Definition: LED är en PN-junction-diod som avger ljus när en elektrisk ström passerar genom den i framåtriktad riktning. I lysdioden sker rekombination av laddningsbärare. Elektronen från N-sidan och hålet från P-sidan kombineras och ger energi i form av värme och ljus. Lysdioden är tillverkad av halvledarmaterial som är färglöst, och ljuset strålar ut genom diodförbindelsen.

Ljusdioderna används i stor utsträckning i segment- och punktmatrisdisplayer för numeriska och alfanumeriska tecken. Flera lysdioder används för att skapa ett enda linjesegment medan en enda lysdiod används för att skapa en decimalpunkt.

Byggnad av lysdioder

Laddningsbärarnas rekombination sker i P-typ-materialet, och därför är P-materialet lysdiodens yta. För maximal ljusemission deponeras anoden vid kanten av P-typmaterialet. Katoden är tillverkad av guldfilm och placeras vanligen i botten av N-regionen. Detta guldskikt i katoden hjälper till att reflektera ljuset till ytan.

Galliumarsenidfosfid används för tillverkning av lysdioder som avger rött eller gult ljus för emission. Lysdioderna finns också i grön, gul bärnsten och röd färg.

Den enkla transistorn kan användas för att stänga av/på en lysdiod enligt figuren ovan. Basströmmen IB leder transistorn och transistorn leder kraftigt. Motståndet RC begränsar lysdiodens ström.

Funktionen av lysdioden

Funktionen av lysdioden beror på kvantteorin. Kvantteorin säger att när elektronernas energi minskar från en högre nivå till en lägre nivå avger de energi i form av fotoner. Fotonernas energi är lika med klyftan mellan den högre och lägre nivån.

LED:n är ansluten i framåtriktad riktning, vilket gör att strömmen flyter i framåtriktad riktning. Strömflödet beror på att elektronerna rör sig i motsatt riktning. Rekombinationen visar att elektronerna rör sig från ledningsbandet till valensbandet och de avger elektromagnetisk energi i form av fotoner. Fotonernas energi är lika med klyftan mellan valens- och ledningsbandet.

Fördelar med lysdioder i elektroniska displayer

Följande är de viktigaste fördelarna med lysdioder i elektroniska displayer.

1. Ljusdioderna är mindre till storleken och kan staplas på varandra för att bilda numeriska och alfanumeriska displayer i en matris med hög täthet.
2. Intensiteten i ljuset från lysdioderna beror på strömmen som flyter genom dem. Ljusstyrkan kan regleras smidigt.
3. Det finns lysdioder som avger ljus i olika färger, t.ex. rött, gult, grönt och bärnstensfärgat.
4. Ljusdiodernas på- och avslagstid är mindre än 1 nanosekund. Därför används lysdioder för dynamisk drift.
5. Ljusdioderna är mycket ekonomiska och ger en hög grad av tillförlitlighet eftersom de tillverkas med samma teknik som transistorerna.
6. Ljusdioderna kan användas inom ett brett temperaturintervall, till exempel 0° – 70°. De är också mycket hållbara och tål stötar och variationer.
7. LED:erna har en hög verkningsgrad, men de kräver måttlig effekt för att fungera. Typiskt sett krävs en spänning på 1,2 V och en ström på 20 mA för full ljusstyrka. Därför används den på en plats där mindre ström finns tillgänglig.

Nackdelar med LED

Den LED förbrukar mer ström jämfört med LCD, och deras kostnad är hög. Dessutom används den inte för att göra stora skärmar.