Gaismas diode
- «LED» pāradresējas uz šejieni. Citas nozīmes skatīt lapā LED (nozīmju atdalīšana).
Gaismas diode[5] ir pusvadītāju diode, kuras p-n pāreja vadāmības virzienā plūstošas strāvas ietekmē spīd, izstarojot redzamā vai neredzamā spektra gaismu. Gaismas diodes mēdz saukt arī par mirdzdiodēm, vai LED (angļu: light-emitting diode).
 Zila, zaļa, un sarkana LED iekš 5 mm ietvarā | |
| Darbības princips | Elektroluminiscence |
|---|---|
| Izgudrots | H. J. Round (1907)[1] Oleg Losev (1927)[2] James R. Biard (1961)[3] Nick Holonyak (1962)[4] |
| Pirmo reizi ražots | 1962. oktobris |
| Pinu konfigurācija | Anods un katods |
| Elektroniskais simbols | |
 | |
Darbības princips
Vadāmības virzienā pieslēgta sprieguma ietekmē pārpalikuma lādiņi elektroni no elektronu vadītspējas (n tipa) pusvadītāja cauri p-n pārejai difundē caurumu vadītspējas (p tipa) pusvadītājā, kur tie rekombinējas ar caurumiem. Rekombinējoties elektroni pāriet no vadītspējas zonas valences zonā, tātad no augstāka enerģijas līmeņa zemākā. Šīs pārejas rezultātā atbrīvojas enerģija, kura daļēji pārvēršas siltumā un daļēji tiek izstarota fotonu veidā. Izstarotās gaismas viļņa garums ir atkarīgs no pusvadītāja kristālrežģa aizliegtās zonas platuma.
Īpašības
Spektrālās īpašības
Atšķirībā no kvēlspuldzēm gaismas diodes neizstaro siltumu. Tādēļ gaismas diodēm ir ļoti augsts lietderības koeficients. To starojums ir ļoti šaurā spektrā, monohromatisks. Ilgu laiku bija problemātiski iegūt diodes visām pamatgaismām, tikai 1990. gados parādījās lētas zilās gaismas diodes.
Virziendarbība
Gaismas diodēm raksturīgs vērsts starojums.
Plakana pusvadītāja virsma gaismu izstaro perpendikulāri virsmai un tikai nedaudz sāņus. Vērstā starojuma dēļ ir nedaudz apgrūtināta diožu izmantošana difūza apgaismojuma iegūšanai.
Elektriskās īpašības
Pēc elektriskajām īpašībām gaismas diodes ir līdzīgas parastajām diodēm, taču pusvadītāja materiāla izvēle nosaka lielāku sprieguma kritumu vadāmības virzienā (atvēršanās spriegums). Atvērtas diodes diferenciālā pretestība ir ļoti maza, savukārt mirdzēšanas stiprums ir atkarīgs no caurplūstošās strāvas, tādēļ gaismas diodes ieteicams barot no strāvas avota.
Darbības ātrums
Gaismas diodēm piemīt pavisam neliela spīdēšanas inerce, tāpēc tās var izmantot dažādu stroboskopisku efektu iegūšanai (dinamiskā indikācija).
Mirdzēšanas krāsa, sprieguma kritums un izgatavošanas materiāls
| Krāsa | Viļņa garums [nm] | Sprieguma kritums [ΔV] | Pusvadītāja materiāls | |
|---|---|---|---|---|
| Infrasarkana | λ > 760 | ΔV < 1.63 | Gallija arsenīds (GaAs) Alumīnija gallija arsenīds (AlGaAs) | |
| Sarkana | 610 < λ < 760 | 1.63 < ΔV < 2.03 | Alumīnija gallija arsenīds (AlGaAs) Gallija arsenīda fosfīds (GaAsP) Alumīnija gallija indija fosfīds (AlGaInP) Gallija(III) fosfīds (GaP) | |
| Oranža | 590 < λ < 610 | 2.03 < ΔV < 2.10 | Gallija arsenīda fosfīds (GaAsP) Alumīnija gallija indija fosfīds (AlGaInP) Gallija(III) fosfīds (GaP) | |
| Dzeltena | 570 < λ < 590 | 2.10 < ΔV < 2.18 | Gallija arsenīda fosfīds (GaAsP) Alumīnija gallija indija fosfīds (AlGaInP) Gallija(III) fosfīds (GaP) | |
| Zaļa | 500 < λ < 570 | 1.9[6] < ΔV < 4.0 | Indija gallija nitrīds (InGaN) / Gallija(III) nitrīds (GaN) Gallija(III) fosfīds (GaP) Alumīnija gallija indija fosfīds (AlGaInP) Alumīnija gallija fosfīds (AlGaP) | |
| Zila | 450 < λ < 500 | 2.48 < ΔV < 3.7 | Cinka selenīds (ZnSe) Indija gallija nitrīds (InGaN) Silīcija karbīds (SiC) kā substrāts Silīcijs (Si) kā substrāts — izstrādes stadijā | |
| Violeta | 400 < λ < 450 | 2.76 < ΔV < 4.0 | Indija gallija nitrīds (InGaN) | |
| Purpura | jauktais spektrs | 2.48 < ΔV < 3.7 | divas diodes zila un sarkana, zila ar sarkanu luminoforu, vai balta ar purpura plastmasas korpusu | |
| Ultravioleta | λ < 400 | 3.1 < ΔV < 4.4 | Dimants (235 nm)[7] Bora nitrīds (215 nm)[8][9] Alumīnija nitrīds (AlN) (210 nm)[10] Alumīnija gallija nitrīds (AlGaN) Alumīnija gallija indija nitrīds (AlGaInN) — līdz 210 nm[11] | |
| Rozā | jauktais spektrs | ΔV ~ 3.3[12] | Zila diode ar vienu vai diviem luminofora slāņiem, dzeltena ar oranžu vai rozā luminoforu, vai balta ar rozā pigmentu.[13] | |
| Balta | plašs spektrs | ΔV = 3.5 | Zila vai ultravioleta diode ar dzeltenu luminoforu |
Izmantošana
Mirdzdiodes izmanto
- Informācijas atspoguļošanai, gan kā atsevišķas diodes, gan kā diožu matricas.
- Informācijas iegūšanai, piemēram skeneros
- Elektriskās atsaistes izveidošanai, optronu sastāvā
- Apgaismošanai
Mirdzdiodes izmantotas gan vagona apgaismojumam, gan informācijas tablo.
Mirdzdiožu luksofors.
Audi dienas gaitas apgaismojums.
modernā gaismas diožu spuldze ar standarta E27 cokolu.
Skatīt arī
Atsauces
Ārējās saites
Vikikrātuvē par šo tēmu ir pieejami multivides faili. Skatīt: Gaismas diode.
- Encyclopædia Britannica raksts (angliski)