LED me ngjyra: si i merrni ngjyrat e ndryshme?

L LED me ngjyra Ata na shoqërojnë vitet e fundit. Sa herë shfaqen nuanca të reja LED, pasi nuk ka qenë e lehtë në të gjitha rastet. Për shembull, si kuriozitet, duhet të dini se LED me dritë të bardhë dhe LED me dritë blu kanë qenë ndër të fundit që kanë ardhur në treg.

Aktualisht janë bërë një lloj diodë thelbësore për shumë fusha. Prandaj, në këtë artikull do të mësoni Të gjithë ju duhet të dini Mbi këto komponentët bazë elektronikë, dhe përse lëshojnë dritë, pse ato ngjyra dhe shumë më tepër...

Burimet e emetimit të dritës gjysmëpërçuese

Siç duhet ta dini, dy burimet e emetimit të dritës që mund të vijnë nga pajisjet gjysmëpërçuese janë Diodat lazer dhe diodat LED. Ndërsa LED bazohet në emetimin spontan, lazerët bazohen në emetimin e stimuluar. Ky është ndryshimi midis të dyjave.

L diodat që lëshojnë dritë (diodë që lëshojnë dritë) ato janë burimi më i zakonshëm i dritës në mesin e pajisjeve elektronike. Ato përdoren për të treguar kohën në orët dixhitale, për të sinjalizuar funksionimin ose ngarkimin e baterisë, etj. Aplikimet janë të shumta dhe tani janë hedhur edhe në ndriçim me llambat e reja LED për të ndriçuar të gjitha llojet e dhomave, madje edhe për automjetet.

Këto pajisje LED bëjnë pjesë në grupin e opto-gjysmëpërçuesit, i aftë të shndërrojë një rrymë elektrike në dritë. Kjo pajisje ndriçimi ka përparësinë e madhe të qëndrueshmërisë, pasi nuk digjet si llambat, dhe është gjithashtu shumë më efikase, kështu që konsumi është shumë më i ulët se llambat konvencionale. Përveç kësaj, kostoja e prodhimit të tyre është shumë e ulët, kjo është arsyeja pse ato janë bërë kaq të njohura.

Si çdo pajisje tjetër gjysmëpërçuese, LED ka elementët kryesorë bazë, si p.sh Zonat P me vrima (+) dhe zonat N me elektrone (-), domethënë, bartësit e zakonshëm të ngarkesës së çdo gjysmëpërçuesi. Dhe kjo bën:

• Kur ana P është e lidhur me një furnizim me energji elektrike dhe ana N me tokën, lidhja është e anuar përpara, duke lejuar që rryma të rrjedhë nëpër diodë dhe të lëshojë dritë që ne të gjithë mund ta shohim.
• Nëse ana P është e lidhur me tokën dhe ana N është e lidhur me furnizimin me energji elektrike, lidhja thuhet se ka një anim të kundërt, gjë që parandalon rrjedhën e rrymës. Tashmë e dini se diodat parandalojnë kalimin e rrymës në një drejtim.
• Kur janë të njëanshëm përpara, transportuesit e ngarkesës së shumicës dhe pakicës nga ana P dhe nga ana N kombinohen me njëri-tjetrin, duke neutralizuar transportuesit e ngarkesës në shtresën e varfërimit të kryqëzimit PN. Dhe, nga ana tjetër, ky migrim i elektroneve dhe vrimave lëshon një sasi të caktuar fotonesh, domethënë një pjesë e energjisë emetohet në formën e dritës, me një gjatësi vale konstante (monokromatike). Kjo është ajo që do të karakterizojë ngjyrën e LED-it, pasi në varësi të gjatësisë së valës që lëshon mund të jetë IR, blu, e verdhë, jeshile, e verdhë, qelibar, e bardhë, e kuqe, UV, etj.
• Gjatësia e valës së emetuar të spektrit elektromagnetik, dhe për rrjedhojë ngjyra, përcaktohet nga materialet gjysmëpërçuese që formojnë kryqëzimin PN të diodës. Prandaj, komponimet gjysmëpërçuese mund të ndryshohen ose luhen me to për të krijuar ngjyra të reja brenda spektrit ose gamës së dukshme.

Duhet thënë se ngjyrat e kuqe, blu dhe jeshile (RGB ose Red Green Blu) mund të kombinohen lehtësisht për të qenë në gjendje të prodhojnë dritë të bardhë. Nga ana tjetër, duhet thënë se edhe tensioni i punës i LED-ve ndryshon në varësi të ngjyrës. Për shembull, ngjyrat e kuqe, jeshile, qelibar dhe të verdhë kanë nevojë për rreth 1.8 volt për të punuar. Dhe është se diapazoni i tensionit të punës së diodës që lëshon dritë mund të përcaktohet sipas tensionit të prishjes së materialit gjysmëpërçues të përdorur për prodhimin e LED.

Llojet LED

LED-et mund të klasifikohen në disa mënyra, një nga më kryesoret është ta bëjmë atë sipas gjatësisë së valës që lëshojnë, duke lënë dy kategori:

•  LED të dukshme: janë ato që lëshojnë gjatësi vale brenda spektrit të dukshëm, pra midis 400nm dhe 750nm. Ky diapazon është ajo që syri i njeriut mund të shohë, ashtu si në fushën e zërit ne mund të dëgjojmë vetëm midis 20 Hz dhe 20 Khz. Nën 20 Hz janë infratinguj që nuk mund t'i dëgjojmë, dhe mbi 20 Khz janë ultratinguj që nuk mund t'i kapim as. Diçka e ngjashme ndodh në rastin e dritës, duke pasur infra të kuqe ose IR kur shkon nën 400 nm dhe dritë ultravjollcë kur shkon mbi 750 nm. Të dyja të padukshme për syrin e njeriut.
•  LED të padukshme: janë ato gjatësi vale që nuk mund t'i shohim, siç është rasti me një diodë IR ose një diodë UV.

LED-të e dukshme përdoren kryesisht për ndriçim ose sinjalizim. LED-të e padukshme përdoren në aplikacione duke përfshirë çelësat optikë, komunikimet optike dhe analizat, etj., me përdorimin e sensorëve të fotografisë.

efikasitet

Siç e dini mirë, ndriçimi LED është shumë më efikas se sa konvencionale, kështu që konsumon shumë më pak energji. Kjo është për shkak të natyrës së LED-ve. Dhe në tabelën e mëposhtme mund të shihni marrëdhënien midis fluksit të dritës dhe fuqisë elektrike hyrëse të furnizuar me LED. Kjo do të thotë, mund të shprehet në lumen për vat (lm / W):

Ndërtim LED

Burimi: ResearchGate

La struktura dhe ndërtimi i diodave që lëshojnë dritë janë shumë të ndryshme nga ato të një diode normale, të tilla si një zener, etj. Drita do të emetohet nga LED kur kryqëzimi i saj PN është i njëanshëm përpara. Kryqëzimi PN mbulohet nga një rrëshirë e ngurtë epoksi dhe një kupolë transparente gjysmësferike plastike që mbron brendësinë e LED-it nga shqetësimet atmosferike, dridhjet dhe goditjet termike.

Kryqëzimi PN formohet duke përdorur materialet komponimet me gap më të ulët si arsenidi i galiumit, fosfidi i arsenidit të galiumit, fosfidi i galiumit, nitridi i galiumit indium, nitridi i aluminit të galiumit, karbidi i silikonit, etj. Për shembull, LED-të e kuqe ndërtohen në nënshtresën e arsenidit të galiumit, jeshile, e verdhë dhe portokalli mbi fosfidin e galiumit, etj. Në të kuqtë, shtresa e tipit N është e dopuar me telurium (Te) dhe shtresa P është e dopuar me zink (Zn). Nga ana tjetër, shtresat e kontaktit formohen duke përdorur alumin në anën P dhe kallaj-alumin në anën N.

Gjithashtu, duhet të dini se këto kryqëzime nuk lëshojnë shumë dritë, kështu që kupola me rrëshirë epoksi është i ndërtuar në atë mënyrë që fotonet e dritës të emetuara nga kryqëzimi PN të reflektohen dhe të fokusohen më së miri përmes tij. Kjo do të thotë, ai jo vetëm që vepron si një mbrojtës, por edhe si një lente përqendruese e dritës. Është arsyeja pse drita e emetuar duket të jetë më e ndritshme në krye të LED.

LED-et janë projektuar për të siguruar që pjesa më e madhe e rikombinimit të bartësve të ngarkesës bëhet në sipërfaqen e kryqëzimit PN për arsye të dukshme, dhe kjo arrihet në këtë mënyrë:

• Duke rritur përqendrimin e dopingut të substratit, elektronet shtesë të pakicës së ngarkesës lëvizin në majë të strukturës, rikombinohen dhe lëshojnë dritë në sipërfaqen LED.
• Duke rritur gjatësinë e difuzionit të bartësve të ngarkesës, domethënë L = √ Dτ, ku D është koeficienti i difuzionit dhe τ është jetëgjatësia e bartësit të ngarkesës. Kur rritet përtej vlerës kritike, do të ketë mundësi të riabsorbimit të fotoneve të lëshuara në pajisje.

Kështu, kur dioda LED është e lidhur me paragjykim përpara, transportuesit e mallrave ata marrin energji të mjaftueshme për të kapërcyer pengesën potenciale ekzistuese në kryqëzimin PN. Transportuesit e ngarkesës së pakicës në gjysmëpërçuesin e tipit P dhe të tipit N injektohen nëpër kryqëzim dhe rikombinohen me transportuesit e shumicës. Kombinimi i transportuesve të shumicës dhe pakicës mund të jetë në dy mënyra:

• rrezatuese: kur emetohet drita gjatë rikombinimit.
• jo rrezatues: gjatë rikombinimit nuk lëshohet dritë, prodhohet nxehtësi. Kjo do të thotë, një pjesë e energjisë elektrike të aplikuar humbet në formën e nxehtësisë dhe jo të dritës. Në varësi të përqindjes së energjisë së përdorur për të gjeneruar dritë ose nxehtësi, ky do të jetë efikasiteti i LED.

gjysmëpërçuesit organikë

Kohët e fundit kanë hyrë edhe në treg OLED ose dioda organike që lëshojnë dritë, të cilat janë përdorur për ekrane. Këto dioda të reja organike përbëhen nga një material me natyrë organike, domethënë një gjysmëpërçues organik, ku përçimi lejohet pjesërisht ose në të gjithë molekulën organike.

Këto materiale organike mund të jenë në faza kristalore ose në molekula polimerike. Kjo ka avantazhin se kanë një strukturë shumë të hollë, kosto të ulët, kanë nevojë për tension shumë të ulët për të funksionuar, kanë shkëlqim të lartë dhe kontrast dhe intensitet maksimal.

Ngjyrat LED

Ndryshe nga diodat normale gjysmëpërçuese, LED-të e lëshojnë atë dritë për shkak të përbërjeve që përdorin, siç e përmenda më herët. Diodat normale gjysmëpërçuese janë bërë nga silikoni ose germanium, por diodat që lëshojnë dritë kanë komponimet siç janë:

• arsenidi i galiumit
• fosfidi arsenid i galiumit
• Karbidi i silicit
• nitridi i galiumit indium

Përzierja e këtyre materialeve mund të prodhojë një gjatësi vale unike dhe të ndryshme, për të arritur ngjyrën e dëshiruar. Komponime të ndryshme gjysmëpërçuese lëshojnë dritë në zona të përcaktuara të spektrit të dritës së dukshme dhe për këtë arsye prodhojnë nivele të ndryshme të intensitetit të dritës. Zgjedhja e materialit gjysmëpërçues të përdorur në prodhimin e LED do të përcaktojë gjatësinë e valës së emetimeve të fotoneve dhe ngjyrën që rezulton e dritës së emetuar.

Modeli i rrezatimit

Modeli i rrezatimit përcaktohet si këndi i emetimit të dritës në lidhje me sipërfaqen që lëshon. Sasia maksimale e fuqisë, intensitetit ose energjisë do të merret në drejtimin pingul me sipërfaqen që lëshon. Këndi i emetimit të dritës varet nga ngjyra që lëshohet dhe zakonisht varion midis rreth 80° dhe 110°. Këtu është një tabelë me ngjyra dhe materiale të ndryshme:

Ngjyra e dritës së emetuar nga një LED nuk përcaktohet nga ngjyra e trupit plastik që mbyll LED-in. Kjo duhet të bëhet shumë e qartë. Siç e përmenda më herët, rrëshira epoksi përdoret si për të përmirësuar prodhimin e dritës ashtu edhe për të treguar ngjyrën kur LED është i fikur.

LED shumëngjyrësh

Në treg ka një shumëllojshmëri të gjerë të LED-ve në dispozicion, me forma, madhësi, ngjyra, intensitete të dritës dalëse, etj. Megjithatë, duhet thënë se mbreti i padiskutueshëm për çmimin e tij është LED fosfidi i galium arsenidit të kuq, me diametër 5 mm. Ai është më i përdoruri në botë, pra është ai që prodhohet në sasinë më të madhe.

Megjithatë, siç e keni parë, aktualisht ka shumë ngjyra të ndryshme, madje disa ngjyra janë duke u kombinuar për të prodhuar një LED shumëngjyrësh si ai që do të shohim në këtë seksion…

Bicolor

Një LED me dy ngjyra, siç sugjeron emri i tij, është a LED i aftë të emetojë në dy ngjyra të ndryshme. Kjo arrihet duke kombinuar dy LED me ngjyra të ndryshme në të njëjtën paketë. Në këtë mënyrë, ju mund të ndryshoni nga një ngjyrë në tjetrën. Për shembull, si ato LED që shihni në disa pajisje për të treguar gjendjen e ngarkimit të baterisë që kthehen në të kuqe kur ajo është duke u ngarkuar dhe jeshile kur ajo tashmë është e ngarkuar.

Për të ndërtuar këto LED janë të lidhura paralelisht, me anodën e një LED të lidhur me katodën e një LED tjetër dhe anasjelltas. Në këtë mënyrë, kur energjia furnizohet me ndonjërën nga anodat, do të ndizet vetëm një LED, ajo që merr energji përmes anodës së saj. Nëse të dyja anodat furnizohen me energji në të njëjtën kohë, është gjithashtu e mundur të ndizni të dyja në të njëjtën kohë me ndërrim dinamik.

trengjyrësh

Kemi edhe LED trengjyrësh, pra ato mund të lëshojë tre ngjyra të ndryshme në vend të dy. Këto kombinojnë tre LED me një katodë të përbashkët në të njëjtën paketë, dhe për të ndezur një ose dy ngjyra, duhet të lidhni katodën me tokën. Dhe rryma e dhënë nga anoda e ngjyrës që dëshironi të kontrolloni ose aktivizoni.

Kjo do të thotë, për ndriçimin LED me një ose dy ngjyra, është e nevojshme të lidhni furnizimi me energji elektrike për secilën nga anoda individualisht ose në të njëjtën kohë. Këto LED trengjyrësh përdoren gjithashtu shpesh në një mori pajisjesh, si telefonat celularë, për të treguar njoftimet, etj. Gjithashtu, ky lloj diodë gjeneron nuanca shtesë të ngjyrave kryesore duke ndezur dy LED në raporte të ndryshme të rrymës së përparme.

RGB LED

Në thelb është një lloj LED me tre ngjyra, në këtë rast i njohur si RGB (e kuqe jeshile blu), sepse lëshon ato drita me tre ngjyra. Këto janë bërë shumë të njohura në shiritat e zbukurimit me ngjyra dhe pajisjet e lojërave, siç mund ta dini. Megjithatë, edhe pse ju keni ngjyrat kryesore, nuk është e mundur të gjeneroni të gjitha ngjyrat dhe nuancat. Disa ngjyra bien jashtë trekëndëshit RGB dhe ngjyrat si rozë, kafe, etj. janë të vështira për t'u gjetur me RGB.

Avantazhet dhe disavantazhet LED

Tani është koha për të parë se cilat janë ato kryesore avantazhet dhe disavantazhet nga këto dioda LED:

avantazh

• Madhësi e vogël
• Kosto e ulët e prodhimit
• Jetëgjatësia e gjatë (nuk do të shkrihet)*
• Efikasitet i lartë i energjisë / konsum i ulët
• Temperatura e ulët / nxehtësi më pak e rrezatuar
• Fleksibiliteti i projektimit
• Ato mund të prodhojnë shumë ngjyra të ndryshme, madje edhe dritë të bardhë.
• Shpejtësi e lartë e ndërrimit
• intensitet të lartë të dritës
• Mund të projektohet për të fokusuar dritën në një drejtim
• Ato janë pajisje gjysmëpërçuese në gjendje të ngurtë, kështu që janë më të qëndrueshme: më rezistente ndaj goditjeve termike dhe dridhjeve
• Nuk ka prani të rrezeve UV

disavantazhet

• Varësia e temperaturës së ambientit të fuqisë dalëse rrezatuese dhe gjatësisë së valës së LED.
• Ndjeshmëria ndaj dëmtimit për shkak të tensionit të tepërt dhe/ose rrymës së tepërt.
• Efikasiteti i përgjithshëm teorik arrihet vetëm në kushte të veçanta të ftohta ose pulsi.

aplikimet

E fundit, por jo më pak e rëndësishme, është e nevojshme të tregohet se cilat janë aplikimet e mundshme për të cilat janë menduar këto LED me ngjyra:

• për dritat e automjeteve
• Sinjalizime: tregues, shenja, semaforë
• Shfaqni informacionin vizual në panelin e kontrollit
• Për ekranet ku pikselët përbëhen nga LED
• Aplikime mjekësore
• lodra
• ndriçim
• Telekomanda (IR LED)
• etj