Ki sa ki limyè Emitting Dyòd: Travay ak aplikasyon li yo
Dirije a se yon sous limyè semi-conducteurs ak de plon. Yon limyè -emisyon dyod te envante nan 1962 pa Nick Holonyak lè li te anplwaye pa General Electric. Dirije a se yon kalite inik nan dyod ak pwopriyete elektrik ki konparab ak sa yo ki nan yon dyod junction PN. Pakonsekan, dirije a pèmèt elektrisite koule nan yon direksyon pandan y ap bloke li nan lòt la. Mwens pase 1 mm2 se tout sa ki ap dirije a pran. Dyod yo travay nan yon varyete de pwojè elektrik ak elektwonik. Operasyon LED a ak itilizasyon li yo pral kouvri nan atik sa a.
Yon dyòd ki emèt limyè: ki sa li ye?
Yon dyod junction p-n sèvi kòm dyod -emisyon limyè. Li se yon fòm inik nan semi-conducteurs ak yon dyòd patikilyèman dope. Yon dyòd -emisyon limyè se yon aparèy ki emèt limyè lè li gen patipri.
De ti flèch ki endike emisyon limyè fè distenksyon ant senbòl ki ap dirije a ak yon senbòl dyod, se poutèt sa yo rele l yon LED (limyè -emisyon dyod). Ki ap dirije a gen de tèminal: katòd la (-), ak anod la (+). (-).
Senbòl ki ap dirije dirije Senbòl Konstriksyon an
Konstriksyon dirije se jistis dwat paske li fèt nan depo twa kouch materyèl semi-conducteurs sou yon substra. Twa kouch sa yo mete youn sou lòt, ak kouch anwo a se yon kouch kalite P-, kouch mitan an se yon kouch aktif, ak kouch anba a se yon kouch kalite N-. Estrikti a pèmèt yon moun wè twa zòn nan materyèl semi-conducteurs. Nan estrikti a, twou yo prezan nan rejyon P-tip, eleksyon yo prezan nan rejyon N-tip, epi tou de twou ak elektwon yo prezan nan rejyon aktif la.
Dirije a fiks paske pa gen okenn koule nan elektwon oswa twou lè yo pa bay okenn vòltaj. Dirije a vin pi devan le pli vit ke vòltaj la apwovizyone, sa ki lakòz elektwon yo nan rejyon N-ak twou yo nan rejyon P- vwayaje nan zòn aktif la. Rejyon rediksyon an se yon lòt non pou zòn sa a. Limyè ka pwodui nan rekonbinasyon chaj polarite depi transpòtè chaj yo, tankou twou, gen yon chaj pozitif pandan y ap elektwon yo gen yon chaj negatif.
Ki Pwosesis Dyòd Emisyon Limyè a?
Nou souvan refere a yon dyòd -emisyon limyè kòm yon dyòd. Elektwon yo ak twou yo ap koule byen vit atravè junction a lè dyod la se pi devan, epi yo toujou ap konbine ak kondwi youn ak lòt soti nan chemen an. Li konbine avèk twou yo menm jan elektwon yo ap chanje soti nan n-kalite p-tip Silisyòm, epi li disparèt.
Oleg Losev, yon envanteur Ris, te devlope premye dirije an 1927 e li te pibliye yon pati nan baz teyorik rechèch li a.
Pwofesè Kurt Lechovec te teste ipotèz pèdan yo an 1952 epi li te bay yon eksplikasyon sou premye LED yo.
Premye LED vèt la te kreye an 1958 pa Rubin Braunstein ak Egon Loebner.
Nicholas Holonyak te kreye yon LED wouj nan ane 1962. Kidonk, premye LED la fèt.
Premye òdinatè ki te sèvi ak LED sou yon tablo sikwi se te yon modèl IBM soti nan 1964.
Hewlett Packard (HP) te entwodwi LED nan kalkilatris an 1968.
Jacques Pankove ak Edward Miller te kreye yon LED ble an 1971.
Enjenyè elektrik M. George Crawford te kreye LED jòn nan ane 1972.
Walden C. Rhines ak Herbert Maruska soti nan University of Stafford te kreye yon LED ble ak estanda mayezyòm ak lavni an 1986.
Hiroshi Amano ak fizisyen Isamu Akaski te kreye yon nitrure Galyòm ak ekselan LED ble nan ane 1993.
Shuji Nakamura, yon enjenyè elektrik, te kreye premye dirije ble a ak yon gwo klète atravè avansman Amanos & Akaski, ki akselere devlopman nan LED koulè blan.
Dyod koulè blan ki koute ant £ 80 ak £ 100 pou chak anpoul yo te itilize pou rezon rezidansyèl an 2002.
Limyè ki ap dirije yo te genyen anpil popilarite nan konpayi, lopital, ak lekòl nan ane 2008.
Sous limyè prensipal yo nan 2019 yo se LED; sa a se yon dekouvèt remakab depi kounye a LED yo ka itilize pou eklere yon varyete kote, tankou kay, biwo, lopital, ak lekòl.
Biasing Limyè Emisyon Dyòd Awondisman
Majorite LED yo gen espesifikasyon vòltaj ant 1 ak 3 vòlt, tandiske pi devan evalyasyon aktyèl tonbe ant 200 ak 100 mA.
Patipri yon dirije
Dirije a fonksyone kòrèkteman si yo aplike yon vòltaj ant 1 ak 3 vòlt paske koule aktyèl la endike ke vòltaj la se nan seri a fonksyone. Menm jan ak sa a, si yon dirije gen yon vòltaj bay li ki pi wo pase vòltaj fonksyònman li yo, gwo koule aktyèl la pral lakòz zòn nan appauvrissement echwe. Sa a koule enprevi segondè aktyèl pral kraze Gadgets la.
Lè w konekte yon rezistans nan seri ak sous vòltaj la ak yon dirije, sa ka anpeche. Nivo aktyèl ki an sekirite pou LED yo varye ant 200 mA ak 100 mA, pandan y ap evalyasyon vòltaj ki an sekirite pou LED yo varye ant 1V ak 3V.
Isit la, rezistans ki pozisyone ant sous vòltaj la ak dirije yo rele kòm rezistans limite aktyèl la depi rezistans sa a kontwole koule aktyèl la otreman dirije a ka touye li. Se konsa, rezistans sa a esansyèl pou pwoteje dirije a.
Ekwasyon an pou koule nan matematik nan aktyèl atravè LED la se
SI=Vs – VD/Rs
Ki kote,
"SI" aktyèl la se pi devan
Sous vòltaj 'Vs'
Gout vòltaj la atravè dyòd -emisyon limyè a endike pa "VD."
Rs se yon rezistans ki limite koule aktyèl la.
gout nan vòltaj ki nesesè yo kraze nan baryè rejyon an appauvrissement. Lè gout vòltaj dyod Si oswa Ge a se 0.3 V oswa mwens, gout vòltaj ki ap dirije a pral ant 2 ak 3 V.
Kontrèman ak dyod Si oswa Ge, dirije a ka opere nan vòltaj segondè.
Konpare ak dyod Silisyòm oswa jèrmanyòm, limyè -diyod ki emèt yo mande plis enèji pou fonksyone.
Kalite dyòd -emisyon limyè
Dyòd -emisyon limyè yo vini nan yon varyete varyete, kèk ladan yo ki nan lis anba a.
Enfra-Galium Arsenide (GaAs) ak wouj ak enfra-wouj, zoranj Gallium Arsenide Fosfid (GaAsP)
Gwo-klere wouj, zoranj-wouj, zoranj, ak jòn dirije ki fèt ak fosfò aliminyòm galyòm asenide (AlGaAsP)
Fosfat Galyòm wouj, jòn ak vèt (GaP)
Green se koulè aliminyòm Galyòm Fosfid (AlGaP), vèt emwòd se koulè Gallium Nitrure (GaN), ak ble se koulè Gallium Indium Nitrure (GaInN).
Kòm yon substra, carbure Silisyòm (SiC) nan koulè ble
Blue Zenk Selenide (ZnSe) ak iltravyolèt nitrure aliminyòm galyòm (AlGaN)
Dirije Operasyon Prensip
Teyori pwopòsyon an sèvi kòm fondasyon pou fonksyònman limyè -dyòd emisyon an. Dapre teyori pwopòsyon an, foton nan degaje enèji lè elèktron an desann soti nan yon eta enèji ki pi wo a yon pi ba. Diferans enèji ant de nivo enèji sa yo egal a enèji foton an. Lè yo rive nan eta jonksyon PN-fason an avan, kouran pase nan dyod la.
Dirije Operasyon Prensip
Koule nan twou nan direksyon opoze a nan aktyèl la ak koule nan elektwon nan direksyon aktyèl la se sa ki lakòz aktyèl la koule nan semi-conducteurs. Kidonk, rekonbinasyon pral rive kòm yon rezilta nan mouvman an nan transpòtè chaj sa yo.
Elektwon yo bann kondiksyon vole desann nan gwoup la valence, dapre rekonbinasyon an. Enèji elektwomayetik la pibliye pa elektwon yo kòm foton lè yo deplase soti nan yon gwoup nan yon lòt gwoup, ak enèji foton an egal a diferans enèji entèdi a.
Konsidere teyori pwopòsyon an kòm yon egzanp. Dapre teyori sa a, enèji yon foton egal sòm frekans li ak konstan Planck la. Fòmil matematik la parèt.
Eq=hf
kote yo refere yo kòm yon konstan Planck, ak vitès radyasyon elektwomayetik, ki endike pa senbòl c a, ki egal a vitès limyè a. Kòm af= c/, relasyon ki genyen ant frekans radyasyon ak vitès limyè a. Ekwasyon ki vini anvan an pral lakòz kòm yon longèdonn radyasyon elektwomayetik kote
Eq=li / λ
Longèdonn radyasyon elektwomayetik se envès pwopòsyonèl ak diferans ki entèdi a, dapre ekwasyon ki anwo a. An jeneral, kondisyon yo ak bann valens nan Silisyòm ak germanium semi-conducteurs yo se konsa ke radyasyon an konplè nan vag elektwomayetik pandan rekonbinasyon pran fòm lan nan radyasyon enfrawouj. Longèdonn enfrawouj yo envizib pou nou paske yo deyò ranje limyè vizib la.
Paske Silisyòm ak jèrmanyòm semi-conducteurs se semi-conducteurs gap endirèk olye ke semi-conducteurs gap dirèk, radyasyon enfrawouj souvan refere yo kòm chalè. Nivo enèji ki pi wo nan gwoup valens la ak nivo enèji minimòm gwoup kondiksyon an pa egziste, sepandan, lè elektwon yo prezan nan semi-conducteurs gap dirèk. Kòm yon rezilta, momantòm nan gwoup elektwon an ap varye pandan rekonbinasyon elektwon ak twou oswa migrasyon elektwon soti nan gwoup la kondiksyon nan gwoup la valence.
Bright LEDs
Gen de metòd ki ka itilize pou pwodwi LED. Nan premye metòd la, bato ki ap dirije wouj, vèt ak ble yo konbine nan yon pake sèl pou pwodwi limyè blan, tandiske fosforesans yo itilize nan dezyèm metòd la. Yo ka rezime epoksidik ki antoure fluoresans fosfò a, epi aparèy InGaN ki ap dirije a pral aktive LED a lè l sèvi avèk radyasyon kout -longè ond.
Pou kreye plizyè sansasyon koulè, ke yo rekonèt kòm koulè aditif prensipal, limyè koulè diferan, tankou limyè ble, vèt, ak wouj, yo konbine nan diferan kantite. Limyè blan an kreye pa respire konbine twa entansite limyè sa yo.
Men, pou reyalize konbinezon sa a lè l sèvi avèk yon konbinezon de LED vèt, ble ak wouj, yon achitekti elektwo -optik difisil pou jere konbinezon ak difizyon divès koulè yo nesesè. Anplis, metòd sa a ka difisil akòz varyasyon ki genyen nan teinte dirije.
Yon sèl chip dirije ak yon kouch fosfò pouvwa majorite nan liy lan pwodwi blan dirije. Lè kouch sa a ekspoze a radyasyon iltravyolèt olye pou yo foton ble, limyè blan pwodui. Teyori a menm aplike tou pou lanp fliyoresan; yon egzeyat elektrik andedan tib la pral emèt UV, ki pral lakòz fosfò a bat blan.
Malgre ke teknik sa a nan LED ka bay divès koulè, divèjans yo ka reglemante pa tès depistaj. Sèvi ak kat kowòdone kwomatisite egzak ki toupre sant dyagram CIE a, yo teste aparèy ki baze sou LED blan-.
Tout kowòdone koulè akseptab nan koub Horseshoe yo montre nan dyagram CIE la. Ton pwòp ark la gaye, men pwen blan an se nan mitan an. Kat pwen ki montre nan mitan graf la ka itilize pou reprezante koulè pwodiksyon ki ap dirije blan. Kat kowòdone graf yo prèske pi blan, men dirije sa yo tipikman pa travay osi byen ke yon sous limyè estanda pou eklere lantiy ki gen koulè pal.
LED sa yo pi benefik pou lantiy blan, otreman transparan ak ekleraj opak. Dirije blan yo pral san dout vin pi popilè kòm yon sous lumières ak yon endikatè osi lontan ke teknoloji sa a kontinye devlope.
Efikasite briyan
Flux lumineux pwodwi pou chak inite poul yo mezire nan lm, pandan y ap mezire konsomasyon pouvwa elektrik la nan W. Wouj dirije yo gen 155 lm / W, Amber LEDs gen 500 lm / W, ak LED ble gen yon lòd efikasite entèn rated nan 75 lm / W. Yo ka konsidere pèt yo akòz re-absòpsyon entèn; efikasite nan lumineux pou LED vèt ak Amber se ant 20 ak 25 lm / W. Konsèp efikasite sa a, ke yo rele tou efikasite ekstèn, konparab ak nosyon efikasite ki tipikman itilize pou lòt kalite sous limyè, tankou LED miltikolor.
Sous limyè dyod nan anpil koulè
Dyod miltikolor yo se limyè -emisyon dyod ki, lè yo konekte nan patipri pi devan, kreye yon sèl koulè epi, lè yo konekte nan patipri ranvèse, pwodui yon lòt koulè.
Dyod sa yo aktyèlman gen de PN-junctions, epi li posib pou konekte yo an paralèl lè w konekte katod youn ak anod lòt la.
Lè patipri nan yon direksyon, LED miltikolor yo tipikman wouj, epi lè patipri nan direksyon opoze a, yo vèt. Dirije sa a pral pwodwi yon twazyèm koulè si li vire trè vit ant de polarite. Lè yo te chanje rapidman ant polarite prejije, yon LED vèt oswa wouj pral pwodwi yon limyè koulè jòn.
Ki sa ki de konfigirasyon diferan pou dirije?
De emetè ki sanble ak COB yo se konfigirasyon debaz ki ap dirije yo.
Emetè a se yon sèl mouri ki tache ak yon koule chalè anvan yo te pozisyone nan direksyon yon tablo sikwi. Tablo sikwi sa a trase chalè lwen emèt la pandan y ap bay pouvwa elektrik ansanm.
Envestigatè yo te jwenn ke substra ki ap dirije a ka retire epi yo ka mete sèl mouri a lib sou tablo sikwi a, ede diminye depans yo ak amelyore inifòmite limyè. Kidonk, konsepsyon sa a rele COB (chip-on-board array).
Benefis ak dezavantaj nan dirije
Men kèk avantaj ki genyen nan dyòd ki emèt limyè-.
Dirije yo piti epi yo gen yon pri pi ba.
Elektrisite kontwole pa anplwaye LEDs.
Avèk èd nan mikropwosesè a, entansite ki ap dirije a ka varye.
yon bon bout tan
efikas anrapò ak enèji
Pa gen pre-jwèt chofe
rezistan
pa afekte pa tanperati frijid
Gwo rann koulè direksyon
Kontwòl ak zanmitay nan anviwònman an
Sa ki anba la yo se kèk nan dezavantaj yo nan teknoloji ki ap dirije.
Pri
sansiblite nan tanperati
sansiblite tanperati
Polarite elektrik ak bon jan kalite ekleraj
Sansiblite elektrik
Efikasite degrengole
Rezilta pou ensèk yo
Itilizasyon pou dyod -emisyon limyè
Gen anpil itilizasyon pou LED, kèk nan yo ki dekri anba a.
Nan tou de kay ak biznis, LED yo itilize kòm anpoul.
Dyòd ki emèt limyè-yo itilize nan otomobil ak motosiklèt.
Mesaj la parèt lè l sèvi avèk sa yo nan telefòn mobil yo.
Led yo itilize nan siyal limyè trafik yo.
Kòm yon rezilta, atik sa a ofri yon apèsi sou aplikasyon an ak teyori k ap travay nan sikwi limyè -emisyon dyod. Mwen espere ou te aprann kèk enfòmasyon fondamantal ak pratik sou limyè -dyòd ki emèt lè w li atik sa a.
Pou plis enfòmasyon, tanpri peye atansyon souSit entènèt ofisyèl BENWEI
