LEDin hehkulanka

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Miten LEDin hehkulangat voivat lähettää valoa ilman kuumumista ja vieläpä monokromaattista valoa?
Mistä aineesta ne on tehty?

Sivut

Kommentit (19)

Vierailija

En osaa vastata kysymykseen, mutta sepustan jotain muuta. Itse kokeilin normaalia lediä 12 voltin jännitteellä, niin lyhyen palamisen jälkeen se sammui, tämän jälkeen se taas alkasi hehkumaan himmeää valoa, jonka jälkeen koko palikka paukahti muutamaksi palaseksi ympäri huonetta. Eli kyllä sitä voi käyttää normaalina hehkulamppunakin, mutta elinikää sillä ei ole montaakaan sekuntia.

Vierailija
Marssilainen
Ledissä ei ole hehkulankaa. LED on diodi.



Tarkoitan hehkulangalla sitä sähkömagneettista säteilyä emittoivaa osaa.

Vierailija

Led on siis diodi ja siinähän varausta kuljettaa elektronit diodin n-puolelta rajapintaa kohti ja diodin p-puolelta puolestaan elektroniaukot. Rajapinnan tuntumassa p-puolella elektronit "putoavat" aukkoihin eli ne asettuvat matalampaan energiatilaan ja tällöinhän elektronit luovuttavat osan energiastaan fotonien muodossa. Tämä on se ledin valo hieman kansantajuistettuna.

Siis kaikki diodit säteilevät enemmän tai vähemmän valoa, se ei vain välttämättä ole aallonpituudeltaan näkyvää valoa ja lisäksi diodien kotelointi estää valon näkymisen. Ledien rakenteella ja materiaalivalinnoilla ne on sitten saatu säteilemään valoa näkyvällä aallonpituudella. Ledi kyllä myös lämpenee niin kuin kaikki muutkin diodit.

Vierailija

Puolijohdekerros on yksinkertaisesti niin ohut, että p-n rajapinnassa syntynyt valo hohtaa siitä läpi, tai materiaali on sillä aallonpituudella läpinäkyvää kuin lasi.

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26851
Liittynyt16.3.2005
Snaut
Siis kaikki diodit säteilevät enemmän tai vähemmän valoa, se ei vain välttämättä ole aallonpituudeltaan näkyvää valoa ja lisäksi diodien kotelointi estää valon näkymisen.



Kyllä, mitattavia määtiä valoa saadaan mistä vain puolijohteesta, mutta käytännön sovelluksiin riittäviä määriä saadaan vain suoren kielletyn energiavälin puolijohteista Niissä säteilevä rekombinaatio voi tapahtua pelkästään elektronin ja aukon vuorovaikutuksena, kun taas epäsuoran kielletyn energiavälin puolijohteissa prosessiin liittyy myös fononi. Se tekee säteilevästä rekombinaatiosta monta kertaluokkaa epätodennäköisemmän, jolloin ei-säteilevät fononivälitteiset rekombinaatioprosessit hallitsevat. Valitettavasti elektroniikan hallitseva materiaali, pii, kuuluu epäsuoran energiavälin puolijohteisiin ja kunnolla toimivaa piilediä ei ole massiivisesta tutkimuspanostuksesta huolimatta saatu aikaan.

Se hiuksenohut lanka, joka kirkaskuorisessa ledissä näkyy, on virtaa diodille kuljettava sähköjohto. Se ei siis hehku.

Vierailija
Snaut
Led on siis diodi ja siinähän varausta kuljettaa elektronit diodin n-puolelta rajapintaa kohti ja diodin p-puolelta puolestaan elektroniaukot. Rajapinnan tuntumassa p-puolella elektronit "putoavat" aukkoihin eli ne asettuvat matalampaan energiatilaan ja tällöinhän elektronit luovuttavat osan energiastaan fotonien muodossa. Tämä on se ledin valo hieman kansantajuistettuna.

Siis kaikki diodit säteilevät enemmän tai vähemmän valoa, se ei vain välttämättä ole aallonpituudeltaan näkyvää valoa ja lisäksi diodien kotelointi estää valon näkymisen. Ledien rakenteella ja materiaalivalinnoilla ne on sitten saatu säteilemään valoa näkyvällä aallonpituudella. Ledi kyllä myös lämpenee niin kuin kaikki muutkin diodit.




Miksi se valo on monokromaattista?

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26851
Liittynyt16.3.2005
kabus
Miksi se valo on monokromaattista?




Täältälöytyy GaAs:n vyödiagrammi (Fig. 2.3.6 (c)). Nuo viivat ovat elektronien mahdollisia energiatiloja aaltovektorin funktiona. Sen tarkemmin syventymättä siihen, mikä se aaltovektori on, voidaan nähdä johtavuusvyössä kuoppa ja valenssivyössä maksimi Γ-pisteen (gamma) kohdalla. Käytännössä viritettyjä elektroneja ja aukkoja on niin vähän, että ne kaikki ovat aaltovektoriavaruudessa lähellä tuota Γ-pistettä, ja siten energialtaan hyvin lähellä noiden ääriarvojen energioita. Kun nyt elektroneja transitioituu vyöltä toiselle, fotoni saa energiatilojen erotuksen energian, ja ne ovat varsin lähellä toisiaan.

Ledin valo ei kuitenkaan ole täysin monokromaattista. Lämpöliike, kiteen epäideaalisuudet, ja varauksenkuljettajien tuominen tyhjennysalueelle aiheuttavat aina jonkin verran poikkeamia Γ-pisteestä, ja siten hajontaa energiassa.

Tuon saman lähteen kuva 2.3.6 (b) näyttää piin tilanteen. Siinä johtavuusvyön minimikohta on sivussa Γ-pisteestä, lähellä X-pistettä. Aaltovektorin muuttamiseen liittyy elektronin liikemäärän muutos, jota fotoni ei voi yksin aiheuttaa. Siksi säteilevään prosessiin piissä vaaditaan vuorovaikutus hilan kanssa, jossa liikemäärä siirtyy kidehilan atomille.

Miksei unicode-merkit toimi? Tuo Γ yrittää olla iso gamma.

No nyt ne toimivat, kun panee gamman suoraana alt226:lla. Ennen vanhaan toimivat nuo kooditkin.

Vierailija

PNP ja diodi ja virtaska ovat kyllä jotenkin tuttuja. Mutta tuo Γ-piste, onko se G-piste? Suurteholedit tuottavat vielä nykyisellään niin paljon lämpöä, että alumiini sulaa 20 minuutissa nuoren kokeilijan käsissä.

Vierailija

Sen verran täytyy korjata puheitaan, että ledin ytimen materiaali voi olla galliumarsenidia, galliumnitridia tai jotain muuta eksoottista puolijohdemateriaalia. Ei kaikki puolijohteet sentään piitä ole.

Olisikohan ledin voinut avata pienellä kaasutöhöllä polttamalla muovit pois...

Vierailija

Kaikessa yksinkertaisuudessaan, tuossa kupissa on sisällä pala joka koostuu kahdesta kerroksesta puolijohdetta.

Kuppi toimii valon heijastimena ja samalla johtaa virtaa puolijohdepalan toiselle puolelle. Toiselle puolelle virran tuo ohut kultalanka joka on kiinni ledin toisessa jalassa.

Kun sen puolijohdepalan läpi kulkee sähkö, kahden puolijohdemateriaalin rajapinnassa alkaa hehkumaan valo joka hehkuu ulos siitä palasesta ja heijastuu eteenpäin siitä kupista.

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26851
Liittynyt16.3.2005
TPa
PNP ja diodi ja virtaska ovat kyllä jotenkin tuttuja. Mutta tuo Γ-piste, onko se G-piste?



Se on hieman pitkä asia selitettäväksi lyhyesti ja ytimekkäästi, kannattaa konsultoida sopivaa puolijohde- tai kiinteän olomuodon fysiikan kirjaa. Tässä on myös hieman omalaatuinen nettisivuisto aiheesta, katso nuo kohdat "The basics of semiconductors" ja "Semiconductor crystal structures". Kaikki sivuston kuvat eivät välttämättä edesauta puolijohdefysiikan oppimista, mutta teksti näyttää ihan asialliselta peruskurssimateriaalilta.

DerMack
Seuraa 
Viestejä1839
Liittynyt16.3.2005
Neutroni
Tässä on myös hieman omalaatuinen nettisivuisto aiheesta, katso nuo kohdat "The basics of semiconductors" ja "Semiconductor crystal structures". Kaikki sivuston kuvat eivät välttämättä edesauta puolijohdefysiikan oppimista, mutta teksti näyttää ihan asialliselta peruskurssimateriaalilta.

no onpas siinä kuvat valittu

Sivut

Uusimmat

Suosituimmat