Visa LED forma yra šviesos diodas. Šviesos diodai yra specialaus tipo puslaidininkiniai diodai, kurie skleidžia šviesą reaguodami į potencialų skirtumą, taikomą jų gnybtuose, todėl vadinamas šviesos diodu. Kaip ir įprastuose dioduose, šviesos diodai taip pat turi du gnybtus su poliškumu, būtent anodo ir katodo. Norint apšviesti šviesos diodą, jo anodo ir katodo gnybtuose taikomas potencialų skirtumas arba įtampa.

Šiandien šviesos diodai plačiai naudojami gaminant itin ryškias moderniausias LED lempas. Jie taip pat plačiai naudojami gaminant dekoratyvines LED lemputes ir LED indikatorius.

“dviejų polių dvigubo metimo jungiklis ”

Trumpa istorija

Nepaisant to, kad šviesos diodai šiandien laikomi aukštųjų technologijų puslaidininkių pramonės gaminiu, jų apšvietimo savybė iš pradžių buvo nustatyta prieš daugelį metų. Pirmasis žmogus, pastebėjęs LED šviesos efektą, buvo vienas iš Marconi inžinierių H. J. Roundas, kuris taip pat yra gerai žinomas dėl kelių vakuuminių vamzdžių ir radijo išradimų. Jis tai atrado 1907 m., kartu su Marconi tyrinėdamas taškinio kontakto kristalų detektorius.

1907 m. žurnalas „Electrical World“ pirmasis paskelbė apie šiuos laimėjimus. LED koncepcija kelerius metus neveikė, kol 1922 m. ją iš naujo atrado rusų mokslininkas O. V. Losovas.

Losovas gyveno Leningrade, kur tragiškai žuvo Antrajame pasauliniame kare. Gali būti, kad dauguma jo projektų buvo prarasti kare. Nors 1927–1942 m. jis pateikė iš viso keturis patentus, jo tyrimai buvo pripažinti tik po jo mirties.

LED koncepcija vėl atsirado 1951 m., kai K. Lehoveco vadovaujama mokslininkų grupė pradėjo tirti poveikį. Tyrimas vyko dalyvaujant kitoms organizacijoms ir tyrėjams, įskaitant W. Shockley (tranzistoriaus išradėjas). Galiausiai LED koncepcija buvo gerokai patobulinta ir pradėta komercializuoti septintojo dešimtmečio pabaigoje.

Kokia puslaidininkinė medžiaga naudojama LED sankryžoje?

Iš esmės šviesos diodai yra specializuota PN jungtis, pagaminta naudojant sudėtinį puslaidininkį.

Silicis ir germanis yra du plačiausiai naudojami puslaidininkiai, tačiau kadangi tai tik elementai, šviesos diodai iš jų negali būti pagaminti.

Priešingai, tokios medžiagos kaip galio arsenidas, galio fosfidas ir indžio fosfidas, sujungiančios du ar daugiau elementų, dažnai naudojamos šviesos diodams gaminti. Pavyzdžiui, galio arsenido valentingumas yra trys, o arseno - penki, todėl abu klasifikuojami kaip III-V grupės puslaidininkiai.

Medžiagos, priklausančios III-V grupei, gali būti naudojamos ir kitiems sudėtiniams puslaidininkiams sukurti.

Kai puslaidininkio jungtis yra į priekį pakreipta, skylės iš P tipo srities ir elektronai iš N tipo srities patenka į jungtį ir susijungia, kaip ir įprastame diode.

“50 omų rezistoriaus spalvos kodas ”

Tokiu būdu srovė juda per sankryžą.

Dėl to išsiskiria energija, kurios dalis skleidžiama kaip fotonai (šviesa). Siekiant užtikrinti, kad konstrukcija sugertų mažiausią fotonų (šviesos) kiekį, jungties P pusė, kuri daugeliu atvejų sukuria didžiąją dalį šviesos, yra arčiausiai įrenginio paviršiaus.

Sankryža turi būti tobulai optimizuota, o matomai šviesai sukurti reikia naudoti tinkamas medžiagas. Infraraudonųjų spindulių spektro sritis yra ta vieta, kur grynas galio arsenidas skleidžia savo energiją.

Kaip šviesos diodai gauna savo spalvas

Aliuminis įterpiamas į puslaidininkį, kad susidarytų aliuminio galio arsenidas, kuris perkelia LED šviesą į ryškiai raudoną spektro galą (AIGaAs).

Raudona šviesa taip pat gali būti pagaminta pridedant fosforo.

Kitoms LED spalvoms naudojamos įvairios medžiagos. Pavyzdžiui, galio fosfidas skleidžia žalią šviesą, o geltoną ir oranžinę šviesą gamina aliuminio indžio galio fosfidas. Dauguma šviesos diodų yra pagaminti iš galio puslaidininkių.

Šviesos diodai gaminami iš dviejų konstrukcijų

Paviršių spinduliuojantis diodas ir kraštų spinduliavimo diodas, kurie matomi Fig. 1 A ir B atitinkamai yra dvi pagrindinės architektūros, naudojamos šviesos diodams. Paviršių spinduliuojantis diodas yra populiariausias iš jų, nes skleidžia šviesą platesniu kampu.

Po pagaminimo LED konstrukcija turi būti uždaryta taip, kad ją būtų galima saugiai naudoti nepažeidžiant šviesos diodo.

Dauguma mažyčių LED indikatorių yra aplieti epoksidiniais klijais, kurių lūžio rodiklis yra kažkur tarp puslaidininkio ir aplinkinio oro lūžio rodiklio (žr. 2 pav. toliau). Taigi diodas yra puikiai apsaugotas, o šviesa į išorinį pasaulį perduodama efektyviausiu būdu.

LED priekinės įtampos (VF) specifikacija

Kadangi šviesos diodai yra srovei jautrūs įrenginiai, naudojama įtampa niekada neturi viršyti minimalios šviesos diodo tiesioginės įtampos specifikacijos. Šviesos diodo tiesioginės įtampos specifikacija (VF) yra tiesiog optimalus įtampos lygis, kurį galima naudoti norint saugiai ir ryškiai apšviesti šviesos diodą. Jei srovė viršija šviesos diodo tiesioginės įtampos specifikaciją, šviesos diodas sudegs ir bus visam laikui sugadintas.

Jei maitinimo įtampa yra didesnė už šviesos diodo tiesioginę įtampą, nuosekliai su tiekimu naudojamas apskaičiuotas rezistorius, kad būtų apribota šviesos diodo srovė. Tai užtikrina, kad šviesos diodas galėtų saugiai apšviesti optimaliu ryškumu.

Daugumos šviesos diodų tiesioginės įtampos vertė šiandien yra apie 3,3 V. Nesvarbu, ar tai raudonas, žalias ar geltonas šviesos diodas, paprastai visi gali būti apšviesti 3,3 V įtampą per jų anodo ir katodo gnybtus.

Šviesos diodo maitinimo įtampa turi būti nuolatinė. Taip pat galima naudoti kintamąją srovę, bet tada prie šviesos diodo turi būti prijungtas lygintuvo diodas. Tai užtikrina, kad kintamosios srovės įtampos poliškumo pasikeitimas nepadarys jokios žalos šviesos diodui.

Ribojamoji srovė

Šviesos diodai, kaip ir įprasti diodai, neturi būdingo srovės ribojimo. Dėl to, jei jis bus prijungtas tiesiai prie akumuliatoriaus, jis sudegs.

Jei maitinimo nuolatinė srovė yra apie 3,3 V, šviesos diodui nereikės ribojančio rezistoriaus. Tačiau jei maitinimo įtampa yra didesnė nei 3,3 V, rezistorius bus reikalingas nuosekliai su LED gnybtu.

Rezistorius gali būti sujungtas nuosekliai su LED anodo gnybtu arba su LED katodiniu gnybtu.

Norint išvengti žalos, prie grandinės turi būti prijungtas rezistorius, skirtas valdyti srovę. Įprastų indikatorių LED maksimali srovės specifikacija yra maždaug 20 mA; jei srovė ribojama žemiau šios, šviesos diodo šviesos srautas proporcingai sumažės.

“kaip konvertuoti ascii į hex ”

Kaip parodyta 3 pav. aukščiau, apskaičiuojant suvartojamos srovės kiekį gali reikėti atsižvelgti į paties šviesos diodo įtampą. Nes padidėjus įtampai proporcingai padidės ir srovės suvartojimas.

Ribojančio rezistoriaus apskaičiavimo formulė yra tokia:

R = V – LED FWD V / LED srovė