Упрощенная HTML-версия
168
В основе работы светодиода (LED), твердотельного полупрово-
дникового источника света, лежит превращение электрической
энергии в свет.
На самом элементарном уровне это представляет собой: переме-
щение электрона с одного уровня на другой с выделением энергии.
По закону сохранения эта энергия должна быть скомпенсирована
– внутри диода она превращается из электрической энергии в из-
лучение. Почти все излучение приходится на видимую часть спек-
тра и лишь небольшая часть – на ИК область, которая рассеивается
в качестве тепла.
Светодиод состоит из двух полупроводниковых областей: по-
ложительно заряженной p-области и отрицательно заряженной
n-области, см. рисунок 1. В p-области наблюдается нехватка
электронов, а в n-области, наоборот, их избыток. Если прило-
жить напряжение к этим двум областям, будет протекать ток –
начнется движение электронов через p-n переход, из n-области
в p-область. В процессе движения электрона через p-n пере-
ход высвобождается энергия в виде квантов света – фотонов
в видимой области спектра. Чем больше уровень высвобождае-
мой энергии, тем меньше длина волны. Фотоны с малой энер-
гией соответствуют ИК-излучению, с ростом энергии цвет из-
лучения будет меняться от насыщенного красного к желтому,
зеленому, голубому (циан) и синему вплоть до УФ-части спектра.
В сущности, пройдя все цвета радуги.
Белый свет и RGB (красный, зеленый и синий)
Белый светодиод состоит из синего кристалла и желтого люми-
нофора, см. рисунок 2. Генерация синих фотонов происходит
внутри кристалла полупроводника, затем они проходят слой
люминофора, и часть из них преобразуется в желтые фотоны.
При смешении желтого и синего цветов получается белый свет.
Также возможно получать белый свет с помощью красного, зеле-
ного и синего светодиодов. Такие светодиодные матрицы назы-
ваются RGB-системами. Обычно RGB-системы используются для
создания различных цветосветовых эффектов. Используя их, мож-
но получить любой цвет внутри цветового треугольника.
Достоинства и характеристики
На следующей странице представлен обзор характеристик и до-
стоинств светодиодов. Для внутреннего и наружного применения
важны разные преимущества. Для архитектурной подсветки, на-
пример, лучше использовать яркие живые цвета и динамическое
управление, тогда как для светофоров важными критериями яв-
ляются максимальное энергосбережение, очень низкая стоимость
обслуживания.
Принцип действия светодиодов (LED)
Рисунок 2. Принцип работы белого светодиода.
P-область
переход
N-область
Рисунок 1. Устройство светодиода (LED) с заряженными p- и n-областями, p-n переход,
излучающий свет
Цветовая диаграмма
График. Цветовой треугольник в RGB-системе; все цвета внутри треугольника могут
быть воспроизведены