1. Что такое светоизлучающий диод?

Светодиод представляет собой диод с p-n-переходом, работающий по принципу электролюминесценции. Материал, называемый электролюминесцентным, используется для преобразования электрической энергии в световую, которая впоследствии способствует распространению световой энергии. Когда свет излучается при переднем смещении, он называется светоизлучающим диодом.

2. Каково применение светодиодов?

Применение светодиодов следующее:

• Светодиоды используются в бытовых светодиодных светильниках.
Светодиодная жидкость
• используется в качестве промышленного освещения.
• Дороги используются в уличных фонарях и светофорах.
• Используется как дисплей на мобильном телефоне.
• Используется в цифровых часах и калькуляторах.

3. Какова основная функция светодиода?

Светодиод представляет собой полупроводниковый прибор, через который проходит электрический ток. Затем он выбрасывает свет. Основная функция светодиодов — ярко светить дома, на фабриках, в офисах и т. д.

4. Каковы недостатки светодиодных светильников?

Недостатки светодиодов:

1. Перенапряжение или перегрузка по току: Существует вероятность потери, когда мощность превышает определенный предел. То же самое возможно даже при низкой мощности.

2 . Перегрев из-за мощности излучения: Нагревается при чрезмерном увеличении мощности излучения. Это может повредить светодиод.

Нравится этот пост? Не могли бы вы поделиться им с друзьями?

Рекомендуемое чтение –

• Источник бесперебойного питания
• Что такое генератор постоянного тока | Типы генераторов постоянного тока
• Что такое заземление | Разница между заземлением и заземлением
• Что такое датчик напряжения? | Типы датчиков напряжения | Применение датчиков напряжения
• Что такое бумажный конденсатор | Строительство бумажного конденсатора | Применение бумажного конденсатора

Принцип работы светодиода — инженерные знания

Здравствуйте, ребята, надеюсь, у вас все хорошо. В сегодняшнем уроке мы рассмотрим принцип работы светодиода . Полная форма светодиода — это светоизлучающий диод. Это диод, излучающий свет при подаче входного питания. Это полупроводниковые приборы и, как и другие диоды, имеют PN-переход. Свет, излучаемый диодом, зависит от энергии, необходимой для ширины запрещенной зоны полупроводникового материала. Для излучения белого света используется более одного слоя полупроводникового материала и может использоваться люминофор. Это время использовалось для общих целей в 1962, но их интенсивность света была меньше и они излучали инфракрасный свет.

Светодиоды, излучающие инфракрасный свет, используемые в схемах дистанционного управления, таких как пульт ЖК-дисплея и т. д. Используемые в настоящее время светодиоды излучают свет в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном диапазоне длин волн. Старые типы светодиодов использовались в различных лампах накаливания небольшого размера, индикаторных лампах и 7-сегментных дисплеях. В настоящее время светодиоды, производящие свет высокой интенсивности, используются в зданиях и помещениях для освещения. У светодиодов есть многочисленные преимущества перед лампами накаливания, такие как меньшее энергопотребление, более длительный срок службы, меньшие габариты и т. д. Диоды используются в светофорах, камерах, различных медицинских инструментах. В сегодняшнем посте мы подробно рассмотрим его работу, приложения и некоторые другие связанные параметры. Итак, начнем с Принцип работы светодиода.

Принцип работы светодиода

• Светодиод означает светоизлучающий диод, и на рисунке ниже вы можете увидеть символ светодиода.
• Работа светодиода очень проста, когда светодиод находится в условиях прямого смещения, электроны, находящиеся на стороне N диода, пересекают PN-переход и входят в область P, объединяются с дырками, существующими в этой области, и излучают свет.

• Как мы обсуждали в учебнике об атоме, существуют две основные энергетические зоны: первая — это зона проводимости с большим количеством электронов, в данном случае это N-область.
• Второй — это валентная зона, представляющая собой P-область диода и имеющая в себе отверстия. Поэтому, когда электроны перемещаются из зоны высокой проводимости в валентную зону или соединяются с дырками, высвобождается энергия в виде света.
• Тип излучаемого света зависит от типа запрещенной зоны и других связанных параметров.
• Большая видимая область на одном листе полупроводникового вещества позволяет испускать фотоны в виде видимого света.
• Эта процедура известна как электролюминесценция и описана на рисунке ниже.
• Для поддержания длины волны излучаемого света в процессе добавляются многочисленные материалы. Цвет видимого света зависит от излучаемой длины волны.
• Есть некоторые светоизлучающие диоды, которые испускают свет, который не находится в спектре видимого света, но их длина волны больше и выходит в инфракрасной области спектра.

Полупроводниковые материалы для светодиодов

• В более старых светодиодах использовался GaAs, испускающий невидимое инфракрасное излучение.
• Для производства видимого первого светодиода, излучающего видимый свет, используется галлий, фосфид арсенида (GaAsP) на подложке GaAs.
• Для увеличения яркости этого светодиода в качестве подложки использован фосфид галлия (GaP), в результате чего были созданы красные светодиоды большой интенсивности и светодиоды оранжевого цвета.
• Для получения бледно-зеленого света для излучения света использовался GaP.
• Для излучения желтого света в светодиоде использовались чипы красного и зеленого цвета.
• Впервые сверхяркие красные, желтые, зеленые и светоизлучающие диоды были созданы с использованием фосфида арсенида галлия-алюминия.

• В начале 1990-х годов были созданы сверхъяркие светодиоды с использованием InGaAlP, излучающие оранжевый, красный и зеленый цвета света.

Смещение светодиода

• Напряжение, необходимое для прямого смещения светодиода, больше, чем у диода, изготовленного из силикона.
• Обычно прямое смещение напряжения для светодиода составляет от 1,2 В до 3,2 В в зависимости от используемого материала.
• Напряжение для обратного смещения светодиода меньше, чем у диода, используемого для цепей выпрямителя, обычно от 3 до 10 вольт.
• Излучаемый свет зависит от тока, используемого для прямого смещения светодиода. Вы можете видеть на схеме, обозначенной как (а).

• График на рисунке показывает, что излучаемый свет прямо пропорционален току, необходимому для прямого смещения диода.
• Приращение I _F увеличивает свет, излучаемый светодиодом.
• Интенсивность света также зависит от температуры. На рисунке видно, что интенсивность жизни уменьшается с увеличением температуры.

Световое излучение светодиода

• Светодиод излучает свет в определенном диапазоне длин волн, как показано на рисунке через спектральную кривую.
• Кривая на графике (a) объясняет связь излучаемого света с длиной волны соответствующих видимых светодиодов.
• График (b) относится к инфракрасному светодиоду. Используемая единица длины волны (нм).
• Стандартные пики излучения видимого красного светодиода составляют 660 (нм), максимальная длина волны желтого — 590 нм, зеленого — 540 нанометров и синего — 460 нанометров. Инфракрасный светодиод находится на 490 нм.

• На рисунке ниже показана диаграмма направленности светодиодов малого размера.
• Свет излучения светодиодов имеет направление, в отличие от ламп накаливания и люминесцентных ламп.
• Диаграмма испускаемого излучения находится под углом 90 градусов к поверхности, из которой исходит излучение.
• Это может быть очень возможно за счет использования линзы, изменения формы излучающей поверхности и использования диффузионных пленок в заданном направлении.
• Указанная диаграмма направленности имеет множество преимуществ для различных приложений, таких как сигнал светофора, где свет должен быть виден только определенным водителям.
• На рисунке обозначено как (а) показан шаблон для светодиода в прямом направлении.
• Используется в индикации панелей.

• На рисунке, обозначенном как (b) , показана схема для более широкого угла обзора, используемая во многих сверхъярких светодиодах.
• С помощью этих двух шаблонов можно создать множество шаблонов длин волн светодиода.

• Малогабаритный светодиод, используемый в различных индикаторах, показан на рисунке ниже. С небольшими светодиодами, используемыми в индикаторах, светодиоды большого размера используются для целей освещения из-за их большой эффективности и долговечности.
• Обычный светодиод может излучать от пятидесяти до шестидесяти люмен на ватт, что почти в пять раз больше, чем у обычной лампы накаливания.
• Различные конфигурации светодиодов показаны на рисунке ниже.

Спецификация светодиода

• Спецификация инфракрасного светодиода TSMF1000 показана на рисунке ниже. Вы можете видеть, что значение максимального напряжения для обратного смещения составляет всего пять вольт, предельный ток для прямого смещения составляет сто миллиампер, а падение напряжения для прямого смещения составляет почти 1,3 вольта при значении тока прямого смещения в двадцать миллиампер.
• На графике, обозначенном как (c), , видно, что пиковая выходная мощность этого диода приходится на длину волны 870 нм, а его диаграмма направленности показана на рисунке, обозначенном (d).

Применение светодиодов

Семисегментный дисплей

• Обычные светоизлучающие диоды используются в различных индикаторных лампах на различных устройствах, от бытовых до приборов, используемых в исследовательских целях.
• Обычное устройство, в котором используется светодиод, представляет собой 7-сегментный дисплей. Расположение светодиодов для 10 десятичных цифр показано на рисунке ниже.
• Путем прямого смещения определенной комбинации светодиодов мы можем получить каждую десятичную цифру и десятичную точку.
• На соответствующем рисунке 2 показана схема конфигурации светодиодов первой категории с общим анодом и второй категории с общим катодом.

• Обычно светодиоды, излучающие инфракрасные лучи, используются для телевизоров, DVD, доводчиков и т. д.
• Инфракрасный луч передается через ИК-светодиод и обнаруживается приемником, установленным в телевизоре.

• Например, для каждой кнопки пульта ДУ телевизора есть специальный код,
• При нажатии любой кнопки пульта ДУ для смены канала вырабатывается специальный электрический кодированный сигнал, который передается на светодиод, который трансформируется в кодированный ИК световой сигнал.

• Приемник, установленный в телевизоре, считывает сигнал кода и выполняет соответствующую задачу, которую вы отправляете на телевизор либо для изменения канала, либо для уровня громкости.
• Эта особая конструкция используется для подсчета бейсбольных мячей, когда они по желобу подаются в коробку для доставки.
• Когда каждый шар движется по желобу, инфракрасный луч, испускаемый светодиодом, искажается.
• Это воспринимается фотодиодом, а результирующее изменение тока обнаруживается схемой датчика.
• Электронная схема подсчитывает каждый раз, когда ИК-луч нарушается, определенное количество шаров проходит через желоб, срабатывает техника остановки, чтобы остановить движение шаров до тех пор, пока следующий незаполненный ящик не будет самопроизвольно перемещаться на место на конвейере.
• Этот метод используется для подсчета и контроля упаковки многих других вещей.

Светодиоды высокой интенсивности

• Светодиоды, которые генерируют большую мощность, чем обычные светодиоды, используются во многих приложениях, таких как светофоры, автомобильные фонари, внутреннее и наружное освещение, рекламные вывески и т. д.

Светодиоды в светофорах

• Лампы накаливания в светофорах заменены светодиодами. Светодиоды небольшого размера используются в виде матрицы для получения красного, зеленого и желтого света.
• У светодиодов есть 2 преимущества перед лампами накаливания. Во-первых, светодиоды ярче, срок службы больше и они потребляют меньше энергии почти на 90 процентов меньше, чем лампы накаливания.
Светодиодные светофоры
• собраны в массивы с линзами, которые усиливают и направляют излучаемый свет.
• На рисунке ниже показана работа светофорной решетки с использованием красного светодиода
• Для пояснения показана сравнительно меньшая плотность светодиодов.
• Количество светодиодов и расстояние между ними при использовании в светофорах зависит от диаметра блока, категории линз, цвета и интенсивности излучаемого света.
•  При использовании подходящей плотности светодиодов и линз восьми- или двенадцатидюймовый светофор будет выглядеть как однотонная сфера.
• В матрице светофоров используется параллельная и последовательная комбинация светодиодов. Комбинация последовательностей какое-то время не использовалась, так как если один светодиод поврежден или выключен, все остальные будут выключены.
• Обладая преимуществом параллельной комбинации, у нее есть недостаток, заключающийся в том, что она требует сопротивления, что делает ее дорогостоящей.
• Чтобы свести к минимуму использование ограничительных сопротивлений, используется последовательное и параллельное сочетание светодиодов, как показано на рисунке ниже.

• Для максимального эффекта излучаемого света некоторые линзы светофоров имеют отражатели небольшого размера.
• Оптическая линза также используется для покрытия передней стороны массива, чтобы обеспечить правильное направление света, излучаемого диодом. Эта линза также сводит к минимуму нежелательную дисперсию света.
• На приведенном ниже рисунке показано использование линзы для правильного направления света на наблюдателя.

• Определенное расположение схем светодиодов зависит от приложенного напряжения и цвета светодиода.
• Для получения разных цветов светодиода предусмотрено различное значение напряжения. Для красного светодиода требуется меньшее напряжение, и если мы перейдем от красного к синему цвету в спектре, необходимое напряжение для цветов увеличится.
• Обычно для красного светодиода требуется два вольта, для синего светодиода требуется три-четыре вольта.
• Обычно для светодиодов требуется от двадцати миллиампер до тридцати миллиампер тока, независимо от их желаемого напряжения.
• На рисунке ниже показана общая кривая характеристик V-I для красного, желтого, зеленого и синего цветов.

Светодиодные дисплеи

• В наружных и внутренних вывесках, досках объявлений и больших телевизорах используются светодиоды. Эти вывески могут иметь один или несколько цветов или полноцветные.
• Полноцветные экраны имеют небольшие группы высокоинтенсивных зеленых, красных и синих светоизлучающих дидо, образующих пиксели.
• Обычный экран состоит из тысяч красных, зеленых и синих пикселей или пикселей цвета RGB.
• Сине-зеленый и красный являются основными цветами при слиянии друг с другом в разной концентрации, чем можно использовать для получения любого цвета, существующего в видимом диапазоне.
• На рисунке ниже показан основной пиксель, созданный с использованием 3-х светодиодов.

•  Светоотдача от каждого из 3 диодов может быть изменена автономно путем изменения количества прямого тока.

Похожие сообщения

• Диод регулятора тока
• Стабилитрон
• Диод ступенчатого восстановления
• PIN-диод
• Диод Шоттки
• Фотодиод
• Варакторный диод
• Диод
• Стабилитрон Применение
• Лазерный диод
• Светодиод

Итак, друзья, это полный пост о принципе работы светодиода. Я объяснил каждый параметр, связанный с принципом работы светодиода.