Den fulle formen for LED er lysemitterende diode. LED-er er en spesiell type halvlederdioder som sender ut lys som svar på en potensiell forskjell påført over terminalene deres, derav navnet lysdiode. Akkurat som en vanlig diode har også LED-er to poler med polaritet, nemlig anode og katode. For å lyse opp en LED påføres en potensialforskjell eller en spenning over dens anode- og katodeterminaler.

I dag brukes LED i stor utstrekning til produksjon av toppmoderne LED-lamper med høy lysstyrke. Disse er også populært brukt til å produsere dekorative LED-lys og LED-indikatorer.

Kort historie

Til tross for at lysdioder regnes som et produkt fra den høyteknologiske halvlederindustrien i dag, ble deres lysende egenskap først identifisert for mange mange år siden. Den første personen som la merke til LED-lyseffekten var en av Marconis ingeniører, H. J. Round, som også er kjent for flere vakuumrør- og radiooppfinnelser. Han oppdaget dette tilfeldigvis i 1907 mens han forsket sammen med Marconi på punktkontakt-krystalldetektorer.

I 1907 var magasinet Electrical World det første som rapporterte om disse gjennombruddene. LED-konseptet forble sovende i flere år til det ble gjenoppdaget i 1922 av den russiske forskeren O.V. Losov.

Losov var bosatt i Leningrad, hvor han på tragisk vis ble drept i andre verdenskrig. Det er mulig at de fleste av designene hans gikk tapt i krigen. Selv om han sendte inn totalt fire patenter mellom årene 1927 og 1942, ble hans forskning ikke anerkjent før etter hans død.

LED-konseptet dukket opp igjen i 1951, da en gruppe forskere under K. Lehovec begynte å undersøke effekten. Undersøkelsen fortsatte med deltagelse av andre organisasjoner og forskere, inkludert W. Shockley (oppfinneren av transistoren). Etter hvert gjennomgikk LED-konseptet betydelig foredling og begynte å bli kommersialisert på slutten av 1960-tallet.

Hvilket halvledermateriale brukes i et LED-kryss?

I hovedsak er lysemitterende dioder et spesialisert PN-kryss laget ved hjelp av en sammensatt halvleder.

Silisium og germanium er de to mest brukte halvlederne, men siden disse bare er elementer, kan ikke lysdioder lages av dem.

Omvendt blir materialer som galliumarsenid, galliumfosfid og indiumfosfid som kombinerer to eller flere elementer ofte brukt til å lage lysdioder. Galliumarsenid, for eksempel, har en valens på tre og arsen har en valens på fem, og derfor er begge klassifisert som gruppe III-V-halvledere.

Materialer som tilhører gruppe III-V kan også brukes til å lage andre sammensatte halvledere.

Når et halvlederkryss er forspent, kommer hull fra P-type-området og elektroner fra N-type-området inn i krysset og kombineres, akkurat som de ville gjort i en vanlig diode.

Strøm beveger seg gjennom krysset på denne måten.

Energi frigjøres som et resultat, hvorav noen sendes ut som fotoner (lys). For å garantere at minst mulig fotoner (lys) absorberes av strukturen, er P-siden av krysset, som produserer mesteparten av lyset i de fleste tilfeller, plassert nærmest enhetens overflate.

Det kreves at krysset er perfekt optimalisert og de riktige materialene må brukes for å skape synlig lys. Det infrarøde området av spekteret er der rent galliumarsenid avgir sin energi.

Hvordan LED får fargene sine

Aluminium introduseres til halvlederen for å produsere aluminium galliumarsenid, som skifter LED-lyset inn i den knallrøde enden av spekteret (AIGAAs).

“hva er en måte som vekselstrøm ”

Rødt lys kan også produseres ved å tilsette fosfor.

Ulike materialer brukes til andre LED-farger. For eksempel avgir galliumfosfid grønt lys, mens gult og oransje lys produseres av aluminiumindiumgalliumfosfid. De fleste lysdioder er laget av galliumhalvledere.

LED er produsert med to strukturer

Den overflate-emitterende diode og den kant-emitterende diode, som er vist i fig. 1 A og B, henholdsvis, er de to primære arkitekturene som brukes for lysdioder. Den overflateemitterende dioden er den mest populære av dem siden den produserer lys over en bredere vinkel.

Etter produksjon må LED-strukturen omsluttes på en slik måte at den trygt kan brukes uten skade på LED.

“hva er bridge i nettverk ”

De fleste av de bittesmå LED-indikatorene er innkapslet i et epoksylim med en brytningsindeks som ligger et sted mellom halvlederens og den omgivende luften (se fig. 2 nedenfor). Dioden er dermed perfekt beskyttet, og lyset overføres til den ytre verden på den mest effektive måten.

LED Forward Voltage (VF) spesifikasjon

Siden lysdioder er strømfølsomme enheter, må den påførte spenningen aldri overskride minimum fremspenningsspesifikasjonen til lysdioden. Foroverspenningsspesifikasjonen til en LED (VF) er ganske enkelt det optimale spenningsnivået som kan brukes til å lyse LED-en trygt og sterkt. Hvis strømmen overskrider spenningsspesifikasjonen til lysdioden, vil lysdioden brenne og bli permanent skadet.

I tilfelle forsyningsspenningen er høyere enn fremspenningen til LED-en, brukes en beregnet motstand i serie med forsyningen for å begrense strømmen til LED-en. Dette sikrer at LED-en kan lyse trygt med optimal lysstyrke.

Foroverspenningsverdien til de fleste LED-er i dag er rundt 3,3 V. Enten det er en rød, en grønn eller en gul LED, kan alle vanligvis belyses ved å bruke 3,3 V over deres anode- og katodeterminaler.

Forsyningsspenningen til LED-en må være en DC. En AC kan også brukes, men da bør LED-en ha likeretterdiode koblet til seg. Dette sikrer at polariteten til AC-spenningen ikke skader LED-en.

Begrensende strøm

LED, akkurat som vanlige dioder, har ingen iboende strømbegrensning. Som et resultat, hvis det er koblet direkte over et batteri, vil det bli brent.

Hvis strømforsyningen er rundt 3,3 V, vil ikke LED-en kreve en begrensende motstand. Men hvis forsyningsspenningen er høyere enn 3,3 V, vil det være nødvendig med en motstand i serie med LED-terminal.

Motstanden kan kobles enten i serie med anodeterminalen til LED, eller med katodeterminalen til LED.

For å unngå skade må en motstand kobles til kretsen for å kontrollere strømmen. Normale indikatorlamper har en maksimal strømspesifikasjon på omtrent 20 mA; hvis strømmen begrenses under dette, vil lyseffekten til LED-en reduseres proporsjonalt.

Som illustrert i fig. 3 ovenfor, kan det være nødvendig å vurdere spenningen over selve LED-en mens man estimerer mengden strøm som forbrukes. For hvis spenningen øker vil strømforbruket også øke proporsjonalt.

Formelen for beregning av begrensende motstand er som gitt nedenfor:

R = V - LED FWD V / LED Strøm