LEDの装置と動作原理

白熱灯では、光は高温から白色のタングステン フィラメントから、主に熱によって発生します。電流の加熱効果によって加熱された炉内で輝く石炭のように、電子が急速に振動して導電性金属の結晶格子のノードに衝突し、同時に可視光を放射しますが、その光の量はほんのわずかです。ランプに電力を供給する総消費電力量の 15% 未満...

白熱灯とは異なり、LED が光を放射するのは熱によるものではなく、電流エネルギーが特定の波長で光の放射に正確に送られるようにすることを主な目的とした設計の特殊性によるものです。その結果、光源としての LED の効率は 50% を超えます。

ここに電流が流れる pn接合を越えて一方、遷移では、特定の周波数、したがって特定の色の可視光の光子（量子）の放出を伴う電子と正孔の再結合が起こります。

各LEDは基本的に以下のように配置されています。まず、上で述べたように、互いに接触した p 型半導体 (電流キャリアの大部分が正孔) と n 型半導体 (電流キャリアの大部分が正孔) で構成される電子正孔接合が存在します。電子）。

この接合を通って順方向に電流が流れると、2 つの反対の種類の半導体の接触点で、ある導電性の領域からある導電性の領域への電荷遷移 (電荷キャリアがエネルギー準位間でジャンプ) が発生します。異なる種類の導電性。

この場合、負の電荷を持つ電子は、正の電荷をもつ正孔のイオンと結合します。このとき、光の光子が生まれます。その周波数は、遷移の両側の物質間の原子のエネルギーレベルの差（ポテンシャル障壁の高さ）に比例します。

LED には構造的にさまざまな形式があります。最も単純な形状は、5 ミリメートルの本体、つまりレンズです。このような LED は、さまざまな家庭用電化製品のインジケータ LED としてよく見られます。上部の LED ハウジングはレンズのような形をしています。筐体下部には放物線状のリフレクター（反射板）を搭載。

反射板上には、電流が pn 接合を通過する点で光を発する結晶があります。カソードからアノードへ、反射板から細いワイヤーの方向に、電子は立方体、つまり結晶の中を移動します。

この半導体結晶がLEDの主要な要素です。ここでは、サイズは 0.3 x 0.3 x 0.25 mm です。結晶は細いワイヤーブリッジによってアノードに接続されています。ポリマー本体は同時に透明なレンズでもあり、光を特定の方向に集束させるため、光線の発散角が制限されます。

現在、LED には紫外光、白から赤、赤外線に至るまで、虹のあらゆる色があります。最も一般的な LED の色は、赤、オレンジ、黄、緑、青、白です。そしてこちらのグリッターの色はケースの色で決まりません！

色は、pn 接合によって放出される光子の波長によって異なります。たとえば、赤色 LED の赤色は 610 ～ 760 nm の固有波長を持っています。波長は、特定の部品の製造に使用された材料によって決まります。 半導体 この LED では、赤色から黄色までの色を得るために、アルミニウム、インジウム、ガリウム、リンの不純物が使用されます。

緑から青までの色を得るには、窒素、ガリウム、インジウムが必要です。白色を得るには、特別な蛍光体が結晶に追加され、その助けを借りて青色を白色に変えます。 フォトルミネッセンス現象.

以下も参照してください。 LEDを抵抗を介して接続する必要があるのはなぜですか