Das Gerät und Funktionsprinzip der LED
Bei Glühlampen kommt das Licht von einem weißglühenden Wolframfaden, im Wesentlichen durch Wärme. Wie glühende Kohlen in einem Ofen, die durch die Heizwirkung eines elektrischen Stroms erhitzt werden, wenn Elektronen schnell oszillieren und mit den Knotenpunkten des Kristallgitters eines leitenden Metalls kollidieren und gleichzeitig sichtbares Licht aussenden, das jedoch nur eine geringere Bedeutung hat mehr als 15 % der insgesamt verbrauchten elektrischen Energie, die die Lampe betreibt...
Im Gegensatz zu Glühlampen emittieren LEDs Licht überhaupt nicht aufgrund von Wärme, sondern aufgrund der Besonderheit ihres Designs, das hauptsächlich darauf abzielt, sicherzustellen, dass die aktuelle Energie genau zur Emission von Licht bei einer bestimmten Wellenlänge führt. Dadurch liegt die Effizienz der LED als Lichtquelle bei über 50 %.
Hier fließt der Strom über den pn-Übergang, während es beim Übergang zu einer Rekombination von Elektronen und Löchern unter Emission von Photonen (Quanten) sichtbaren Lichts einer bestimmten Frequenz und damit einer bestimmten Farbe kommt.
Jede LED ist grundsätzlich wie folgt angeordnet.Erstens gibt es, wie oben erwähnt, einen Elektron-Loch-Übergang, der aus p-Typ-Halbleitern (die Mehrheit der Stromträger sind Löcher) und n-Typ-Halbleitern besteht, die miteinander in Kontakt stehen (mehr ist die Mehrheit der Stromträger). Elektronen).
Wenn Strom durch diesen Übergang in Vorwärtsrichtung übertragen wird, kommt es am Kontaktpunkt von Halbleitern zweier entgegengesetzter Typen zu einem Ladungsübergang (Ladungsträger springen zwischen Energieniveaus) von einem Bereich eines Leitfähigkeitstyps zu einem Bereich von a unterschiedliche Art der Leitfähigkeit.
Dabei verbinden sich Elektronen mit ihrer negativen Ladung mit Ionen positiv geladener Löcher. In diesem Moment werden Lichtphotonen geboren, deren Frequenz proportional zum Unterschied in den Energieniveaus der Atome (der Höhe der Potentialbarriere) zwischen den Substanzen auf beiden Seiten des Übergangs ist.
Strukturell gibt es LEDs in verschiedenen Formen. Die einfachste Form ist ein fünf Millimeter großer Körper – eine Linse. Solche LEDs sind häufig als Anzeige-LEDs an verschiedenen Haushaltsgeräten zu finden. Oben ist das LED-Gehäuse wie eine Linse geformt. Im unteren Teil des Gehäuses ist ein Parabolreflektor (Reflektor) eingebaut.
Auf dem Reflektor befindet sich ein Kristall, der an der Stelle Licht emittiert, an der der Strom durch den pn-Übergang fließt. Von der Kathode – zur Anode, vom Reflektor – in Richtung des dünnen Drahtes bewegen sich die Elektronen durch den Würfel – den Kristall.
Dieser Halbleiterkristall ist das Hauptelement der LED. Hier ist es 0,3 mal 0,3 mal 0,25 mm groß. Der Kristall ist über eine dünne Drahtbrücke mit der Anode verbunden.Der Polymerkörper ist gleichzeitig eine transparente Linse, die das Licht in eine bestimmte Richtung bündelt und so einen begrenzten Divergenzwinkel des Lichtstrahls erhält.
Heutzutage gibt es LEDs in allen Farben des Regenbogens, von Ultraviolett und Weiß bis hin zu Rot und Infrarot. Am gebräuchlichsten sind die LED-Farben Rot, Orange, Gelb, Grün, Blau und Weiß. Und die Farbe des Glitzers wird hier nicht durch die Farbe des Gehäuses bestimmt!
Die Farbe hängt von der Wellenlänge der vom pn-Übergang emittierten Photonen ab. Beispielsweise hat die rote Farbe einer roten LED eine charakteristische Wellenlänge von 610 bis 760 nm. Die Wellenlänge wiederum hängt vom Material ab, das bei der Herstellung eines bestimmten Teils verwendet wurde Halbleiter für diese LED. Um eine Farbe von Rot nach Gelb zu erhalten, werden Verunreinigungen aus Aluminium, Indium, Gallium und Phosphor verwendet.
Um Farben von Grün bis Blau zu erhalten – Stickstoff, Gallium, Indium. Um eine weiße Farbe zu erhalten, wird dem Kristall ein spezieller Leuchtstoff zugesetzt, der mit Hilfe die blaue Farbe in Weiß umwandelt Photolumineszenz-Phänomene.
Siehe auch: Warum sollte die LED über einen Widerstand angeschlossen werden?