Lysdiode

Fra Wikipedia, den frie encyklopædi

Gå til: navigation, søg
Billede af lysdioder. Den lilla tonede lysdiode er en infrarød lysdiode.
Lysdiodesymbol
Foto af nogle lysdioder, venstre lysdioder i et 7-Segment-display.

En lysdiode (eng. LED for light-emitting diode) er en elektronisk komponent og en transducer, som omsætter elektrisk energi til et smalt bølgelængdeinterval i en af følgende områder: infrarødt (NIR, 2006: Fra ca. 7µm), synligt eller nær-ultraviolet (2006: ned til 255nm) lys. [1]

Lysdioder til synligt lys kan lyse i alle regnbuens farver, og de vinder indpas flere og flere steder, hvor man tidligere brugte små glødelamper, fordi den anvendte halvleder-teknik byder på nogle fordele:

  • Lysdiodens energiforbrug er mindre end for en tilsvarende glødelampe, der afgiver samme mængde lysenergi.
  • Der er kun en mindre termisk slitage på en lysdiode, der lyser. Modsat en glødelampe kan en lysdiode lyse konstant i årevis uden at "brænde ud". Lysdioden vil i snit få deres lysudbytte halveret efter ca. 50.000 lystimer.

Indholdsfortegnelse

[redigér] Opdagelse

Længe før man forstod halvledernes virkemåde, opdagede H.J. Round en lysdiode-effekt i SiC i 1907. Han kaldte det koldt lys, fordi krystallet ikke var varmt ligesom en glødelampe. Oleg Losev (1903-1942) genopdagede lysdiode-effekten i ZnO krystaller i 1921. Lyset fra krystallet blev kaldt Lossew-lys.

I 1934 opdagede G. Destriau en lysdiode-effekt med Zinksulfid (ZnS). Først i 1962 kunne man lave fuldt menneskeskabte lysdioder.[2]

[redigér] Anvendelse

Digitalur fra 1978 med lysdiode visning. Venstre urtid, højre dag/dato.

Historisk startede lysdioder med at blive anvendt i lommeregnere, digitale armbåndsure, måleinstrumenter og som statusvisning i radioapparater, TV og forstærkere.

I løbet af 1990'erne kom de røde og grønne effektive (high-bright) lysdiodeudgaver, hvilket gjorde at de kunne anvendes som cykelbaglygte. Senere kom høje effektive (ultra high-bright) i blå lysdiodeudgaver. Den blå farve muliggjorde, at en lille klat fluorescerende stof placeret oven på den blå lysdiodechip omdannede noget af det blå lys til gult. Det blev fra omkring 2003 markedsført som en hvid lysdiode, da menneskets øjne opfatter en blanding af gult og blåt lys som hvidt. Disse anvendes bl.a. som cykelforlygter.

Lysdioder anvendes herudover primært som bilbaglygter (rød), udrykningsblink (blå), lyssignaler (ved vejkryds (rød, gul og grøn) og fodgængerfelter (rød og grøn)). Men der forskes på højtryk for at lave højeffektive højeffekts ultraviolette lysdioder med henblik på belysning overalt - til belysning af gader og i boliger. [3] [4] [5] [6]

Igennem mange år er de effektive lysdioder blevet til som spin-off i de succesfulde forsøg på at lave højeffektive halvlederlasere med mindre bølgelængder end rødt og grønt lys - f.eks. blåt og ultraviolet. Dette er årsagen til Blu-rays fremkomst.

Det menes, at nye højeffektive lysdioder kan anvende kvanteøer til effektivt(55-100%) at omsætte UV-lys til fuldspektret hvidt lys. [7] [8] En anden metode til at lave fuldspektret hvidt lys er nævnt i denne kilde. [9]

[redigér] Sådan virker en lysdiode

En lysdiode er i elektrisk forstand en "normal" faststof-diode (en pn-overgang i et halvledermateriale i en chip), men det særlige ved lys-dioden er, at både selve halvledermaterialet og det "hus" komponenten er bygget (støbt) ind i, er mere eller mindre gennemsigtige. Den aktive lysdiodechip, der hvor lyset kommer fra, er mindre end 1*1 mm stor.

En fri elektron i halvledermaterialet besidder lidt mere energi end en elektron, der er fanget i halvledermaterialets krystalgitter-struktur, så når en elektron "falder i" et hul, afgiver den en foton ("lys-partikel") hvis energi svarer til forskellen mellem den frie og den bundne elektrons energiniveauer.

Jo stærkere valenselektronerne er bundet i det halvledermateriale man anvender, jo større er energiforskellen mellem den frie og den bundne elektron, og dermed energien i den frigivne foton. Da bølgelængden er omvendt proportional med fotonenergien, giver større energiforskel mere kortbølget (blåt eller violet) lys, mens en mindre forskel giver mere langbølget lys (rødt eller infrarødt lys).

[redigér] Effektivitet

Lysmængden fra en lysdiode er ikke høj og ligger mellem 0,1 og 250 lumen. Dioder kan således afgive lige så meget lys, som en 25W glødepære (250 lumen).[10] Et standard 36 W lysstofrør afgiver til sammenligning 3.350 lumen.[11]

Lysmængden målt i forhold til den forbrugte energi er forbedret meget de seneste år. I 2006 kunne man lave dioder med 50 lm/W og i 2007 blev dioder med 100 lm/W lanceret. [12] Dette skal sammenlignes med glødepærens 10 lm/W og lysstofrørets 93 lm/W.

[redigér] Fremtiden

Da en lysdiode, i forhold til en almindelig glødepære, bruger langt mindre energi, vil EU højest sansynligt gøre salg af glødepærer ulovligt fra 2010, hvor energisparepærer og LED pærer bliver fremtiden. Se evt. [13].

[redigér] Se også

[redigér] Kilder/referencer

  1. ↑ roithner-laser.com: LEDS 255 nm ... 1550 nm, MID-IR LEDS 1.6 µm ... 7.0 µm (hovedadresse)
  2. ↑ Historisk, webarchive backup: Light-Emitting-Diodes (tysk)
  3. ↑ October 9, 2006, Cree Delivers the First 160-Lumen White Power LED Citat: "...XLamp LEDs now as efficient as fluorescent sources...The new XLamp LED was designed to enable general lighting applications, such as street lighting, retail high bay lighting and parking garage low bay lighting, as well as to vastly improve the light quality in consumer applications such as flashlights..."
  4. ↑ 15. apr. 2005, PCworld: Glødelampens afløser på vej
  5. ↑ Breakthrough Technology Accelerates Solid-State Lighting Citat: "...The industry has set a target for white LEDs to reach 150 lumens per watt (lm/W) by the year 2012. The new SPE LEDs, under certain operating conditions, are able to achieve more than 80 lm/W, compared to today's typical compact fluorescent lamp at 60 lm/W and a typical incandescent lamp at 14 lm/W..."
  6. ↑ sept 2002, IEEE: Let There Be Light Citat: "...The best LEDs are now roughly twice as efficient, in lumens per watt, as incandescent bulbs..."
  7. ↑ 2004-06-23, Sciencedaily: Wireless Nanocrystals Efficiently Radiate Visible Light Citat: "...The efficiency of the energy transfer from the quantum well to the nanocrystals was approximately 55 percent - although in theory nearly 100 percent transfer of the energy is possible and might be achieved with further tweaking...The work is another step in creating more efficient white-light-emitting diodes..."
  8. ↑ 2005-05-18, sciencedaily: Scientists Develop Novel Multi-color Light-emitting Diodes Citat: "...semiconductor nanocrystals are incorporated into a p-n junction formed from semiconducting GaN injection layers. The new LEDs utilize a novel type of color-selectable nanoemitters, colloidal quantum dots, and makes use of emerging GaN manufacturing technologies..."
  9. ↑ Ingeniøren, 19/08/01 Første hvide lysdiode "...Effekten skyldes en særlig form for eksitation først opdaget i 1994...De resulterende elektron-hul par, der nu omfatter begge molekyler, henfalder ved udsendelse af fotoner, hvis bølgelængder dækker hele det synlige spektrum... levetid vil være mange gange større end elektriske pærers...(App. Phys. Let. 30/7-01)"
  10. ↑ 2. dec 2007, ing.dk: Ny diode giver lys som en 25-watt-pære
  11. ↑ Elsparefonden, december 2007 - Lysdioder til belysning 2008, s. 11
  12. ↑ Elsparefonden, december 2007 - Lysdioder til belysning 2008, s. 5
  13. ↑ "Om to år er glødepærer forbudt" - [1]
 Commons har billeder og/eller lyd med forbindelse til:
Hentet fra "http://da.wikipedia.org/wiki/Lysdiode"
Personlige værktøjer