Zařízení a princip činnosti LED
V žárovkách světlo pochází z horkého až bílého wolframového vlákna, v podstatě z tepla. Jako žhavé uhlíky v peci, rozžhavené žhavícím účinkem elektrického proudu, kdy elektrony rychle oscilují a srážejí se s uzly krystalové mřížky vodivého kovu a zároveň vyzařují viditelné světlo, které však představuje jen menší než 15 % z celkové spotřebované elektrické energie, která pohání lampu...
LED diody, na rozdíl od žárovek, nevyzařují světlo vůbec kvůli teplu, ale kvůli zvláštnosti jejich konstrukce, která je zaměřena hlavně na to, aby současná energie šla přesně k emisi světla o určité vlnové délce. Výsledkem je, že účinnost LED jako zdroje světla přesahuje 50 %.
Proud zde teče přes p-n křižovatku, přičemž při přechodu dochází k rekombinaci elektronů a děr s emisí fotonů (kvant) viditelného světla o určité frekvenci a tedy o určité barvě.
Každá LED je v zásadě uspořádána následovně.Za prvé, jak je uvedeno výše, existuje přechod elektron-díra, který se skládá z polovodičů typu p (většina proudových nosičů jsou díry) a polovodičů typu n, které jsou ve vzájemném kontaktu (většina proudových nosičů je více elektrony).
Když je tímto přechodem přenášen proud v propustném směru, pak v místě kontaktu polovodičů dvou protilehlých typů dojde k přechodu náboje (nosiče náboje přeskakují mezi energetickými hladinami) z oblasti jednoho typu vodivosti do oblasti a. jiný typ vodivosti.
V tomto případě se elektrony se svým záporným nábojem spojují s ionty kladně nabitých děr. V tomto okamžiku se rodí fotony světla, jejichž frekvence je úměrná rozdílu energetických hladin atomů (výška potenciálové bariéry) mezi látkami na obou stranách přechodu.
Strukturálně se LED diody dodávají v různých formách. Nejjednodušší formou je pětimilimetrové tělo — čočka. Takové LED diody lze často nalézt jako indikační LED na různých domácích spotřebičích. V horní části je pouzdro LED ve tvaru čočky. Ve spodní části pouzdra je instalován parabolický reflektor (reflektor).
Na reflektoru je krystal, který vyzařuje světlo v místě, kde proud prochází pn přechodem. Od katody — k anodě, od reflektoru — ve směru tenkého drátu se elektrony pohybují přes krychli — krystal.
Tento polovodičový krystal je hlavním prvkem LED. Zde má velikost 0,3 x 0,3 x 0,25 mm. Krystal je spojen s anodou tenkým drátěným můstkem.Polymerové tělo je zároveň průhledná čočka, která zaostřuje světlo určitým směrem, čímž se získá omezený úhel divergence světelného paprsku.
Dnes se LED diody dodávají ve všech barvách duhy, od ultrafialové a bílé až po červenou a infračervenou. Nejběžnější jsou červené, oranžové, žluté, zelené, modré a bílé barvy LED. A barva třpytek zde není určena barvou pouzdra!
Barva závisí na vlnové délce fotonů emitovaných pn přechodem. Například červená barva červené LED má charakteristickou vlnovou délku 610 až 760 nm. Vlnová délka zase závisí na materiálu, který byl použit při výrobě konkrétního dílu polovodič Pro získání barvy od červené po žlutou se tedy používají nečistoty hliníku, india, galia a fosforu.
Chcete-li získat barvy od zelené po modrou - dusík, gallium, indium. Pro získání bílé barvy je do krystalu přidán speciální fosfor, který pomocí modré barvy změní barvu na bílou fotoluminiscenční jevy.
Viz také: Proč by měla být LED připojena přes odpor