Prinsip pencahayaan LED

SemuaLampu kerja yang boleh dicas semula, lampu perkhemahan mudah alihdanlampu hadapan pelbagai fungsiGunakan jenis mentol LED. Untuk memahami prinsip diod led, pertama sekali perlu memahami pengetahuan asas tentang semikonduktor. Sifat konduktif bahan semikonduktor adalah antara konduktor dan penebat. Ciri-ciri uniknya ialah: apabila semikonduktor dirangsang oleh keadaan cahaya dan haba luaran, keupayaan konduktifnya akan berubah dengan ketara; Menambah sejumlah kecil bendasing kepada semikonduktor tulen meningkatkan keupayaannya untuk mengalirkan elektrik dengan ketara. Silikon (Si) dan germanium (Ge) adalah semikonduktor yang paling biasa digunakan dalam elektronik moden, dan elektron luarnya ialah empat. Apabila atom silikon atau germanium membentuk kristal, atom bersebelahan berinteraksi antara satu sama lain, supaya elektron luar dikongsi oleh kedua-dua atom, yang membentuk struktur ikatan kovalen dalam kristal, iaitu struktur molekul dengan keupayaan kekangan yang sedikit. Pada suhu bilik (300K), pengujaan haba akan membuatkan beberapa elektron luar mendapat tenaga yang mencukupi untuk melepaskan diri daripada ikatan kovalen dan menjadi elektron bebas, proses ini dipanggil pengujaan intrinsik. Selepas elektron dilepaskan untuk menjadi elektron bebas, kekosongan ditinggalkan dalam ikatan kovalen. Kekosongan ini dipanggil lubang. Rupa lubang merupakan ciri penting yang membezakan semikonduktor daripada konduktor.

Apabila sejumlah kecil bendasing pentavalen seperti fosforus ditambah kepada semikonduktor intrinsik, ia akan mempunyai elektron tambahan selepas membentuk ikatan kovalen dengan atom semikonduktor lain. Elektron tambahan ini hanya memerlukan tenaga yang sangat kecil untuk menyingkirkan ikatan tersebut dan menjadi elektron bebas. Semikonduktor bendasing jenis ini dipanggil semikonduktor elektronik (semikonduktor jenis-N). Walau bagaimanapun, dengan menambah sejumlah kecil bendasing unsur trivalen (seperti boron, dsb.) kepada semikonduktor intrinsik, kerana ia hanya mempunyai tiga elektron di lapisan luar, selepas membentuk ikatan kovalen dengan atom semikonduktor di sekelilingnya, ia akan mewujudkan kekosongan dalam hablur. Semikonduktor bendasing jenis ini dipanggil semikonduktor lubang (semikonduktor jenis-P). Apabila semikonduktor jenis-N dan jenis-P digabungkan, terdapat perbezaan dalam kepekatan elektron bebas dan lubang pada persimpangannya. Kedua-dua elektron dan lubang meresap ke arah kepekatan yang lebih rendah, meninggalkan ion yang bercas tetapi tidak bergerak yang memusnahkan peneutralan elektrik asal kawasan jenis-N dan jenis-P. Zarah-zarah bercas tak bergerak ini sering dipanggil cas ruang, dan ia tertumpu berhampiran antara muka kawasan N dan P untuk membentuk kawasan cas ruang yang sangat nipis, yang dikenali sebagai simpang PN.

Apabila voltan bias ke hadapan dikenakan pada kedua-dua hujung simpang PN (voltan positif pada satu sisi jenis-P), lubang dan elektron bebas bergerak antara satu sama lain, mewujudkan medan elektrik dalaman. Lubang yang baru disuntik kemudian bergabung semula dengan elektron bebas, kadangkala melepaskan tenaga berlebihan dalam bentuk foton, iaitu cahaya yang kita lihat dipancarkan oleh LED. Spektrum sedemikian agak sempit, dan memandangkan setiap bahan mempunyai jurang jalur yang berbeza, panjang gelombang foton yang dipancarkan adalah berbeza, jadi warna LED ditentukan oleh bahan asas yang digunakan.