Diody LED - napięcie diod o różnych o kolorach

Diody LED są dostępne w różnych kolorach świecenia. Jednak wiąże się z tym również inne napięcie przewodzenia. Od czego ono zależy?

Czemu diody LED świecą?

Odpowiedź: ponieważ mają specjalnie zbudowaną strukturę półprzewodnikową. Nie dość, że musi być ona odsłonięta, aby światło mogło uwolnić się na zewnątrz, to jeszcze musiała zostać wykonana z odpowiedniego materiału

Zwykłe diody prostownicze nie emitują światła, ponieważ musiałyby mieć zupełnie inaczej zbudowane złącze półprzewodnikowe. Poza tym, długość fali tego światła leżałaby w dalekiej podczerwieni, czyli poza percepcją naszego wzroku.

Napięcie przewodzenia a kolor

Właśnie ten materiał różnicuje barwę świecenia diody i warunkuje też spadek napięcia na niej w kierunku przewodzenia. W uproszczeniu, im wyższa jest energia emitowanych fotonów, tym wyższe napięcie trzeba przyłożyć. Energia fotonów z kolei ma wpływ na barwę światła

Można to doskonale zauważyć na zwykłej tęczy: promienie czerwone biegną po zewnętrznej trajektorii, bo ich energia jest niska. Dalej są pomarańczowe, żółte, zielone, niebieskie i fioletowe - wewnątrz łuku. Fotony światła fioletowego mają najwyższą energię

Nie należy mylić energii z natężeniem promieniowania - można mieć jasno świecącą diodę czerwoną i ledwo co żarzącą się diodę fioletową, to nie ma żadnego związku.

Aby wygenerować kwanty światła o wysokiej energii, materiał złącza musi takowe posiadać, więc będzie on wymagał zasilania relatywnie wysokim napięciem. Z kolei niskoenergetyczne promieniowanie świetlne wymaga przyłożenia niskiego napięcia.

Różne materiały

Najczęściej w tym miejscu wymienia się trzy substancje chemiczne:

  • arsenek galu - GaAs - świecący na czerwono,
  • fosforek galu - GaP - mogą świecić na czerwono, zielono lub żółto,
  • azotek galu - GaN - świecący na niebiesko.

Naukowcy opracowują również diody wykonane z innych materiałów. Szczegóły są pilnie strzeżonymi tajemnicami każdej z firm.

A co z białymi diodami?

Zagadką są diody LED świecące w kolorze białym. Ta barwa jest mieszaniną poszczególnych barw składowych, w odpowiednich proporcjach, zatem nie może być efektem świecenia tylko jednego kryształu.

Najczęściej są wykonywane jako struktura świecąca na niebiesko lub fioletowo, która została pokryta warstwą luminoforu. Światło struktury pobudza luminofor do świecenia, a ten emituje promieniowanie o docelowej barwie.

Innym sposobem jest użycie diody RGB, czyli zawierającej w obudowie trzy różne struktury. Każda z nich świeci w innym kolorze:

  • R - red - czerwony,
  • G - green - zielony,
  • B - blue - niebieski.

Odpowiednie ich zmieszanie (czyli włączenie każdej ze struktur składowych) może dać światło o dowolnej barwie, w tym białej.

Napięcia przewodzenia diod

Najniższe napięcie będą miały świecące w podczerwieni (IR) i czerwieni, a najwyższe - na niebiesko i biało.

Jednak w tabeli podano przedziały napięć, a nie konkretne wartości.

Z czego wynikają różnice?

Rozrzuty poszczególnych napięć wynikają z rozmaitych materiałów, jakie stosują producenci, dlatego podane przedziały trzeba traktować orientacyjnie. Ponadto, diody dużej mocy będą miały wyższe napięcie przewodzenia przy pełnym obciążeniu niż niewielkie diody sygnalizacyjne. Te pierwsze przewodzą prąd rzędu amperów, a te drugie - zaledwie kilka miliamperów

Ponadto, napięcie przewodzenia zmienia się wraz z temperaturą: kiedy jest cieplej, napięcie przewodzenia maleje.

Podsumowanie

Diody LED są wykonywane w różnych kolorach świecenia. Aby uzyskać tak szeroką paletę barw, producenci tych elementów półprzewodnikowych stosują różne materiały. To z kolei warunkuje różnice w ich napięciu przewodzenia - aby wyemitować światło składające się z kwantów o wyższej energii, trzeba wyższego napięcia.