Izvorni kod stranice Svetleća dioda

{{Preusmeri|LED}}
{{Infobox electronic component
| name              = Svetleća dioda
| image             = Verschiedene LEDs.jpg
| image_size        = 300px
| caption           = Svetleće diode raznih boja i veličina
| type              = [[Poluprovodnik|poluprovodnička]] [[dioda]]
| working_principle = [[elektroluminiscencija]]
| invented          = [[H. J. Round]] (1907)<ref>{{cite web|url=http://www.myledpassion.com/History/hj-round.htm|title=HJ Round was a pioneer in the development of the LED|website=www.myledpassion.com|access-date=2020-09-11|archivedate=2020-10-28|archiveurl=https://web.archive.org/web/20201028074225/http://www.myledpassion.com/History/hj-round.htm|deadurl=yes}}</ref><br/>[[Oleg Losev]] (1927)<ref name="100-YEAR HISTORY">{{cite news| url=http://holly.orc.soton.ac.uk/fileadmin/downloads/100_years_of_optoelectronics__2_.pdf| title=The life and times of the LED — a 100-year history| date=April 2007| agency=The Optoelectronics Research Centre, University of Southampton| accessdate=September 4, 2012| url-status=dead| archiveurl=https://web.archive.org/web/20120915034646/http://holly.orc.soton.ac.uk/fileadmin/downloads/100_years_of_optoelectronics__2_.pdf| archivedate=September 15, 2012| df=mdy-all}}</ref>
| first_produced    = [[1927]]
| symbol            = [[File:LED symbol.svg|150px]]
| pins              = [[anoda]] (+) i [[katoda]] (-)
}}

'''Svetleća dioda''' ({{jez-eng|light-emitting diode}}, skraćeno '''''LED''''') je posebna vrsta [[Poluprovodnik|poluprovodničke]] [[dioda|diode]] koja emituje [[svetlost]] kada kroz nju teče [[električna struja|struja]].<ref>{{Cite journal |doi=10.1364/OE.16.001808 |title=Modeling the radiation pattern of LEDs |year=2008 |last1=Moreno|first1=Ivan |first2=Ching-Cherng |journal=Optics Expres |volume=16 |pages=1808 |pmid=18542260 |issue=3 |last2=Sun |bibcode = 2008OExpr..16.1808M|pages=1808-19 }}</ref>

[[Poluprovodnici]] imaju svojstvo da emituju svetlost kada kroz njih teče struja. Ta svetlost je obično vrlo slaba i samo u infracrvenom delu [[Elektromagnetski spektar|spektra]]. Svetleća dioda poseban je tip poluprovodnika, isključivo za emitovanje svetlosti. LED ima iste osobine kao obična [[dioda]], ali podnosi samo vrlo slabu struju.

Za svetleće diode navode se najveća dozvoljena struja i vršna struja. Vršna struja je apsolutno maksimalna struja koja se može propustiti kroz LED diodu u vrlo kratkom vremenu (reda veličine milisekundi). Bitno je ne mešati maksimalnu struju s vršnom strujom.<ref name="McComb i Earl Boysen 2007">Gordon McComb i Earl Boysen, Elektronika za neupućene (str. 73), Beograd, 2007.</ref>

Razvoj svetlećih dioda je započeo sa diodama od [[galijum arsenid]]a koje su emitovala infracrvenu i crvenu svetlost. Napredak u [[nauka o materijalima|nauci o materijalima]] je omogućio izradu dioda sa sve kraćim talasnim dužinama, koje su emitovale svetlost raznih boja.

== Historija ==
[[Datoteka:LED display (5001275171).jpg|thumb|right|LED kontrolna tabla]]

[[Elektroluminiscencija]] je fenomen koji je [[1907]]. otkrio britanski istraživač H. Dž. Raund, koristeći kristal silicijum karbida i kristalni detektor.<ref>{{Cite journal
|author=Round, H. J. 
|year=1907
|title=A Note on Carborundum
|url=https://archive.org/details/sim_electrical-world_1907-08-17_50_7/page/n1
|journal=Electrical World
|volume=19
|page=309}}</ref><ref>{{cite web
|url=http://www.jmargolin.com/history/trans.htm
|author=Margolin J|work=jmargolin.com
|title=''The Road to the Transistor''}}</ref>
Rus [[Oleg Losev]] je 1927. prijavio izradu prve svetleće diode.<ref name="Losev1927">{{cite journal |title = Luminous  Carborundum  (Silicon  Ca
rbide) detector and detection with crystals | author=Losev, O. V. | journal=Telegrafiya i Telefoniya bez Provodov | year=1927 | volume=44 | pages=485-494}}</ref> Njegova istraživanja su objavljena u sovjetskim, nemačkim i britanskim naučnim žurnalima, ali nekoliko decenija nije bilo praktične primene njegovog pronalaska.<ref name="Zheludev_100yearhistory">{{Cite journal
|author=Zheludev, N.
|year=2007
|title=The life and times of the LED: a 100-year history
|journal=Nature Photonics
|volume=1
|issue=4
|pages=189-192
|url=http://www.nanophotonics.org.uk/niz/publications/zheludev-2007-ltl.pdf
|format=free-download PDF
|doi=10.1038/nphoton.2007.34
|bibcode=2007NaPho...1..189Z
|access-date=2014-03-31
|archive-date=2011-05-11
|archive-url=https://web.archive.org/web/20110511132457/http://www.nanophotonics.org.uk/niz/publications/zheludev-2007-ltl.pdf
|dead-url=yes
}}</ref><ref>{{Cite book|author=Lee, Thomas H. |title=The design of CMOS radio-frequency integrated circuits|publisher=Cambridge University Press |year=2004|isbn=978-0-521-83539-8|page=20}}</ref> Rubin Braunstejn<ref>[http://personnel.physics.ucla.edu/directory/faculty/braunstein/ Rubin Braunstein] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20120204092217/http://personnel.physics.ucla.edu/directory/faculty/braunstein/ |date=2012-02-04 }}. physics.ucla.edu</ref> iz [[Radio korporacija Amerike]] je 1955. prijavio infracrveno zračenje od [[galijum arsenid]]a (GaAs) i drugih poluprovodničkih legura.<ref>{{Cite journal|author=Braunstein, Rubin
|year=1955|title=Radiative Transitions in Semiconductors|url=https://archive.org/details/sim_physical-review_1955-09-15_99_6/page/n226
|journal=Physical Review
|volume=99
|page=1892|doi=10.1103/PhysRev.99.1892|issue=6|bibcode = 1955PhRv...99.1892B }}</ref> Braunstejn je primeto infracrveno zračenje koje su emitovale proste diode koje su koristile legure galijum antimonida (GaSb), GaAs, [[indijum fosfid]]a (InP) i [[silicijum-germanijum]]a (SiGe) na sobnoj temperaturi i na 77 K.

Američki istraživači [[Džejms R. Bajard]] i Gari Pitman su [[1961]]. otkrili da GaAs emituje infracrveno zračenje kada se priključi u električno kolo.<ref>{{cite web
|url=http://invention.smithsonian.org/centerpieces/quartz/inventors/biard.html
|title=The first LEDs were infrared (invisible)
|work=The Quartz Watch
|publisher=The Lemelson Center
|accessdate=13. 8. 2007.
|archivedate=2010-04-01
|archiveurl=https://web.archive.org/web/20100401133528/http://invention.smithsonian.org/centerpieces/quartz/inventors/biard.html
|deadurl=yes
}}</ref> Njih dvojica su uspeli da dokažu prvenstvo svog rada na osnovu inženjerskih beleški i dobili su prvi američki patent za svetleću diodu (iako je emitovana svetost bila infracrvena). Prvu praktičnu svetleću diodu u vidljivom delu spektra (crvenu) je [[1962]]. razvio Nik Holonjak, dok je radio za [[Dženeral elektrik]].<ref name=LemelsonMIT>{{cite web
|url=http://web.mit.edu/invent/a-winners/a-holonyak.html
|title=Nick Holonyak, Jr. 2004 Lemelson-MIT Prize Winner
|publisher=Lemenson-MIT Program
|accessdate=13. 8. 2007.
|archive-date=2012-11-04
|archive-url=https://web.archive.org/web/20121104001134/http://web.mit.edu/invent/a-winners/a-holonyak.html
|dead-url=yes
}}</ref> Holonjak je prvi put prijavio svoje otkriće u žurnalu ''Applied Physics Letters'' 1. decembra 1962.<ref>{{cite journal | url=http://apl.aip.org/resource/1/applab/v1/i4 | title=Coherent (Visible) Light Emission from Ga(As1−x Px) Junctions | author=Holonyak Nick | journal=Applied Physics Letters | year=1962 | month=December | issue=4 | doi=10.1063/1.1753706 | last2=Bevacqua | first2=S. F. | volume=1 | pages=82 | bibcode=1962ApPhL...1...82H | access-date=2014-03-31 | archive-date=2012-10-14 | archive-url=https://web.archive.org/web/20121014035733/http://apl.aip.org/resource/1/applab/v1/i4 | dead-url=yes }}</ref> Holonjak se smatra „ocem svetleće diode“.<ref name="chisuntimes">{{Cite news
| title = U. of I.'s Holonyak out to take some of Edison's luster
| author = Wolinsky, Howard
| date = 5. 2. 2005.
| url = http://findarticles.com/p/articles/mi_qn4155/is_20050202/ai_n9504926
| publisher = ''Chicago Sun-Times''
| accessdate = 29. 7. 2007.
| archiveurl = https://web.archive.org/web/20080228071504/http://findarticles.com/p/articles/mi_qn4155/is_20050202/ai_n9504926
| archivedate = 2008-02-28
| deadurl = no
}}</ref>
[[M. Džordž Kroford]],<ref>{{Cite journal|year=1995
|volume=32|pages=52-55|doi=10.1109/6.343989|title=M. George Craford [biography]|last1=Perry|first1=T.S.|journal=IEEE Spectrum|issue=2}}</ref> bivši Holonjakov student, je 1972. izumeo prvu žutu svetleću diodu i za oko deset puta poboljšao sjajnost crvenih i cvrvenkasto-narandžastih svetlećih dioda.<ref>{{cite web
|url=http://www.technology.gov/Medal/2002/bios/Holonyak_Craford_Dupuis.pdf
|title=Brief Biography&nbsp;— Holonyak, Craford, Dupuis
|publisher=Technology Administration
|format=PDF
|accessdate=30. 5. 2007.
|archivedate=2007-08-09
|archiveurl=https://web.archive.org/web/20070809062214/http://www.technology.gov/Medal/2002/bios/Holonyak_Craford_Dupuis.pdf
|deadurl=yes
}}</ref> T. P. Persal je 1976. stvorio prvu svetleću diodu visoke efikasnosti za komunikaciju optičkim vlaknima izumevši nove poluprovodničke materijali posebno prilagođene talasnim dužinama komunikacije optičkim vlaknima.<ref>{{Cite journal|title=Efficient, Lattice-matched, Double Heterostructure LEDs at 1.1 mm from GaxIn1-xAsyP1-y by Liquid-phase Epitaxy|journal=Appl. Phys. Lett.|volume=28|page=499|year=1976|doi=10.1063/1.88831|last1=Pearsall|first1=T. P.|last2=Miller|first2=B. I.|last3=Capik|first3=R. J.|last4=Bachmann|first4=K. J.|issue=9|bibcode = 1976ApPhL..28..499P }}</ref>

Tehnologija laserske diode istražena je 1980-ih, i to je bilo ogromno poboljšanje izlazne jačine svjetlosti. Zbog relativno male potrošnje, LED se na tržištu tokom 1990-ih usmjerava prema tržištu ekrana, automobilske i prometne signalizacije. Veoma važno otkriće slijedi u 1993. god. od [[Shuji Nakamura]], koji radi za [[Nichi]]-a, to je bio plavi LED, sa kojim je završio polazni raspon primarnih boja LED-a, ali je bio i prvi korak koji je na kraju doveo do proizvodnje bijele LED diode kakvu znamo danas.

Na prelazu u 21. vijek LED tržište je bilo odvedeno do novog nivoa izumom u [[Luxeonu]], koji je ponudio 10 puta jaču izlaznu svjetlost od postojećih. Ključ uspjeha je patentirana metoda prenosa topline što je dozvoljavalo LED diodi daleko veće snage nego što je prethodno bilo ostvarivo. Od samog početka su i drugi proizvođači uvedeni u razvijanje diode visoke snage i iskoristivosti. [[Lumileds]] je također razvio proizvodnju 'toplo bijele' diode sa temperaturom boje od 3200 °K.

Razvojem proizvodnje visoko-učinkovite rasvjete, naročito u 2006. i 2007. godini na tržištu je sve više visoko efikasnih izvora LED rasvjete bilo da su to LE diode, LED komponente, [[LED sklopovi]] ili [[LED svetiljke]], efikasnost LED izvora raste, te u kombinaciji sa malim dimenzijama omogućava LED svjetiljki izuzetnu efikasnost i kontrolu emitovane svjetlosti.

== Princip rada ==
{{main|Elektroluminiscencija|PN spoj}}
[[Datoteka:LED, 5mm, green (en).svg|thumb|Delovi LED diode.]]

Svetleća dioda se sastoji od čipa napravljenog og poluprovodnog materijala koji je [[dopiranje|dopiran]] nečistoćama kako bi se napravio [[p-n spoj]]. Kao i kod običnih dioda, električna struja teče od p-strane ili [[anoda|anode]] ka n-strani ili [[katoda|katodi]], ali ne i u suprotnom smeru. Nosioci nalektrisanja, [[elektroni]] i [[elektronske šupljine|šupljine]] teku u spoj sa elektroda između kojih postoji [[električni napon]]. Kada se elektron sudari sa šupljinom, on pada na niži energetski nivo i oslobađa [[energija|energiju]] u vidu [[foton]]a.

[[Foton]]i svetla se emituje prilikom rekombinacije para [[elektron]]-šupljina. Takvo svojstvo imaju [[poluprovodnici]]: [[galijum-fosfid]] (GaP), [[galijum-arsenid]] (GaAs), galijum-[[nitrid]] (GaN), galijum-arsenid-fosfid (GaAsP), [[cink]]-[[selenid]] (ZnSe), [[dijamant]] (C), [[aluminijum-nitrid]] (AlN), [[safir]] (Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>), [[silicijum-karbid]] (SiC), itd.

[[Valna dužina]] emitovane svetlosti, a time i njena boja, zavisi od [[energetska barijera|energetske barijere]] materijala koji čine p-n spoj. Kod [[silicijum]]skih i [[germanijum]]skih dioda, elektroni i šupljine se rekombinuju ne-zračećom tranzicijom, koja ne daje vidljivu emisiju, jer su oni materijali sa [[indirektna energetska barijera|indirektnom energetskom barijerom]]. Materijali koji se koriste za izradu svetlećih dioda imaju [[direktna energetska barijera|direktnu energetsku barijeru]] sa energijama koje odgovaraju skoro infracrvenoj, vidljivoj i skoro-ultraljubičastoj svetlosti.

== Karakteristike ==
[[Datoteka:Diode-IV-Curve.svg|thumb|right|I-V dijagram [[dioda|diode]]. LED počinje da emituje svetlost kad se premaši njen on-[[napon]]. Do toga tipično dolazi pri naponima od 2-3 [[volt]]a.]]

Karakteristike svetleće diode su male dimenzije, te izuzetno jednostavno upravljanje i regulacija. Nemaju problema sa niskim temperaturama, a noviji sastavi imaju vrlo visoku trajnost – 60.000 sati za 50% održanja svjetlosnog toka. Mnoge zemlje razmatraju promjene klasične rasvjete, u korist LED rasvjeta.
 
Klasične [[sijalice]] (žarulje) sadrže žarnu nit koja se usijava i na taj način svijetli te je iskoristivost svjetlosnog dijela sijalice samo 5%, a 95% otpada na [[Toplota|toplotu]]. LED rasvjeta ima efikasnost veću od 95%, znači da sijalica od 100 W ima istu efikasnost kao dioda od 6 W. Budući da nema žarnu nit koja bi pregorela ili staklo koje bi puklo, LED diode su vrlo pouzdane, jednostavno se povezuju s [[digitalnim sklopovima]] i za svoj rad ne zahtijevaju visoke napone. Ušteda energije je očigledna, tehnologija proizvodnje LED-a se razvila, i u svakom modernom uređaju ih nalazimo.

LED koja koja je crvene boje, emituje svjetlost s [[frekvencija|frekvencijom]] od oko 65 0&nbsp;nm. Zelena LED emituje spektar s frekvencijom od oko 600&nbsp;nm, a plava LED emitira svoju svjetlost sa oko 400&nbsp;nm.

== Upotreba otpornika ==
{{main|Otpornik}}
[[File:LEDCircuit.PNG|thumb|[[elektronska šema|Šema]] prostor [[Elektronsko kolo|elektronskog kola]] koje ima [[napajanje]], LED i [[otpornik]].]]

Ako kroz svetleću diodu prođe struja jača od maksimalno dozvoljene, trenutačno će pregoreti.<ref name="McComb i Earl Boysen 2007"/> Za ograničavanje struje koja protiče kroz diodu koristi se [[otpornik]]. Može se koristiti otpornik veće otpornosti, što samo znači da će LED slabije svetleti. U tabeli nalaze se vrednosti otpornika za najčešće korišćene svetleće diode:<ref>Gordon McComb i Earl Boysen, Elektronika za neupućene (str. 74), Beograd, 2007.</ref>

{| class="wikitable"
! Napon kola
! Vrednost otpornika
|-
| od 3,3 do 5 volti 
| 330 oma
|-
| od 6 do 9 volti 
| 560 oma
|-
| od 12 do 15 volti
| 1 kiloom
|}

Da bi izračunali vrednost otpornik, morate znati direktan pad napona kroz diodu i maksimalnu struju te diode. Većina standardnih LED ima direktan pad napona od oko 1,5 volti. Novije, ultrasjajne LED diode imaju pad napona koji može biti i preko 3,5 volti. Jednačina glasi:

: <math>R = (V_{s} - V_{f}) / I_{f}</math>

gde je

: <math>R</math> - vrednost otpora otpornika koji želite da upotrebite, izražena u omima.
: <math>V_{s}</math> - napon napajanja u voltima.
: <math>V_{f}</math> - direktan pad napona kroz diodu, takođe u voltima.
: <math>I_{f}</math> - direktna struja koju želite da propustite kroz LED diodu, u amperima.

Na primer, kolo se napaja naponom od 6 V a direktan pad napona kroz diodu je 1,2 V. Treba nam direktna struja od 40 mA (odnosno 0,04 ampera). Kada te vrednosti unesemo u jednačinu, dobijamo:

: R = (6 - 1,2) / 0,04

Što daje R od 120 oma. Znači, da bismo kroz ovu LED diodu propustili direktnu struju od 40 mA kada je napajanje 6 volti, koristimo otpornik od 120 oma.

== Primjene ==
Prvi prodor LED dioda je postignut u signalnoj rasvjeti za vozila (pozicijska svjetla, štop svjetla i pokazivači smjera), a sada se širi na akcentnu rasvjetu malih djelova u trgovinama te na dekorativnu i scensku unutrašnju i spoljašnju rasvjetu.

== Literatura ==
* {{Cite book|author=Shuji Nakamura, Gerhard Fasol, Stephen J Pearton |title=The Blue Laser Diode: The Complete Story |publisher=Springer Verlag |year=2000 |isbn=3-540-66505-6 |url=http://books.google.com/?id=AHyMBJ_LMykC&printsec=frontcover}}
* Gordon McComb i Earl Boysen, ''Elektronika za neupućene'', Beograd, 2007.

== Reference ==
{{reflist|2}}

== Povezano ==
* [[Dioda]]
* [[Elektronske komponente]]
* [[Elektronsko kolo]]

== Vanjske veze ==
{{Commonscat|Light-emitting diodes}}
* {{dmoz|Business/Electronics_and_Electrical/Optoelectronics_and_Fiber/Vendors/}}
* [http://eskola.hfd.hr/pitanja_odgovori/show_answ.php?pitanje=/9/dioda.html p-tipu i n-tip dioda] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20160304215849/http://eskola.hfd.hr/pitanja_odgovori/show_answ.php?pitanje=%2F9%2Fdioda.html |date=2016-03-04 }}
* [http://www.svetlecereklame.co.rs/led-diode.html LED Diode] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20180817042531/http://www.svetlecereklame.co.rs/led-diode.html |date=2018-08-17 }}

{{Elektronika}}

[[Kategorija:Svetleće diode]]
[[Kategorija:Elektronske komponente]]