LED-urile înlocuiesc rapid becurile incandescente din aproape toate zonele în care poziţiile lor păreau de nezdruncinat. Avantajele competitive ale elementelor semiconductoare s-au dovedit a fi convingătoare: cost redus, durată lungă de viață și, cel mai important, eficiență mai mare. Dacă pentru lămpi nu a depășit 5%, atunci unii producători de LED-uri declară transformarea în lumină a cel puțin 60% din energia electrică consumată. Veridicitatea acestor afirmații rămâne pe conștiința marketerilor, dar dezvoltarea rapidă a proprietăților de consum ale elementelor semiconductoare este dincolo de orice îndoială.
Conţinut
Ce este un LED și cum funcționează
Dioda emițătoare de lumină (LED, LED) este una convențională dioda semiconductoare, realizat pe baza de cristale:
- arseniura de galiu, fosfura de indiu sau seleniura de zinc - pentru emițători din domeniul optic;
- nitrură de galiu - pentru dispozitivele secțiunii ultraviolete;
- sulfură de plumb - pentru elemente care emit în domeniul infraroșu.
Alegerea acestor materiale se datorează faptului că joncțiunea p-n a diodelor realizate din acestea emite lumină atunci când se aplică o tensiune directă. Pentru diodele obișnuite cu siliciu sau germaniu, această proprietate este foarte slab exprimată - practic nu există strălucire.
Emisia LED-ului nu este legată de gradul de încălzire al elementului semiconductor, este cauzată de trecerea electronilor de la un nivel de energie la altul în timpul recombinării purtătorilor de sarcină (electroni și găuri). Lumina emisă ca rezultat este monocromatică.
O caracteristică a unei astfel de radiații este un spectru foarte îngust și este dificil să selectați culoarea dorită cu filtre de lumină. Și unele culori ale strălucirii (alb, albastru) cu acest principiu de fabricație sunt de neatins. Prin urmare, în prezent, este răspândită o tehnologie în care suprafața exterioară a LED-ului este acoperită cu un fosfor, iar strălucirea acestuia este inițiată de radiația de joncțiune p-n (care poate fi vizibilă sau se află în domeniul UV).
Dispozitiv LED
LED-ul a fost aranjat inițial în același mod ca o diodă convențională - o joncțiune p-n și două ieșiri. Doar carcasa din compus transparent sau din metal cu fereastra transparenta pentru observarea stralucirii. Dar au învățat să încorporeze elemente suplimentare în carcasa dispozitivului. De exemplu, rezistențe - pentru a porni LED-ul în circuitul tensiunii necesare (12 V, 220 V) fără conducte externe. Sau un generator cu un divizor pentru a crea elemente emițătoare de lumină intermitentă. De asemenea, carcasa a început să fie acoperită cu un fosfor, care strălucește atunci când joncțiunea p-n este aprinsă - așa a fost posibil să se extindă capacitățile LED-ului.
Tendința spre trecerea la elemente radio fără cablu nu a ocolit LED-urile. Dispozitivele SMD cuceresc rapid piața de iluminat, cu avantaje în tehnologia de producție. Astfel de elemente nu au concluzii. Joncțiunea P-n este montată pe o bază ceramică, umplută cu un compus și acoperită cu un fosfor. Tensiunea este aplicată prin intermediul plăcuțelor de contact.
În prezent, dispozitivele de iluminat au început să fie echipate cu LED-uri fabricate folosind tehnologia COB. Esența sa este că mai multe (de la 2-3 la sute) joncțiuni p-n sunt montate pe o placă, conectate într-o matrice. De sus, totul este plasat într-o singură carcasă (sau se formează un modul SMD) și acoperit cu un fosfor. Această tehnologie are perspective mari, dar este puțin probabil să înlocuiască complet alte versiuni de SD.
Ce tipuri de LED-uri există și unde sunt utilizate
LED-urile din gama optică sunt folosite ca elemente de afișare și ca dispozitive de iluminat. Fiecare specializare are propriile sale cerințe.
LED-uri indicatoare
Sarcina LED-ului indicator este de a arăta starea dispozitivului (sursa de alimentare, alarmă, funcționarea senzorului etc.). În această zonă, LED-urile cu strălucire de joncțiune p-n sunt utilizate pe scară largă. Nu este interzisă folosirea dispozitivelor cu fosfor, dar nu prea are rost.Aici, luminozitatea strălucirii nu este pe primul loc. Prioritatea este contrastul și un unghi larg de vizualizare. LED-urile de ieșire (gaura adevărată) sunt utilizate pe panourile de instrumente, LED-urile de ieșire și SMD sunt folosite pe plăci.
LED-uri de iluminat
Pentru iluminat, dimpotrivă, se folosesc în principal elemente cu fosfor. Acest lucru vă permite să obțineți suficientă putere de lumină și culori care sunt aproape naturale. LED-urile de ieșire din această zonă sunt practic stoarse de elementele SMD. LED-urile COB sunt utilizate pe scară largă.
Într-o categorie separată, putem distinge dispozitivele concepute pentru a transmite semnale în domeniul optic sau în infraroșu. De exemplu, pentru telecomenzi pentru aparate electrocasnice sau pentru dispozitive de securitate. Iar elementele din gama UV pot fi folosite pentru surse ultraviolete compacte (detectoare pentru monede, materiale biologice etc.).
Principalele caracteristici ale LED-urilor
Ca orice diodă, LED-ul are caracteristici generale de „diodă”. Parametri limită, al căror exces duce la defectarea dispozitivului:
- curent direct maxim admisibil;
- tensiunea directă maximă admisă;
- tensiune inversă maximă admisă.
Caracteristicile rămase au un caracter specific „LED”.
Culoare strălucitoare
Culoare strălucitoare - acest parametru caracterizează LED-urile din gama optică. În corpurile de iluminat, în cele mai multe cazuri, alb cu diferite temperatura luminii. Cele indicatoare pot avea oricare dintre culorile vizibile.
Lungime de undă
Acest parametru îl dublează într-o anumită măsură pe cel anterior, dar cu două avertismente:
- dispozitivele din gamele IR și UV nu au culoare vizibilă, prin urmare pentru ele această caracteristică este singura care caracterizează spectrul de radiații;
- acest parametru este mai aplicabil pentru LED-urile cu emisie directă - elementele cu fosfor emit într-o bandă largă, astfel încât lungimea lor de undă nu poate fi caracterizată fără ambiguitate (ce lungime de undă poate avea o culoare albă?).
Prin urmare, lungimea de undă a undei emise este o cifră destul de informativă.
Consum curent
Curentul consumat este curentul de funcționare la care luminozitatea radiației este optimă. Dacă este ușor depășită, dispozitivul nu va eșua rapid - și aceasta este diferența sa față de maximul admis. Reducerea acestuia este, de asemenea, nedorită - intensitatea radiației va scădea.
Putere
Consumul de energie - totul este simplu aici. La curent continuu, este pur și simplu produsul dintre curentul consumat și tensiunea aplicată. Producătorii de tehnologie de iluminat introduc confuzie în acest concept indicând puterea echivalentă pe ambalaj în număr mare - puterea unei lămpi cu incandescență, al cărei flux luminos este egal cu fluxul unei anumite lămpi.
Unghi solid vizibil
Unghiul solid aparent este cel mai ușor reprezentat ca un con emanat din centrul sursei de lumină. Acest parametru este egal cu unghiul de deschidere al acestui con. Pentru LED-urile indicatoare, determină modul în care alarma va fi văzută din exterior. Pentru elementele de iluminat, fluxul luminos depinde de acesta.
Intensitate maximă a luminii
Intensitatea luminoasa maxima in caracteristicile tehnice ale aparatului este indicata in candela. Dar, în practică, sa dovedit a fi mai convenabil să operezi cu conceptul de flux luminos. Fluxul luminos (în lumeni) este egal cu produsul dintre intensitatea luminoasă (în candela) și unghiul solid aparent.Două LED-uri cu aceeași intensitate luminoasă oferă o iluminare diferită în unghiuri diferite. Cu cât unghiul este mai mare, cu atât fluxul luminos este mai mare. Deci este mai convenabil pentru calcularea sistemelor de iluminat.
Cadere de tensiune
Căderea de tensiune directă este tensiunea care scade pe LED-ul când este aprins. Cunoscând-o, se poate calcula tensiunea necesară, de exemplu, pentru a deschide un lanț în serie de elemente emițătoare de lumină.
Cum să aflați pentru ce tensiune este evaluat un LED
Cel mai simplu mod de a afla tensiunea nominală a unui LED este să consultați literatura de referință. Dar dacă întâlniți un dispozitiv de origine necunoscută fără marcare, atunci îl puteți conecta la o sursă de alimentare reglabilă și puteți ridica fără probleme tensiunea de la zero. La o anumită tensiune, LED-ul va clipi puternic. Aceasta este tensiunea de funcționare a elementului. Există câteva lucruri de care trebuie să țineți cont atunci când efectuați această verificare:
- dispozitivul testat poate fi cu o rezistență încorporată și este proiectat pentru o tensiune suficient de mare (până la 220 V) - nu orice sursă de alimentare are un astfel de domeniu de reglare;
- Radiația LED se poate afla în afara părții vizibile a spectrului (UV sau IR) - atunci momentul aprinderii nu poate fi determinat vizual (deși strălucirea unui dispozitiv IR poate fi văzută în unele cazuri printr-o cameră a unui smartphone);
- este necesar să conectați elementul la o sursă de tensiune constantă cu respectarea strictă a polarității, altfel este ușor să dezactivați LED-ul cu o tensiune inversă care depășește capacitățile dispozitivului.
Dacă nu există încredere în cunoașterea pinout-ului elementului, este mai bine să ridicați tensiunea la 3 ... 3,5 V, dacă LED-ul nu se aprinde, îndepărtați tensiunea, schimbați conexiunea polilor sursei și repetați procedură.
Cum se determină polaritatea unui LED
Există mai multe metode pentru a determina polaritatea cablurilor.
- Pentru elementele fără plumb (inclusiv COB), polaritatea tensiunii de alimentare este indicată direct pe carcasă - prin simboluri sau maree pe carcasă.
- Deoarece LED-ul are o joncțiune p-n obișnuită, poate fi apelat cu un multimetru în modul de testare a diodelor. Unele testere au o tensiune de măsurare suficientă pentru a aprinde LED-ul. Apoi corectitudinea conexiunii poate fi controlată vizual de strălucirea elementului.
- Unele dispozitive fabricate de CCCP într-o carcasă metalică aveau o cheie (proeminență) în zona catodului.
- Pentru elementele de ieșire, ieșirea catodului este mai lungă. Pe această bază, este posibilă determinarea pinout-ului numai pentru elementele nesudate. Cablurile LED uzate sunt scurtate și îndoite pentru a fi montate în orice mod.
- În sfârșit, află locația anod și catod poate aceeași metodă ca și pentru determinarea tensiunii LED-ului. Strălucirea va fi posibilă numai atunci când elementul este pornit corect - catodul la minusul sursei, anodul la plus.
Dezvoltarea tehnologiei nu sta pe loc. Până acum câteva decenii, LED-ul era o jucărie scumpă pentru experimente de laborator. Acum este greu să-ți imaginezi viața fără el. Ce se va întâmpla în continuare - timpul va spune.
Articole similare:
