1، اصل کار اساسی LED
LED (دیود ساطع کننده نور)، همچنین به عنوان دیود ساطع کننده نور شناخته می شود، یک دستگاه نیمه هادی حالت جامد است. اصل کار آن بر اساس ویژگی های اتصال PN مواد نیمه هادی است. هنگامی که یک ولتاژ رو به جلو در هر دو انتهای LED اعمال می شود، سوراخ ها (بار مثبت) در ناحیه P و الکترون ها (بار منفی) در ناحیه N تحت تأثیر میدان الکتریکی به سمت یکدیگر حرکت می کنند. هنگامی که این دو در محل اتصال PN به هم می رسند، الکترون ها حفره ها را پر می کنند و انرژی آزاد می کنند که به شکل فوتون ساطع می شود، بنابراین تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی نور حاصل می شود.
2، ویژگی های الکتریکی LED
رابطه ولتاژ جریان غیرخطی است: رابطه ولتاژ جریان (IV) LED خصوصیات غیرخطی آشکاری را نشان می دهد. هنگامی که ولتاژ جلو کم است، LED تقریبا نارسانا است و جریان تقریباً صفر است، به این معنی که به اصطلاح "منطقه قطع" وجود دارد. هنگامی که ولتاژ به تدریج افزایش می یابد و از یک آستانه خاص (معمولاً به عنوان "ولتاژ روی ولتاژ" یا "ولتاژ آستانه" نامیده می شود)، LED شروع به هدایت می کند و جریان به سرعت افزایش می یابد. رابطه غیر خطی بین جریان و ولتاژ باعث می‌شود LEDها به طور اساسی با اجزای خطی مانند مقاومت‌ها و خازن‌ها متفاوت باشند.
منحنی مشخصه جریان ولتاژ: منحنی مشخصه جریان ولتاژ (منحنی IV) LED ویژگی های غیرخطی آن را بیشتر نشان می دهد. در ناحیه ولتاژ جلو، جریان LED به سرعت با افزایش ولتاژ افزایش می یابد، اما به طور غیر خطی افزایش نمی یابد. در ناحیه ولتاژ معکوس، جریان LED تقریباً صفر است که نشان دهنده وجود ویژگی های قطع معکوس است. این منحنی مشخصه آمپر ولتاژ نامتقارن نیز تجلی مهمی از ویژگی های غیرخطی LED است.
3، مقایسه بین دستگاه های LED و خطی
مقاومت: مقاومت یک جزء خطی رایج در مدارها است و جریان و ولتاژ آن طبق قانون اهم رابطه خطی دارند. مقدار مقاومت یک مقاومت با تغییر در جریان یا ولتاژ تغییر نمی کند، بنابراین دارای ویژگی های خطی پایدار است. در مقابل، رابطه ولتاژ جریان LED ها ویژگی های غیرخطی قابل توجهی را نشان می دهد.
خازن ها و سلف ها: خازن ها و سلف ها اجزای متداول ذخیره انرژی در مدارها هستند که به ترتیب قابلیت ذخیره انرژی بار و میدان مغناطیسی را دارند. اگرچه رابطه ولتاژ جریان بین خازن ها و سلف ها ممکن است تحت شرایط خاص خاصی مانند شکست خازن ها در شرایط ولتاژ بالا یا فرکانس بالا و غیر خطی بودن سلف ها در شرایط اشباع، ویژگی های غیر خطی را نشان دهد، اما به طور کلی آنها هنوز هم عناصر خطی در نظر گرفته می شوند. LED، به دلیل مواد نیمه هادی و ساختار منحصر به فرد خود، همیشه ویژگی های الکتریکی غیر خطی را نشان می دهد.
4، کاربرد ویژگی های غیر خطی LED
ویژگی های غیر خطی ال ای دی کاربردهای گسترده ای در نورپردازی، نمایش، ارتباطات و سایر زمینه ها دارد. به عنوان مثال، در زمینه روشنایی، ویژگی های غیر خطی LED ها آنها را قادر می سازد تا در ولتاژهای پایین کار کنند و در نتیجه به حفظ انرژی و حفاظت از محیط زیست دست می یابند. در زمینه نمایش، ویژگی های غیر خطی LED آن را قادر می سازد تا روشنایی بالا و نور تک رنگ با خلوص بالا را ساطع کند و در نتیجه به جلوه های نمایشگر با کیفیت بالا دست یابد. در زمینه ارتباطات، ویژگی های غیرخطی LED ها آنها را قادر می سازد تا به عنوان فرستنده یا گیرنده برای ارتباطات نوری عمل کنند و به انتقال داده ها با سرعت بالا و کارآمد دست یابند.
