המכשיר ועיקרון הפעולה של LED

במנורות ליבון, האור מגיע מחוט טונגסטן חם עד לבן, בעיקרו של חום. כמו גחלים זוהרות בכבשן, מחוממות על ידי השפעת החימום של זרם חשמלי, כאשר אלקטרונים מתנודדים במהירות ומתנגשים בצמתים של סריג הגביש של מתכת מוליכה, ובו בזמן פולטים אור נראה, אשר, עם זאת, מייצג רק פחות מ-15% מסך האנרגיה החשמלית הנצרכת שמניעה את המנורה...

נורות לד, בניגוד למנורות ליבון, פולטות אור לא בגלל חום בכלל, אלא בגלל המוזרות של העיצוב שלהן, שמטרתה בעיקר להבטיח שהאנרגיה הנוכחית עוברת בדיוק לפליטת אור, באורך גל מסוים. כתוצאה מכך, היעילות של ה-LED כמקור אור עולה על 50%.

הזרם זורם כאן מעבר לצומת p-n, בעוד שבמעבר יש ריקומבינציה של אלקטרונים וחורים עם פליטת פוטונים (קוואנטה) של אור נראה בתדר מסוים ולכן בצבע מסוים.

כל LED מסודר בעצם כדלקמן.ראשית, כפי שצוין לעיל, ישנו צומת אלקטרונים-חור, המורכב ממוליכים למחצה מסוג p (רוב נושאי הזרם הם חורים) וממוליכים למחצה מסוג n שנמצאים במגע זה עם זה (יותר שרוב נושאי הזרם הם אלקטרונים).

כאשר זרם מועבר בכיוון קדימה דרך צומת זה, אז בנקודת המגע של מוליכים למחצה משני סוגים מנוגדים, מתרחש מעבר מטען (נושאי מטען קופצים בין רמות אנרגיה) מאזור של מוליכות מסוג אחד לאזור של סוג שונה של מוליכות.

במקרה זה, אלקטרונים עם המטען השלילי שלהם מתחברים עם יונים של חורים בעלי מטען חיובי. ברגע זה נולדים פוטונים של אור, שתדירותם פרופורציונלית להפרש ברמות האנרגיה של האטומים (גובה המחסום הפוטנציאלי) בין החומרים משני צידי המעבר.

מבחינה מבנית, נורות LED מגיעות במגוון צורות. הצורה הפשוטה ביותר היא גוף של חמישה מילימטר - עדשה. לעתים קרובות ניתן למצוא נוריות נוריות כאלה כנוריות חיווי במכשירי חשמל ביתיים שונים. בחלק העליון, בית ה-LED מעוצב כמו עדשה. רפלקטור פרבולי (רפלקטור) מותקן בחלק התחתון של הבית.

על הרפלקטור יש גביש הפולט אור בנקודה שבה הזרם עובר דרך צומת pn. מהקתודה - לאנודה, מהרפלקטור - לכיוון החוט הדק, האלקטרונים נעים דרך הקובייה - הגביש.

גביש מוליכים למחצה זה הוא המרכיב העיקרי של ה-LED. כאן הוא בגודל 0.3 על 0.3 על 0.25 מ"מ. הגביש מחובר לאנודה על ידי גשר תיל דק.גוף הפולימר הוא בו זמנית עדשה שקופה הממקדת את האור בכיוון מסוים, וכך מתקבלת זווית התרחבות מוגבלת של אלומת האור.

כיום, לדים מגיעים בכל צבעי הקשת, מאולטרה סגול ולבן ועד אדום ואינפרא אדום. הנפוצים ביותר הם צבעי LED אדום, כתום, צהוב, ירוק, כחול ולבן. וצבע הנצנצים כאן לא נקבע לפי צבע המארז!

הצבע תלוי באורך הגל של הפוטונים הנפלטים על ידי צומת pn. לדוגמה, לצבע האדום של LED אדום יש אורך גל אופייני של 610 עד 760 ננומטר. אורך הגל, בתורו, תלוי בחומר ששימש לייצור של חלק מסוים מוֹלִיך לְמֶחֱצָה עבור LED זה. לכן, כדי לקבל צבע מאדום לצהוב, משתמשים בזיהומים של אלומיניום, אינדיום, גליום וזרחן.

כדי להשיג צבעים מירוק לכחול - חנקן, גליום, אינדיום. כדי לקבל צבע לבן מוסיפים לבריסטל זרחן מיוחד שהופך בעזרתו את הצבע הכחול ללבן. תופעות פוטו-לומינסנציה.

ראה גם: למה צריך לחבר את ה-LED דרך נגד