• Danish
  • Norwegian
  • Sweden

LED information

Light Emitting Diode (LED)

LED er engelsk og betyder Light Emitting Diode eller på dansk kaldet lysdiode.
Lysdioder eller LEDs er små elektriske komponenter, som udsender lys. Lysdioder virker som almindelige dioder, men med den forskel, at lysdioder udsender lys, når der løber strøm igennem dem, hvorimod almindelige dioder ikke udsender lys.

Men for at forklare den tekniske forskel mellem almindelige dioder og lysdioder, er vi først nødt til at vide, hvad dioder er – og hvordan de virker.

Komponentet dioden


Dioder er komponenter, der består af to forskellige forurenede halvleder materialer. P-materialet og N-materialet. P-materialet, også kaldet anoden, er forurenet på en sådan måde, at der er underskud af frie elektroner.


N-materialet – også kaldet katoden, er forurenet på en anden måde, så der er overskud af frie elektroner.

Dvs.
På anoden er der underskud af frie elektroner.
På katoden er der overskud af frie elektroner.

Katode og anode på LED

På denne måde får man et komponent, der kun kan lede strømmen i en retning, nemlig fra katoden til anoden. Katoden er – og anoden er + så strømmen går altså fra – til +.

Fotoner


Det særlige ved LED (lysdioder) er, at når en elektron fra LEDens katode sætter sig over i et "hul” på LEDens anode er den nødt til at ”skubbe” en bundet elektron fra anoden væk, men den frie elektron besidder en smule mere energi end den bundne elektron. Så for at elektronen kan passe i ”hullet” er elektronen nødt til at afgive noget af dens energi. Ved at afgive noget af den frie elektrons energi omsætter den noget af dens energi til en foton (lyspartikel)

Lyspartikler


Differencen mellem den bundne elektron og den frie elektron svarer til energien af den afgivne foton (lyskilde) og foton-energien er omvendt proportionel med bølgelængden af fotonen.

Det vil sige, at hvis der er stor energi forskel mellem den bundne og det frie elektron, vil dioden udsende lys med en lav bølgelængde i en ultraviolet farve i den blå ende af spektret, men en lav energiforskel vil udsende et lys i den røde og infrarøde del af spektret.

Selve princippet bag LED blev allerede opfundet i år 1907 af en mand ved navn Henry Joseph Round. Han opdagede, at hvis han lod en strøm passere en Silicium Carbid (SiC) krystal, begyndte den at afgive et svagt lys.

Koldt lys


Denne opdagelse kaldte han for koldt lys, da den ikke udsendte varmt lys i modsætning til en glødepære.

14 år senere - i år 1921 opdagede Oleg Losev den selv samme effekt i zinkoxid (ZnO) og effekten i zinsulfid (ZnS) blev opdaget i 1934 af den franske forsker G. Destriau.

I 1962 – 55 år efter Henry Joseph Round opdagelse - skabte man de første fuldt funktionsdygtige menneskeskabte LEDs. Disse LEDs skabte man med stoffet Gallium Arsenid(GaAs) i et britisk laboratorium. I starten kunne man dog kun producere LEDs i den infrarøde del af farve spektret. Disse LEDs blev dog hurtigt populære til sensor-teknologi.

Lysdioder med synligt lys


Først i slutningen af 60erne blev de første LEDs, der udsendte synligt lys, opfundet. Ved at udskifte stoffet GaAs med Gallium Arsenid Fosfid (GaAsP), opstod disse svagt lysende røde LEDs.

Man fandt dog hurtigt ud af, at ved at bruge Gallium Fosfid (GaP) i stedet, øgede man effektiviteten og gjorde det muligt at producere orange LEDs.

Grønne og gule LEDs


Midt i 1970erne fandt man ud af at producere grønne LEDs ud af stoffet GaP. Denne opfindelse førte også til, at man nu kunne producere gule LEDs, ved at placere to LED chips ved siden af hinanden i et hus. En rød- og en grøn LED chip som tilsammen gav et gult lys.

I Rusland begyndte man på samme tid også at producere gule LEDs ud af stoffet: "SiC", men disse var ineffektive og svage i forhold til dem med en grøn og en rød LED chip i.

Så disse GaP LEDs blev ikke nogen stor succes. Det ledte dog til en videre udvikling og forskning i SiC materialet, som senere skulle være med til at producere de første blå LEDs.

Røde og orange highbright lysdioder


I starten og midten af 80erne kom de første highbright LEDs på verdensmarkedet.

Ved at bruge Gallium Aluminium Arsenid Fosfid (GaAlAsP) kunne man nu producere meget kraftige LEDs i rød, gul og grøn. Disse farver kunne man bruge til indikation i stærkt oplyste omgivelser.

Senere – i starten af 90erne kom ultrabright LEDs på markedet. Ved at bruge Indium Gallium Aluminium Fosfid (InGaAlP) åbnede man mulighederne for at begynde at bruge LEDs til belysning og indikation i stærkt solskin. F.eks. begyndte man da at bruge LEDs i trafiklys. Man kunne dog stadigvæk kun lave LEDs i farverne: Orange, rød, orange, gul og grøn.

Det store gennembrud - Hvide LEDs


Det hidtil største gennembrud i LED teknologien kom i starten af 90erne. Man producerede de første blå LEDs ved hjælp af SiC materialet. De blå LEDs var dog meget svage, og det var først i midten af 90erne, at de første anvendelige ultrabright blå LEDs blev opfundet ved at bruge Gallium Nitrid (GaN) og Indium Gallium Nitrid (InGaN). Dette åbnede muligheden for at producere LEDs i alle farver i det synlige spektrum. Også hvide, pink og ultraviolette LEDs. På længere sigt vil man også kunne producere LEDs, der udsender røntgen-stråler!

En ny dør til fremtiden


Ved at det nu også er muligt at
producere hvide LEDs, har det åbnet en helt ny dør ind til fremtiden, hvor man forsker på højtryk for at få produceret ekstremt effektive LED pærer til at erstatte den konventionelle form for belysning (gløde-, halogen- og energisparepærer) Dette vil gøre det muligt at sætte verdens energiforbrug betydeligt ned.

I USA består hele 22 % af staternes samlede el-forbrug udelukkende af belysning! Denne belysning består i høj grad af glødepærer. Når disse glødepærer engang bliver udskiftet med pærer med LEDs, vil det kunne spare USA for milliarder af kroner, og man vil faktisk kunne lukke op til flere kulkraftværker ned!

Pærer og spots med LEDs


Det er nu blevet muligt at producere pærer med LEDs, der er mere effektive end energisparepærer, og man forsker lige nu i muligheden for at producere LEDs ved hjælp af nanoteknologien, som har en teoretisk effektivitet på hele 100 %. En glødepære bruger 5 % af dens forbrug til lys og de resterende 95 % til varme!



Kilder:


Indslag omkring LED lys i rabatten - Fremtiden ser lys ud

Artikel omkring opfindelsen af - LED

SF anbefaler - LED belysning

Artikel fra Cubus omkring - LE