Den fullständiga formen av LED är Light Emitting Diode. Lysdioder är en speciell typ av halvledardioder som avger ljus som svar på en potentialskillnad som appliceras över deras terminaler, därav namnet lysdiod. Precis som en vanlig diod har även lysdioder två poler med polaritet, nämligen anod och katod. För att tända en lysdiod appliceras en potentialskillnad eller en spänning över dess anod- och katodterminaler.

“bipolär stegmotor drivrutins kretsschema ”

Idag används lysdioder i stor utsträckning för att tillverka toppmoderna LED-lampor med hög ljusstyrka. Dessa används också populärt för tillverkning av dekorativa LED-slingor och LED-indikatorer.

Kortfattad bakgrund

Trots det faktum att lysdioder anses vara en produkt från den högteknologiska halvledarindustrin idag, identifierades deras belysningsegenskap ursprungligen för många många år sedan. Den första personen som lade märke till LED-ljuseffekten var en av Marconis ingenjörer, H. J. Round, som också är känd för flera uppfinningar av vakuumrör och radio. Han råkar upptäcka detta år 1907 när han forskar med Marconi om punktkontaktkristalldetektorer.

1907 var tidningen Electrical World den första som rapporterade om dessa genombrott. LED-konceptet förblev vilande i flera år tills det återupptäcktes 1922 av den ryska vetenskapsmannen O.V. Losov.

Losov bodde i Leningrad, där han dödades tragiskt under andra världskriget. Det är möjligt att de flesta av hans mönster gick förlorade i kriget. Även om han lämnade in totalt fyra patent mellan åren 1927 och 1942, erkändes hans forskning inte förrän efter hans död.

LED-konceptet dök upp igen 1951, när en grupp forskare under K. Lehovec började undersöka effekten. Undersökningen fortsatte med deltagande av andra organisationer och forskare, inklusive W. Shockley (transistorns uppfinnare). Så småningom genomgick LED-konceptet betydande förfining och började kommersialiseras i slutet av 1960-talet.

Vilket halvledarmaterial används i en LED Junction?

I huvudsak är ljusemitterande dioder en specialiserad PN-övergång gjord med en sammansatt halvledare.

Kisel och germanium är de två mest använda halvledarna, men eftersom dessa bara är element kan lysdioder inte tillverkas av dem.

Omvänt används ofta material som galliumarsenid, galliumfosfid och indiumfosfid som kombinerar två eller flera element för att tillverka lysdioder. Galliumarsenid, till exempel, har en valens på tre och arsenik har en valens på fem, och därför klassificeras båda som grupp III-V-halvledare.

Material som tillhör grupp III-V kan också användas för att skapa andra sammansatta halvledare.

När en halvledarövergång är framåtspänd, kommer hål från området av P-typ och elektroner från området av N-typ in i övergången och kombineras, precis som de skulle göra i en vanlig diod.

“butiker som säljer elektroniska komponenter ”

Ström rör sig genom korsningen på detta sätt.

Energi frigörs som ett resultat, varav en del emitteras som fotoner (ljus). För att garantera att minsta mängd fotoner (ljus) absorberas av strukturen, placeras P-sidan av korsningen, som producerar huvuddelen av ljuset i de flesta fall, närmast enhetens yta.

Det krävs att korsningen är perfekt optimerad och rätt material måste användas för att skapa synligt ljus. Det infraröda området av spektrumet är där ren galliumarsenid avger sin energi.

Hur lysdioder får sina färger

Aluminium introduceras till halvledaren för att producera aluminium galliumarsenid, som flyttar LED-ljuset till den klarröda änden av spektrumet (AIGAAs).

Rött ljus kan också produceras genom att tillsätta fosfor.

Olika material används för andra LED-färger. Till exempel avger galliumfosfid grönt ljus, medan gult och orange ljus produceras av aluminiumindiumgalliumfosfid. De flesta lysdioder är gjorda av galliumhalvledare.

Lysdioder är tillverkade med två strukturer

Den ytemitterande dioden och den kant-emitterande dioden, som ses i Fig. 1 A respektive B är de två primära arkitekturerna som används för lysdioder. Den ytemitterande dioden är den mest populära av dem eftersom den producerar ljus över en bredare vinkel.

Efter tillverkningen måste LED-strukturen omslutas på ett sådant sätt att den kan användas säkert utan att lysdioden skadas.

Majoriteten av de små LED-indikatorerna är inkapslade i ett epoxilim med ett brytningsindex som ligger någonstans mellan halvledarens och den omgivande luftens (se fig. 2 nedan). Dioden är därmed perfekt skyddad och ljuset överförs till den yttre världen på det mest effektiva sättet.

LED Forward Voltage (VF) Specifikation

Eftersom lysdioder är strömkänsliga enheter får den pålagda spänningen aldrig överstiga den lägsta framspänningsspecifikationen för lysdioden. Framspänningsspecifikationen för en lysdiod (VF) är helt enkelt den optimala spänningsnivån som kan användas för att belysa lysdioden säkert och starkt. Om strömmen överstiger framspänningsspecifikationen för lysdioden kommer lysdioden att brinna och skadas permanent.

Om matningsspänningen är högre än framspänningen för lysdioden, används ett beräknat motstånd i serie med matningen för att begränsa strömmen till lysdioden. Detta säkerställer att lysdioden kan tändas säkert med optimal ljusstyrka.

Framspänningsvärdet för de flesta lysdioder idag är cirka 3,3 V. Oavsett om det är en röd, en grön eller en gul lysdiod, kan alla vanligtvis tändas genom att applicera 3,3 V över deras anod- och katodanslutningar.

Matningsspänningen till lysdioden måste vara en DC. En AC kan också användas men då bör lysdioden ha likriktardiod kopplad till sig. Detta säkerställer att polariteten hos AC-spänningen inte skadar lysdioden.

Begränsande ström

Lysdioder har, precis som vanliga dioder, ingen inneboende strömbegränsning. Som ett resultat, om det är anslutet direkt över ett batteri, kommer det att brännas.

Om matningen DC är runt 3,3 V kommer lysdioden inte att kräva något begränsningsmotstånd. Men om matningsspänningen är högre än 3,3 V, kommer ett motstånd att krävas i serie med LED-terminalen.

Motståndet kan anslutas antingen i serie med anodterminalen på lysdioden eller med katodterminalen på lysdioden.

För att undvika skador måste ett motstånd anslutas till kretsen för att styra strömmen. Normala indikatorlampor har en maximal strömspecifikation på ungefär 20 mA; om strömmen begränsas under detta kommer lysdiodens ljuseffekt att minska proportionellt.

Som illustreras i Fig. 3 ovan kan spänningen över själva lysdioden behöva beaktas när man uppskattar mängden ström som förbrukas. För om spänningen ökar kommer även strömförbrukningen att öka proportionellt.

Formeln för att beräkna begränsningsmotståndet är enligt nedan: