Ang prinsipyo ng liwanag ng LED

Lahatang Rechargeable work light, portable na ilaw sa kampingatheadlamp na maraming gamitGamitin ang uri ng LED bulb. Upang maunawaan ang prinsipyo ng diode led, unahin muna ang pangunahing kaalaman sa mga semiconductor. Ang mga katangiang konduktibo ng mga materyales ng semiconductor ay nasa pagitan ng mga konduktor at insulator. Ang mga natatanging katangian nito ay: kapag ang semiconductor ay pinasigla ng panlabas na liwanag at init, ang kakayahang konduktibo nito ay magbabago nang malaki; Ang pagdaragdag ng maliliit na dami ng dumi sa isang purong semiconductor ay makabuluhang nagpapataas ng kakayahan nitong magsagawa ng kuryente. Ang Silicon (Si) at germanium (Ge) ang pinakakaraniwang ginagamit na semiconductor sa modernong electronics, at ang kanilang mga panlabas na electron ay apat. Kapag ang mga atomo ng silicon o germanium ay bumubuo ng isang kristal, ang mga magkakatabing atomo ay nakikipag-ugnayan sa isa't isa, kaya ang mga panlabas na electron ay pinagsasaluhan ng dalawang atomo, na bumubuo ng istrukturang covalent bond sa kristal, na isang istrukturang molekular na may kaunting kakayahang magpigil. Sa temperatura ng silid (300K), ang thermal excitation ay gagawing ang ilang panlabas na electron ay makakuha ng sapat na enerhiya upang humiwalay sa covalent bond at maging mga libreng electron, ang prosesong ito ay tinatawag na intrinsic excitation. Matapos mawalan ng gapos ang electron upang maging isang libreng electron, isang bakante ang naiiwan sa covalent bond. Ang bakanteng ito ay tinatawag na butas. Ang anyo ng butas ay isang mahalagang katangian na nagpapaiba sa isang semiconductor mula sa isang konduktor.

Kapag ang isang maliit na dami ng pentavalent impurity tulad ng phosphorus ay idinagdag sa intrinsic semiconductor, magkakaroon ito ng karagdagang electron pagkatapos bumuo ng covalent bond kasama ang iba pang mga atomo ng semiconductor. Ang sobrang electron na ito ay nangangailangan lamang ng napakaliit na enerhiya upang maalis ang bond at maging isang free electron. Ang ganitong uri ng impurity semiconductor ay tinatawag na electronic semiconductor (N-type semiconductor). Gayunpaman, ang pagdaragdag ng isang maliit na dami ng trivalent elemental impurities (tulad ng boron, atbp.) sa intrinsic semiconductor, dahil mayroon lamang itong tatlong electron sa panlabas na layer, pagkatapos bumuo ng covalent bond kasama ang mga nakapalibot na atomo ng semiconductor, lilikha ito ng bakante sa kristal. Ang ganitong uri ng impurity semiconductor ay tinatawag na hole semiconductor (P-type semiconductor). Kapag pinagsama ang N-type at P-type semiconductors, mayroong pagkakaiba sa konsentrasyon ng mga free electron at hole sa kanilang junction. Ang parehong electron at hole ay nagkakalat patungo sa mas mababang konsentrasyon, na nag-iiwan ng mga charged ngunit hindi gumagalaw na ions na sumisira sa orihinal na electrical neutrality ng mga rehiyon ng N-type at P-type. Ang mga hindi gumagalaw na may karga na particle na ito ay kadalasang tinatawag na mga karga sa kalawakan, at ang mga ito ay nakakumpol malapit sa interface ng mga rehiyon ng N at P upang bumuo ng isang napakanipis na rehiyon ng karga sa kalawakan, na kilala bilang PN junction.

Kapag ang isang forward bias voltage ay inilapat sa magkabilang dulo ng PN junction (positibong boltahe sa isang gilid ng P-type), ang mga butas at mga libreng electron ay gumagalaw sa isa't isa, na lumilikha ng isang panloob na electric field. Ang mga bagong itinurok na butas ay muling nagsasama-sama sa mga libreng electron, kung minsan ay naglalabas ng labis na enerhiya sa anyo ng mga photon, na siyang liwanag na nakikita natin na inilalabas ng mga led. Ang ganitong spectrum ay medyo makitid, at dahil ang bawat materyal ay may iba't ibang band gap, ang mga wavelength ng mga photon na inilalabas ay magkakaiba, kaya ang mga kulay ng mga led ay natutukoy ng mga pangunahing materyales na ginamit.