LED-er erstatter raskt glødepærer fra nesten alle områder hvor deres posisjoner virket urokkelige. Konkurransefordeler med halvlederelementer viste seg å være overbevisende: lave kostnader, lang levetid og, viktigst av alt, høyere effektivitet. Hvis det for lamper ikke oversteg 5%, erklærer noen LED-produsenter transformasjonen til lys på minst 60% av forbrukt elektrisitet. Sannheten til disse utsagnene forblir på samvittigheten til markedsførere, men den raske utviklingen av forbrukeregenskaper til halvlederelementer er hevet over tvil.
Innhold
Hva er en LED og hvordan den fungerer
Lysdiode (LED, LED) er en konvensjonell halvlederdiode, laget på grunnlag av krystaller:
- galliumarsenid, indiumfosfid eller sinkselenid - for emittere i det optiske området;
- galliumnitrid - for enheter i den ultrafiolette delen;
- blysulfid - for elementer som sender ut i det infrarøde området.
Valget av disse materialene skyldes det faktum at p-n-krysset til dioder laget av dem avgir lys når en foroverspenning påføres. For vanlige silisium- eller germaniumdioder er denne egenskapen veldig svakt uttrykt - det er praktisk talt ingen glød.
Emisjonen av LED er ikke relatert til graden av oppvarming av halvlederelementet, det er forårsaket av overgangen av elektroner fra ett energinivå til et annet under rekombinasjonen av ladningsbærere (elektroner og hull). Lyset som sendes ut som et resultat er monokromatisk.
Et trekk ved slik stråling er et veldig smalt spektrum, og det er vanskelig å velge ønsket farge med lysfiltre. Og noen farger på gløden (hvit, blå) med dette produksjonsprinsippet er uoppnåelige. Derfor er for tiden en teknologi utbredt der den ytre overflaten av LED-en er dekket med en fosfor, og dens glød initieres av p-n-kryssstråling (som kan være synlig eller ligge i UV-området).
LED-enhet
LED-en ble opprinnelig arrangert på samme måte som en konvensjonell diode - et p-n-kryss og to utganger. Eneste etui laget av gjennomsiktig blanding eller laget av metall med et gjennomsiktig vindu for å observere gløden. Men de lærte å legge inn flere elementer i skallet på enheten. For eksempel, motstander - for å slå på LED inn i kretsen til den nødvendige spenningen (12 V, 220 V) uten eksternt rør. Eller en generator med en skillevegg for å lage blinkende lysemitterende elementer. Saken begynte også å bli dekket med en fosfor, som lyser når p-n-krysset er antent - slik var det mulig å utvide funksjonene til LED.
Trenden mot overgang til blyfrie radioelementer har ikke gått utenom LED-ene. SMD-enheter fanger raskt belysningsmarkedet, med fordeler innen produksjonsteknologi. Slike elementer har ikke konklusjoner. P-n-krysset er montert på en keramisk base, fylt med en blanding og belagt med en fosfor. Spenning påføres gjennom kontaktputer.
For tiden begynte belysningsenheter å bli utstyrt med lysdioder produsert ved bruk av COB-teknologi. Dens essens er at flere (fra 2-3 til hundrevis) p-n-kryss er montert på en plate, koblet til en matrise. Ovenfra er alt plassert i en enkelt sak (eller en SMD-modul dannes) og dekket med en fosfor. Denne teknologien har store utsikter, men det er usannsynlig at den helt vil erstatte andre versjoner av SD.
Hvilke typer lysdioder finnes og hvor de brukes
Lysdioder i det optiske området brukes som displayelementer og som belysningsenheter. Hver spesialisering har sine egne krav.
Indikator lysdioder
Oppgaven til indikator-LED er å vise statusen til enheten (strømforsyning, alarm, sensordrift, etc.). I dette området er lysdioder med p-n junction glød mye brukt. Det er ikke forbudt å bruke enheter med fosfor, men det er ikke mye vits.Her er ikke lysstyrken til gløden i utgangspunktet. Prioriteten er kontrast og bred visningsvinkel. Utgangslysdioder (true hole) brukes på instrumentpaneler, utgangslysdioder og SMD brukes på brett.
Lysdioder
For belysning, tvert imot, brukes hovedsakelig elementer med fosfor. Dette lar deg få tilstrekkelig lyseffekt og farger som er nær naturlige. Lead-out LED-er fra dette området blir praktisk talt presset ut av SMD-elementer. COB LED er mye brukt.
I en egen kategori kan vi skille mellom enheter designet for å overføre signaler i det optiske eller infrarøde området. For eksempel for fjernkontroller for husholdningsapparater eller for sikkerhetsenheter. Og elementer i UV-serien kan brukes til kompakte ultrafiolette kilder (detektorer for valutaer, biologiske materialer, etc.).
Hovedegenskapene til LED
Som enhver diode har LED generelle "diode"-egenskaper. Grenseparametere, hvis overskudd fører til feil på enheten:
- maksimal tillatt fremoverstrøm;
- maksimal tillatt fremoverspenning;
- maksimal tillatt reversspenning.
De resterende egenskapene er av en spesifikk "LED"-karakter.
Glødende farge
Glødefarge - denne parameteren karakteriserer LED-ene til det optiske området. I belysningsarmaturer, i de fleste tilfeller, hvit med forskjellige lystemperatur. Indikatorene kan ha hvilken som helst av de synlige fargene.
Bølgelengde
Denne parameteren dupliserer til en viss grad den forrige, men med to forbehold:
- enheter i IR- og UV-områdene har ikke synlig farge, derfor er denne egenskapen for dem den eneste som karakteriserer strålingsspekteret;
- denne parameteren er mer anvendelig for lysdioder med direkte emisjon - elementer med fosfor avgir i et bredt bånd, så deres bølgelengde kan ikke karakteriseres entydig (hvilken bølgelengde kan en hvit farge ha?).
Derfor er bølgelengden til den utsendte bølgen en ganske informativ figur.
Dagens forbruk
Den forbrukte strømmen er driftsstrømmen der lysstyrken til strålingen er optimal. Hvis den overskrides litt, vil enheten ikke raskt mislykkes - og dette er forskjellen fra den maksimalt tillatte. Å redusere den er også uønsket - strålingsintensiteten vil synke.
Makt
Strømforbruk - alt er enkelt her. Ved likestrøm er det ganske enkelt produktet av den forbrukte strømmen og den påførte spenningen. Produsenter av lysteknologi introduserer forvirring i dette konseptet ved å indikere ekvivalent kraft på emballasjen i stort antall - kraften til en glødelampe, hvis lysstrøm er lik fluksen til en gitt lampe.
Synlig helvinkel
Den tilsynelatende helvinkelen er lettest representert som en kjegle som kommer fra sentrum av lyskilden. Denne parameteren er lik åpningsvinkelen til denne kjeglen. For indikatorlamper bestemmer den hvordan alarmen vil bli sett fra utsiden. For belysningselementer avhenger lysstrømmen av den.
Maksimal lysintensitet
Den maksimale lysstyrken i de tekniske egenskapene til enheten er angitt i candela. Men i praksis viste det seg å være mer praktisk å operere med konseptet med en lysstrøm. Lysstrømmen (i lumen) er lik produktet av lysstyrken (i candela) og den tilsynelatende helvinkelen.To lysdioder med samme lysstyrke gir ulik belysning i forskjellige vinkler. Jo større vinkel, jo større lysstrøm. Så det er mer praktisk for beregning av belysningssystemer.
Spenningsfall
Foroverspenningsfall er spenningen som faller over LED-en når den er på. Når man vet det, kan man beregne spenningen som kreves, for eksempel for å åpne en seriekjede av lysemitterende elementer.
Hvordan finne ut hvilken spenning en LED er klassifisert for
Den enkleste måten å finne ut den nominelle spenningen til en LED er å konsultere referanselitteraturen. Men hvis du kommer over en enhet av ukjent opprinnelse uten merking, kan du koble den til en justerbar strømkilde og jevnt heve spenningen fra null. Ved en viss spenning vil LED-en blinke sterkt. Dette er driftsspenningen til elementet. Det er noen ting du bør huske på når du gjør denne sjekken:
- enheten som testes kan være med en innebygd motstand og er designet for en tilstrekkelig høy spenning (opptil 220 V) - ikke hver strømkilde har et slikt justeringsområde;
- LED-stråling kan ligge utenfor den synlige delen av spekteret (UV eller IR) - da kan ikke tenningsøyeblikket bestemmes visuelt (selv om gløden til en IR-enhet i noen tilfeller kan sees gjennom et smarttelefonkamera);
- det er nødvendig å koble elementet til en konstant spenningskilde med streng overholdelse av polaritet, ellers er det lett å deaktivere LED-en med en omvendt spenning som overstiger enhetens evner.
Hvis det ikke er tillit til å kjenne elementets pinout, er det bedre å øke spenningen til 3 ... 3,5 V, hvis LED-en ikke lyser, fjern spenningen, endre tilkoblingen til kildepolene og gjenta fremgangsmåte.
Hvordan bestemme polariteten til en LED
Det er flere metoder for å bestemme polariteten til ledningene.
- For blyfrie elementer (inkludert COB) er polariteten til forsyningsspenningen angitt direkte på kabinettet - med symboler eller tidevann på skallet.
- Siden LED-en har et vanlig p-n-kryss, kan den kalles med et multimeter i diodetestmodus. Noen testere har en målespenning som er tilstrekkelig til å tenne lysdioden. Deretter kan riktigheten av forbindelsen kontrolleres visuelt av elementets glød.
- Noen enheter produsert av CCCP i et metallhus hadde en nøkkel (fremspring) i katodeområdet.
- For utgangselementer er katodeutgangen lengre. På dette grunnlaget er det mulig å bestemme pinout bare for ikke-loddede elementer. Brukte LED-ledninger forkortes og bøyes for montering på noen måte.
- Til slutt, finn ut plasseringen anode og katode kanskje samme metode som for å bestemme spenningen til LED. Gløden vil bare være mulig når elementet er slått på riktig - katoden til minus av kilden, anoden til pluss.
Teknologiutviklingen står ikke stille. Inntil for noen tiår siden var LED et dyrt leketøy for laboratorieeksperimenter. Nå er det vanskelig å forestille seg livet uten ham. Hva som skjer videre - tiden vil vise.
Lignende artikler:
