LED (ไดโอดเปล่งแสง) ทำงานผ่านกระบวนการที่เรียกว่าอิเล็กโทรไลต์ในกรณีที่แสงถูกปล่อยออกมาเมื่อกระแสไฟฟ้าผ่านวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ นี่คือการแยกย่อยทีละขั้นตอนของวิธีการทำงาน:
1. โครงสร้างพื้นฐาน
LED ประกอบด้วย:
ชิปเซมิคอนดักเตอร์: ทำจากสองชั้น:
ชั้น n-type: อุดมไปด้วยอิเล็กตรอนที่มีประจุลบ
ชั้น P-type: อุดมไปด้วย "หลุม" ที่มีประจุบวก (ไม่มีอิเล็กตรอน)
Junction PN: ขอบเขตที่ชั้น N-type และ P-type พบกัน
ขั้วบวก\/แคโทด: หน้าสัมผัสไฟฟ้าเพื่อใช้แรงดันไฟฟ้า
เลนส์อีพ็อกซี่: โฟกัสและปกป้องชิปเปล่งแสง
2. การผลิตแสงอย่างไร
ขั้นตอนที่ 1: การส่งต่ออคติ
เมื่อแรงดันไฟฟ้าถูกนำไปใช้กับขั้วบวก (บวก) และแคโทด (ลบ) อิเล็กตรอนจากชั้น N-type ไหลไปทางเลเยอร์ P-type และหลุมจากชั้น P-type เคลื่อนที่ไปยังชั้น N-type
ขั้นตอนที่ 2: การรวมตัวกันใหม่
ที่ทางแยก PN อิเล็กตรอน "เติม" หลุมในชั้น P-type เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้นพลังงานจะถูกปล่อยออกมาในรูปแบบของโฟตอน(อนุภาคแสง)
ขั้นตอนที่ 3: การปล่อยโฟตอน
พลังงาน (สี) ของโฟตอนที่ปล่อยออกมานั้นขึ้นอยู่กับไฟล์ช่องว่างของวงดนตรีของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ (เช่นแกลเลียมอาร์เซไนด์สำหรับแสงสีแดง, อินเดียมแกลเลียมไนไตรด์สำหรับแสงสีน้ำเงิน)
3. ปัจจัยสำคัญ
ช่องว่างของวงดนตรี:
ช่องว่างของวงดนตรีขนาดใหญ่ทำให้โฟตอนพลังงานสูงกว่า (แสงสีน้ำเงิน\/UV)
ช่องว่างของแถบขนาดเล็กทำให้โฟตอนพลังงานต่ำ (แสงสีแดง\/อินฟราเรด)
ตัวเลือกวัสดุ:
โลหะผสมเซมิคอนดักเตอร์ที่แตกต่างกันใช้เพื่อให้ได้สีที่เฉพาะเจาะจง
LED สีขาวมักจะรวมไฟ LED สีน้ำเงินเข้ากับการเคลือบฟอสเฟอร์ในการแปลงแสงสีน้ำเงินเป็นความยาวคลื่นสีเหลือง\/เขียว\/สีแดง
4. ประสิทธิภาพและข้อดี
ความร้อนน้อยที่สุด: แตกต่างจากหลอดไส้ (ซึ่งเสียพลังงาน 90% เป็นความร้อน) ไฟ LED จะแปลงพลังงานส่วนใหญ่ให้เป็นแสง
อายุยืน: ไม่มีเส้นใยที่เปราะบางลดลงอย่างช้าๆเมื่อเวลาผ่านไป (เช่นสูญเสียความสว่าง 30% หลังจาก 50, 000 ชั่วโมง)
แสงทิศทาง: ปล่อยแสงในทิศทางที่เฉพาะเจาะจงลดความจำเป็นในการสะท้อนแสง
5. แอปพลิเคชัน
การส่องแสง: หลอดไฟ, ไฟถนน, ไฟหน้ายานยนต์
การแสดง: ทีวี, สมาร์ทโฟน, ป้ายโฆษณาดิจิตอล (ใช้ LED RGB)
ตัวชี้วัด: ปุ่มไฟฟ้า, สัญญาณการจราจร
ทำไมไฟ LED ไม่ทำงานเหมือนหลอดไฟทั่วไป
หลอดไส้ใช้เส้นใยอุ่นเพื่อเรืองแสงในขณะที่ LED พึ่งพาการรวมตัวกันอีกครั้งในเซมิคอนดักเตอร์ สิ่งนี้ทำให้ LED ประหยัดพลังงานมากขึ้นทนทานและหลากหลายในการควบคุมสี
ในระยะสั้นไฟ LED จะเปลี่ยนกระแสไฟฟ้าให้เป็นแสงโดยใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติควอนตัมของเซมิคอนดักเตอร์-การแต่งงานของฟิสิกส์และวิศวกรรมที่ปฏิวัติแสงที่ทันสมัย!