Yorug'lik chiqaradigan diod nima: ish va uning qo'llanilishi
LED yarimo'tkazgichli yorug'lik manbai bo'lib, ikkita simga ega. Nur chiqaradigan diod-1962 yilda Nik Xolonyak tomonidan General Electric kompaniyasida ishlaganida ixtiro qilingan. LED - bu PN ulanish diodi bilan solishtirish mumkin bo'lgan elektr xususiyatlariga ega bo'lgan noyob turdagi dioddir. Shunday qilib, LED elektr tokining bir yo'nalishda oqishiga imkon beradi, ikkinchisida esa uni bloklaydi. 1 mm2 dan kam bo'lsa, bu LEDni egallaydi. LEDlar turli xil elektr va elektron loyihalarda qo'llaniladi. LEDning ishlashi va undan foydalanish ushbu maqolada ko'rib chiqiladi.
Yorug'lik chiqaradigan diod: bu nima?
P-n ulanish diodi yorug'lik chiqaradigan diod- bo'lib xizmat qiladi. Bu yarimo'tkazgichning o'ziga xos shakli va ayniqsa doplangan dioddir. Yorug'lik chiqaradigan diod-bu oldinga yo'naltirilganda yorug'lik chiqaradigan qurilma.
Yorug'lik emissiyasini ko'rsatadigan ikkita kichik o'q LED belgisini diod belgisidan ajratib turadi, shuning uchun u LED (yorug'lik chiqaradigan diod) deb ataladi. LED ikkita terminalga ega: katod (-) va anod (+). (-).
LED belgisi LED belgisi konstruktsiyasi
LEDni qurish juda oddiy, chunki u uchta yarimo'tkazgichli material qatlamini substrat ustiga joylashtirish orqali ishlab chiqilgan. Bu uchta qatlam bir-birining ustiga joylashtiriladi, yuqori qatlam P-tipli qatlam, oʻrta qatlam faol qatlam va pastki qatlam N-turi qatlamdir. Struktura yarimo'tkazgich materialining uchta zonasini ko'rish imkonini beradi. Strukturada teshiklar P-turi mintaqada, saylovlar N-tur mintaqasida, teshiklar ham, elektronlar ham faol mintaqada mavjud.
LED barqaror, chunki kuchlanish ta'minlanmaganida elektronlar yoki teshiklar oqimi yo'q. LED kuchlanish berilishi bilanoq oldinga egilib, N-mintaqadagi elektronlar va P-mintaqasidagi teshiklar faol hududga o‘tishiga sabab bo‘ladi. Tuzilish hududi bu hududning boshqa nomidir. Yorug'lik qutbli zaryadlarning rekombinatsiyasi orqali ishlab chiqarilishi mumkin, chunki teshiklar kabi zaryad tashuvchilar musbat zaryadga ega, elektronlar esa manfiy zaryadga ega.
Yorug'lik chiqaradigan diodning jarayoni qanday?
Biz odatda yorug'lik chiqaradigan diodani diod deb-aytaymiz. Elektronlar va teshiklar diod oldinga yo'naltirilgan bo'lsa, birlashma bo'ylab tez oqib o'tadi va ular doimiy ravishda birlashadi va bir-birini yo'ldan tashqariga chiqaradi. Xuddi elektronlar n-turidan p-turdagi kremniyga oʻtayotganda, u teshiklar bilan birlashadi va keyin yoʻqoladi.
Rossiyalik ixtirochi Oleg Losev 1927 yilda birinchi LEDni ishlab chiqdi va tadqiqotining nazariy asoslarining bir qismini nashr etdi.
Professor Kurt Lechovec 1952 yilda Losers gipotezalarini sinab ko'rdi va birinchi LEDlar haqida tushuntirish berdi.
Birinchi yashil LED 1958 yilda Rubin Braunshteyn va Egon Loebner tomonidan yaratilgan.
Nikolay Xolonyak 1962 yilda qizil LEDni yaratdi. Shunday qilib, birinchi LED ishlab chiqariladi.
Elektron platada LEDlarni ishlatadigan birinchi kompyuter 1964 yilda IBM modeli edi.
Hewlett Packard (HP) 1968 yilda kalkulyatorlarga LEDlarni kiritdi.
Moviy LED 1971 yilda Jak Pankov va Edvard Miller tomonidan yaratilgan.
Elektr muhandisi M. Jorj Krouford 1972 yilda sariq LEDni yaratdi.
Magniy va kelajakdagi standartlarga ega ko'k LED 1986 yilda Stafford universitetidan Walden C. Reyns va Gerbert Maruska tomonidan yaratilgan.
Xiroshi Amano va fizik Isamu Akaski 1993 yilda ajoyib ko'k LEDli galyum nitridi yaratdilar.
Shuji Nakamura, elektrotexnika, Amanos & Akaski yutuqlari orqali yuqori yorqinlikka ega birinchi ko'k LEDni yaratdi, bu oq rangli LEDlarning rivojlanishini tezlashtirdi.
Har bir lampochkaning narxi 80 dan 100 funt sterlinggacha bo'lgan oq rangli LEDlar 2002 yilda turar-joy maqsadlarida ishlatilgan.
LED yoritgichlar 2008 yilda kompaniyalar, shifoxonalar va maktablarda juda mashhur bo'ldi.
2019 yilda asosiy yorug'lik manbalari - LEDlar; Bu ajoyib yutuq, chunki LEDlar endi uylar, ofislar, shifoxonalar va maktablar kabi turli joylarni yoritish uchun ishlatilishi mumkin.
Yo'naltiruvchi yorug'lik chiqaradigan diodli sxema
LEDlarning aksariyati 1 dan 3 voltgacha bo'lgan kuchlanish xususiyatlariga ega, to'g'ridan-to'g'ri oqim ko'rsatkichlari esa 200 dan 100 mA gacha.
LEDning egilishi
Agar unga 1 dan 3 voltgacha kuchlanish qo'llanilsa, LED to'g'ri ishlaydi, chunki oqim oqimi kuchlanishning ishlash oralig'ida ekanligini ko'rsatadi. Shunga o'xshab, agar LED ish kuchlanishidan yuqori bo'lgan kuchlanishga ega bo'lsa, yuqori oqim oqimi tükenme zonasining ishlamay qolishiga olib keladi. Bu kutilmagan yuqori oqim oqimi gadjetni buzadi.
Rezistorni kuchlanish manbai va LED bilan ketma-ket ulash orqali buni oldini olish mumkin. LEDlar uchun xavfsiz oqim darajalari 200 mA dan 100 mA gacha, LEDlar uchun xavfsiz kuchlanish darajasi 1V dan 3V gacha.
Bu erda kuchlanish manbai va LED o'rtasida joylashgan rezistor oqim cheklovchi rezistor deb ataladi, chunki bu rezistor oqim oqimini tartibga soladi, aks holda LED uni o'ldirishi mumkin. Shunday qilib, bu qarshilik LEDni himoya qilish uchun zarurdir.
LED orqali oqimning matematik oqimi uchun tenglama
AGAR=Vs – VD/Rs
Qayerda,
"IF" oqim oldinga
Voltaj manbai "Vs"
Yorug'lik chiqaradigan diod-bo'yicha kuchlanishning pasayishi "VD" bilan belgilanadi.
Rs - oqim oqimini cheklaydigan qarshilik.
tükenme hududining to'sig'idan o'tish uchun zarur bo'lgan kuchlanish pasayishi. Si yoki Ge diodidagi kuchlanish pasayishi 0,3 V yoki undan kam bo'lsa, LED kuchlanishining pasayishi 2 dan 3 V gacha bo'ladi.
Si yoki Ge diodlaridan farqli o'laroq, LED yuqori kuchlanishda ishlashi mumkin.
Kremniy yoki germaniy diodlari bilan solishtirganda, yorug'lik chiqaradigan diodlar- ishlashi uchun ko'proq energiya talab qilinadi.
Yorug'lik chiqaradigan diodlar-turlari
Yorug'lik chiqaradigan diodlar turli xil-bo'lib, ulardan ba'zilari quyida keltirilgan.
Infra{0}}qizil galliy arsenid (GaAs) va qizildan infraqizilga-to‘q sariq rangli galiy arsenid fosfidi (GaAsP)
Alyuminiy galiy arsenid fosforidan (AlGaAsP) tayyorlangan yuqori-yorqinlikdagi qizil, toʻq sariq-qizil, toʻq sariq va sariq LEDlar
Qizil, sariq va yashil galyum fosfat (GaP)
Yashil - alyuminiy galiy fosfidining (AlGaP) rangi, zumrad yashil - galiy nitridining (GaN) rangi va ko'k - galiy indiy nitridining (GaInN).
Substrat sifatida kremniy karbid (SiC) ko'k rangda
Moviy rux selenid (ZnSe) va ultrabinafsha alyuminiy galiy nitridi (AlGaN)
LEDning ishlash printsipi
Kvant nazariyasi yorug'lik diodining ishlashi uchun asos bo'lib xizmat qiladi-. Kvant nazariyasiga ko'ra, elektron yuqoridan pastroq energiya holatiga tushganda foton energiya chiqaradi. Bu ikki energiya darajasi orasidagi energiya farqi foton energiyasiga teng. PN{4}}o'tish diodining oldinga egilgan holatiga erishilganda, oqim dioddan o'tadi.
LEDning ishlash printsipi
Tokning teskari yo'nalishidagi teshiklarning oqimi va oqim yo'nalishi bo'yicha elektronlar oqimi yarimo'tkazgichlarda oqimning o'tishiga sabab bo'ladi. Shunday qilib, bu zaryad tashuvchilarning harakati natijasida rekombinatsiya sodir bo'ladi.
O'tkazuvchanlik zonasi elektronlari rekombinatsiyaga ko'ra valentlik zonasiga tushadi. Elektromagnit energiya elektronlar bir banddan ikkinchisiga o'tganda fotonlar sifatida chiqariladi va foton energiyasi taqiqlangan energiya bo'shlig'iga teng.
Misol sifatida kvant nazariyasini ko'rib chiqing. Ushbu nazariyaga ko'ra, fotonning energiyasi uning chastotasi va Plank doimiysi yig'indisiga teng. Matematik formula ko'rsatiladi.
= tenglama hf
Bu erda Plank doimiysi deb ataladi va c belgisi bilan belgilangan elektromagnit nurlanish tezligi yorug'lik tezligiga teng. Af= c / sifatida, nurlanish chastotasi va yorug'lik tezligi o'rtasidagi bog'liqlik. Oldingi tenglama elektromagnit nurlanishning to'lqin uzunligiga olib keladi, bu erda
Tenglama=he / l
Yuqoridagi tenglamaga ko'ra, elektromagnit nurlanishning to'lqin uzunligi taqiqlangan bo'shliqqa teskari proportsionaldir. Umuman olganda, kremniy va germaniy yarimo'tkazgichlarning holati va valentlik zonalari shundayki, rekombinatsiya paytida elektromagnit to'lqinlarning to'liq nurlanishi infraqizil nurlanish shaklini oladi. Infraqizil to'lqin uzunliklari biz uchun ko'rinmas, chunki ular ko'rinadigan yorug'lik doirasidan tashqarida.
Kremniy va germaniy yarimo'tkazgichlar to'g'ridan-to'g'ri bo'shliqli yarim o'tkazgichlar emas, balki bilvosita bo'shliqli yarim o'tkazgichlar bo'lgani uchun infraqizil nurlanish ko'pincha issiqlik deb ataladi. To'g'ridan-to'g'ri bo'shliqli yarim o'tkazgichlarda elektronlar mavjud bo'lganda, valentlik zonasining eng yuqori energiya darajasi va o'tkazuvchanlik zonasining minimal energiya darajasi mavjud emas. Natijada, elektronlar va teshiklarning rekombinatsiyasi yoki elektronlarning o'tkazuvchanlik zonasidan valentlik zonasiga o'tishi paytida elektron zonasining impulsi o'zgaradi.
Yorqin LEDlar
LEDlarni ishlab chiqarish uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan ikkita usul mavjud. Birinchi usulda qizil, yashil va ko'k LED chiplari oq yorug'lik hosil qilish uchun bitta paketda birlashtiriladi, ikkinchi usulda fosforesans ishlatiladi. Fosfor floresansini o'rab turgan epoksiyani yig'ish mumkin va InGaN LED qurilmasi qisqa{2}}to'lqin uzunlikdagi nurlanishdan foydalangan holda LEDni faollashtiradi.
Birlamchi qo'shimcha ranglar sifatida tanilgan bir nechta rang hissiyotlarini yaratish uchun ko'k, yashil va qizil chiroqlar kabi turli xil rangli chiroqlar turli miqdorda birlashtiriladi. Oq yorug'lik bu uchta yorug'lik intensivligini teng ravishda birlashtirish orqali yaratiladi.
Shunga qaramay, yashil, ko‘k va qizil LEDlar kombinatsiyasidan foydalangan holda bu kombinatsiyaga erishish uchun turli ranglarning kombinatsiyasi va tarqalishini boshqarish uchun murakkab elektro-optik arxitektura talab qilinadi. Bundan tashqari, bu usul LED rangidagi o'zgarishlar tufayli qiyin bo'lishi mumkin.
Fosforli qoplamali bitta LED chipi oq LED mahsulot liniyasining aksariyat qismini quvvatlantiradi. Ushbu qoplama ko'k fotonlar o'rniga ultrabinafsha nurlanishiga duchor bo'lganda, oq yorug'lik hosil bo'ladi. Xuddi shu nazariya lyuminestsent lampalar uchun ham amal qiladi; kolba ichidagi elektr razryad UV chiqaradi, bu esa fosforning oq miltillashiga olib keladi.
Garchi LEDning ushbu texnikasi turli xil ranglarni berishi mumkin bo'lsa-da, farqlarni skrining orqali tartibga solish mumkin. CIE diagrammasi markaziga yaqin boʻlgan toʻrtta aniq ranglilik koordinatasi yordamida oq LED{1}}asosidagi qurilmalar ekranga chiqariladi.
Taqa egri chizig'idagi barcha erishish mumkin bo'lgan rang koordinatalari CIE diagrammasida ko'rsatilgan. Arkning toza ranglari yoyilgan, ammo oq nuqta o'rtada. Grafikning o'rtasida ko'rsatilgan to'rtta nuqta oq LED chiqish rangini ifodalash uchun ishlatilishi mumkin. To'rtta grafik koordinatalari deyarli sof oq rangga ega, ammo bu LEDlar odatda rangli linzalarni yoritish uchun standart yorug'lik manbai sifatida ishlamaydi.
Ushbu LEDlar oq, aks holda shaffof bo'lmagan orqa yorug'likka ega shaffof linzalar uchun eng foydalidir. Ushbu texnologiya rivojlanishda davom etar ekan, oq LEDlar yorug'lik manbai va ko'rsatkich sifatida mashhur bo'lishi shubhasiz.
Yorqin samaradorlik
LEDlarning har bir birligi uchun ishlab chiqarilgan yorug'lik oqimi lm bilan o'lchanadi, elektr quvvati iste'moli esa Vt bilan o'lchanadi. Qizil LEDlar 155 lm / Vt, sariq rangli LEDlar 500 lm / Vt, ko'k rangli LEDlar esa 75 lm / Vt nominal ichki samaradorlik tartibiga ega. Yo'qotishlar ichki qayta-yutilish tufayli hisobga olinishi mumkin; yashil va sarg'ish LEDlar uchun yorug'lik samaradorligi 20 va 25 lm / Vt orasida. Ushbu samaradorlik kontseptsiyasi, shuningdek, tashqi samaradorlik sifatida ham tanilgan, odatda ko'p rangli LEDlar kabi boshqa yorug'lik manbalari uchun ishlatiladigan samaradorlik tushunchasi bilan solishtirish mumkin.
Ko'p rangdagi diodli yorug'lik manbai
Ko'p rangli LEDlar yorug'lik chiqaradigan diodlar bo'lib,{0}}ön yo'nalishda ulanganda bitta rang hosil qiladi va teskari yo'nalishda ulanganda boshqa rang hosil qiladi.
Bu LEDlar aslida ikkita PN{0}}bog'lanishga ega va birining katodini ikkinchisining anodiga ulash orqali ularni parallel ravishda ulash mumkin.
Bir yo'nalishda yo'naltirilganda, ko'p rangli LEDlar odatda qizil rangga ega va teskari yo'nalishda ular yashil rangga ega. Agar ikkita qutb o'rtasida juda tez yoqilsa, bu LED uchinchi rangni chiqaradi. Yo'naltiruvchi qutblar o'rtasida tezda almashtirilganda, yashil yoki qizil LED sariq rangli yorug'lik chiqaradi.
LEDlar uchun ikkita turli xil sozlamalar qanday?
Ikki o'xshash emitent va COB asosiy LED sozlamalari hisoblanadi.
Emitent - bu elektron plataga o'rnatilishidan oldin issiqlik qabul qilgichga biriktirilgan bitta qolip. Ushbu elektron plata bir vaqtning o'zida elektr energiyasini ta'minlab, issiqlikni emitentdan uzoqlashtiradi.
Tekshiruvchilar LED substratini olib tashlash va bitta qolipni elektron plataga erkin joylashtirish mumkinligini aniqladilar, bu esa xarajatlarni kamaytirish va yorug'likning bir xilligini yaxshilashga yordam beradi. Demak, bu dizayn COB (chip-bortdagi-massiv) deb nomlanadi.
LEDlarning afzalliklari va kamchiliklari
Quyida yorug'lik chiqaradigan diodlarning-ba'zi afzalliklari keltirilgan.
LEDlar kichik va arzonroq narxga ega.
Elektr quvvati LEDlar yordamida boshqariladi.
Mikroprotsessor yordamida LEDning intensivligi o'zgarishi mumkin.
uzoq vaqt
energiya jihatidan samarali
Oʻyindan oldingi-issiqlik yoʻq
Qo'pol
sovuq harorat ta'sir qilmaydi
Ajoyib yo'nalishli rang berish
Boshqariladigan va atrof-muhitga do'stona
Quyida LED texnologiyasining kamchiliklari keltirilgan.
Narxi
haroratga sezgirlik
harorat sezgirligi
Elektr polaritesi va yorug'lik sifati
Elektr sezgirligi
Samaradorlik keskin pasayadi
Hasharotlar uchun natija
Yorug'lik diodlari- uchun ishlatiladi
LED uchun ko'plab foydalanish mavjud, ulardan ba'zilari quyida tavsiflanadi.
Uy xo'jaliklarida ham, korxonalarda ham LED lampalar lampalar sifatida ishlatiladi.
Yorug'lik chiqaradigan diodlar-avtomobil va mototsikllarda qo'llaniladi.
Xabar mobil telefonlarda shular yordamida ko'rsatiladi.
Svetofor signallarida LEDlar ishlatiladi.
Natijada, ushbu maqola yorug'lik chiqaradigan diodli davrlarning-qo'llanilishi va ishlash nazariyasi haqida umumiy ma'lumot beradi. Umid qilamanki, siz ushbu maqolani o'qib, yorug'lik chiqaradigan diod- haqida ba'zi fundamental va amaliy faktlarni bilib oldingiz.
Qo'shimcha ma'lumot uchun, iltimos, e'tibor beringBENWEI rasmiy sayti
