Praktinis panaudojimas

 

Pirmieji komerciniai šviešos diodai buvo naudojami kaip kaitinamųjų ir neoninių indikacinių lempučių, bei septynių segmentų ekranų pakaitalai, pirmiausia brangioje įrangoje, kaip laboratorijos ir elektronikos testavimo įraga, o vėliau juos imta naudoti tokiuose prietaisuose, kaip televizoriai, radijo imtuvai, telefonai, skaičiuotuvai ir net laikrodžiai. Šie raudonieji šviesos diodai savo ryškumu tiko būti naudojami tik kaip indikatoriai, kadangi šviesos išeiga buvo nepakankama apšviesti reikiamą plotą. Skaičiuotuvų rodmenys buvo tokie maži, kad norint juos įskaityti, virš kiekvienuo skaitmens buvo įmontuoti plastikiniai lęšiai. Vėliau, kitos diodų spalvos tapo plačiai prieinamos bei atsirado namų prietaisuose ir įrangoje. Besivystant šviesos diodų technologijai, šviesos išeiga augo, o efektyvumas ir patikimumas išliko tinkamame lygyje. Didelės galios baltos šviesos šviesos diodų išradimas ir plėtra leido juos panaudoti ir apšvietimui, kuris šiuo metu keičia kaitinamąjį ir fluorescentinį apšvietimą.

Fizika

Šviesos diodas susideda iš puslaidininkės medžiagos, legiruotos priemaišomis, lusto, taip sudarydamas pn sandūrą. Kituose dioduose srovė lengvai teka nuo  p pusės, arba anodo, iki n pusės, arba katodo, bet ne į atvirkštines kryptis. Krūvininkai — elektronai ir skylės — teka iš elektrodų į sandūrą skirtingomis įtampomis. Kai elektronas susiduria su skyle, jis patenka į žemesnį energijos lygį ir išskiria energiją fotono pvidalu.

Spinduliuojamos šviesos bangos ilgis, o tuo pačiu ir ir jo spalva priklauso nuo medžiagų, sudarančių pn sandūrą, diapozono tarpo energijos. Silicio arba germanio dioduose, elektronai ir skylės persigrūpuoja nespinduliuojamuoju šuoliu, tokiu būdu nesusidaro optinė emisija, nes tai yra netiesioginės diapozono tarpo medžiagos. Medžiagos, naudojamos šviesos diodams, turi tiesioginį diapozono tarpą, o jų energijos atitinka artimųjų infraraudonųjų, matomų, arba artimųjų ultravioletinių spindulių šviesą.

Šviesos diodų evoliucija prasidėjo nuo infraraudonųjų spindulių ir raudonos spalvos prietaisų, kuriuos gaminant buvo naudojamas galio arsenidas. Medžiagų mokslo pažanga leido gaminti prietaisus su vis trumpesnėmis bangomis, skleidžiančiomis įvairių spalvų šviesą.

Šviesos diodai paprastai montuojami ant n tipo padėklo, prie kurio prijungtas p tipo sluoksnis, nusodintas ant jo paviršiaus. P tipo padėklai, nors retesni, tačiau vis dar naudojami. Daugumą komercinių šviesos diodų, ypatingai GaN/InGaN, taip pat naudoja safyro padėklas.

Dauguma medžiagų, naudojamų šviesos diodų gamyboje, pasižymi gan aukštais lūžio rodikliais. Tai reiškia, kad didelė šviesos dalis yra atspindima atgal į medžiagos paviršių. Taigi, šviesos ištraukimas šviesos diodose yra svarbus šviesos diodų gamybos aspektas, ir tolimesnių tyrimų ir vystymo objektas.