Definition: Die LED ist eine Diode mit PN-Übergang, die Licht aussendet, wenn sie von einem elektrischen Strom in Durchlassrichtung durchflossen wird. In der LED findet die Rekombination von Ladungsträgern statt. Das Elektron von der N-Seite und das Loch von der P-Seite werden kombiniert und geben die Energie in Form von Wärme und Licht ab. Die LED besteht aus farblosem Halbleitermaterial, und das Licht wird durch den Übergang der Diode abgestrahlt.

Die LEDs werden in großem Umfang in Segment- und Punktmatrixanzeigen für numerische und alphanumerische Zeichen verwendet. Mehrere LEDs werden verwendet, um ein einzelnes Zeilensegment zu erzeugen, während für den Dezimalpunkt nur eine einzige LED verwendet wird.

Konstruktion der LED

Die Rekombination der Ladungsträger erfolgt im P-Typ-Material, und daher ist das P-Material die Oberfläche der LED. Um eine maximale Lichtemission zu erreichen, wird die Anode an der Kante des P-Materials angebracht. Die Kathode besteht aus einer Goldschicht und befindet sich in der Regel am unteren Ende des N-Bereichs. Diese Goldschicht der Kathode hilft bei der Reflexion des Lichts an die Oberfläche.

Das Galliumarsenidphosphid wird für die Herstellung von LED verwendet, die rotes oder gelbes Licht emittieren. Die LED sind auch in grüner, gelber, bernsteinfarbener und roter Farbe erhältlich.

Der einfache Transistor kann zum Aus- und Einschalten einer LED verwendet werden, wie in der Abbildung oben gezeigt. Der Basisstrom IB leitet den Transistor, und der Transistor leitet stark. Der Widerstand RC begrenzt den Strom der LED.

Arbeitsweise der LED

Die Funktionsweise der LED hängt von der Quantentheorie ab. Die Quantentheorie besagt, dass, wenn die Energie der Elektronen von einem höheren zu einem niedrigeren Niveau abnimmt, sie Energie in Form von Photonen aussenden. Die Energie der Photonen ist gleich der Lücke zwischen dem höheren und dem niedrigeren Niveau.

Die LED ist in Vorwärtsrichtung geschaltet, so dass der Strom in Vorwärtsrichtung fließt. Der Stromfluss ist auf die Bewegung der Elektronen in die entgegengesetzte Richtung zurückzuführen. Die Rekombination zeigt, dass die Elektronen aus dem Leitungsband in das Valenzband wandern und dabei elektromagnetische Energie in Form von Photonen aussenden. Die Energie der Photonen ist gleich der Lücke zwischen dem Valenz- und dem Leitungsband.

Vorteile der LED in elektronischen Anzeigen

Die folgenden sind die Hauptvorteile der LED in einer elektronischen Anzeige.

1. Die LED sind kleiner in den Größen, und sie können zusammen gestapelt werden, um numerische und alphanumerische Anzeige in der High-Density-Matrix zu bilden.
2. Die Intensität der Lichtleistung der LED hängt von dem Strom fließt durch sie. Die Intensität ihres Lichts kann stufenlos gesteuert werden.
3. Die LED sind in verschiedenen Farben wie Rot, Gelb, Grün und Bernstein erhältlich.
4. Die Ein- und Ausschaltzeit oder Schaltzeit der LED beträgt weniger als 1 Nanosekunde. Aus diesem Grund werden die LEDs für den dynamischen Betrieb verwendet.
5. Die LEDs sind sehr sparsam und bieten ein hohes Maß an Zuverlässigkeit, da sie mit der gleichen Technologie wie die des Transistors hergestellt werden.
6. Die LEDs werden über einen weiten Temperaturbereich betrieben, z.B. 0° – 70°. Außerdem sind sie sehr langlebig und können Erschütterungen und Schwankungen standhalten.
7. Die LED haben einen hohen Wirkungsgrad, benötigen aber eine moderate Leistung für den Betrieb. Typischerweise ist die Spannung von 1,2 V und der Strom von 20 mA für die volle Helligkeit erforderlich. Daher wird sie dort eingesetzt, wo weniger Strom zur Verfügung steht.

Nachteile der LED

Die LED verbraucht mehr Strom als LCD, und ihre Kosten sind hoch. Auch ist es nicht für die Herstellung der großen Anzeige verwendet.