Il dispositivo e il principio di funzionamento del LED

Nelle lampade a incandescenza, la luce proviene da un filamento di tungsteno da caldo a bianco, essenzialmente dal calore. Come carboni ardenti in una fornace, riscaldati dall'effetto riscaldante di una corrente elettrica, quando gli elettroni oscillano rapidamente e si scontrano con i nodi del reticolo cristallino di un metallo conduttore, emettendo contemporaneamente luce visibile, che però rappresenta solo meno del 15% dell'energia elettrica totale consumata che alimenta la lampada...

I LED, a differenza delle lampade a incandescenza, emettono luce non per via del calore, ma per la particolarità del loro design, che mira principalmente a garantire che l'energia attuale vada proprio all'emissione di luce, ad una certa lunghezza d'onda. Di conseguenza, l'efficienza del LED come sorgente luminosa supera il 50%.

La corrente scorre qui attraverso la giunzione p-n, mentre nella transizione si ha una ricombinazione di elettroni e lacune con emissione di fotoni (quanta) di luce visibile di una certa frequenza e quindi di un certo colore.

Ogni LED è sostanzialmente organizzato come segue.Innanzitutto, come notato sopra, esiste una giunzione elettrone-lacuna, che consiste di semiconduttori di tipo p (la maggior parte dei portatori di corrente sono lacune) e semiconduttori di tipo n che sono in contatto tra loro (più la maggior parte dei portatori di corrente sono elettroni).

Quando la corrente viene trasmessa nella direzione in avanti attraverso questa giunzione, quindi nel punto di contatto di semiconduttori di due tipi opposti, si verifica una transizione di carica (i portatori di carica saltano tra i livelli di energia) da una regione di un tipo di conduttività a una regione di un diverso tipo di conducibilità.

In questo caso, gli elettroni con la loro carica negativa si combinano con gli ioni di lacune caricate positivamente. In questo momento nascono i fotoni di luce, la cui frequenza è proporzionale alla differenza nei livelli di energia degli atomi (l'altezza della potenziale barriera) tra le sostanze su entrambi i lati della transizione.

Dal punto di vista strutturale, i LED sono disponibili in una varietà di forme. La forma più semplice è un corpo di cinque millimetri: una lente. Tali LED si trovano spesso come indicatori LED su vari elettrodomestici. Nella parte superiore, l'alloggiamento del LED ha la forma di una lente. Un riflettore parabolico (riflettore) è installato nella parte inferiore dell'alloggiamento.

Sul riflettore c'è un cristallo che emette luce nel punto in cui la corrente passa attraverso la giunzione pn. Dal catodo - all'anodo, dal riflettore - nella direzione del filo sottile, gli elettroni si muovono attraverso il cubo - il cristallo.

Questo cristallo semiconduttore è l'elemento principale del LED. Qui ha una dimensione di 0,3 per 0,3 per 0,25 mm. Il cristallo è collegato all'anodo da un sottile ponte di filo.Il corpo in polimero è allo stesso tempo una lente trasparente che focalizza la luce in una certa direzione, ottenendo così un limitato angolo di divergenza del fascio luminoso.

Oggi i LED sono disponibili in tutti i colori dell'arcobaleno, dall'ultravioletto e bianco al rosso e all'infrarosso. I più comuni sono i colori LED rosso, arancione, giallo, verde, blu e bianco. E il colore del glitter qui non è determinato dal colore della custodia!

Il colore dipende dalla lunghezza d'onda dei fotoni emessi dalla giunzione pn. Ad esempio, il colore rosso di un LED rosso ha una lunghezza d'onda caratteristica da 610 a 760 nm. La lunghezza d'onda, a sua volta, dipende dal materiale utilizzato nella fabbricazione di una particolare parte semiconduttore per questo LED Quindi, per ottenere un colore dal rosso al giallo, vengono utilizzate impurità di alluminio, indio, gallio e fosforo.

Per ottenere colori dal verde al blu — azoto, gallio, indio. Per ottenere un colore bianco, al cristallo viene aggiunto uno speciale fosforo, che con l'aiuto trasforma il colore blu in bianco fenomeni di fotoluminescenza.

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