Under Hood of LEDs (Light Emitting Diodes)

Under fläkten av lysdioder (ljusdioder) - Foto av Tudor; Flickr

Introduktion till LED

LED-lampor, eller ljusdioder, blirmer och mer vanligt. Har använts under en tid i produkter som digitala klockor, fjärrkontroller och bromsljus, ses de nu i många fler applikationer som HD-TV och som ersättare för standard glödlampor i kontor och hus.

LED-lampor har inga filament, och så får du inte lika het som glödlampor; Eftersom det inte finns någon glödlampa att bränna ut, de också håller mycket längre. Eftersom de är väldigt små passar de snyggt i elektroniska kretsar. Men hur fungerar de?

Hur fungerar en diod?

En diod är en halvledare, som är ett material som kan el. Ledarmaterialet som vanligen används för att skapa lysdioder kallas aluminium-galium-arsenid. Detta har ytterligare atomer tillagt (dopning), vilket gör det mer ledande.

Om extra elektroner läggs till halvledaren kallas det N-typmaterial; detta ger det extra negativt laddad partiklar. De fria elektronerna flyttar sedan från en negativ till ett positivt laddat område.

Om extra hål läggs till en halvledare är det känt som P-typmaterial, eftersom det har extra positivt laddade partiklar. Elektronerna rör sig mellan hålen, från ett negativt till ett positivt laddat område, vilket innebär att hålen själva verkar flytta från en positivt laddad till en negativt laddad yta.

I uttömningszonen kan en laddning inte flöda, eftersom alla hål är fyllda med elektroner, och det finns båda inga hål för fria elektroner att flytta till och inga fria elektroner ska röra sig.

Om du matar tillräckligt med spänning till dioden, kopplar du N-typens sida till den negativa änden av en krets (katod) och P-typen till den positiva änden (anod), de fria elektronerna rör sig från N-typen till materialet av P-typ, och hålen rör sig från P-typ till material av N-typ.

Detta gör att uttömningszonen försvinner och laddningen rör sig över dioden och skapar ljus.

Hur skapar man synligt ljus?

Ljus består av fotonpartiklar, som släpps när elektronerna rör sig. I en diod, när en fri elektron från materialet N-typ faller in i ett hål från materialet av P-typ, frigörs energi som en foton; Ju större droppe desto högre är frekvensen av energi som frisätts av fotonen.

När man exempelvis gör fjärrkontroller med infälld är droppen mycket liten, vilket betyder att fotonfrekvensen är mycket låg och det skapade ljuset kan inte ses.

Fördelar med LED

LED-lampor - Light Emitting Diodes

Allt detta innebär att lysdioderna skapar ljus mycket billigt och över hela det synliga spektret.

I standard glödlampor är upp till 90% av den energi som skapas förlorad för värme, och i kompakta fluorescenter den siffran är 80%, men i LED, eftersom det inte finns någonfilament att värma upp, nästan all den energi som skapas går till att producera ljus. Det betyder också att lysdioder kan användas i situationer där avgivning av värme skulle vara skadlig för applikationen.

LED-lampor är också mycket hållbara än glödlamporglödlampor som de är tillverkade inom epoxiharts, och eftersom de är fasta enheter, utan rörliga delar, är de mycket mindre benägna att funktionsfel. Eftersom de har så långa liv, använder mycket lite energi, och kan vara mycket små, de visar sig mer och mer populära.