusunan).
Faedah dan Kelemahan LED
Berikut ialah beberapa faedah -diod pemancar cahaya.
LED adalah kecil dan mempunyai harga yang lebih rendah.
Elektrik dikawal dengan menggunakan LED.
Dengan bantuan mikropemproses, keamatan LED boleh berbeza-beza.
masa yang lama
cekap berkaitan tenaga
Tiada pemanasan sebelum-permainan
lasak
tidak dipengaruhi oleh suhu sejuk
Rendering Warna Arah Hebat
Boleh dikawal dan mesra alam sekitar
Berikut adalah beberapa kelemahan teknologi LED.
harga
kepekaan terhadap suhu
kepekaan suhu
Kekutuban elektrik dan kualiti pencahayaan
Kepekaan elektrik
Kecekapan menjunam
Keputusan untuk serangga
Kegunaan untuk-diod pemancar cahaya
Terdapat banyak kegunaan untuk LED, beberapa daripadanya diterangkan di bawah.
Dalam kedua-dua isi rumah dan perniagaan, LED digunakan sebagai mentol.
Diod pemancar cahaya-digunakan dalam kereta dan motosikal.
Mesej dipaparkan menggunakan ini dalam telefon mudah alih.
Led digunakan pada isyarat lampu isyarat.
Akibatnya, artikel ini menawarkan gambaran keseluruhan aplikasi dan teori kerja litar diod pemancar cahaya-. Saya harap anda telah mempelajari beberapa fakta asas dan praktikal tentang-diod pemancar cahaya dengan membaca artikel ini.
Untuk maklumat lanjut, sila ambil perhatianLaman web rasmi BENWEI
