LED diode hitro nadomeščajo žarnice z žarilno nitko s skoraj vseh področij, kjer se je njihov položaj zdel nepremagljiv. Konkurenčne prednosti polprevodniških elementov so se izkazale za prepričljive: nizki stroški, dolga življenjska doba in, kar je najpomembneje, večja učinkovitost. Če za svetilke ni presegel 5%, potem nekateri proizvajalci LED deklarirajo transformacijo v svetlobo vsaj 60% porabljene električne energije. Resničnost teh izjav ostaja na vesti tržnikov, vendar hiter razvoj potrošniških lastnosti polprevodniških elementov ni dvoma.
Vsebina
Kaj je LED in kako deluje
Svetleča dioda (LED, LED) je običajna polprevodniška dioda, izdelan na osnovi kristalov:
- galijev arzenid, indijev fosfid ali cinkov selenid - za oddajnike optičnega območja;
- galijev nitrid - za naprave ultravijoličnega odseka;
- svinčev sulfid - za elemente, ki oddajajo v infrardečem območju.
Izbira teh materialov je posledica dejstva, da p-n stičišče diod, izdelanih iz njih, oddaja svetlobo, ko se uporabi napetost naprej. Za navadne silicijeve ali germanijeve diode je ta lastnost zelo šibko izražena - sijaja praktično ni.
Emisija LED ni povezana s stopnjo segrevanja polprevodniškega elementa, temveč je posledica prehoda elektronov z ene energetske ravni na drugo med rekombinacijo nosilcev naboja (elektronov in lukenj). Svetloba, ki se oddaja kot rezultat, je enobarvna.
Značilnost takšnega sevanja je zelo ozek spekter, s svetlobnimi filtri pa je težko izbrati želeno barvo. In nekatere barve sijaja (bela, modra) po tem principu izdelave so nedosegljive. Zato je trenutno razširjena tehnologija, pri kateri je zunanja površina LED diode prekrita s fosforjem, njen sijaj pa sproži sevanje p-n spoja (ki je lahko vidno ali leži v UV območju).
LED naprava
LED je bila prvotno urejena na enak način kot običajna dioda - p-n spoj in dva izhoda. Samo ohišje iz prozorne mase ali iz kovine s prozornim okencem za opazovanje sijaja. Toda naučili so se vgraditi dodatne elemente v lupino naprave. na primer upori - za vklop LED v vezje zahtevane napetosti (12 V, 220 V) brez zunanjega cevovoda. Ali generator z delilnikom za ustvarjanje utripajočih svetlobnih elementov. Tudi ohišje se je začelo prekrivati s fosforjem, ki sveti, ko se vžge p-n spoj - tako je bilo mogoče razširiti zmogljivosti LED.
Trend prehoda na brezžične radijske elemente ni zaobšel niti LED. SMD naprave hitro osvajajo trg razsvetljave, s prednostmi v proizvodni tehnologiji. Takšni elementi nimajo zaključkov. P-n spoj je nameščen na keramični podlagi, napolnjen s spojino in prevlečen s fosforjem. Napetost se izvaja preko kontaktnih ploščic.
Trenutno so svetlobne naprave začele opremljati z LED diodami, izdelanimi po tehnologiji COB. Njegovo bistvo je, da je na eni plošči nameščenih več (od 2-3 do sto) p-n stičišč, povezanih v matriko. Od zgoraj je vse nameščeno v enem samem ohišju (ali se oblikuje SMD modul) in prekrito s fosforjem. Ta tehnologija ima velike možnosti, vendar je malo verjetno, da bo popolnoma nadomestila druge različice SD.
Katere vrste LED diod obstajajo in kje se uporabljajo
LED diode optičnega obsega se uporabljajo kot prikazovalni elementi in kot svetlobne naprave. Vsaka specializacija ima svoje zahteve.
Indikatorske LED diode
Naloga LED indikatorja je prikaz stanja naprave (napajanje, alarm, delovanje senzorja itd.). Na tem področju se široko uporabljajo LED diode s p-n spojem. Ni prepovedano uporabljati naprav s fosforjem, vendar ni veliko smisla.Tukaj svetlost sijaja ni na prvem mestu. Prednost je kontrast in širok vidni kot. Izhodne LED diode (prava luknja) se uporabljajo na instrumentnih ploščah, izhodne LED in SMD se uporabljajo na ploščah.
Osvetlitev LED
Za razsvetljavo se, nasprotno, uporabljajo predvsem elementi s fosforjem. To vam omogoča, da dobite zadostno svetlobo in barve, ki so blizu naravnim. Izhodne LED diode iz tega področja so praktično iztisnjene s SMD elementi. COB LED se pogosto uporabljajo.
V ločeni kategoriji lahko ločimo naprave, namenjene prenosu signalov v optičnem ali infrardečem območju. Na primer za daljinske upravljalnike za gospodinjske aparate ali za varnostne naprave. In elemente UV območja je mogoče uporabiti za kompaktne ultravijolične vire (detektorji za valute, biološke materiale itd.).
Glavne značilnosti LED diod
Kot vsaka dioda ima tudi LED splošne, "diodne" značilnosti. Mejni parametri, katerih presežek vodi do okvare naprave:
- največji dovoljeni tok naprej;
- največja dovoljena napetost naprej;
- največja dovoljena povratna napetost.
Preostale značilnosti so posebnega "LED" značaja.
Barva sijaja
Barva sijanja - ta parameter označuje LED diode optičnega območja. V svetilkah, v večini primerov, bela z različnimi svetlobna temperatura. Indikatorji imajo lahko katero koli od vidnih barv.
Valovna dolžina
Ta parameter v določeni meri podvaja prejšnjega, vendar z dvema opozoriloma:
- naprave v IR in UV območju nimajo vidne barve, zato je zanje ta lastnost edina, ki označuje spekter sevanja;
- ta parameter je bolj uporaben za LED diode z direktno emisijo - elementi s fosforjem oddajajo v širokem pasu, zato njihove valovne dolžine ni mogoče nedvoumno opisati (kakšno valovno dolžino lahko ima bela barva?).
Zato je valovna dolžina oddanega vala dokaj informativen podatek.
Trenutna poraba
Porabljeni tok je obratovalni tok, pri katerem je svetlost sevanja optimalna. Če je nekoliko presežen, naprava ne bo hitro odpovedala - in to je njena razlika od največje dovoljene. Zmanjšanje je tudi nezaželeno - intenzivnost sevanja se bo zmanjšala.
Moč
Poraba energije - tukaj je vse preprosto. Pri enosmernem toku je preprosto produkt porabljenega toka in uporabljene napetosti. Proizvajalci svetlobne tehnologije vnašajo zmedo v ta koncept tako, da na embalaži v velikem številu navedejo enakovredno moč - moč žarnice, katere svetlobni tok je enak toku dane žarnice.
Vidni trdni kot
Navidezni trdni kot je najlažje predstavljen kot stožec, ki izhaja iz središča vira svetlobe. Ta parameter je enak kotu odpiranja tega stožca. Za indikatorske LED diode določa, kako bo alarm viden od zunaj. Pri svetlobnih elementih je svetlobni tok odvisen od tega.
Največja intenzivnost svetlobe
Največja svetlobna jakost v tehničnih značilnostih naprave je navedena v kandelah. Toda v praksi se je izkazalo, da je bolj priročno delovati s konceptom svetlobnega toka. Svetlobni tok (v lumnih) je enak zmnožku svetlobne jakosti (v kandelah) in navideznega trdnega kota.Dve LED diodi z enako svetlobno jakostjo dajeta različno osvetlitev pod različnimi koti. Večji kot je kot, večji je svetlobni tok. Zato je bolj priročno za izračun sistemov razsvetljave.
Padec napetosti
Padec napetosti naprej je napetost, ki pade na LED diodi, ko je vklopljena. Če ga poznamo, lahko izračunamo napetost, ki je potrebna, na primer, da se odpre zaporedna veriga elementov, ki oddajajo svetlobo.
Kako ugotoviti, za kakšno napetost je ocenjena LED
Najlažji način, da ugotovite nazivno napetost LED, je, da se obrnete na referenčno literaturo. Če pa naletite na napravo neznanega izvora brez oznake, jo lahko priključite na nastavljiv vir napajanja in gladko dvignete napetost od nič. Pri določeni napetosti bo LED močno utripala. To je delovna napetost elementa. Pri tem preverjanju morate upoštevati nekaj stvari:
- preizkušena naprava je lahko z vgrajenim uporom in je zasnovana za dovolj visoko napetost (do 220 V) - nima vsak vir napajanja takšnega območja prilagajanja;
- LED sevanje lahko leži zunaj vidnega dela spektra (UV ali IR) - takrat trenutka vžiga ni mogoče vizualno določiti (čeprav je sijaj IR naprave v nekaterih primerih mogoče videti skozi kamero pametnega telefona);
- element je treba priključiti na vir konstantne napetosti s strogim upoštevanjem polarnosti, sicer je enostavno onemogočiti LED z povratno napetostjo, ki presega zmogljivosti naprave.
Če ni zaupanja v poznavanje razčlenitve elementa, je bolje napetost dvigniti na 3 ... 3,5 V, če LED ne zasveti, odstranite napetost, spremenite povezavo izvornih polov in ponovite postopek.
Kako določiti polarnost LED
Obstaja več metod za določanje polarnosti vodnikov.
- Za elemente brez svinca (vključno s COB) je polarnost napajalne napetosti označena neposredno na ohišju - s simboli ali plimovanjem na lupini.
- Ker ima LED navaden p-n spoj, ga lahko prikličemo z multimetrom v načinu testiranja diode. Nekateri testerji imajo merilno napetost, ki zadostuje za osvetlitev LED. Potem je mogoče pravilnost povezave vizualno nadzorovati s sijajem elementa.
- Nekatere naprave proizvajalca CCCP v kovinskem ohišju so imele ključ (izboklino) na katodnem območju.
- Pri izhodnih elementih je izhod katode daljši. Na podlagi tega je mogoče določiti pinout samo za nespajkane elemente. Rabljeni LED kabli so skrajšani in upognjeni za kakršno koli montažo.
- Končno ugotovite lokacijo anoda in katoda morda enaka metoda kot za določanje napetosti LED. Sijaj bo možen le, če je element pravilno vklopljen - katoda na minus vira, anoda na plus.
Razvoj tehnologije ne miruje. Še pred nekaj desetletji je bila LED draga igrača za laboratorijske poskuse. Zdaj si je težko predstavljati življenje brez njega. Kaj bo naslednje - bo pokazal čas.
Podobni članki:
