Svetleća dioda ( LED ) je poluprovodnički element koji ima široku primenu u svetu elektronike, pre svega u optičkim komunikacijama i signalizaciji uređaja. Njena cena bila je takva da se nekada plaćalo 10 DM po komadu uz otežanu mogućnost nabavke. Danas je sasvim drugačije.
LED sadrži p-n spoj koji čine poluprovodnik p-tipa i poluprovodnik n-tipa, uglavnom GaAs, GaP, ili SiC. Kada se na p-n spoj dovede napon, emituje se elektromagnetno zračenje u optičkom i infracrvenom opsegu. Struja kroz diodu se meri miliampermetrom, a napon na njoj pomoću digitalnog voltmetra. Diode različitih boja i prečnika imaju različite vrednosti dozvoljene jačine struje i napona kojim su opterećene.
LED (svetleća) dioda je poluprovodnički element koji pri direktnoj (propusnoj) polarizaciji pretvara električni signal u svetlost. Kada je dioda direktno polarisana postoji električna sila koja privlači elektrone da pređu u p-tip, i na šupljine da pređu u n-tip poluprovodnika. Oni se susreću u zoni najveće gustine slobodnih nosilaca, na samom p-n spoju i tu dolazi do njihove rekombinacije, gde slobodni elektroni popunjavaju prazna mesta, šupljine.Tako slobodni elektroni prelaskom iz provodne u valentnu zonu rekombinuju se sa šupljinama pri čemu se oslobađa energija u obliku fotona tj. emituju se fotoni energije veće ili jednake energiji energijskog procepa. Uska oblast u kojoj se odvija rekombinacija na granici p-n spoja naziva se aktivna oblast. Svaki materijal ima različitu širinu energijskog procepa, pri čemu emituje svetlost različite talasne dužine. Za LED crvene boje to svojstvo ima (GaAsP), LED plave boje (GaN) i LED zelene boje (GaP). Ispitane su mogućnosti kombinacije dezena boja.
Postoje različiti spojevi sa LED diodama, počevši od signalizacije uređaja do primene kao svetlosnog izvora male potrošnje struje koja je izražena u mA. Paralelno spajanje LED dioda se ne preporučuje, jer se svaka od njih razlikuje po svojoj potrošnji, tako da bi se kod takvog spoja morao na svaku diodu serijski vezati otpor koji je prilagođen naponu i jačini struje. Kada spajamo LED diodu moramo znati na koji jednosmerni napon je želimo spojiti. Ako je napon na koji je spajamo manji od potrebnih 0,7 V, ili za neke 3 V, ona neće svetleti. Ako je napon veći ( recimo 12 V ), tada se u seriju mora vezati otpornik koji će „pokupiti“ ostatak napona koji njoj ne treba. Znači, ako crvenu diodu ( 0,7 V ) spojimo na 12 V, otpornik mora uzeti na sebe 11,3 V, a da pri tome osigura struju od 15 – 25 mA. U tom slučaju potrebno je redno vezati otpor minimalne vrednosti od 450 oma. Isti princip se primenjuje pri rednom vezivanju LED dioda, a proračun se vrši primenom Omovog zakona: I = U/R, gde je jačina struje od 25 - 30 mA, U = vrednost napona na otporniku koja se dobije oduzimanjem napona diode ( dioda ) od ulaznog jednosmernog napona. Ako su diode u nizu njihov pad napona je toliko puta veći koliko ih je povezano u seriju. Nikada ne treba uzimati granične vrednosti jer se osigurava duži vek trajanja LED dioda koji se, inače, kreće preko 100.000 sati rada.
Zaključimo, LED diode su mali potrošači struje koji se vezuju na jednosmerni napon. Uglavnom se vezuju serijski uz ugradnju proračunate vrednosti otpora. U slučaju da LED koristimo kao izvor svetlosti potrebno je ugraditi odgovarajuće Al hladnjake, što zavisi od njihove radne snage.
Naslovna slika: Pozadinsko LED panel svetlo dela mog radnog stola
Literatura:
1. M. Popović, Osnovi elektronike, Elektrotehnički fakultet, Beograd, 2006.
2. N. Chi, LED-based visible light communications, Tsinghua University Press, Beijing, China, 2018.
3. Zheludev, N., The life and times of LED – a 100-year history, Nature Photonic 1, 198 (2007).
