Led tehnologija I.

 

LED se sastoji od čipa napravljenog od poluvodičkog materijala, dotiranog određenim primjesama kako bi se stvorio p-n spoj. Pod djelovanjem istosmjernog napona elektroni prelaze s n strane na p stranu i u području spoja se spajaju sa šupljinama, prelaze u niže energetske nivoe, te otpuštaju višak energije u obliku svjetlosti, tj.  fotona.

 


 

Boja emitirane svjetlosti, odnosno njena valna duljina ovisi o vrsti materijala koji se koristi u izradi p-n spoja. Obične diode se izrañuju od poluvodičkih materijala silicija i germanija, te u takvim slučajevima pri spajanju elektrona i šupljina, ne nastaje optička (vidljiva) emisija svjetlosti. Materijali koji se koriste za izradu LED-a, imaju energetski pojas u području bliskom infracrvenom ili ultraljubičastom svjetlu.

 

LED se uobičajeno proizvode na principu n-tip podloge, s elektrodom priključenom na p-tip sloj, nanošenom na podlogu. Postoje i obrnute izvedbe gdje se na p-sloj podloge nanosi n-tip sloja, iako je taj način proizvodnje puno rjeđi. Svi materijali koji se koriste za izradu LED-a imaju vrlo visok indeks loma svjetlosti. To znači da će se
većina svjetlosti reflektirati natrag na materijal. Taj lom se dešava na prijelazu materijala i zraka. Upravo to usmjerivanje svjetlosti je vrlo važan segment proizvodnje LED-a i područje brojnih istraživanja i razvoja.

Tipične svjetleće diode namijenjene za indikatore su dizajnirane za električnu snage veličine 30-60 mW. Tijekom 1999. godine Philips Lumileds je predstavio prvu svjetleću diodu snage 1W, koja je mogla trajno podnositi taj toplinski teret. Takve svjetleće diode koriste puno više poluvodičkih materijala i kod njih je osnovni problem odvođenje topline. Tako da svi LED čipovi u svojoj konstrukciji moraju biti projektirani sa odgovarajućim hladnjacima. Jedna od ključnih prednosti LED rasvjete leži u njenoj visokoj učinkovitosti. Tu u prvom redu mislimo na njezinu svjetlosnu učinkovitost, odnosno emitiranu količinu svjetla (izraženu u lumenima) po watu utrošene električne snage.

Učinkovitost LED-a raste, tako da je npr. 2002. godine Philips Lumiled proizveo 5W LED, s time da se njegova tadašnja iskoristivost kretala izmeñu 18- 22 lm/W. Za  usporedbu klasične žarulje sa žarnom niti u rasponu snage od 60-100W imaju učinkovitost od 15 lm/W, dok se kod fluo cijevi penje do maksimalno 100lm/W. Prema trenutno dostupnim informacijama, najviša prijavljena učinkovitost LED-a je iz veljače 2010. godine, kad je tvrtka Cree Inc. proizvela prototip čipa od 208lm/W (pri sobnoj temperaturi). U praksi se za rasvjetu koriste LED čipovi većih snaga, od nekoliko wata do nekoliko desetaka wata, te je u takvim slučajevima učinkovitost osjetno manja.
Za takve čipove se obično koriste radne struje jakosti 350mA ili 700mA. Pri tome se vodi računa o padu učinkovitosti s rastom jakosti struje.

Više u članku LED tehnologija II.