18新利最新登入发光二极管(led)是如何工作的

二极管是最简单的半导体设备。一般来说,一个半导体与不同材料进行电流的能力。大多数半导体都是不良导体,有杂质(另一种物质的原子)添加到它。添加杂质的过程兴奋剂。

在led灯的情况下,导体材料通常是aluminum-gallium-arsenide (AlGaAs)。在纯aluminum-gallium-arsenide,所有的原子键完全和他们的邻居,没有留下自由电子(带负电荷的粒子)进行电流。在掺杂材料,额外的原子改变平衡,增加自由电子或空穴,电子创建可走。这些改变使更多的导电材料。

与额外的电子叫做半导体n型材料,因为它有额外的带负电荷的粒子。在n型材料,自由电子从一个带负电区域移动到一个带正电的区域。

与额外的洞叫做半导体p型材料有效,因为它有额外的带正电的粒子。电子能跳,也不管他打到第几洞,从一个带负电区域带正电荷的区域。因此,孔本身似乎从一个带正电荷的区域移动到一个带负电区域。

n型材料的二极管由一段连着一段p型材料,电极两端。这样的安排只有一个方向导电。二极管无电压时,电子从n型材料填补p型材料层之间的连接,形成一个耗尽区。在一个耗尽区半导体材料是回到原来的绝缘状态——所有的空隙填满,所以没有自由电子或电子的空地,和电力不能流动。

摆脱耗尽区,你必须把电子从n型区域p型区和洞朝着相反的方向。要做到这一点,您的n型二极管连接到负的电路和p型到积极的结束。自由电子的n型材料被负极和正极所吸引。p型材料的孔移动。当电极之间的电压差足够高,电子耗尽区中增加的孔和再次自由移动。耗尽区消失,整个二极管和电荷移动。

如果你试图运行当前的另一种方式,与p型方连接到的负端电路和n型端连接到积极的结束,目前不会流。消极的n型材料中电子正极所吸引。积极的洞p型材料负极吸引。没有电流穿过结因为空穴和电子都是朝着错误的方向发展。耗尽区增加。(见18新利最新登入半导体是如何工作的在整个过程的更多信18luck手机登录息)。

电子和空穴之间的相互作用在此设置中有一个有趣的副作用——它生成光!

光能量的一种形式,可以发布的一个原子。它由许多小粒子能量和动量,但没有质量的包。这些粒子,称为光子,是光的最基本单位。

光子释放由于移动电子。在一个原子,电子在原子核周围轨道移动。电子在不同的轨道有不同数量的能量。一般来说,具有更大能量进入轨道的电子离原子核更远。

为一个电子从低轨道跳到更高的轨道,提高能量水平。相反,一个电子释放能量时从一个更高的轨道。这种能量以光子的形式释放出来。下降更大的能量释放的高能光子,它的特点是一个更高的频率。

正如我们前面看到的,自由电子在二极管可以移动落入空孔的p型层。这涉及到传导带的下降到一个较低的轨道,所以电子释放能量以光子的形式。这种情况在任何二极管,但你只能看到光子当二极管组成的特定的材料。原子在一个标准的硅二极管,例如,被安排在这样一种方式,电子滴一个相对较短的距离。因此,光子的频率太低,肉眼是看不见的,它在红外光谱的一部分。这并不一定是坏事,当然:红外led灯非常适合遥控器等。

可见发光二极管(VLEDs),如那些点亮号码数字时钟,由材料的特点是导带之间的差距拉大和较低的轨道。差距的大小决定了光子的频率——换句话说,它决定了光的颜色。而从遥控器使用led数字显示在电子,可见发光二极管是受欢迎的,由于其长寿命和微型尺寸。在led取决于使用的材料,他们可以在红外发光,紫外线,可见光谱的颜色。

尽管所有二极管释放光,大多数不做很有效。在一个普通的二极管半导体材料本身会吸收大量的光能量。led是专门构造向外释放大量的光子。此外,他们被安置在一个塑料球,光线集中在一个特定的方向。大多数的光二极管反射的灯泡,在通过圆头。

几十年来,100瓦的白炽灯泡照亮了走廊和卧室;60瓦白炽灯发光柔和的光线从阅读灯和壁橱。但是白炽灯效率不高,浪费大量的能量以热能的形式,和比荧光灯寿命较短。最近,更高效紧凑型荧光灯(节能灯)灯泡已经成为受欢迎的选择。在白炽灯去年平均约1200小时,节能灯可以持续10000小时[来源:EarthEasy]。不幸的是,节能灯包含有毒汞,让他们处理潜在危险和痛苦。

进入LED灯泡。发光二极管提供节能灯的好处——较低的功耗和更长的生存期没有有毒汞的缺点[来源:舍尔和苔藓]。例如,一个60瓦白炽灯每年吸引超过价值150美元的电力,并提供约800流明的光;一个等价的紧凑型使用不到15瓦和成本每年只有35美元的电力。LED灯泡会更好,吸引了大约8.5瓦的电力,每年花费约21美元,持续25000小时或更长时间(来源:EarthEasy]。只有8760小时一年——想象一下LED灯泡会持续多久的平均的家!18新利最新登入

这让led听起来很伟大的——他们是——但有理由白炽灯和紧凑型荧光灯仍在。最大的原因是价格;LED灯泡的成本比其他选项,尽管近年来LED灯泡的价格降下来。18新利最新登入然而,他们的长寿命,大大降低用电帮助弥补较高的门槛。

除了高成本障碍,led易受高温。如果领导电路太热,更多的电流将通过结本文前面提到的。当结变得太热,它会导致灯泡烧坏[来源:led杂志]。尽管led是免费的汞(不像节能灯),它们可能包含其他危险因素如铅或砷[来源:舍尔和苔藓]。此外,一项研究发现光污染增加使用LED灯泡[来源:布雷迪]。

一些人也喜欢白炽灯的外观,感觉他们比yellowish-looking节能灯和温暖的蓝色led的亮度。照明的不同类型可以采取一些调整,但led也可用在各种色调。led可控(不像节能灯)和促进植物生长是完美的,因为他们有效地推迟吨光没有产生热,可能损害植物的生命。

而节能灯和白炽灯仅限于他们的外壳的颜色,一些LED灯泡可以改变发出数以百万计的颜色。这些灯泡通常比白光LED灯泡同行更昂贵,但他们可以通过编程改变颜色和一天中不同的时间,给人们更多的控制他们的环境。

led的早期以来已经走过了漫长的道路照亮了数字时钟的面孔。在2000年代,液晶显示器接管了高清电视市场,代表着一个巨大的进步在旧的CRT电视标准定义。LCD显示屏上面甚至一大步高清投影集体重超过100磅(45.4公斤)。但是领导技术改变了市场。在液晶电视比巨大的投影集更薄、更轻,他们仍然使用冷阴极荧光管白色的光投射到屏幕的像素。那些增加重量和厚度电视机。led解决这两个问题。

你见过一个巨大的平板电视几乎一英寸厚吗?这可能是一个LED电视。这里的缩写让人摸不着头脑:LED电视还是液晶电视,因为液晶屏幕本身组成。从技术上讲,他们led背光液晶电视。荧光管,而是从背后发光led屏幕,照明创建一个图像的像素。由于小尺寸和低功耗的led灯,led背光电视远比普通液晶和薄也更节能。他们还可以提供一个更广泛的色域,生产更多生动的图片。

有几种不同类型的led背光集市场上,并不是所有的都是平等的。许多集使用白色领导的边缘照明发光灯显示。这些集合提供的唯一优势是苗条。RGB led背光设置另一方面,提供改进的颜色。甚至某些配置允许技术地方变暗,led显示的不同部分可以明亮或暗淡独立创建一个更动态的画面(来源:莫里森]。这突显出一个巨大优势的led节能灯:因为led,可以立即进行切换,他们在黑暗的场景产生可怕的黑色水平。自白色荧光灯必须保持在电视上使用,一些光会出血,减轻在黑暗的场景图片。

作了一些最新的LED显示屏有机发光二极管,或oled。有机材料用于创建这些半导体是灵活的,允许科学家创建可弯曲灯光和显示器,一些制造商已经开始生产使用较小的有机发光两极管屏幕的智能手机和其他设备。随着技术允许更好和更大的显示器,你可能开始看到他们在的地方,你不会已经能够发现一个屏幕。oled也允许每个像素是完全关机,让观众看到真正的黑色。

出版:2002年1月31日