El dispositiu i principi de funcionament del LED
A les làmpades incandescents, la llum prové d'un filament de tungstè de color blanc calent, essencialment de la calor. Com els carbons encesos en un forn, escalfats per l'efecte d'escalfament d'un corrent elèctric, quan els electrons oscil·len ràpidament i xoquen amb els nodes de la xarxa cristal·lina d'un metall conductor, alhora que emeten llum visible, que, tanmateix, només representa menys. més del 15% de l'energia elèctrica consumida total que alimenta el llum...
Els LED, a diferència de les làmpades incandescents, emeten llum no per la calor en absolut, sinó per la peculiaritat del seu disseny, que està orientat principalment a garantir que l'energia actual vagi precisament a l'emissió de llum, a una determinada longitud d'ona. Com a resultat, l'eficiència del LED com a font de llum supera el 50%.
El corrent flueix per aquí a través de la unió p-n, mentre que en la transició es produeix una recombinació d'electrons i forats amb l'emissió de fotons (quants) de llum visible d'una determinada freqüència i per tant d'un determinat color.
Cada LED està disposat bàsicament de la següent manera.En primer lloc, com s'ha indicat anteriorment, hi ha una unió electró-forat, que consta de semiconductors de tipus p (la majoria dels portadors de corrent són forats) i semiconductors de tipus n que estan en contacte entre ells (més la majoria dels portadors de corrent són electrons).
Quan el corrent es transmet en la direcció cap endavant a través d'aquesta unió, aleshores en el punt de contacte dels semiconductors de dos tipus oposats, es produeix una transició de càrrega (els portadors de càrrega salten entre nivells d'energia) des d'una regió d'un tipus de conductivitat a una regió d'un tipus de conductivitat. diferents tipus de conductivitat.
En aquest cas, els electrons amb la seva càrrega negativa es combinen amb ions de forats carregats positivament. En aquest moment neixen fotons de llum, la freqüència dels quals és proporcional a la diferència en els nivells d'energia dels àtoms (l'alçada de la barrera de potencial) entre les substàncies a banda i banda de la transició.
Estructuralment, els LED tenen diverses formes. La forma més senzilla és un cos de cinc mil·límetres: una lent. Aquests LED sovint es poden trobar com a LED indicadors en diversos electrodomèstics. A la part superior, la carcassa del LED té la forma d'una lent. Un reflector parabòlic (reflector) s'instal·la a la part inferior de la carcassa.
Al reflector hi ha un cristall que emet llum en el punt on el corrent passa per la unió pn. Des del càtode, fins a l'ànode, des del reflector, en la direcció del fil prim, els electrons es mouen a través del cub, el cristall.
Aquest cristall semiconductor és l'element principal del LED. Aquí té una mida de 0,3 per 0,3 per 0,25 mm. El cristall està connectat a l'ànode mitjançant un pont de filferro prim.El cos de polímer és alhora una lent transparent que enfoca la llum en una determinada direcció, obtenint així un angle de divergència limitat del feix de llum.
Avui dia, els LED vénen en tots els colors de l'arc de Sant Martí, des de l'ultraviolat i el blanc fins al vermell i l'infraroig. Els més comuns són els colors LED vermell, taronja, groc, verd, blau i blanc. I el color de la purpurina aquí no està determinat pel color de la caixa!
El color depèn de la longitud d'ona dels fotons emesos per la unió pn. Per exemple, el color vermell d'un LED vermell té una longitud d'ona característica de 610 a 760 nm. La longitud d'ona, al seu torn, depèn del material que es va utilitzar en la fabricació d'una peça determinada semiconductor per a aquest LED, així, per aconseguir un color del vermell al groc, s'utilitzen impureses d'alumini, indi, gal·li i fòsfor.
Per obtenir colors del verd al blau: nitrogen, gal·li, indi. Per obtenir un color blanc, s'afegeix un fòsfor especial al cristall, que amb l'ajuda converteix el color blau en blanc. fenòmens de fotoluminescència.
Vegeu també: Per què s'ha de connectar el LED mitjançant una resistència