L'appareil et le principe de fonctionnement de la LED

Dans les lampes à incandescence, la lumière provient d'un filament de tungstène chaud à blanc, essentiellement de la chaleur. Comme des charbons ardents dans un four, chauffés par l'effet chauffant d'un courant électrique, lorsque les électrons oscillent rapidement et entrent en collision avec les nœuds du réseau cristallin d'un métal conducteur, émettant en même temps de la lumière visible, qui, cependant, ne représente que moins plus de 15% de l'énergie électrique totale consommée qui alimente la lampe...

Les LED, contrairement aux lampes à incandescence, émettent de la lumière non pas du tout à cause de la chaleur, mais à cause de la particularité de leur conception, qui vise principalement à garantir que l'énergie actuelle va précisément à l'émission de lumière, à une certaine longueur d'onde. En conséquence, l'efficacité de la LED en tant que source lumineuse dépasse 50 %.

Le courant passe ici à travers la jonction p-n, tandis que dans la transition il y a une recombinaison d'électrons et de trous avec émission de photons (quanta) de lumière visible d'une certaine fréquence et donc d'une certaine couleur.

Chaque LED est essentiellement disposée comme suit.Tout d'abord, comme indiqué ci-dessus, il existe une jonction électron-trou, qui se compose de semi-conducteurs de type p (la majorité des porteurs de courant sont des trous) et de semi-conducteurs de type n qui sont en contact les uns avec les autres (plus la majorité des porteurs de courant sont électrons).

Lorsque le courant est transmis dans le sens direct à travers cette jonction, puis au point de contact des semi-conducteurs de deux types opposés, une transition de charge se produit (les porteurs de charge sautent entre les niveaux d'énergie) d'une région d'un type de conductivité à une région d'un différents types de conductivité.

Dans ce cas, les électrons avec leur charge négative se combinent avec des ions de trous chargés positivement. A ce moment, naissent des photons de lumière dont la fréquence est proportionnelle à la différence des niveaux d'énergie des atomes (la hauteur de la barrière de potentiel) entre les substances de part et d'autre de la transition.

Structurellement, les LED se présentent sous une variété de formes. La forme la plus simple est un corps de cinq millimètres - une lentille. De telles LED peuvent souvent être trouvées comme LED d'indication sur divers appareils électroménagers. En haut, le boîtier LED a la forme d'une lentille. Un réflecteur parabolique (réflecteur) est installé dans la partie inférieure du boîtier.

Sur le réflecteur se trouve un cristal qui émet de la lumière au point où le courant traverse la jonction pn. De la cathode - à l'anode, du réflecteur - dans la direction du fil fin, les électrons se déplacent à travers le cube - le cristal.

Ce cristal semi-conducteur est l'élément principal de la LED. Ici, il mesure 0,3 sur 0,3 sur 0,25 mm. Le cristal est relié à l'anode par un pont de fil fin.Le corps en polymère est en même temps une lentille transparente qui focalise la lumière dans une certaine direction, obtenant ainsi un angle de divergence limité du faisceau lumineux.

Aujourd'hui, les LED sont disponibles dans toutes les couleurs de l'arc-en-ciel, de l'ultraviolet et du blanc au rouge et à l'infrarouge. Les plus courantes sont les couleurs de LED rouge, orange, jaune, verte, bleue et blanche. Et la couleur des paillettes ici n'est pas déterminée par la couleur du boîtier !

La couleur dépend de la longueur d'onde des photons émis par la jonction pn. Par exemple, la couleur rouge d'une LED rouge a une longueur d'onde caractéristique de 610 à 760 nm. La longueur d'onde, à son tour, dépend du matériau qui a été utilisé dans la fabrication d'une pièce particulière semi-conducteur pour cette LED Ainsi, pour obtenir une couleur allant du rouge au jaune, des impuretés d'aluminium, d'indium, de gallium et de phosphore sont utilisées.

Pour obtenir des couleurs allant du vert au bleu — azote, gallium, indium. Pour obtenir une couleur blanche, un phosphore spécial est ajouté au cristal, qui transforme la couleur bleue en blanc à l'aide phénomènes de photoluminescence.

Voir également: Pourquoi la LED devrait-elle être connectée via une résistance