Vego's geïllustreerde encyclopedie van de elektronica


vorige woord     volgende woord     index van de letter L    algemene index    

LED

Letterwoord voor 'Light Emitting Diode', licht uitstralende diode.
De LED is een van de producten van de moderne elektronicatechnologie, die niet meer uit het dagelijkse leven is weg te denken en waarvan de ontwikkeling nog steeds doorgaat. Naast de reeds oeroude technieken om infrarode, rode, oranje, gele en groene LED's te maken, is men er ook in geslaagd ook blauwe LED's te fabriceren. De volgende stap is het construeren van een LED, die wit licht uitstraalt. Als men er dan nog in slaagt het vermogen flink op te voeren, staat niets de toepassing van 'koud' licht in de weg!

De werking van een LED berust op het in doorlaatrichting polariseren van een P/N-overgang. Hierdoor worden ladingsdragers in het aangrenzende materiaal geïnjecteerd, waar zij als minderheidsladingsdragers recombineren met meerderheidsladingsdragers. Bij dit proces wordt energie uitgestoten onder de vorm van elektromagnetische straling.
Het komt er nu alleen op aan halfgeleidende materialen te verzinnen, waarbij de golflengte van deze elektromagnetische energie in het zichtbare gedeelte van het spectrum ligt. Voor rode LED's gebruikt men GaAs (gallium-arsenide) als basis, zie onderstaande figuur. Voor oranje, gele en groene LED's wordt gebruik gemaakt van GaP, gallium-fosfide.
Blauwe LED's worden gemaakt uit siliciumcarbide (SiC). De P-laag wordt met aluminium en de N-laag met stikstof gedoteerd. Siliciumcarbide is echter een heel hard materiaal, hetgeen het in massa fabriceren van blauwe LED's iets moeilijker maakt. Vandaar dat de prijzen van blauwe LED's wel altijd hoger zullen liggen dan die met andere kleuren.



De chip-afmetingen van een LED bedragen ongeveer 300 µm bij 500 µm. Bij rood stralende LED's kan het licht alleen aan de bovenzijde uittreden, omdat het GaAs- substraat geen licht doorlaat. Bij de overige chip's kan het licht naar alle kanten stralen, omdat het substraat transparant is. Vandaar dat men de gele, oranje en groene chip's voorziet van een spiegelende onderkant, die er voor moet zorgen dat het naar onderen uitgestraalde licht wordt gereflecteerd.

Elektrisch bekeken zijn LED's normale PN-dioden, die in de doorlaatrichting worden gebruikt. De gangbare bedrijfsstromen liggen tussen 3 mA en 30 mA. De doorlaatspanningen zijn sterk afhankelijk van de kleur en variëren van ongeveer 1,6 V (rood) tot 2,4 V (groen). Omdat de stroom/spanning-karakteristiek van een LED heel steil verloopt, moet men in ieder geval een stroombeperkende serieweerstand opnemen. Nog beter is het gebruik te maken van een constante stroombron.
De doorslagspanning van LED's (de maximale spanning die men er in sper overheen mag zetten) ligt tussen 20 V en 50 V.
LED's schakelen zeer snel: rode hebben de kortste schakeltijd (ongeveer 50 ns), groene de langste (ongeveer 400 ns).
De lichtopbrengst van een LED gaat langzaam, maar zeker achteruit. Toch is een levensduur van 105 uur, dat is meer dan elf jaar, niet abnormaal.

De chip's worden op de tot een reflector gevormde kopzijde van een metaalstrip gelijmd, de tweede aansluiting wordt gemaakt met een heel dun gouddraadje, zie onderstaande figuur.



Het geheel wordt omhuld met transparante of gekleurde kunststof, die bij standaard LED's een klein lensje vormt, zodat het licht iets gebundeld wordt.

Als men een rode, blauwe en groene LED combineert in één behuizing ontstaat een lampje dat volledig aan te sturen is in alle kleuren van de regenboog. In onderstaande figuur is een dergelijke multi-color of RGB-LED geschetst, die onder andere door Siemens op de markt wordt gebracht.



Interessante elektronica links
Klik hier ... Kattenschrikdraad installatie houdt katten in of uit uw tuin
Klik hier ... Boeken voor de elektronicus
Klik hier ... Software voor schema tekenen, print ontwerpen en simulatie
Klik hier ... Goedkope digitale oscilloscopen, via USB aan te sluiten op uw PC
Klik hier ... Goedkope meetapparatuur voor het testen van uw onderdelen
Klik hier ... Draadloze elektronica in uw huis
Klik hier ... Inbraakalarm van Marmitek en KlikAanKlikUit
Klik hier ... Bespaar energie met PowerSafer
Klik hier ... Goedkope dataloggers voor t, RH, CO, V en I
Klik hier ... Educatieve producten voor het basisonderwijs