El dispositivo y el principio de funcionamiento del LED.

En las lámparas incandescentes, la luz proviene de un filamento de tungsteno de caliente a blanco, esencialmente del calor. Como carbones encendidos en un horno, calentados por el efecto de calentamiento de una corriente eléctrica, cuando los electrones oscilan rápidamente y chocan con los nodos de la red cristalina de un metal conductor, al mismo tiempo que emiten luz visible, que, sin embargo, representa solo menos del 15% de la energía eléctrica total consumida que alimenta la lámpara...

Los LED, a diferencia de las lámparas incandescentes, emiten luz no por el calor en absoluto, sino por la peculiaridad de su diseño, que tiene como objetivo principal garantizar que la energía actual se dirija precisamente a la emisión de luz, en una determinada longitud de onda. Como resultado, la eficiencia del LED como fuente de luz supera el 50%.

La corriente fluye aquí a través de la unión p-n, mientras que en la transición se produce una recombinación de electrones y huecos con emisión de fotones (cuantos) de luz visible de una determinada frecuencia y por tanto de un determinado color.

Cada LED está dispuesto básicamente de la siguiente manera.En primer lugar, como se señaló anteriormente, existe una unión electrón-hueco, que consta de semiconductores de tipo p (la mayoría de los portadores de corriente son huecos) y semiconductores de tipo n que están en contacto entre sí (la mayoría de los portadores de corriente son electrones).

Cuando la corriente se transmite en la dirección directa a través de esta unión, en el punto de contacto de los semiconductores de dos tipos opuestos, se produce una transición de carga (los portadores de carga saltan entre los niveles de energía) de una región de un tipo de conductividad a una región de un diferente tipo de conductividad.

En este caso, los electrones con su carga negativa se combinan con iones de huecos cargados positivamente. En este momento nacen fotones de luz, cuya frecuencia es proporcional a la diferencia en los niveles de energía de los átomos (la altura de la barrera de potencial) entre las sustancias a ambos lados de la transición.

Estructuralmente, los LED vienen en una variedad de formas. La forma más simple es un cuerpo de cinco milímetros: una lente. Dichos LED a menudo se pueden encontrar como indicadores LED en varios electrodomésticos. En la parte superior, la carcasa del LED tiene forma de lente. Se instala un reflector parabólico (reflector) en la parte inferior de la carcasa.

En el reflector hay un cristal que emite luz en el punto donde la corriente pasa por la unión pn. Desde el cátodo, al ánodo, desde el reflector, en la dirección del alambre delgado, los electrones se mueven a través del cubo, el cristal.

Este cristal semiconductor es el elemento principal del LED. Aquí tiene un tamaño de 0,3 por 0,3 por 0,25 mm. El cristal está conectado al ánodo por un puente de alambre delgado.El cuerpo de polímero es al mismo tiempo una lente transparente que enfoca la luz en una determinada dirección, obteniendo así un ángulo limitado de divergencia del haz de luz.

Hoy en día, los LED vienen en todos los colores del arcoíris, desde el ultravioleta y el blanco hasta el rojo y el infrarrojo. Los más comunes son los colores LED rojo, naranja, amarillo, verde, azul y blanco. ¡Y el color del brillo aquí no está determinado por el color del estuche!

El color depende de la longitud de onda de los fotones emitidos por la unión pn. Por ejemplo, el color rojo de un LED rojo tiene una longitud de onda característica de 610 a 760 nm. La longitud de onda, a su vez, depende del material que se utilizó en la fabricación de una pieza en particular. semiconductor para este LED Entonces, para obtener un color de rojo a amarillo, se utilizan impurezas de aluminio, indio, galio y fósforo.

Para obtener colores de verde a azul: nitrógeno, galio, indio. Para obtener un color blanco, se agrega un fósforo especial al cristal, que convierte el color azul en blanco con la ayuda fenómenos de fotoluminiscencia.

Ver también: ¿Por qué se debe conectar el LED a través de una resistencia?