Ang buong anyo ng LED ay Light Emitting Diode. Ang mga LED ay espesyal na uri ng semiconductor diode na naglalabas ng liwanag bilang tugon sa isang potensyal na pagkakaiba na inilapat sa kanilang mga terminal, kaya tinawag na light emitting diode. Tulad ng isang normal na diode LEDs ay mayroon ding dalawang terminal na may polarity, katulad ng anode at katod. Upang maipaliwanag ang isang LED, ang isang potensyal na pagkakaiba o isang boltahe ay inilalapat sa mga terminal ng anode at cathode nito.
Ngayon, ang mga LED ay malawakang ginagamit para sa paggawa ng mataas na maliwanag na state-of-the-art na LED lamp. Ang mga ito ay sikat din na ginagamit para sa paggawa ng mga pandekorasyon na LED string light, at LED indicator.
Maikling Kasaysayan
Sa kabila ng katotohanan na ang mga LED ay itinuturing na isang produkto ng high-tech na industriya ng semiconductor ngayon, ang kanilang nag-iilaw na ari-arian ay unang nakilala maraming maraming taon na ang nakalilipas. Ang unang taong nakapansin ng LED light effect ay isa sa mga inhinyero ni Marconi, si H. J. Round, na kilala rin sa ilang vacuum tube at mga imbensyon sa radyo. Natuklasan niya ito noong taong 1907 habang nagsasaliksik kasama si Marconi sa mga point-contact crystal detector.
Noong 1907, ang Electrical World magazine ang unang nag-ulat sa mga tagumpay na ito. Ang konsepto ng LED ay nanatiling tulog sa loob ng ilang taon hanggang sa muling natuklasan noong 1922 ng Russian scientist na si O.V. Losov.
Si Losov ay nanirahan sa Leningrad, kung saan siya ay kalunus-lunos na napatay noong World War 2. Posibleng karamihan sa kanyang mga disenyo ay nawala sa digmaan. Bagaman nag-file siya ng kabuuang apat na patent sa pagitan ng mga taon ng 1927 at 1942, ang kanyang pananaliksik ay hindi nakilala hanggang pagkatapos ng kanyang kamatayan.
Ang konsepto ng LED ay muling lumitaw noong 1951, nang ang isang grupo ng mga siyentipiko sa ilalim ng K. Lehovec ay nagsimulang mag-imbestiga sa epekto. Ang pagsisiyasat ay nagpatuloy sa paglahok ng iba pang mga organisasyon at mga mananaliksik, kabilang si W. Shockley (imbentor ng transistor). Sa kalaunan, ang konsepto ng LED ay sumailalim sa makabuluhang refinement at nagsimulang i-komersyal noong huling bahagi ng 1960s.
Aling Materyal na Semiconductor ang ginagamit sa isang LED Junction?
Sa esensya, ang mga light-emitting diode ay isang espesyal na PN junction na ginawa gamit ang isang compound semiconductor.
Ang Silicon at germanium ay ang dalawang pinaka-malawak na ginagamit na semiconductors, gayunpaman dahil ang mga ito ay mga elemento lamang, ang mga LED ay hindi maaaring gawin mula sa kanila.
Sa kabaligtaran, ang mga materyales tulad ng gallium arsenide, gallium phosphide, at indium phosphide na pinagsasama ang dalawa o higit pang mga elemento ay madalas na ginagamit upang gumawa ng mga LED. Ang Gallium arsenide, halimbawa, ay may valency na tatlo at ang arsenic ay may valency na lima, at samakatuwid, pareho ay inuri bilang pangkat III -V semiconductors.
Ang mga materyales na kabilang sa pangkat III-V ay maaari ding gamitin upang lumikha ng iba pang compound semiconductors.
Kapag ang semiconductor junction ay forward biased, ang mga butas mula sa P-type na rehiyon at mga electron mula sa N-type na rehiyon ay pumapasok sa junction at nagsasama, tulad ng gagawin nila sa isang normal na diode.
Ang kasalukuyang gumagalaw sa junction sa ganitong paraan.
Ang enerhiya ay inilabas bilang isang resulta, ang ilan ay ibinubuga tulad ng mga photon (liwanag). Upang matiyak na ang pinakamaliit na dami ng mga photon (liwanag) ay naa-absorb ng istraktura, ang P-side ng junction, na gumagawa ng karamihan ng liwanag sa karamihan ng mga kaso, ay nakaposisyon na pinakamalapit sa ibabaw ng device.
Ang junction ay kailangang ganap na na-optimize at ang mga tamang materyales ay kailangang gamitin upang lumikha ng nakikitang liwanag. Ang infrared na rehiyon ng spectrum ay kung saan ang purong gallium arsenide ay nagpapalabas ng enerhiya nito.
Paano nakukuha ng mga LED ang kanilang mga Kulay
Ang aluminyo ay ipinakilala sa semiconductor upang makagawa ng aluminum gallium arsenide, na naglilipat ng LED light sa maliwanag na pulang dulo ng spectrum (AIGaAs).
Ang pulang ilaw ay maaari ding gawin sa pamamagitan ng pagdaragdag ng posporus.
Iba't ibang mga materyales ang ginagamit para sa iba pang mga kulay ng LED. Halimbawa, ang gallium phosphide ay naglalabas ng berdeng ilaw, habang ang dilaw at orange na ilaw ay ginawa ng aluminum indium gallium phosphide. Ang karamihan ng mga LED ay gawa sa gallium semiconductors.
Ang mga LED ay Ginawa gamit ang Dalawang Structure
Ang surface-emitting diode at ang edge-emitting diode, na makikita sa Fig. Ang 1 A at B, ayon sa pagkakabanggit, ay ang dalawang pangunahing arkitektura na ginagamit para sa mga LED. Ang surface-emitting diode ang pinakasikat sa kanila dahil gumagawa ito ng liwanag sa mas malawak na anggulo.
Pagkatapos ng pagmamanupaktura, ang istraktura ng LED ay kailangang ilakip sa paraang ligtas itong magamit nang walang anumang pinsala sa LED.
Ang karamihan sa maliliit na LED indicator ay naka-encapsulated sa isang epoxy glue na may refractive index na nasa pagitan ng semiconductor at ng nakapaligid na hangin (tingnan ang Fig. 2 sa ibaba). Ang diode ay kaya perpektong pinangangalagaan, at ang ilaw ay inililipat sa panlabas na mundo sa pinaka-epektibong paraan.
Detalye ng LED Forward Voltage (VF).
Dahil ang mga LED ay kasalukuyang sensitibong mga aparato, ang inilapat na boltahe ay hindi dapat lumampas sa minimum na forward voltage spec ng LED. Ang pagtutukoy ng pasulong na boltahe ng isang LED (VF) ay ang pinakamainam na antas ng boltahe na maaaring magamit upang maipaliwanag ang LED nang ligtas at maliwanag. Kung ang kasalukuyang ay lumampas sa forward voltage spec ng LED, ang LED ay masusunog at permanenteng masisira.
Kung sakaling, ang supply boltahe ay mas mataas kaysa sa pasulong na boltahe ng LED, ang isang kinakalkula na risistor ay ginagamit sa serye na may supply upang limitahan ang kasalukuyang sa LED. Tinitiyak nito na ang LED ay nakakapag-ilaw nang ligtas nang may pinakamainam na liwanag.
Ang pasulong na boltahe na halaga ng karamihan sa mga LED ngayon ay nasa paligid ng 3.3 V. Pula man, berde o dilaw na LED, ang lahat ay karaniwang maaaring iluminado sa pamamagitan ng paglalapat ng 3.3 V sa kanilang anode at cathode terminal.
Ang supply boltahe sa LED ay dapat na isang DC. Maaari ding gumamit ng AC ngunit ang LED ay dapat na may rectifier diode na konektado dito. Tinitiyak nito na ang pagbabago ng polarity ng AC boltahe ay hindi nagdudulot ng anumang pinsala sa LED.
Nililimitahan ang Kasalukuyan
Ang mga LED, tulad ng mga normal na diode, ay walang likas na limitasyon sa kasalukuyang. Bilang resulta, kung direktang konektado ito sa isang baterya, masusunog ito.
Kung ang supply DC ay nasa paligid ng 3.3 V kung gayon ang LED ay hindi mangangailangan ng isang nililimitahan na risistor. Gayunpaman kung ang supply boltahe ay mas mataas kaysa sa 3.3 V, kung gayon ang isang risistor ay kinakailangan sa serye na may LED terminal.
Ang risistor ay maaaring konektado alinman sa serye sa anode terminal ng LED, o sa cathode terminal ng LED.
Upang maiwasan ang pinsala, ang isang risistor ay dapat na konektado sa circuit upang makontrol ang kasalukuyang. Normal indicator ang mga LED ay may pinakamataas na kasalukuyang detalye na humigit-kumulang 20 mA; kung ang kasalukuyang ay limitado sa ibaba nito, ang liwanag na output ng LED ay bababa nang proporsyonal.
Tulad ng inilalarawan sa Fig. 3 sa itaas, ang boltahe sa LED mismo ay maaaring kailangang isaalang-alang habang tinatantya ang dami ng kasalukuyang natupok. Dahil kung ang boltahe ay tumaas ang kasalukuyang pagkonsumo ay tataas din ng proporsyonal.
Ang formula para sa pagkalkula ng paglilimita ng risistor ay ibinigay sa ibaba:
R = V - LED FWD V / LED Current
- Dito kinakatawan ng V ang input DC supply.
- Ang LED FWD V ay ang pasulong na detalye ng boltahe ng LED.
- Ang kasalukuyang LED ay nagpapahiwatig ng pinakamataas na kasalukuyang kapasidad ng paghawak ng LED.
Ipagpalagay natin ang V = 12 V, LED FWD V = 3.3 V, at LED current = 20 mA, kung gayon ang halaga ng R ay maaaring malutas sa sumusunod na paraan:
R = 12 - 3.3 / 0.02 = 435 Ohms, ang pinakamalapit na karaniwang halaga ay 470 Ohms.
Ang wattage ay magiging = 12 - 3.3 x 0.02 = 0.174 watts o isang 1/4 watt lang ang gagawin.
