چگونه یک LED در مدار الکتریکی نور تولید می کند؟
من به عنوان یک تأمین کننده با تجربه برقی ، من شاهد دست اول تأثیر انقلابی نور دیود (LED) در بازار برق بوده ام. LED ها شیوه ای را که دنیای خود را روشن می کنیم ، تغییر داده و راه حل های روشنایی کارآمد ، طولانی و ماندگار و همه کاره را ارائه می دهیم. اما آیا تا به حال فکر کرده اید که چگونه این دستگاه های ریز در یک مدار الکتریکی نور تولید می کنند؟ در این وبلاگ ، ما به علم جذاب در پشت تولید نور LED می پردازیم.
اصول دیودها
برای درک چگونگی عملکرد LED ، ابتدا باید مفهوم یک دیود را درک کنیم. دیود یک دستگاه نیمه هادی است که اجازه می دهد جریان فقط در یک جهت جریان یابد. این دو پایانه دارد: یک آند (مثبت) و یک کاتد (منفی). ساختار اصلی یک دیود شامل نیمه هادی AP - Type و یک نیمه هادی نوع N است که به هم پیوسته اند.
در نیمه هادی AP - نوع ، حامل های "سوراخ" یا بار مثبت وجود دارد. این سوراخ ها با اضافه کردن ناخالصی به مواد نیمه هادی که الکترون های کمتری نسبت به اتم ها در نیمه هادی پایه دارند ایجاد می شوند. از طرف دیگر ، یک نیمه هادی نوع N به لطف ناخالصی هایی که الکترون های بیشتری نسبت به مواد پایه دارند ، الکترون های اضافی دارد.
هنگامی که AP - Type و یک نیمه هادی نوع N در تماس هستند ، یک منطقه تخریب در محل اتصال شکل می گیرد. در این منطقه ، الکترونهای از طرف N - نوع در قسمت P - Type پخش می شوند و سوراخ ها را پر می کنند. این منطقه ای را با تعداد کمی از حمل و نقل ایجاد می کند و به عنوان مانعی برای جریان جریان در شرایط عادی عمل می کند.
به جلو مغرضانه یک LED
برای تولید LED ، باید به جلو باشد - مغرضانه. تعصب رو به جلو به معنای استفاده از ولتاژ مثبت به آند و ولتاژ منفی به کاتد است. هنگامی که یک ولتاژ رو به جلو کافی در سراسر LED اعمال می شود ، بر مانع بالقوه منطقه تخلیه غلبه می کند.
ولتاژ کاربردی الکترون ها را از نیمه هادی N - نوع به سمت نیمه هادی نوع P و سوراخ ها از نوع P - به سمت نوع N - سوق می دهد. وقتی الکترون ها و سوراخ ها در محل اتصال قرار می گیرند ، آنها نوترکیب می شوند.
الکترون - نوترکیبی سوراخ و انتشار نور
کلید تولید نور در یک LED در فرآیند نوترکیبی الکترون - سوراخ است. هنگامی که یک الکترون در هنگام نوترکیب در یک سوراخ قرار می گیرد ، از سطح انرژی بالاتری به سطح انرژی کمتری حرکت می کند. طبق قوانین مکانیک کوانتومی ، انرژی اضافی الکترون به شکل فوتون آزاد می شود.
انرژی فوتون طول موج آن را تعیین می کند ، که به نوبه خود رنگ نور را تعیین می کند. از مواد نیمه هادی مختلف برای تولید LED های رنگ های مختلف استفاده می شود. به عنوان مثال ، می توان از گالیم آرسنید فسفید (GAASP) برای ساخت LED های قرمز و زرد استفاده کرد ، در حالی که نیترید گالیم گالیم (Ingan) معمولاً برای LED های آبی و سبز استفاده می شود.
رنگ نور ساطع شده توسط یک LED مستقیماً با باند انرژی ماده نیمه هادی مرتبط است. Bandgap Energy تفاوت انرژی بین باند Valence (که در آن سوراخ ها قرار دارند) و باند هدایت (جایی که الکترون ها در آن قرار دارند) است. یک باند بزرگتر منجر به انتشار فوتون ها با انرژی بالاتر ، مربوط به طول موج های کوتاه تر (مانند نور آبی یا بنفش) می شود. در مقابل ، یک باند کوچکتر منجر به انتشار فوتون ها با انرژی کمتری و طول موج های طولانی تر (مانند چراغ قرمز) می شود.
نقش جریان الکتریکی
میزان نور تولید شده توسط یک LED به طور مستقیم با جریان الکتریکی که از طریق آن جریان می یابد متناسب است. هرچه جریان بیشتری از LED عبور می کند ، الکترون ها و سوراخ های بیشتری در محل اتصال نوترکیب می شوند و در نتیجه انتشار فوتون های بیشتر و نور روشن تر می شوند.
با این حال ، توجه به این نکته حائز اهمیت است که محدودیتی در میزان جریان یک LED وجود دارد که می تواند از آن استفاده کند. فراتر از این حد می تواند منجر به گرمای بیش از حد و در نهایت شکست بخورد. به همین دلیل است که مقاومت های محدود کننده جریان اغلب در مدارهای LED استفاده می شوند. یک مقاومت محدود کننده جریان به صورت سری با LED متصل می شود تا میزان جریان جریان از طریق آن را کنترل کند و LED را از آسیب محافظت کند.
کارایی LED ها
یکی از اصلی ترین مزایای LED ها نسبت به چراغ های رشته ای سنتی و فلورسنت ، راندمان بالا آنها است. لامپ های رشته ای با گرم کردن یک رشته تا زمانی که درخشان باشد ، نور تولید می کنند. با این حال ، بخش بزرگی از انرژی مصرف شده توسط یک لامپ رشته ای به عنوان گرما هدر می رود. چراغ های فلورسنت نسبت به لامپ های رشته ای کارآمدتر هستند ، اما به دلیل تبدیل انرژی الکتریکی به نور ماوراء بنفش و سپس به نور مرئی ، هنوز هم از تلفات انرژی برخوردار هستند.
از طرف دیگر ، LED ها درصد بسیار بالاتری از انرژی الکتریکی را مستقیماً به نور تبدیل می کنند. این امر به این دلیل است که فرآیند نوترکیبی الکترون - سوراخ روشی بسیار کارآمد برای تولید نور است. راندمان بالای LED ها نه تنها باعث صرفه جویی در انرژی می شود بلکه میزان گرمای تولید شده را نیز کاهش می دهد ، که هم برای طول عمر LED و هم برای مصرف کلی انرژی سیستم روشنایی مفید است.
برنامه های LED
خصوصیات منحصر به فرد LED ها منجر به استفاده گسترده آنها در برنامه های مختلف شده است. در صنعت خودروسازی ، LED ها برای چراغهای جلو ، چراغهای روشنایی و روشنایی داخلی استفاده می شود. آنها در مقایسه با سیستم های سنتی روشنایی خودرو ، دید بهتری ، طول عمر طولانی تر و مصرف انرژی کمتری دارند.
در بخش الکترونیک مصرفی ، LED ها در نمایشگرهایی مانند تلفن های هوشمند ، تبلت ها و تلویزیون ها استفاده می شود. توانایی تولید رنگهای مختلف و نور با شدت زیاد باعث می شود LED ها برای ایجاد نمایشگرهای زنده و کارآمد ایده آل باشند.
در زمینه نورپردازی عمومی ، LED ها به سرعت جایگزین منابع نوری سنتی می شوند. آنها در خانه ها ، دفاتر ، خیابان ها و ساختمانهای عمومی استفاده می شوند. طول عمر طولانی آنها به معنای جایگزینی مکرر است و راندمان انرژی آنها منجر به صرفه جویی قابل توجهی در هزینه در طول زمان می شود.
پیشنهادات محصول ما
به عنوان یک تأمین کننده برق ، ما طیف گسترده ای از اجزای برقی با کیفیت بالا ، از جمله LED و محصولات مرتبط را ارائه می دهیم. ما همچنین قطعات الکتریکی مختلفی را برای وسایل نقلیه اسکنیا ، مانندScania Lever 2039141 ، 2824093 ، 2824094باسوئیچ Scania 1858199 17725514وتScania 1435679 2388630بشر
محصولات ما از تولید کنندگان قابل اعتماد تهیه شده و تحت کنترل دقیق کیفیت قرار می گیرند تا از عملکرد و دوام آنها اطمینان حاصل شود. این که آیا شما به دنبال قطعات برای یک پروژه روشنایی یا قطعات الکتریکی برای وسایل نقلیه خود هستید ، ما راه حل های مناسبی برای شما داریم.
برای تهیه با ما تماس بگیرید
اگر علاقه مند به خرید LED یا هر یک از محصولات الکتریکی دیگر ما هستید ، ما از شما دعوت می کنیم تا برای بحث و گفتگو دقیق با ما تماس بگیرید. تیم متخصصان ما آماده است تا در یافتن مناسب ترین محصولات برای نیازهای خاص خود به شما کمک کند. ما می توانیم مشخصات محصول ، اطلاعات قیمت گذاری و پشتیبانی فنی را در اختیار شما قرار دهیم. بیایید با هم کار کنیم تا راه حل های الکتریکی کارآمد و با کیفیت را برای پروژه های خود به ارمغان بیاوریم.
منابع
- Streetman ، BG ، & Banerjee ، S. (2006). دستگاه های الکترونیکی حالت جامد. سالن Prentice.
- SZE ، SM ، & NG ، KK (2007). فیزیک دستگاه های نیمه هادی. ویلی - بینابینی.
