ເປັນຫຍັງ LEDs ຈຶ່ງປ່ອຍແສງ?

Diodes ແມ່ນຫນຶ່ງໃນອຸປະກອນທົ່ວໄປທີ່ສຸດໃນອຸປະກອນ semiconductor. semiconductors ສ່ວນຫຼາຍແມ່ນເຮັດດ້ວຍວັດສະດຸ semiconductor doped (ປະລໍາມະນູແລະສານອື່ນໆ). ອຸປະກອນການ conductor ຂອງ LEDs ປົກກະຕິແລ້ວແມ່ນ gallium ອາລູມິນຽມ arsenide. ໃນອາລູມິນຽມອາລູມິນຽມບໍລິສຸດ, ປະລໍາມະນູທັງຫມົດຖືກຜູກມັດຢ່າງສົມບູນກັບເພື່ອນບ້ານຂອງພວກເຂົາ, ເຮັດໃຫ້ບໍ່ມີອິເລັກຕອນຟຣີເພື່ອເຊື່ອມຕໍ່ປະຈຸບັນ.

ໃນ diodes ແສງ emitting, ເຊັ່ນ: ທີ່ໃຊ້ໃນໂມງດິຈິຕອນ, ຂະຫນາດຂອງຊ່ອງຫວ່າງກໍານົດຄວາມຖີ່ຂອງ photons ໄດ້, ໃນຄໍາສັບຕ່າງໆອື່ນໆ, ສີຂອງແສງໄດ້. ໃນຂະນະທີ່ diodes ທັງຫມົດປ່ອຍແສງສະຫວ່າງ, ສ່ວນຫຼາຍແມ່ນບໍ່ມີປະສິດທິພາບຫຼາຍ. ໃນ diodes ທໍາມະດາ, ອຸປະກອນການ semiconductor ຕົວຂອງມັນເອງ absorbs ຫຼາຍຂອງພະລັງງານແສງສະຫວ່າງແລະສິ້ນສຸດລົງເຖິງ. LEDs ຖືກປົກຄຸມດ້ວຍຫລອດພາດສະຕິກເພື່ອສຸມໃສ່ແສງສະຫວ່າງໃນທິດທາງສະເພາະ.

ຮູບແບບຂອງແສງສະຫວ່າງທີ່ສາມາດປ່ອຍອອກມາໂດຍປະລໍາມະນູ. ມັນປະກອບດ້ວຍມັດນ້ອຍໆຫຼາຍອັນທີ່ຄ້າຍຄືອະນຸພາກທີ່ມີພະລັງງານ ແລະແຮງດັນ ແຕ່ບໍ່ມີມວນ. ອະນຸພາກເຫຼົ່ານີ້ເອີ້ນວ່າ photons, ຊຶ່ງເປັນຫນ່ວຍງານພື້ນຖານທີ່ສຸດຂອງແສງສະຫວ່າງ. ໂຟຕອນຖືກປ່ອຍອອກມາເພາະວ່າເອເລັກໂຕຣນິກເຄື່ອນທີ່ອ້ອມຮອບ. ໃນອະຕອມ, ອິເລັກຕອນເຄື່ອນທີ່ຢູ່ໃນວົງໂຄຈອນອ້ອມອະຕອມ. ເອເລັກໂຕຣນິກຢູ່ໃນວົງໂຄຈອນທີ່ແຕກຕ່າງກັນມີພະລັງງານທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. ເວົ້າໂດຍທົ່ວໄປ, ອິເລັກຕອນທີ່ມີພະລັງງານຫຼາຍເຄື່ອນທີ່ຢູ່ໃນວົງໂຄຈອນໄກຈາກແກນ. ເມື່ອເອເລັກໂຕຣນິກໂດດຈາກວົງໂຄຈອນຕ່ໍາໄປຫາວົງໂຄຈອນທີ່ສູງກວ່າ, ລະດັບພະລັງງານເພີ່ມຂຶ້ນ, ແລະກົງກັນຂ້າມ, ເມື່ອມັນຕົກຈາກຟັງຊັນວົງໂຄຈອນທີ່ສູງກວ່າໄປສູ່ການທໍາງານຂອງວົງໂຄຈອນຕ່ໍາ, ເອເລັກໂຕຣນິກປ່ອຍພະລັງງານ. ພະລັງງານໄດ້ຖືກປ່ອຍອອກມາໃນຮູບແບບຂອງ photons. ການຫຼຸດລົງຂອງພະລັງງານທີ່ສູງຂຶ້ນປ່ອຍ photons ພະລັງງານທີ່ສູງຂຶ້ນ, ທີ່ມີລັກສະນະໂດຍຄວາມຖີ່ສູງຂອງພວກເຂົາ.

ອິເລັກຕອນຟຣີຕົກຈາກຊັ້ນ P-type ຜ່ານ diode ເຂົ້າໄປໃນຮູ electron ຫວ່າງເປົ່າ. ນີ້ກ່ຽວຂ້ອງກັບການຫຼຸດລົງຈາກແຖບ conduction ໄປສູ່ການເຮັດວຽກຂອງວົງໂຄຈອນຕ່ໍາ, ດັ່ງນັ້ນເອເລັກໂຕຣນິກປ່ອຍພະລັງງານໃນຮູບແບບຂອງ photon ໄດ້. ນີ້ເກີດຂຶ້ນໃນ diode ໃດ, ທ່ານພຽງແຕ່ເຫັນ photons ໃນເວລາທີ່ diode ແມ່ນເຮັດດ້ວຍວັດສະດຸທີ່ແນ່ນອນ. ໃນ diode ຊິລິໂຄນມາດຕະຖານ, ຕົວຢ່າງ, ປະລໍາມະນູໄດ້ຖືກຈັດລຽງໃນລັກສະນະທີ່ໃນເວລາທີ່ເອເລັກໂຕຣນິກຕົກລົງໃນໄລຍະທີ່ຂ້ອນຂ້າງສັ້ນ, ປະລໍາມະນູໄດ້ຖືກຈັດລຽງໃນລັກສະນະທີ່ຕາຂອງມະນຸດບໍ່ສາມາດເບິ່ງເຫັນມັນໄດ້ເພາະວ່າຄວາມຖີ່ຂອງເອເລັກໂຕຣນິກແມ່ນຕໍ່າຫຼາຍ..

LEDs ມີຂໍ້ໄດ້ປຽບຫຼາຍຢ່າງຫຼາຍກວ່າຫລອດໄຟແບບດັ້ງເດີມ. ອັນທໍາອິດແມ່ນວ່າ LEDs ບໍ່ມີ filament ທີ່ຈະໄຫມ້ອອກ, ດັ່ງນັ້ນພວກມັນຈະຢູ່ໄດ້ດົນກວ່າ. In addition, bulb ພາດສະຕິກຂະຫນາດນ້ອຍຂອງ LED ເຮັດໃຫ້ LED ທົນທານຫຼາຍ. ມັນຍັງສາມາດຕິດຕັ້ງໄດ້ງ່າຍກວ່າເຂົ້າໃນວົງຈອນເອເລັກໂຕຣນິກໃນປະຈຸບັນ. ຂະບວນການປ່ອຍແສງສະຫວ່າງໃນຫລອດໄຟແບບດັ້ງເດີມກ່ຽວຂ້ອງກັບການສ້າງຄວາມຮ້ອນຫຼາຍ.

ນີ້ແມ່ນສິ່ງເສດເຫຼືອທີ່ສົມບູນຂອງພະລັງງານ. ເວັ້ນເສຍແຕ່ວ່າທ່ານໃຊ້ແສງເປັນເຄື່ອງເຮັດຄວາມຮ້ອນ, ສ່ວນໃຫຍ່ຂອງກະແສໄຟຟ້າທີ່ມີປະສິດທິພາບບໍ່ໄດ້ເຂົ້າໄປໃນແສງສະຫວ່າງທີ່ເບິ່ງເຫັນໄດ້ໂດຍກົງ. LEDs ປ່ອຍຄວາມຮ້ອນພຽງເລັກນ້ອຍຫຼາຍ, ສະນັ້ນຂ້ອນຂ້າງເວົ້າ, ໄຟຟ້າຫຼາຍຂື້ນໂດຍກົງເຂົ້າໄປໃນແສງສະຫວ່າງ, ພະລັງງານຫນ້ອຍແມ່ນຈໍາເປັນ.

ສໍາລັບ LEDs ແສງສະຫວ່າງທີ່ເບິ່ງເຫັນ, ເຊັ່ນ: ທີ່ໃຊ້ໃນໂມງດິຈິຕອນ, ຂະຫນາດຂອງຊ່ອງຫວ່າງກໍານົດຄວາມຖີ່ຂອງ photons ໄດ້, ຫຼືໃນຄໍາສັບຕ່າງໆອື່ນໆ, ສີຂອງແສງໄດ້. ໃນຂະນະທີ່ diodes ທັງຫມົດປ່ອຍແສງສະຫວ່າງ, ສ່ວນຫຼາຍແມ່ນບໍ່ມີປະສິດທິພາບຫຼາຍ. ໃນ diodes ທໍາມະດາ, ວັດສະດຸ semiconductor ຕົວຂອງມັນເອງດູດເອົາພະລັງງານແສງສະຫວ່າງຫຼາຍແລະສິ້ນສຸດລົງ. LEDs ຖືກປົກຄຸມດ້ວຍຫລອດພາດສະຕິກທີ່ສຸມໃສ່ແສງສະຫວ່າງໃນທິດທາງສະເພາະ.

LEDs ມີຂໍ້ໄດ້ປຽບຫຼາຍຢ່າງຫຼາຍກວ່າຫລອດໄຟແບບດັ້ງເດີມ. ອັນທໍາອິດແມ່ນວ່າ LEDs ບໍ່ມີ filament ທີ່ຈະໄຫມ້ອອກ, ດັ່ງນັ້ນພວກມັນຈະຢູ່ໄດ້ດົນກວ່າ. In addition, bulb ພາດສະຕິກຂະຫນາດນ້ອຍຂອງ LEDs ເຮັດໃຫ້ມັນທົນທານຫຼາຍ. ພວກມັນຍັງສາມາດໃສ່ໄດ້ງ່າຍຂຶ້ນໃນວົງຈອນເອເລັກໂຕຣນິກໃນປະຈຸບັນ. ຂະບວນການປ່ອຍແສງສະຫວ່າງຂອງໂຄມໄຟ incandescent ແບບດັ້ງເດີມກ່ຽວຂ້ອງກັບການຜະລິດຄວາມຮ້ອນຫຼາຍ. ນີ້ແມ່ນສິ່ງເສດເຫຼືອທີ່ສົມບູນຂອງພະລັງງານ. ເວັ້ນເສຍແຕ່ວ່າທ່ານໃຊ້ແສງເປັນເຄື່ອງເຮັດຄວາມຮ້ອນ, ສ່ວນໃຫຍ່ຂອງກະແສໄຟຟ້າທີ່ມີປະສິດທິພາບບໍ່ໄດ້ເຂົ້າໄປໃນແສງສະຫວ່າງທີ່ເບິ່ງເຫັນໄດ້ໂດຍກົງ. LEDs ປ່ອຍຄວາມຮ້ອນພຽງເລັກນ້ອຍຫຼາຍ, ແລະຂ້ອນຂ້າງເວົ້າ, ໄຟຟ້າຫຼາຍທີ່ຖືກນໍາໃຊ້ໂດຍກົງສໍາລັບແສງສະຫວ່າງ, ພະລັງງານຫນ້ອຍແມ່ນຈໍາເປັນ.

ຈົນກ່ວາໃນປັດຈຸບັນ, LEDs ມີລາຄາແພງເກີນໄປສໍາລັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກເຮັດໃຫ້ມີແສງສ່ວນໃຫຍ່ເນື່ອງຈາກວ່າພວກເຂົາເຈົ້າແມ່ນເຮັດຈາກວັດສະດຸ semiconductor ກ້າວຫນ້າທາງດ້ານ. ລາຄາຂອງອຸປະກອນ semiconductor ໄດ້ຫຼຸດລົງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍໃນໄລຍະຜ່ານມາ 10 ປີ, ແນວໃດກໍ່ຕາມ, ເຮັດໃຫ້ LEDs ເປັນທາງເລືອກເຮັດໃຫ້ມີແສງທີ່ມີລາຄາຖືກກວ່າສໍາລັບການນໍາໃຊ້ທີ່ກວ້າງຂວາງ. ໃນອະນາຄົດອັນໃກ້ນີ້, LEDs ຈະມີບົດບາດຂະຫນາດໃຫຍ່ໃນເຕັກໂນໂລຢີຂອງໂລກ.

ໄດໂອດປ່ອຍແສງ (LED) ແມ່ນ diode PN junction diode ໄປຂ້າງຫນ້າທີ່ເຮັດດ້ວຍວັດສະດຸ semiconductor. ກົນໄກການປ່ອຍແສງສະຫວ່າງຂອງມັນແມ່ນວ່າໃນເວລາທີ່ກະແສຕໍ່ຫນ້າຖືກສີດຢູ່ທັງສອງສົ້ນຂອງຈຸດເຊື່ອມຕໍ່ PN., ຜູ້ໃຫ້ບໍລິການທີ່ບໍ່ສົມດຸນທີ່ຖືກສັກ (ຄູ່ electron-hole) recombine ແລະ emission ແສງໃນລະຫວ່າງການຂະບວນການກະຈາຍ. ຂະບວນການປ່ອຍອາຍພິດນີ້ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນສອດຄ່ອງກັບຂະບວນການປ່ອຍອາຍພິດ spontaneous ຂອງແສງສະຫວ່າງ. ຂຶ້ນຢູ່ກັບສະຖານທີ່ຂອງຜົນຜະລິດແສງສະຫວ່າງ, LEDs ສາມາດແບ່ງອອກເປັນປະເພດການປ່ອຍອາຍພິດດ້ານຫນ້າແລະປະເພດການປ່ອຍອາຍພິດຂອບ. LED ທີ່ໃຊ້ທົ່ວໄປທີ່ສຸດແມ່ນ InGaAsP/InP double heterojunction edge diode light-emitting diode.

ຫຼັກການແສງສະຫວ່າງຂອງ LEDs ຍັງສາມາດອະທິບາຍໄດ້ໂດຍໂຄງສ້າງແຖບຂອງຈຸດເຊື່ອມຕໍ່ PN. ວັດສະດຸທີ່ໃຊ້ເພື່ອເຮັດໃຫ້ diodes ປ່ອຍແສງ semiconductor ແມ່ນ doped ຫຼາຍ. ຢູ່ໃນສະພາບສົມດຸນຄວາມຮ້ອນ, ມີເອເລັກໂຕຣນິກຈໍານວນຫຼາຍທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວສູງໃນພາກພື້ນ N, ແລະມີຂຸມຫຼາຍທີ່ມີການເຄື່ອນຍ້າຍຕ່ໍາໃນພາກພື້ນ P. ເນື່ອງຈາກຂໍ້ຈໍາກັດຂອງຊັ້ນອຸປະສັກ PN junction, ທັງ​ສອງ​ບໍ່​ສາ​ມາດ​ສົມ​ທົບ​ກັນ​ຕາມ​ທໍາ​ມະ​ຊາດ​ພາຍ​ໃຕ້​ສະ​ພາບ​ປົກ​ກະ​ຕິ​. ເມື່ອແຮງດັນສົ່ງຕໍ່ຖືກໃຊ້ກັບຈຸດເຊື່ອມຕໍ່ PN, ເອເລັກໂຕຣນິກຢູ່ໃນແຖບ conduction ຂອງພາກພື້ນ groove ສາມາດຫນີອຸປະສັກຂອງ PN junction ແລະເຂົ້າໄປໃນພາກພື້ນ P.. ເພາະສະນັ້ນ, ເມື່ອອີເລັກໂທຣນິກຢູ່ໃນສະຖານະພະລັງງານສູງພົບກັບຮູຢູ່ໃນບໍລິເວນອ້ອມຮອບຂອງຈຸດເຊື່ອມຕໍ່ PN ເລັກນ້ອຍໄປທາງຂ້າງຂອງພາກພື້ນ P., luminescence recombination ເກີດຂຶ້ນ. ແສງສະຫວ່າງທີ່ປ່ອຍອອກມາໂດຍການປະສົມ luminescence ນີ້ເປັນຂອງ radiation spontaneous, ແລະ wavelength ຂອງແສງ radiated ໄດ້ຖືກກໍານົດໂດຍ bandgap width Eg ຂອງອຸປະກອນການ.

diodes emitting ແສງສະຫວ່າງມີຄວາມໄດ້ປຽບທີ່ສໍາຄັນເຊັ່ນ: ຄວາມຫນ້າເຊື່ອຖືສູງ, ເວລາເຮັດວຽກຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງຍາວຢູ່ໃນອຸນຫະພູມຫ້ອງ, ແລະພະລັງງານ optical ທີ່ດີ linearity ໃນປັດຈຸບັນ. ຍິ່ງໄປກວ່ານັ້ນ, ນັບຕັ້ງແຕ່ເຕັກໂນໂລຢີນີ້ໄດ້ຖືກພັດທະນາໄປສູ່ລະດັບທີ່ຂ້ອນຂ້າງໃຫຍ່, ລາຄາຂອງມັນແມ່ນລາຄາຖືກຫຼາຍ. ເພາະສະນັ້ນ, ໃນການອອກແບບຂອງເຊັນເຊີເສັ້ນໄຍ optical ງ່າຍດາຍບາງ, ຖ້າ LED ມີຄວາມສາມາດ, ການເລືອກມັນເປັນແຫຼ່ງແສງສະຫວ່າງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍສາມາດຫຼຸດຜ່ອນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຂອງເຊັນເຊີທັງຫມົດ. ແນວໃດກໍ່ຕາມ, ກົນໄກການ luminescence ຂອງ LED ກໍານົດວ່າມັນມີຂໍ້ບົກຜ່ອງຫຼາຍ, ເຊັ່ນ: ພະລັງງານຜົນຜະລິດຕ່ໍາ, ມຸມການປ່ອຍອາຍພິດຂະຫນາດໃຫຍ່, ຄວາມກວ້າງຂອງເສັ້ນ spectral, ແລະຄວາມໄວຕອບໂຕ້ຕໍ່າ. ເພາະສະນັ້ນ, ໃນການອອກແບບຂອງເຊັນເຊີບາງອັນທີ່ຕ້ອງການພະລັງງານສູງ, ອັດ​ຕາ​ການ modulation ໄວ​, ແລະ monochromaticity ດີ, ແຫຼ່ງແສງສະຫວ່າງທີ່ມີປະສິດທິພາບສູງອື່ນໆຕ້ອງໄດ້ຮັບການຄັດເລືອກໃນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນ.

ເນື່ອງຈາກຄວາມກວ້າງ bandgap ທີ່ແຕກຕ່າງກັນຂອງວັດສະດຸທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, diodes emitting ແສງສະຫວ່າງທີ່ເຮັດດ້ວຍວັດສະດຸທີ່ແຕກຕ່າງກັນສາມາດປ່ອຍແສງສະຫວ່າງຂອງ wavelength ທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. In addition, ວັດສະດຸບາງຊະນິດມີສ່ວນປະກອບ ແລະ doping ທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ຕົວຢ່າງ, ບາງຄົນມີໂຄງສ້າງແຖບທີ່ສັບສົນຫຼາຍ, ແລະ radiation ການຫັນປ່ຽນທາງອ້ອມທີ່ສອດຄ້ອງກັນ, ແລະອື່ນໆ,, ດັ່ງນັ້ນມີ diodes ແສງສະຫວ່າງ emitting ຕ່າງໆ.