Plná forma LED je svetelná dióda. LED diódy sú špeciálnym typom polovodičových diód, ktoré vyžarujú svetlo v reakcii na potenciálny rozdiel aplikovaný na ich svorky, preto sa nazýva dióda vyžarujúca svetlo. Rovnako ako bežná dióda majú aj LED diódy dva vývody s polaritou, a to anódu a katódu. Na osvetlenie LED sa na anódové a katódové svorky privádza potenciálny rozdiel alebo napätie.

Dnes sa LED diódy vo veľkej miere používajú na výrobu vysoko jasných najmodernejších LED lámp. S obľubou sa používajú aj na výrobu dekoratívnych LED reťazových svetiel a LED indikátorov.

Stručná história

Napriek tomu, že LED diódy sú dnes považované za produkt high-tech polovodičového priemyslu, ich svetelná vlastnosť bola pôvodne identifikovaná pred mnohými rokmi. Prvý, kto si všimol LED svetelný efekt, bol jeden z Marconiho inžinierov H. J. Round, ktorý je známy aj niekoľkými vynálezmi elektróniek a rádií. Náhodou to objavil v roku 1907 pri výskume s Marconim na bodových kontaktných kryštálových detektoroch.

V roku 1907 časopis Electrical World ako prvý informoval o týchto objavoch. Koncept LED zostal nečinný niekoľko rokov, kým ho v roku 1922 znovu neobjavil ruský vedec O.V. Losov.

Losov býval v Leningrade, kde tragicky zahynul v 2. svetovej vojne. Je možné, že väčšina jeho návrhov sa vo vojne stratila. Hoci v rokoch 1927 až 1942 podal celkovo štyri patenty, jeho výskum bol uznaný až po jeho smrti.

Koncept LED sa znovu objavil v roku 1951, keď skupina vedcov pod vedením K. Lehovca začala tento efekt skúmať. Vyšetrovanie pokračovalo za účasti ďalších organizácií a výskumníkov, vrátane W. Shockleyho (vynálezca tranzistora). Nakoniec koncept LED prešiel výrazným zdokonalením a koncom 60. rokov sa začal komercializovať.

Ktorý polovodičový materiál sa používa v spoji LED?

Svetelné diódy sú v podstate špecializovaným PN prechodom vyrobeným pomocou zloženého polovodiča.

Kremík a germánium sú dva najpoužívanejšie polovodiče, no keďže ide len o prvky, LED diódy z nich nemožno vyrobiť.

Naopak, materiály ako arzenid gália, fosfid gália a fosfid india, ktoré kombinujú dva alebo viac prvkov, sa často používajú na výrobu LED diód. Napríklad arzenid gália má valenciu tri a arzén päť, a preto sú obe klasifikované ako polovodiče skupiny III-V.

Materiály patriace do skupiny III-V možno použiť aj na vytvorenie iných zložených polovodičov.

Keď je polovodičový prechod predpätý dopredu, diery z oblasti typu P a elektróny z oblasti typu N vstupujú do spojenia a spájajú sa, rovnako ako v normálnej dióde.

Prúd prechádza cez križovatku týmto spôsobom.

Výsledkom je uvoľnenie energie, z ktorej niektoré sú emitované ako fotóny (svetlo). Aby sa zaručilo, že štruktúra absorbuje čo najmenej fotónov (svetla), P-strana spojenia, ktorá vo väčšine prípadov produkuje väčšinu svetla, je umiestnená najbližšie k povrchu zariadenia.

Križovatka musí byť dokonale optimalizovaná a na vytvorenie viditeľného svetla je potrebné použiť správne materiály. Infračervená oblasť spektra je miesto, kde čistý arzenid gália vyžaruje svoju energiu.

Ako LED diódy získavajú svoje farby

Hliník sa zavádza do polovodiča, aby sa vytvoril arzenid hliníka a gália, ktorý posúva svetlo LED do jasne červeného konca spektra (AIGaA).

Červené svetlo sa dá vyrobiť aj pridaním fosforu.

Pre iné farby LED sa používajú rôzne materiály. Napríklad fosfid gália vyžaruje zelené svetlo, zatiaľ čo žlté a oranžové svetlo vytvára fosfid hlinitý a indium-gálium. Väčšina LED diód je vyrobená z gálových polovodičov.

“zosilňovač push push triedy ab ”

LED diódy sú vyrábané s dvoma štruktúrami

Povrchovo vyžarujúca dióda a okrajovo vyžarujúca dióda, ktoré sú znázornené na obr. 1A a B sú dve primárne architektúry používané pre LED. Povrchovo vyžarujúca dióda je najobľúbenejšia z nich, pretože produkuje svetlo v širšom uhle.

Po výrobe je potrebné štruktúru LED uzavrieť tak, aby sa dala bezpečne používať bez poškodenia LED.

Väčšina malých LED indikátorov je zaliata v epoxidovom lepidle s indexom lomu, ktorý leží niekde medzi indexom lomu polovodiča a indexom lomu okolitého vzduchu (pozri obr. 2 nižšie). Dióda je tak dokonale chránená a svetlo je prenášané do vonkajšieho sveta najefektívnejším spôsobom.

Špecifikácia predného napätia LED (VF).

Keďže LED diódy sú zariadenia citlivé na prúd, použité napätie nesmie nikdy presiahnuť špecifikáciu minimálneho dopredného napätia LED. Špecifikácia predného napätia LED (VF) je jednoducho optimálna úroveň napätia, ktorú možno použiť na bezpečné a jasné osvetlenie LED. Ak prúd prekročí špecifikáciu predného napätia LED, LED sa spáli a natrvalo sa poškodí.

V prípade, že napájacie napätie je vyššie ako predné napätie LED, vypočítaný odpor sa použije v sérii s napájaním na obmedzenie prúdu do LED. To zaisťuje, že LED je schopná bezpečne svietiť s optimálnym jasom.

Hodnota dopredného napätia väčšiny LED je dnes okolo 3,3 V. Či už ide o červenú, zelenú alebo žltú LED, všetky sa zvyčajne dajú rozsvietiť privedením 3,3 V cez ich anódové a katódové svorky.

Napájacie napätie LED musí byť jednosmerné. Je možné použiť aj AC, ale potom by k LED mala byť pripojená usmerňovacia dióda. To zaisťuje, že zmena polarity striedavého napätia nespôsobí žiadne poškodenie LED.

Obmedzujúci prúd

LED diódy, rovnako ako bežné diódy, nemajú žiadne vlastné obmedzenie prúdu. V dôsledku toho, ak je pripojený priamo cez batériu, bude spálený.

Ak je napájací jednosmerný prúd okolo 3,3 V, LED nebude vyžadovať obmedzovací odpor. Ak je však napájacie napätie vyššie ako 3,3 V, potom bude potrebný odpor v sérii so svorkou LED.

Rezistor môže byť zapojený buď do série s anódovou svorkou LED, alebo s katódovou svorkou LED.

Aby nedošlo k poškodeniu, musí byť k obvodu pripojený odpor na riadenie prúdu. Normálne indikátory LED majú špecifikáciu maximálneho prúdu približne 20 mA; ak je prúd obmedzený pod túto hodnotu, svetelný výkon LED sa úmerne zníži.

Ako je znázornené na obr. 3 vyššie, napätie na samotnej LED môže byť potrebné zvážiť pri odhadovaní množstva spotrebovaného prúdu. Pretože ak sa napätie zvýši, úmerne sa zvýši aj spotreba prúdu.

Vzorec na výpočet obmedzujúceho odporu je uvedený nižšie:

R = V - LED FWD V / LED Prúd