Polna oblika LED je svetleča dioda. Svetleče diode so posebna vrsta polprevodniških diod, ki oddajajo svetlobo kot odziv na potencialno razliko, uporabljeno na njihovih priključkih, od tod tudi ime svetleča dioda. Tako kot običajne diode imajo tudi LED diode dva terminala s polariteto, in sicer anodo in katodo. Za osvetlitev LED se na anodnih in katodnih priključkih uporabi potencialna razlika ali napetost.

Danes se LED diode v veliki meri uporabljajo za izdelavo najsodobnejših LED svetilk visoke svetilnosti. Prav tako se pogosto uporabljajo za izdelavo okrasnih LED luči in LED indikatorjev.

Kratka zgodovina

Kljub dejstvu, da LED-diode danes veljajo za produkt visokotehnološke polprevodniške industrije, je bila njihova svetlobna lastnost sprva prepoznana že pred mnogimi leti. Prvi, ki je opazil učinek LED svetlobe, je bil eden od Marconijevih inženirjev, H. J. Round, ki je znan tudi po več izumih vakuumske cevi in radia. To je slučajno odkril leta 1907, ko je z Marconijem raziskoval kristalne detektorje s točkovnim kontaktom.

Leta 1907 je revija Electrical World prva poročala o teh dosežkih. Koncept LED je nekaj let ostal v mirovanju, dokler ga leta 1922 ni ponovno odkril ruski znanstvenik O.V. Losov.

Losov je prebival v Leningradu, kjer je tragično umrl v 2. svetovni vojni. Možno je, da se je večina njegovih načrtov izgubila v vojni. Čeprav je med letoma 1927 in 1942 vložil skupno štiri patente, so bile njegove raziskave priznane šele po njegovi smrti.

Koncept LED se je ponovno pojavil leta 1951, ko je skupina znanstvenikov pod vodstvom K. Lehovca začela raziskovati učinek. Preiskava se je nadaljevala s sodelovanjem drugih organizacij in raziskovalcev, vključno z W. Shockleyjem (izumitelj tranzistorja). Sčasoma je bil koncept LED precej izboljšan in se je začel komercializirati v poznih šestdesetih letih.

Kateri polprevodniški material se uporablja v spoju LED?

V bistvu so svetleče diode specializirani PN spoji, izdelani z uporabo sestavljenega polprevodnika.

Silicij in germanij sta najbolj razširjena polprevodnika, a ker sta to le elementa, iz njiju ni mogoče izdelati LED.

Nasprotno pa se materiali, kot so galijev arzenid, galijev fosfid in indijev fosfid, ki združujejo dva ali več elementov, pogosto uporabljajo za izdelavo LED. Galijev arzenid ima na primer valenco tri, arzen pa valenco pet, zato sta oba razvrščena kot polprevodnika skupine III -V.

Materiali iz skupine III-V se lahko uporabljajo tudi za ustvarjanje drugih sestavljenih polprevodnikov.

Ko je polprevodniško stičišče usmerjeno naprej, luknje iz območja P-tipa in elektroni iz območja N-tipa vstopijo v spoj in se združijo, tako kot bi v običajni diodi.

Tok teče skozi stičišče na ta način.

Posledično se sprošča energija, del katere se oddaja kot fotoni (svetloba). Da bi zagotovili, da struktura absorbira najmanjšo količino fotonov (svetlobe), je P-stran spoja, ki v večini primerov proizvede večino svetlobe, nameščena najbližje površini naprave.

Stičišče mora biti popolnoma optimizirano in za ustvarjanje vidne svetlobe je treba uporabiti prave materiale. Infrardeče območje spektra je mesto, kjer čisti galijev arzenid oddaja svojo energijo.

Kako LED diode dobijo svoje barve

Aluminij je vnesen v polprevodnik za proizvodnjo aluminijevega galijevega arzenida, ki premakne svetlobo LED v svetlo rdeč konec spektra (AIGaAs).

Rdečo svetlobo lahko proizvedemo tudi z dodajanjem fosforja.

“12 -voltni napajalnik za avtomobilski ojačevalnik ”

Za druge barve LED se uporabljajo različni materiali. Na primer, galijev fosfid oddaja zeleno svetlobo, medtem ko rumeno in oranžno svetlobo proizvaja aluminijev indijev galijev fosfid. Večina LED diod je izdelanih iz galijevih polprevodnikov.

LED diode so izdelane z dvema strukturama

Dioda, ki oddaja površino, in dioda, ki oddaja rob, ki ju vidimo na sl. 1 A oziroma B sta dve primarni arhitekturi, uporabljeni za LED. Površinska dioda je najbolj priljubljena med njimi, saj proizvaja svetlobo pod širšim kotom.

Po izdelavi mora biti LED struktura zaprta tako, da jo je mogoče varno uporabljati brez poškodb LED.

“kakšne so vrste črpalk ”

Večina drobnih LED-indikatorjev je vgrajenih v epoksidno lepilo z lomnim količnikom, ki je nekje med indeksom polprevodnika in okoliškim zrakom (glejte sliko 2 spodaj). Dioda je tako popolnoma zaščitena, svetloba pa se na najučinkovitejši način prenaša v zunanji svet.

Specifikacija napetosti LED (VF).

Ker so LED diode tokovno občutljive naprave, uporabljena napetost ne sme nikoli preseči specifikacije minimalne napetosti LED. Specifikacija prednje napetosti LED (VF) je preprosto optimalna raven napetosti, ki jo je mogoče uporabiti za varno in močno osvetlitev LED. Če tok preseže specifikacijo prednje napetosti LED, bo LED zagorela in se trajno poškodovala.

V primeru, da je napajalna napetost višja od predhodne napetosti LED, se izračunan upor uporabi zaporedno z napajanjem za omejitev toka na LED. To zagotavlja, da lahko LED varno sveti z optimalno svetlostjo.

Vrednost predhodne napetosti večine današnjih LED je okoli 3,3 V. Ne glede na to, ali gre za rdeče, zelene ali rumene LED, je vse običajno mogoče osvetliti z uporabo 3,3 V preko anodnih in katodnih priključkov.

Napajalna napetost za LED mora biti DC. Lahko se uporabi tudi izmenični tok, vendar mora imeti LED dioda priključena na usmerniško diodo. To zagotavlja, da sprememba polarnosti izmenične napetosti ne poškoduje LED.

Omejitev toka

LED, tako kot običajne diode, nimajo inherentne omejitve toka. Posledično se opeče, če je priključen neposredno na baterijo.

Če je napajalni enosmerni tok okoli 3,3 V, LED ne bo potrebovala omejevalnega upora. Če pa je napajalna napetost višja od 3,3 V, bo potreben upor zaporedno s terminalom LED.

Upor je lahko zaporedno povezan z anodnim priključkom LED ali s katodnim priključkom LED.

Da bi se izognili poškodbam, je treba na vezje priključiti upor za nadzor toka. Običajni indikatorji LED imajo največjo specifikacijo toka približno 20 mA; če je tok omejen pod to vrednostjo, se bo svetlobna moč LED sorazmerno zmanjšala.

Kot je prikazano na sliki 3 zgoraj, bo morda treba pri ocenjevanju količine porabljenega toka upoštevati napetost na sami LED. Kajti če se napetost poveča, se bo sorazmerno povečala tudi poraba toka.

Formula za izračun omejitvenega upora je naslednja:

R = V - LED FWD V / LED tok