Beth yw Deuod Allyrru Golau: Gweithio a'i Gymwysiadau
Mae'r LED yn ffynhonnell golau lled-ddargludyddion gyda dwy dennyn. Dyfeisiwyd deuod allyrru golau ym 1962 gan Nick Holonyak pan gafodd ei gyflogi gan General Electric. Mae'r LED yn fath unigryw o ddeuod gyda phriodweddau trydanol sy'n debyg i rai deuod cyffordd PN. Felly, mae'r LED yn caniatáu i drydan lifo i un cyfeiriad wrth ei rwystro i'r cyfeiriad arall. Llai nag 1 mm2 yw'r cyfan y mae'r LED yn ei gymryd. Mae LEDs yn cael eu cyflogi mewn amrywiaeth o brosiectau trydanol ac electronig. Ymdrinnir â gweithrediad y LED a'i ddefnyddiau yn yr erthygl hon.
Deuod Allyrru Golau: Beth Yw?
Mae deuod cyffordd p{0}}n yn gwasanaethu fel deuod allyrru golau. Mae'n ffurf unigryw o lled-ddargludydd a deuod doped arbennig. Dyfais sy'n allyrru golau pan fydd â gogwydd ymlaen yw deuod sy'n allyrru golau.
Mae dwy saeth fach sy'n dynodi allyriad golau yn gwahaniaethu'r symbol LED o symbol deuod, a dyna pam y'i gelwir yn LED (deuod allyrru golau). Mae gan y LED ddwy derfynell: y catod (-), a'r anod (+). (-).
Y Symbol LED Adeiladu Symbol LED
Mae adeiladu LED yn weddol syml oherwydd ei fod wedi'i ddylunio trwy ddyddodiad tair haen o ddeunydd lled-ddargludyddion dros swbstrad. Mae'r tair haen hyn yn cael eu gosod un ar ben y llall, gyda'r haen uchaf yn haen math P, yr haen ganol yn haen weithredol, a'r haen isaf yn haen math N. Mae'r strwythur yn caniatáu i un weld y tri pharth o ddeunydd lled-ddargludyddion. Yn y strwythur, mae tyllau yn bresennol yn y rhanbarth math P, mae etholiadau yn bresennol yn y rhanbarth math N, ac mae tyllau ac electronau yn bresennol yn y rhanbarth gweithredol.
Mae'r LED yn gyson oherwydd nad oes llif o electronau neu dyllau pan na ddarperir foltedd. Daw'r LED â thuedd ymlaen cyn gynted ag y caiff y foltedd ei gyflenwi, gan achosi i'r electronau yn y rhanbarth N a'r tyllau yn y rhanbarth P deithio i'r ardal actif. Mae'r rhanbarth disbyddu yn enw arall ar yr ardal hon. Gellir cynhyrchu golau trwy ailgyfuno taliadau polaredd gan fod gan y cludwyr gwefr, fel tyllau, wefr bositif tra bod gan electronau wefr negyddol.
Beth yw Proses y Deuod Allyrru Golau?
Rydym yn cyfeirio'n gyffredin at ddeuod sy'n allyrru golau fel deuod. Mae'r electronau a'r tyllau yn llifo'n gyflym ar draws y gyffordd pan fydd y deuod yn gogwyddo ymlaen, ac maent yn cyfuno ac yn gyrru ei gilydd allan o'r ffordd yn barhaus. Mae'n cyfuno â'r tyllau yn union fel mae'r electronau'n newid o n-type i p-math o silicon, yna'n diflannu.
Datblygodd Oleg Losev, dyfeisiwr o Rwsia, y LED cyntaf ym 1927 a chyhoeddodd ran o seiliau damcaniaethol ei ymchwil.
Profodd yr Athro Kurt Lechovec ddamcaniaethau'r Losers ym 1952 a rhoddodd esboniad o'r LEDau cyntaf.
Crëwyd y LED gwyrdd cyntaf ym 1958 gan Rubin Braunstein ac Egon Loebner.
Creodd Nicholas Holonyak LED coch yn y flwyddyn 1962. Felly, gwneir y LED cyntaf.
Y cyfrifiadur cyntaf i ddefnyddio LEDs ar fwrdd cylched oedd model IBM o 1964.
Cyflwynodd Hewlett Packard (HP) LEDs i gyfrifianellau ym 1968.
Crëwyd LED glas gan Jacques Pankove ac Edward Miller ym 1971.
Creodd y peiriannydd trydanol M. George Crawford y LED melyn yn y flwyddyn 1972.
Crëwyd LED glas gyda magnesiwm a safonau'r dyfodol yn 1986 gan Walden C. Rhines a Herbert Maruska o Brifysgol Stafford.
Creodd Hiroshi Amano a'r ffisegydd Isamu Akaski Gallium Nitride gyda LEDs glas rhagorol yn y flwyddyn 1993.
Creodd Shuji Nakamura, peiriannydd trydanol, y LED glas cyntaf gyda disgleirdeb uchel trwy ddatblygiadau Amanos & Akaski, a gyflymodd ddatblygiad LEDau lliw gwyn.
Defnyddiwyd LEDau lliw gwyn yn costio rhwng £80 a £100 y bwlb at ddibenion preswyl yn 2002.
Mae goleuadau LED wedi ennill llawer o boblogrwydd mewn cwmnïau, ysbytai ac ysgolion yn y flwyddyn 2008.
Y prif ffynonellau golau yn 2019 yw LEDs; mae hwn yn ddatblygiad rhyfeddol gan y gellir defnyddio LEDs bellach i oleuo amrywiaeth o leoliadau, gan gynnwys cartrefi, swyddfeydd, ysbytai ac ysgolion.
Cylchdaith Deuod Allyrru Golau Biasing
Mae gan y mwyafrif o LEDs fanylebau foltedd rhwng 1 a 3 folt, tra bod graddfeydd blaen-gerrynt yn disgyn rhwng 200 a 100 mA.
Gogwydd A LED
Mae'r LED yn gweithredu'n gywir os yw foltedd rhwng 1 a 3 folt yn cael ei gymhwyso iddo gan fod y llif cerrynt yn dangos bod y foltedd o fewn yr ystod gweithredu. Yn debyg i hyn, os oes gan LED foltedd a roddir iddo sy'n uwch na'i foltedd gweithredu, bydd y llif cerrynt uchel yn achosi i'r parth disbyddu fethu. Bydd y llif cerrynt uchel anrhagweledig hwn yn torri i lawr y teclyn.
Trwy gysylltu gwrthydd mewn cyfres â'r ffynhonnell foltedd a LED, gellir atal hyn. Mae lefelau cerrynt diogel ar gyfer LEDs yn amrywio o 200 mA i 100 mA, tra bod graddfeydd foltedd diogel ar gyfer LEDs yn amrywio o 1V i 3V.
Yma, gelwir y gwrthydd sydd wedi'i leoli rhwng y ffynhonnell foltedd a'r LED yn wrthydd cyfyngu cerrynt gan fod y gwrthydd hwn yn rheoleiddio llif y cerrynt neu gall y LED ei ladd. Felly, mae'r gwrthydd hwn yn hanfodol ar gyfer diogelu'r LED.
Yr hafaliad ar gyfer llif mathemategol cerrynt trwy'r LED yw
OS=yn erbyn – VD/Rs
Ble,
"IF" mae'r cerrynt ymlaen
Ffynhonnell foltedd 'Vs'
Mae'r gostyngiad foltedd ar draws y deuod allyrru golau yn cael ei ddynodi gan "VD."
Mae Rs yn wrthydd sy'n cyfyngu ar lif cerrynt.
y gostyngiad foltedd sydd ei angen i dorri trwy rwystr y rhanbarth disbyddu. Pan fydd y gostyngiad foltedd deuod Si neu Ge yn 0.3 V neu lai, bydd y gostyngiad mewn foltedd LED rhwng 2 a 3 V.
Mewn cyferbyniad â deuodau Si neu Ge, gellir gweithredu'r LED ar foltedd uchel.
O'u cymharu â deuodau silicon neu germaniwm, mae angen mwy o egni i weithredu deuodau allyrru golau.
Mathau-deuod allyrru golau
Mae deuodau-allyrru golau yn dod mewn amrywiaeth o fathau, a rhestrir rhai ohonynt isod.
Infra{0}}Gallium Arsenide (GaAs) coch a choch i is-goch, oren Gallium Arsenide Phosphide (GaAsP)
Uchel-disgleirdeb coch, oren-LEDs coch, oren, a melyn wedi'u gwneud o ffosfforws galium arsenide alwminiwm (AlGaAsP)
Ffosffad gallium coch, melyn a gwyrdd (GaP)
Gwyrdd yw lliw Alwminiwm Gallium Phosphide (AlGaP), gwyrdd emrallt yw lliw Gallium Nitride (GaN), a glas yw lliw Gallium Indium Nitride (GaInN).
Fel swbstrad, mae carbid silicon (SiC) mewn lliw glas
Selenid Sinc Glas (ZnSe) a Nitrid Gallium Alwminiwm Uwchfioled (AlGaN)
Egwyddor Gweithredu LED
Mae'r ddamcaniaeth cwantwm yn gweithredu fel y sylfaen ar gyfer gweithrediad y deuod sy'n allyrru golau. Yn ôl y ddamcaniaeth cwantwm, mae'r ffoton yn rhyddhau egni pan fydd yr electron yn disgyn o gyflwr egni uwch i is. Mae'r gwahaniaeth egni rhwng y ddwy lefel egni hyn yn hafal i egni'r ffoton. Pan gyrhaeddir cyflwr tueddiad ymlaen y deuod cyffordd PN, mae'r cerrynt yn mynd trwy'r deuod.
Egwyddor Gweithredu LED
Llif y tyllau i gyfeiriad arall y cerrynt a llif yr electronau i gyfeiriad y cerrynt sy'n achosi'r cerrynt i lifo mewn lled-ddargludyddion. Felly, bydd ailgyfuniad yn digwydd o ganlyniad i symudiad y cludwyr gwefr hyn.
Mae'r electronau band dargludiad yn neidio i lawr i'r band falens, yn ôl yr ailgyfuniad. Mae'r egni electromagnetig yn cael ei ryddhau gan yr electronau fel ffotonau pan fyddant yn symud o un band i fand arall, ac mae egni'r ffoton yn hafal i'r bwlch egni gwaharddedig.
Ystyriwch y ddamcaniaeth cwantwm fel enghraifft. Yn ôl y ddamcaniaeth hon, mae egni ffoton yn hafal i swm ei amledd a chysonyn Planck. Mae'r fformiwla fathemategol yn cael ei harddangos.
Eq=hf
lle cyfeirir ato fel cysonyn Planck, ac mae cyflymder ymbelydredd electromagnetig, a ddynodir gan y symbol c, yn hafal i gyflymder golau. Fel ar= c /, mae'r berthynas rhwng amledd ymbelydredd a chyflymder golau. Bydd yr hafaliad blaenorol yn arwain at fel tonfedd o ymbelydredd electromagnetig lle
Eq=fe / λ
Mae tonfedd ymbelydredd electromagnetig mewn cyfrannedd gwrthdro â'r bwlch gwaharddedig, yn ôl yr hafaliad uchod. Yn gyffredinol, mae cyflwr a falens bandiau lled-ddargludyddion silicon a germaniwm yn golygu bod ymbelydredd cyflawn tonnau electromagnetig wrth ailgyfuno ar ffurf ymbelydredd isgoch. Mae tonfeddi isgoch yn anweledig i ni oherwydd eu bod y tu allan i ystod y golau gweladwy.
Oherwydd bod silicon a lled-ddargludyddion germaniwm yn lled-ddargludyddion bwlch anuniongyrchol yn hytrach na lled-ddargludyddion bwlch uniongyrchol, cyfeirir at ymbelydredd isgoch yn aml fel gwres. Fodd bynnag, nid yw lefel egni uchaf y band falens ac isafswm lefel egni'r band dargludiad yn bodoli pan fo electronau'n bresennol mewn lled-ddargludyddion bwlch uniongyrchol. O ganlyniad, bydd momentwm y band electronau yn amrywio wrth ailgyfuno electronau a thyllau neu wrth i electronau symud o'r band dargludiad i'r band falens.
LEDs llachar
Mae dau ddull y gellir eu defnyddio i gynhyrchu LEDs. Yn y dull cyntaf, cyfunir sglodion LED coch, gwyrdd a glas mewn un pecyn i gynhyrchu golau gwyn, tra bod ffosfforescence yn cael ei ddefnyddio yn yr ail ddull. Gellir crynhoi'r epocsi o amgylch fflworoleuedd y ffosffor, a bydd dyfais InGaN LED wedyn yn actifadu'r LED gan ddefnyddio ymbelydredd tonfedd byr.
Er mwyn creu teimladau lliw lluosog, a elwir yn lliwiau ychwanegyn cynradd, mae gwahanol oleuadau lliw, megis goleuadau glas, gwyrdd a choch, yn cael eu cyfuno mewn meintiau amrywiol. Mae'r golau gwyn yn cael ei greu trwy gyfuno'r tri dwyster golau hyn yn gyfartal.
Serch hynny, i gyflawni'r cyfuniad hwn gan ddefnyddio cyfuniad o LEDs gwyrdd, glas a choch, mae angen pensaernïaeth electro optegol heriol ar gyfer rheoli cyfuniad a thrylediad lliwiau amrywiol. Ar ben hynny, gall y dull hwn fod yn heriol oherwydd yr amrywiadau mewn lliw LED.
Mae un sglodyn LED gyda gorchudd ffosffor yn pweru mwyafrif y llinell gynnyrch LED gwyn. Pan fydd y cotio hwn yn agored i ymbelydredd uwchfioled yn lle ffotonau glas, cynhyrchir golau gwyn. Mae'r un ddamcaniaeth hefyd yn berthnasol i lampau fflwroleuol; bydd gollyngiad trydan y tu mewn i'r tiwb yn allyrru UV, a fydd yn achosi i'r ffosffor amrantu gwyn.
Er y gall y dechneg hon o LED gynhyrchu arlliwiau amrywiol, gellir rheoleiddio amrywiannau trwy sgrinio. Gan ddefnyddio pedwar cyfesurynnau cromatigedd manwl gywir sy'n agos at ganol y diagram CIE, mae dyfeisiau sy'n seiliedig ar LED gwyn yn cael eu sgrinio.
Dangosir yr holl gyfesurynnau lliw cyraeddadwy o fewn y gromlin bedol yn y diagram CIE. Mae arlliwiau glân yr arc wedi'u lledaenu, ond mae'r pwynt gwyn yn y canol. Gellir defnyddio pedwar pwynt a ddangosir yng nghanol y graff i gynrychioli'r lliw allbwn LED gwyn. Mae'r pedwar cyfesurynnau graff bron yn wyn pur, ond fel arfer nid yw'r LEDau hyn yn gweithio cystal â ffynhonnell golau safonol i oleuo lensys lliw.
Mae'r LEDs hyn yn fwyaf buddiol ar gyfer lensys gwyn, sydd fel arall yn dryloyw gyda backlight afloyw. Heb os, bydd LEDs gwyn yn dod yn fwy poblogaidd fel ffynhonnell goleuo a dangosydd cyn belled â bod y dechnoleg hon yn parhau i ddatblygu.
Effeithiolrwydd Gwych
Mae'r fflwcs goleuol a gynhyrchir ar gyfer pob uned o'r LEDs yn cael ei fesur mewn lm, tra bod y defnydd pŵer trydanol yn cael ei fesur yn W. Mae gan LEDs coch 155 lm/W, mae gan LEDs ambr 500 lm/W, ac mae gan LEDs glas orchymyn effeithiolrwydd mewnol graddedig o 75 lm/W. Gellir ystyried y colledion oherwydd ail-amsugno mewnol; mae effeithiolrwydd goleuol ar gyfer LEDau gwyrdd ac ambr rhwng 20 a 25 lm/W. Mae'r cysyniad hwn o effeithiolrwydd, a elwir hefyd yn effeithiolrwydd allanol, yn debyg i'r syniad o effeithiolrwydd a ddefnyddir yn nodweddiadol ar gyfer mathau eraill o ffynonellau golau, megis LEDau amryliw.
Ffynhonnell Golau Deuod mewn Llawer o Lliwiau
Deuodau allyrru golau yw LEDau amryliw sydd, o'u cysylltu mewn gogwydd blaen, yn creu un lliw ac, o'u cysylltu mewn bias gwrthdro, yn cynhyrchu lliw arall.
Mewn gwirionedd mae gan y LEDs hyn ddwy gyffordd PN, ac mae'n bosibl eu cysylltu yn gyfochrog trwy gysylltu catod un ag anod y llall.
Pan fyddant yn rhagfarnllyd i un cyfeiriad, mae LEDau amryliw fel arfer yn goch, a phan fyddant yn tueddu i'r cyfeiriad arall, maent yn wyrdd. Bydd y LED hwn yn cynhyrchu trydydd lliw os caiff ei droi ymlaen yn gyflym iawn rhwng dau belaredd. Wrth gael ei newid yn gyflym rhwng polareddau rhagfarnllyd, bydd LED gwyrdd neu goch yn cynhyrchu golau lliw melyn.
Beth yw'r ddau osodiad gwahanol ar gyfer LEDs?
Dau allyrrydd tebyg a COBs yw'r setiau LED sylfaenol.
Mae'r allyrrydd yn marw sengl sydd ynghlwm wrth sinc gwres cyn cael ei osod tuag at fwrdd cylched. Mae'r bwrdd cylched hwn yn tynnu gwres i ffwrdd o'r allyrrydd tra'n darparu pŵer trydanol ar yr un pryd.
Canfu ymchwilwyr y gellir tynnu'r swbstrad LED a gellir gosod y marw sengl yn rhydd i'r bwrdd cylched, gan helpu i leihau costau a gwella unffurfiaeth golau. Felly, gelwir y dyluniad hwn yn COB (arae sglodion-ar-fwrdd).
Manteision ac Anfanteision LEDs
Dyma rai o fanteision deuodau-allyrru golau.
Mae LEDs yn fach ac mae ganddynt bris is.
Rheolir trydan trwy ddefnyddio LEDs.
Gyda chymorth y microbrosesydd, gall dwyster y LED amrywio.
amser hir
effeithlon o ran ynni
Dim cynhesu cyn{0}}gêm
Garw
heb ei effeithio gan dymereddau rhewllyd
Rendro Lliw Cyfeiriadol Gwych
Yn hawdd ei reoli ac yn gyfeillgar i'r amgylchedd
Mae'r canlynol yn rhai o anfanteision technoleg LED.
Pris
sensitifrwydd i dymheredd
sensitifrwydd tymheredd
Polaredd trydanol ac ansawdd goleuo
Sensitifrwydd trydanol
Effeithlonrwydd plymio
Canlyniad i bryfed
Yn defnyddio ar gyfer deuodau-allyrru golau
Mae sawl defnydd ar gyfer LED, a disgrifir rhai ohonynt isod.
Mewn cartrefi a busnesau, defnyddir LEDs fel bylbiau.
Mae deuodau-allyrru golau yn cael eu defnyddio mewn ceir a beiciau modur.
Mae'r neges yn cael ei harddangos gan ddefnyddio'r rhain mewn ffonau symudol.
Defnyddir LEDs wrth y goleuadau traffig.
O ganlyniad, mae'r erthygl hon yn cynnig trosolwg o gymhwysiad a damcaniaeth weithredol cylchedau deuod sy'n allyrru golau. Gobeithio eich bod wedi dysgu rhai ffeithiau sylfaenol ac ymarferol am y deuod allyrru golau drwy ddarllen yr erthygl hon.
Am ragor o wybodaeth, rhowch sylw iGwefan swyddogol BENWEI
