Светодиодите бързо заменят крушките с нажежаема жичка от почти всички области, където позициите им изглеждаха непоклатими. Конкурентните предимства на полупроводниковите елементи се оказаха убедителни: ниска цена, дълъг експлоатационен живот и, най-важното, по-висока ефективност. Ако за лампите не надвишава 5%, тогава някои производители на светодиоди декларират превръщането в светлина на поне 60% от консумираната електроенергия. Истинността на тези твърдения остава на съвестта на търговците, но бързото развитие на потребителските свойства на полупроводниковите елементи е извън съмнение.
Съдържание
Какво е светодиод и как работи
Светодиодът (LED, LED) е конвенционален полупроводников диод, изработени на базата на кристали:
- галиев арсенид, индиев фосфид или цинков селенид - за излъчватели от оптичния обхват;
- галиев нитрид - за устройства от ултравиолетовата секция;
- оловен сулфид - за елементи, излъчващи в инфрачервения диапазон.
Изборът на тези материали се дължи на факта, че p-n преходът на диодите, изработени от тях, излъчва светлина, когато се приложи право напрежение. За обикновените силициеви или германиеви диоди това свойство е много слабо изразено - практически няма сияние.
Излъчването на светодиода не е свързано със степента на нагряване на полупроводниковия елемент, то се причинява от прехода на електрони от едно енергийно ниво на друго по време на рекомбинация на носители на заряд (електрони и дупки). В резултат на това излъчваната светлина е монохроматична.
Характеристика на такова излъчване е много тесен спектър и е трудно да изберете желания цвят със светлинни филтри. А някои цветове на сиянието (бяло, синьо) при този принцип на производство са недостижими. Ето защо в момента е широко разпространена технология, при която външната повърхност на светодиода е покрита с фосфор и светенето му се инициира от излъчване на p-n прехода (което може да бъде видимо или да лежи в UV диапазона).
LED устройство
Първоначално светодиодът беше подреден по същия начин като конвенционалния диод - p-n преход и два изхода. Само калъф от прозрачна смес или метален с прозрачен прозорец за наблюдение на сиянието. Но те се научиха да вграждат допълнителни елементи в корпуса на устройството. Например, резистори - за включване на светодиода във веригата на необходимото напрежение (12 V, 220 V) без външна тръба. Или генератор с разделител за създаване на мигащи светлинни елементи. Също така корпусът започна да се покрива с люминофор, който свети при запалване на p-n прехода - така беше възможно да се разширят възможностите на светодиода.
Тенденцията към преминаване към безводни радиоелементи не подмина и светодиодите. SMD устройствата бързо улавят пазара на осветление, с предимства в производствената технология. Такива елементи нямат изводи. P-n кръстовището е монтирано върху керамична основа, запълнена със съединение и покрита с фосфор. Напрежението се подава чрез контактни подложки.
В момента осветителните устройства започнаха да се оборудват със светодиоди, произведени по технологията COB. Същността му е, че няколко (от 2-3 до стотици) p-n прехода са монтирани на една плоча, свързани в матрица. Отгоре всичко се поставя в един корпус (или се образува SMD модул) и се покрива с фосфор. Тази технология има големи перспективи, но е малко вероятно тя напълно да замени други версии на SD.
Какви видове светодиоди съществуват и къде се използват
Светодиодите от оптичната гама се използват като елементи на дисплея и като осветителни устройства. Всяка специалност има свои собствени изисквания.
Индикаторни светодиоди
Задачата на светодиодния индикатор е да показва състоянието на устройството (захранване, аларма, работа на сензора и др.). В тази област широко се използват светодиоди със светене на p-n прехода. Не е забранено използването на устройства с люминофор, но няма много смисъл.Тук яркостта на сиянието не е на първо място. Приоритет е контрастът и широкият зрителен ъгъл. Изходните светодиоди (истинска дупка) се използват на арматурните табла, изходните светодиоди и SMD се използват на таблата.
Осветителни светодиоди
За осветление, напротив, се използват главно елементи с фосфор. Това ви позволява да получите достатъчна светлинна мощност и цветове, близки до естествените. Извеждащите светодиоди от тази област са практически изтласкани от SMD елементи. COB светодиодите са широко използвани.
В отделна категория можем да разграничим устройства, предназначени за предаване на сигнали в оптичен или инфрачервен диапазон. Например за дистанционни управления за домакински уреди или за устройства за сигурност. А елементи от UV диапазона могат да се използват за компактни ултравиолетови източници (детектори за валути, биологични материали и др.).
Основни характеристики на светодиодите
Като всеки диод, LED има общи, "диодни" характеристики. Гранични параметри, чието превишаване води до повреда на устройството:
- максимално допустим ток напред;
- максимално допустимо напрежение напред;
- максимално допустимо обратно напрежение.
Останалите характеристики са със специфичен "LED" характер.
Цвят на сияние
Цвят на светене - този параметър характеризира светодиодите от оптичния диапазон. В осветителните тела, в повечето случаи, бяло с различни светлинна температура. Индикаторните могат да имат всеки от видимите цветове.
Дължина на вълната
Този параметър до известна степен дублира предишния, но с две уговорки:
- устройства в IR и UV диапазони нямат видим цвят, поради което за тях тази характеристика е единствената, която характеризира спектъра на излъчване;
- този параметър е по-приложим за светодиоди с директно излъчване - елементи с люминофор излъчват в широк диапазон, така че тяхната дължина на вълната не може да бъде еднозначно характеризирана (каква дължина на вълната може да има бял цвят?).
Следователно дължината на вълната на излъчваната вълна е доста информативна цифра.
Текуща консумация
Консумираният ток е работният ток, при който яркостта на излъчването е оптимална. Ако е леко надвишена, устройството няма бързо да се провали - и това е неговата разлика от максимално допустимата. Намаляването му също е нежелателно - интензитетът на радиация ще спадне.
Мощност
Консумация на енергия - тук всичко е просто. При постоянен ток това е просто произведението на консумирания ток и приложеното напрежение. Производителите на осветителна техника внасят объркване в тази концепция, като посочват еквивалентната мощност върху опаковката в големи числа - мощността на лампа с нажежаема жичка, чийто светлинен поток е равен на потока на дадена лампа.
Видим плътен ъгъл
Привидният плътен ъгъл най-лесно се представя като конус, излизащ от центъра на източника на светлина. Този параметър е равен на ъгъла на отваряне на този конус. За индикаторните светодиоди, той определя как алармата ще се вижда отвън. За осветителните елементи светлинният поток зависи от него.
Максимален интензитет на светлината
Максималният интензитет на светлината в техническите характеристики на устройството е посочен в кандели. Но на практика се оказа по-удобно да се работи с концепцията за светлинен поток. Светлинният поток (в лумени) е равен на произведението на светлинния интензитет (в кандела) и видимия телесен ъгъл.Два светодиода с еднакъв интензитет на светлината дават различно осветление под различни ъгли. Колкото по-голям е ъгълът, толкова по-голям е светлинният поток. Така че е по-удобно за изчисляване на осветителните системи.
Спад на волтажа
Спадът на напрежението напред е напрежението, което пада върху светодиода, когато е включен. Знаейки го, може да се изчисли напрежението, необходимо, например, за отваряне на поредица от светлинни елементи.
Как да разберете за какво напрежение е оценен светодиодът
Най-лесният начин да разберете номиналното напрежение на светодиода е да се консултирате с референтната литература. Но ако попаднете на устройство с неизвестен произход без маркировка, тогава можете да го свържете към регулируем източник на захранване и плавно да повишите напрежението от нула. При определено напрежение светодиодът ще мига ярко. Това е работното напрежение на елемента. Има няколко неща, които трябва да имате предвид, когато правите тази проверка:
- тестваното устройство може да бъде с вграден резистор и е проектирано за достатъчно високо напрежение (до 220 V) - не всеки източник на захранване има такъв диапазон на настройка;
- LED лъчението може да лежи извън видимата част на спектъра (UV или IR) - тогава моментът на запалване не може да бъде определен визуално (въпреки че сиянието на IR устройство в някои случаи може да се види през камера на смартфон);
- необходимо е елементът да се свърже към източник на постоянно напрежение при стриктно спазване на полярността, в противен случай е лесно да деактивирате светодиода с обратно напрежение, което надвишава възможностите на устройството.
Ако няма увереност в познаването на изводите на елемента, по-добре е да повишите напрежението до 3 ... 3,5 V, ако светодиодът не светне, премахнете напрежението, променете връзката на полюсите на източника и повторете процедура.
Как да определим полярността на светодиода
Има няколко метода за определяне на полярността на проводниците.
- При безоводните елементи (включително COB) полярността на захранващото напрежение е обозначена директно върху корпуса - чрез символи или приливи на корпуса.
- Тъй като светодиодът има обикновен p-n преход, той може да бъде извикан с мултицет в режим на тестване на диода. Някои тестери имат измервателно напрежение, достатъчно за запалване на светодиода. След това коректността на връзката може да се контролира визуално от блясъка на елемента.
- Някои устройства, произведени от CCCP в метален корпус, имаха ключ (издатина) в областта на катода.
- За изходните елементи изходът на катода е по-дълъг. На тази основа е възможно да се определи изводът само за незапоени елементи. Използваните LED проводници са скъсени и огънати за монтаж по всякакъв начин.
- И накрая, разберете местоположението анод и катод може би същият метод като за определяне на напрежението на светодиода. Светенето ще бъде възможно само когато елементът е включен правилно - катодът към минуса на източника, анодът към плюса.
Развитието на технологиите не стои на едно място. До преди няколко десетилетия светодиодът беше скъпа играчка за лабораторни експерименти. Сега е трудно да си представим живота без него. Какво ще се случи след това - времето ще покаже.
Подобни статии:
