Под капотом светодиодов (светоизлучающих диодов) - фото Tudor; Flickr
Введение в светодиоды
Светодиодные лампы или светоизлучающие диоды становятся все более распространенными. Некоторое время в таких продуктах, как цифровые часы, пульты дистанционного управления и стоп-сигналы, они теперь видны во многих других приложениях, таких как телевизоры высокой четкости, и в качестве замены стандартных ламп накаливания в офисах и домах.
Светодиоды не имеют нитей, и поэтому не становятся такими же горячими, как лампы накаливания; поскольку нет нити, чтобы выгорать, они также продолжаются намного дольше. Поскольку они очень малы, они прекрасно вписываются в электронные схемы. Но как они работают?
Как работает диод?
Диод - это полупроводник, который является материалом, способным проводить электричество. Материал проводника, обычно используемый для создания светодиодов, называется алюминий-галлий-арсенидом. Это добавляет к нему дополнительные атомы (легирование), что делает его более проводящим.
Если к полупроводнику добавляются дополнительные электроны, то он называется материалом N-типа; это дает дополнительные отрицательно заряженные частицы. Свободные электроны затем переходят от отрицательно к положительно заряженной области.
Если к полупроводнику добавляются дополнительные отверстия, он известен как материал типа P, так как он имеет дополнительные положительно заряженные частицы. Электроны перемещаются между отверстиями, от отрицательно до положительно заряженной области, что означает, что сами дыры, похоже, движутся от положительно заряженного до отрицательно заряженной области.
Когда материалы типа P и N-типа собраны вместе с электродами на каждом конце, создается диод, в котором электричество может течь только в одном направлении. Если вы не применяете какое-либо напряжение к диоду, электроны в материале N-типа заполняют отверстия в материале P-типа, что создает « зону истощения » в точке соединения двух слоев.
В зоне истощения заряд не может течь, поскольку все дыры заполнены электронами, и нет никаких отверстий для свободных электронов, чтобы двигаться, и никакие свободные электроны не двигались.
Если вы наложите достаточное напряжение на диод, подключив сторону N-типа к отрицательному концу схемы (катода), а P-тип к положительному концу (аноду), свободные электроны переместится от N-типа к материал P-типа, а отверстия перемещаются из P-типа в материал N-типа.
Это приводит к исчезновению зоны истощения, и заряд перемещается по диоду, создавая свет.
Как создать видимый свет?
Свет состоит из частиц фотона, которые высвобождаются при движении электронов. В диоде, когда свободный электрон из материала N-типа падает в отверстие из материала P-типа, энергия выделяется в виде фотона; чем больше падение, тем выше частота энергии, выделяемой фотоном.
Например, при создании, например, удаленных элементов управления, падение очень мало, что означает, что частота фотонов очень низкая, и созданный свет не может быть замечен.
Чтобы создать видимый свет, падение должно быть больше, создавая более высокую частоту. Частота фотона определяет цвет полученного света.
Преимущества светодиодов
Светодиоды - светоизлучающие диоды
Все это означает, что светодиоды создают свет очень дешево и по всему видимому спектру.
В стандартных лампах накаливания до 90% создаваемой энергии теряется до высокой температуры, а в компактных флуоресцентных лампах, которые составляют 80%, но в светодиодах, поскольку нет нити накала, почти вся энергия, создаваемая, идет в производство легкий. Это также означает, что светодиоды могут использоваться в ситуациях, когда выделение тепла может нанести ущерб приложению.
Светодиоды также намного более прочны, чем лампы накаливания, поскольку они изготовлены из эпоксидной смолы, а поскольку они являются твердотельными устройствами без движущихся частей, они имеют гораздо меньшую вероятность сбой. Поскольку у них такая долгая жизнь, они потребляют очень мало энергии и могут быть очень маленькими, они становятся все более популярными.