Ce fac LED-urile? Alegerea unei lampi pentru casa. Durata de viata medie

LED-urile au devenit una dintre cele mai comune surse de lumină pentru nevoile industriale și casnice. Acest dispozitiv semiconductor are o singură joncțiune electrică; transformă energia electrică în energie luminoasă vizibilă. Fenomenul a fost descoperit de Henry Joseph Round în 1907. Primele experimente au fost efectuate de fizicianul experimental sovietic O.V. Losev, care în 1929 a reușit să obțină un prototip funcțional al unui LED modern.

Primele LED-uri moderne ( SD, LED, LED) au fost create la începutul anilor şaizeci. Aveau o strălucire roșie slabă și erau folosite ca indicatori de putere într-o varietate de dispozitive. În anii 90 au apărut LED-urile albastre, galbene, verzi și albe. Multe companii au început să le producă la scară industrială. Astăzi, diodele LED sunt folosite peste tot: la semafoare, becuri, mașini și așa mai departe.

Dispozitiv

Un LED este un dispozitiv semiconductor cu o joncțiune electron-gaură care produce radiație optică atunci când curentul trece prin el în direcția înainte.

Un LED indicator standard este format din următoarele părți;

1 - Lentila epoxidica
2 - Contact fir
3 - Reflector
4 - Semiconductor (Determină culoarea strălucirii)
5 și 6 - Electrozi
7 - Tăiere plată

Catodul și anodul sunt fixate la baza LED-ului. Întregul dispozitiv este sigilat ermetic cu o lentilă deasupra. Pe catod este instalat un cristal. Contactele au conductori care sunt conectați la cristal printr-o joncțiune p-n (un fir de legătură pentru combinarea a doi conductori cu diferite tipuri de conductivitate). Pentru a crea o funcționare stabilă a LED-ului, se folosește un radiator, care este necesar pentru dispozitivele de iluminat. În instrumentele indicatoare, căldura nu are o importanță decisivă.

Diodele DIP au cabluri care sunt montate în găuri de pe placa de circuit imprimat; ele sunt conectate la un contact electric prin lipire. Există modele cu mai multe cristale de culori diferite într-o singură carcasă.

LED-urile SMD sunt astăzi cele mai populare surse de lumină de orice format.

Baza carcasei, unde este atașat cristalul, este un excelent conductor de căldură. Datorită acestui fapt, îndepărtarea căldurii din cristal s-a îmbunătățit semnificativ.
În structura LED-urilor albe, între lentilă și semiconductor există un strat de fosfor care neutralizează radiațiile ultraviolete și stabilește temperatura de culoare necesară.
Componentele SMD cu unghi larg de radiație nu au lentilă. În același timp, LED-ul în sine se distinge prin forma paralelipipedului.

Chip-On-Board (COB) reprezintă cel mai recent progres practic care este gata să preia conducerea în iluminarea LED albă în iluminatul artificial.

Proiectarea LED-urilor folosind tehnologia COB presupune următoarele:

Zeci de cristale fără substrat sau carcasă sunt atașate la o bază de aluminiu folosind lipici dielectric.
Matricea rezultată este acoperită cu un strat comun de fosfor. Rezultatul este o sursă de lumină care are o distribuție uniformă a fluxului luminos fără posibilitatea apariției umbrelor.

O variantă a Chip-On-Board este Chip-On-Glass (COG), o tehnologie care implică plasarea multor cristale mici pe o suprafață de sticlă. De exemplu, acestea sunt lămpi cu filament, unde elementul emițător este o tijă de sticlă cu LED-uri acoperite cu fosfor.

Principiul de funcționare

În ciuda caracteristicilor și varietăților tehnologice, funcționarea tuturor LED-urilor se bazează pe principiul general de funcționare al elementului emițător:

Conversia electricității în flux luminos se realizează într-un cristal, care este format din semiconductori cu o mare varietate de tipuri de conductivitate.
Un material cu n-conductivitate este furnizat prin doparea cu electroni, iar un material cu p-conductivitate cu găuri. Ca rezultat, în straturi adiacente apar purtători de încărcare suplimentari de direcții diferite.
Când se aplică o tensiune continuă, începe mișcarea electronilor și a găurilor către joncțiunea p-n.
Particulele încărcate trec de barieră și încep să se recombine, provocând curgerea unui curent electric.
Procesul de recombinare a unui electron și a unei găuri în zona de joncțiune p-n are loc prin eliberarea de energie sub formă de foton.

În general, acest fenomen fizic este caracteristic tuturor diodelor semiconductoare. Cu toate acestea, lungimea de undă a fotonului se află în majoritatea cazurilor în afara spectrului vizibil al radiației. Pentru ca o particulă elementară să se miște în intervalul 400-700 nm, oamenii de știință au efectuat multe experimente și experimente cu diferite elemente chimice. Ca urmare, au apărut noi compuși: fosfură de galiu, arseniură de galiu și forme mai complexe. Fiecare dintre ele are propria lungime de undă, adică propria sa culoare de radiație.
În plus, pe lângă lumina utilă pe care o emite LED-ul, la joncțiunea p-n se generează o anumită cantitate de căldură, ceea ce reduce eficiența dispozitivului semiconductor. De aceea, designul LED-urilor de mare putere asigură o disipare eficientă a căldurii.

Soiuri

În prezent, diodele LED pot fi de următoarele tipuri:

Iluminare, adică cu putere mare. Nivelul lor de iluminare este egal cu tungstenul și sursele de lumină fluorescentă.
Lămpi indicatoare – cu putere redusă, sunt folosite pentru iluminarea dispozitivelor.

Diodele indicatoare LED în funcție de tipul de conexiune sunt împărțite în:

Double GaP (galiu, fosfor) - au lumină verde și portocalie în structura spectrului vizibil.
AIGaA triple (aluminiu, arsenic, galiu) - au lumină galbenă și portocalie în structura spectrului vizibil.
Triple GaAsP (arsen, galiu, fosfor) - au lumină roșie și galben-verde în structura spectrului vizibil.

În funcție de tipul carcasei, elementele LED pot fi:

DIP- un model învechit de putere redusă, ele sunt folosite pentru a ilumina plăci luminoase și jucării.
„piranha” sau Superflux– analogi de DIP, dar cu patru contacte. Sunt folosite pentru iluminarea mașinilor, se încălzesc mai puțin și sunt mai bine atașate.
SMD– cel mai comun tip, folosit într-o varietate de surse de lumină.
ŞTIULETE- Acestea sunt LED-uri SMD avansate.

Aplicație

Aplicațiile LED-urilor pot fi împărțite în două mari categorii:

Iluminat.
Folosind lumina directa.

LED-ul în iluminat este folosit pentru a ilumina un obiect, spațiu sau suprafață, mai degrabă decât să fie direct vizibil. Acestea sunt iluminarea interioară, lanternele, iluminarea fațadelor clădirilor, iluminarea mașinilor, iluminarea din spate a tastelor și a afișajelor telefonului mobil și așa mai departe. Diodele LED sunt utilizate pe scară largă în comunicatoare și telefoane mobile.

Lumina LED directă este utilizată pentru a transmite informații, de exemplu, în afișajele video color, în care diodele LED formează pixelii afișajului, precum și în afișajele alfanumerice. Lumina directă este folosită și în dispozitivele de semnalizare. De exemplu, acestea sunt indicatoare de viraj și lumini de frână ale mașinilor, semafoare și semne.

Viitorul LED-urilor

Oamenii de știință creează o nouă generație de LED-uri, de exemplu, bazate pe filme subțiri nanocristaline de perovskit. Sunt ieftine, eficiente și durabile. Cercetătorii speră că astfel de diode LED vor fi folosite în locul ecranelor convenționale de laptop și smartphone, inclusiv în iluminatul casnic și stradal.

De asemenea, sunt create diode LED cu fibră, care sunt destinate să creeze afișaje portabile. Oamenii de știință cred că metoda creată pentru producerea LED-urilor din fibră va permite producția în masă și va face integrarea electronicelor portabile în îmbrăcăminte și textile complet ieftină.

Caracteristici tipice

LED-urile sunt caracterizate de următorii parametri:

Caracteristicile culorii.
Lungime de undă.
Puterea curentă.
Tensiune (tip de tensiune aplicată).
Luminozitate (intensitatea fluxului luminos).

Luminozitatea LED-ului este proporțională cu curentul care circulă prin el, adică cu cât tensiunea este mai mare, cu atât luminozitatea este mai mare. Unitatea de măsură a intensității luminoase este lumen pe steradian și se măsoară și în milicandele. Există diode LED albe luminoase (20-50 mcd.), precum și super luminoase (20.000 mcd. sau mai mult).

Mărimea căderii de tensiune este o caracteristică a valorilor admisibile ale conexiunilor directe și inverse. Dacă tensiunea de alimentare este mai mare decât aceste valori, atunci apare o defecțiune electrică.

Puterea curentului determină luminozitatea strălucirii. Puterea curentă a elementelor de iluminat este de obicei de 20 mA; pentru LED-urile indicatoare este de 20-40 mA.

Culoarea radiației LED depinde de substanțele active adăugate materialului semiconductor.

Lungimea de undă a luminii este determinată de diferența de energie în timpul tranziției electronilor în stadiul de recombinare. Este determinată de impuritățile dopante și de materialul semiconductor sursă.

Avantaje și dezavantaje

Printre avantajele LED-urilor se numără:

Consum redus de putere.
Durată lungă de viață, măsurată la 30-100 mii de ore.
Putere luminoasă ridicată. LED-urile oferă 10-250250 lumeni de flux luminos per watt de putere.
Fără vapori de mercur toxici.
Aplicație largă.

Defecte:

Caracteristici slabe ale LED-urilor de calitate scăzută create de producători necunoscuți.
Preț relativ ridicat al LED-urilor de înaltă calitate.
Nevoia de surse de alimentare de calitate.

Conţinut:

Iluminatul cu LED devine din ce în ce mai popular și înlocuiește treptat dispozitivele tradiționale de iluminat. Multe tipuri de LED-uri produse de producători sunt în permanență îmbunătățite, designul acestora devenind mai bun în fiecare an. Puterea crește, iar carcasele devin mai optimizate pentru utilizare în diverse aplicații. O selecție uriașă de culori face posibilă crearea iluminatului dorit în diferite încăperi. LED-urile moderne, datorită caracteristicilor lor caracteristice, pot fi ușor clasificate după tip, ceea ce facilitează foarte mult selecția lor în anumite scopuri.

Ce tipuri de LED-uri există?

Primele LED-uri au fost folosite ca indicatori și continuă să fie folosite în acest domeniu până în prezent. Cele mai utilizate sunt LED-urile indicatoare, care sunt elemente de montare la ieșire. Au lentila dreptunghiulara sau rotunda si se gasesc de la cele mai simple aparate pana la cele mai complexe echipamente moderne. Ele sunt folosite nu numai pentru indicație, ci și ca lumină de fundal.

Cei mai caracteristici reprezentanți ai acestui grup au lentile rotunde convexe, al căror diametru variază de la 3 la 10 mm. Curentul scăzut al acestor LED-uri nu face însă posibilă obținerea unei cantități mari de lumină, făcând imposibilă utilizarea lor ca dispozitive de iluminat. Sunt cele mai potrivite pentru dispozitive precum tickere și afișaje luminoase. Au nevoie de puțin curent și tensiune și cu greu se încălzesc.

LED-urile indicatoare pot fi albe sau colorate conform spectrului de culori standard. Unele modele sunt disponibile în opțiuni multicolore. În acest caz, o lentilă este echipată cu trei tranziții, iar partea inferioară este echipată cu patru fire. Astfel de elemente sunt mai funcționale, ceea ce face posibilă crearea de afișaje LED color.

Odată cu dezvoltarea tehnologiei, LED-urile luminoase mai moderne au început să fie utilizate în montarea ieșirii. Intensitatea luminoasă a acestor elemente este mult mai mare decât cea a LED-urilor indicatoare, astfel încât acestea au devenit utilizate pe scară largă pentru lanterne.

Montarea la suprafață pe o placă de circuit imprimat se realizează din ce în ce mai mult folosind LED-uri care combină funcțiile de indicator și iluminare. Cunoscut sub numele de marcă SMD - Surface Mounted Device. Ele sunt închise în cutii cu o gamă de dimensiuni standard. În ceea ce privește puterea, acestea pot fi comparate cu LED-urile indicatoare. Un număr mare de astfel de LED-uri pot fi montate pe o zonă mică a plăcii de circuit imprimat. Datorită acestui fapt, este posibil să obțineți lămpi LED și panouri de aproape orice dimensiune.

Separat, merită remarcat un grup de LED-uri ultra-luminoase, utilizate pe scară largă în publicitatea exterioară și tuningul auto. Sunt cunoscute sub numele de „Piranha” și au o formă dreptunghiulară și proprietăți de împrăștiere îmbunătățite. Patru știfturi vă permit să montați rigid elementul pe o placă sau alt plan. Culorile primare sunt alb, roșu, verde și albastru, dimensiunile sunt 3-7,7 mm.

În prezent, LED-urile sunt cele mai utilizate în interior. Sunt reprezentați de gama de modele COB, adică Ghip On Board. Aceste surse de lumină pot fi calde și reci, albe, galbene și alte nuanțe. Ele sunt asemănătoare ca culoare cu lămpile cu incandescență obișnuite, cu lămpile fluorescente și chiar cu lumina naturală a soarelui. Acești parametri depind direct de caracteristicile semiconductorilor și de fosforul aplicat. Pentru acoperire sunt utilizate în principal LED-uri albastre, ceea ce face posibilă obținerea de culori roșu, verde, galben și alte culori. Calitățile luminii sunt cât mai apropiate de iluminarea fluorescentă.

Din punct de vedere structural, LED-urile SOV constau din mulți semiconductori cristalini montați pe un substrat comun și acoperiți cu un fosfor. Astfel, este posibil să se obțină o luminozitate ridicată datorită fluxului luminos total creat de mai multe surse de lumină situate foarte aproape unul de altul. Dacă este necesar, astfel de LED-uri pot fi folosite ca indicatori.

În timpul funcționării, aceste elemente necesită în mod necesar îndepărtarea căldurii, iar dispozitivele cu putere crescută și mare sunt echipate cu calorifere. În caz contrar, cristalele LED vor fi distruse sub influența căldurii. Dacă sunt parțial distruse, întregul substrat va trebui înlocuit. Prin urmare, se recomandă să aveți grijă de răcire în avans.

Astăzi, sursele de lumină cu filament, ale căror LED-uri seamănă cu un filament incandescent obișnuit, devin din ce în ce mai populare. Proprietățile luminoase ale acestui tip de LED-uri sunt vizibil superioare oricărui model OWL. Acest lucru se realizează datorită unui număr mare de cristale montate pe un substrat de sticlă. Apoi, întreaga structură este umplută cu o compoziție fluorescentă. Această tehnologie se numește Chip On Glass, ceea ce înseamnă chip pe sticlă.

Unghiul solid vizibil este de 3600, deci eficiența luminoasă este mai mare decât cea a matricelor plate. O lampă LED de 6 W are aceeași emisie de lumină ca o lampă cu incandescență convențională de 60 W.

Parametrii LED-urilor

Una dintre principalele caracteristici ale LED-urilor este curentul de funcționare. Faptul este că aceste elemente pot funcționa doar la o anumită putere de curent, ceea ce asigură funcționarea normală. Prin urmare, chiar și un mic exces al valorii curente stabilite va duce rapid la defectarea LED-ului - pur și simplu se va arde.

Curentul de funcționare este diferit pentru fiecare tip de sursă de lumină. Elementele mai puternice necesită un curent corespunzător mai mare. Pentru a regla valoarea curentă necesară, driverele speciale sunt instalate în fiecare lampă LED și corp de iluminat. Dacă LED-ul este conectat separat, cunoașterea caracteristicilor sale tehnice este necesară pentru a limita curentul folosind driverul, condensatorul sau rezistorul necesar.

Un parametru la fel de important al LED-urilor este tensiunea de funcționare. Valoarea sa depinde de semiconductorii înșiși și de alte materiale utilizate în producție. Astfel, LED-urile cu culori diferite au tensiuni de operare diferite. Adică, valoarea tensiunii de funcționare poate fi setată de culoarea unui anumit LED.

În cele mai multe cazuri, alimentarea cu energie a lămpilor și benzilor cu LED-uri se realizează folosind drivere, cu un curent continuu de ieșire de 12 V. Adică într-un circuit în serie pot exista doar 4 LED-uri cu o tensiune de funcționare de 3 V. Dacă porniți un al cincilea LED suplimentar, un astfel de circuit nu va funcționa. Această caracteristică se mai numește și cădere de tensiune, care în acest caz este de 3 volți.

Nu trebuie să uităm de un astfel de parametru precum puterea LED-ului. Performanța sa este influențată de cele două caracteristici anterioare - curentul de funcționare și căderea de tensiune. Curentul ridicat pentru LED-urile de mare putere trebuie combinat cu un sistem de răcire de înaltă calitate. În acest scop se folosesc radiatoare din aluminiu și cupru, precum și răcitoare cu aer forțat.

Puterea oricărui LED este determinată prin înmulțirea tensiunii cu curentul. La calcularea ansamblului LED se iau în considerare toate elementele utilizate. De exemplu, puterea totală a unui LED care conține 100 de cristale de 1 watt va fi de 100 de wați.

Emis prin aprinderea LED-urilor, are o putere mai mare în comparație cu alte surse - lămpi cu incandescență, lămpi fluorescente și alte lămpi cu aceeași putere sau mai mare. În consecință, au o eficiență luminoasă mai mare pentru fiecare watt de putere al unui anumit LED. Cu toate acestea, aceste calități superioare vor varia semnificativ în funcție de tipul și de manoperă a articolului respectiv.

Unghiul de dispersie nu are o importanță mică. Pentru LED-uri este mai puțin decât pentru alte lămpi. Pentru a-l extinde, se folosesc lentile divergente speciale. Dacă este necesar să se creeze un unghi de împrăștiere îngust, se folosesc lentile colective pentru a îngusta fasciculul de lumină. Luminozitatea fasciculului de lumină LED va fi neuniformă în limitele unghiului de împrăștiere. Strălucirea strălucitoare din centru scade treptat pe măsură ce fluxul de lumină se apropie de marginile acestui colț.

Clasificare

Tradusă din engleză, abrevierea LED înseamnă literal „o diodă care emite lumină”. Acesta este un dispozitiv semiconductor capabil să transforme curentul electric într-un dispozitiv simplu, al cărui design este destul de diferit de produsele de iluminat cu care suntem obișnuiți (lămpi cu incandescență, lămpi cu descărcare, lămpi fluorescente etc.).

Va fi interesant pentru toată lumea să știe cum funcționează un LED. Acest dispozitiv nu are elemente structurale fragile în mod inerent nesigure și un bec de sticlă (spre deosebire de alte lămpi). Costul diodelor este atât de mic încât nu diferă mult de bateriile care servesc drept sursă de energie. Popularitatea unor astfel de produse este explicată de o serie de factori, inclusiv de designul lor.

Istoria originii

Când vă gândiți de ce funcționează LED-urile, ar trebui să studiați istoria originii lor. Pentru prima dată un astfel de dispozitiv a fost creat în 1962 de omul de știință N. Holonyak. Era o strălucire monocromă. Avea o serie de dezavantaje, dar tehnologia în sine a fost considerată promițătoare.

La 10 ani de la crearea diodei roșii, au apărut soiurile verzi și galbene. Au fost folosite ca indicatori în multe dispozitive electronice. Datorită dezvoltărilor științifice, intensitatea fluxului luminos al diodelor a crescut constant. În anii 90, a fost creat un iluminator cu o eficiență de flux de 1 lumen.

În 1993, S. Nakamura a creat prima diodă albastră, care a fost caracterizată de luminozitate ridicată. Din acest moment, a devenit posibilă crearea oricărei culori din spectru (inclusiv alb). Tehnologia s-a dezvoltat fără încetare.

Când sunt conectate diode de tip albastru și ultraviolet, se obține un iluminator cu fosfor alb. Au început să înlocuiască treptat lămpile cu incandescență. Până în 2005, au fost produse diode cu o putere de flux luminos de până la 100 lm și chiar mai mare. Au început să producă corpuri de iluminat albe cu diferite nuanțe (cald, rece).

Dispozitiv LED

Pentru a înțelege cum funcționează un LED spot, trebuie să aruncați o privire mai atentă asupra designului său. Acest dispozitiv de iluminat, potrivit reprezentanților Asociației pentru Dezvoltarea Industriei Optoelectronice și ai Departamentului de Energie, va deveni în curând cea mai populară sursă de iluminat în case obișnuite, birouri și instituții.

LED-ul se bazează pe un cristal semiconductor. Trece curentul electric doar într-o singură direcție. Cristalul este situat pe un substrat special. Nu conduce curentul. Carcasa protejează cristalul de influențele externe. Are ieșiri sub formă de contacte, precum și un sistem optic.

Pentru a crește durata de viață a dispozitivului, spațiul dintre lentila de plastic și cristalul în sine a fost umplut cu o componentă transparentă din silicon. O bază de aluminiu este folosită pentru a îndepărta căldura în exces. Acesta este un dispozitiv comun al unei diode moderne. În timpul funcționării, emite relativ puțin, acesta este și un avantaj al dispozitivului.

Principiul de funcționare

Când luați în considerare modul în care funcționează un LED, este necesar să înțelegeți principiul de bază al funcționării unor astfel de dispozitive. Dispozitivul de tipul prezentat are o joncțiune electron-gaură. Acest lucru se datorează diferitelor principii de conductivitate ale componentelor iluminatorului. Un semiconductor are un exces de electroni, iar celălalt are un exces de găuri.

Prin procesul de dopaj, materialul perforat este îmbogățit cu purtători de sarcină negativă. Dacă se aplică un curent acolo unde semiconductorii sunt îmbogățiți cu sarcini opuse, va rezulta o polarizare directă. Electricitatea va curge prin joncțiunea acestor două materiale.

În acest caz, purtători de încărcare cu siguranțe de stare electrică diferită în corpul diodei. Când găurile și electronii se ciocnesc, este eliberată o anumită cantitate de energie. Acesta este un cuantum al fluxului luminos. Se numește foton.

Culoare LED

Pentru a crea diode sunt folosite diferite materiale semiconductoare. Aceasta determină culoarea pe care o emite dispozitivul prezentat în timpul funcționării. Materiale diferite sunt capabile să trimită în spațiu unde de lungimi diferite. Acest lucru permite ochiului uman să vadă una sau alta culoare a spectrului vizibil.

Când studiați cum funcționează un LED, ar trebui să luați în considerare materialele semiconductoare. Anterior, fosfura de galiu și compușii ternari GaAsP și AlGaAs au fost utilizați în scopuri similare. În acest caz, dispozitivul ar putea trimite roșu, galben-verde

Tehnologia prezentată este utilizată în prezent numai pentru dispozitivele indicatoare. Astăzi, pentru astfel de produse se utilizează nitrură de indiu galiu (AllnGaP) și nitrură de indiu galiu (InGaN). Ele pot rezista la un nivel destul de ridicat de curent de trecere, umiditate ridicată și căldură. Este posibilă o combinație de diferite tipuri de LED-uri.

Amestecarea culorilor

Benzile moderne de diode pot produce diferite nuanțe de flux luminos. Un dispozitiv poate produce o culoare monotonă. Atunci când creați un dispozitiv cu mai multe cipuri, este posibil să obțineți un număr mare de nuanțe diferite. La fel ca un televizor sau un monitor de computer, o diodă poate crea orice culoare folosind modelul RGB (care înseamnă roșu, verde, albastru).

Acesta este un principiu simplu pentru a înțelege cum funcționează LED-urile RGB. Folosind această tehnologie, puteți crea iluminare albă. Pentru a face acest lucru, toate cele trei culori sunt amestecate în proporții egale.

Cu toate acestea, pe lângă tehnologia prezentată, este posibil să se obțină o strălucire albă prin conectarea unei diode cu radiații cu undă scurtă (ultravioletă, albastră) împreună cu o acoperire de tip fosfor galben. Când fotonii galbeni și albaștri sunt combinați, rezultatul este lumină albă.

Productie

Pentru a înțelege la câți volți funcționează LED-urile, este necesar să luați în considerare producția acestor dispozitive. În primul rând, trebuie remarcat faptul că dispozitivele cu matrice RGB sunt mai scumpe decât formele de fosfor. Mai mult, acestea din urmă fac posibilă obținerea unui iluminat de înaltă calitate.

Dezavantajul fosforilor este puterea de lumină mai mică, precum și culoarea (temperatura) diferită a fluxului. Acest dispozitiv îmbătrânește mai repede decât un LED. Prin urmare, dispozitivele de iluminat ale ambelor principii de funcționare intră în vânzare. Pentru a crea indicatoare, se produc diode cu un consum de tensiune de 2-4 V DC (la un curent de 50 mA).

Pentru a crea un iluminat complet, aveți nevoie de dispozitive cu același consum de tensiune, dar un nivel de curent mai mare - până la 1 A. Dacă diodele sunt conectate în serie într-un singur modul, tensiunea totală va ajunge la 12 sau 24 V.

Creșterea luminozității

Având în vedere întrebarea de la ce tensiune funcționează LED-urile, ar trebui spus despre creșterea luminozității dispozitivelor prezentate. Puterea unor astfel de dispozitive ajunge la 60 mW. Dacă astfel de diode sunt instalate într-o carcasă de dimensiuni medii, vor trebui instalate 15-20 de elemente luminoase.

Diodele cu luminozitate sporită pot transporta o putere de până la 240 W. Pentru a asigura o iluminare normală, vor fi necesare 4-8 bucăți din astfel de elemente. Există dispozitive la vânzare care sunt capabile să ilumineze complet încăperi, publicitate exterioară, vitrine etc. Unele benzi sunt create pentru a oferi iluminare de intensitate medie sau scăzută.

Pentru conectarea echipamentului prezentat, se folosesc unități de control de putere corespunzătoare. Pentru benzile colorate, este posibil să se utilizeze controlere care controlează nu numai intensitatea luminii, ci și setează nuanțele și modurile de funcționare ale dispozitivului.

Controlul strălucirii

Există un număr mare de opțiuni pentru echipamentul prezentat. Există LED-uri care funcționează cu baterii (de exemplu, în lanterne), alimentate într-o rețea staționară. Sunt folosite atât pentru lucrări interne, cât și pentru cele externe. În funcție de condițiile de aplicare, se selectează clasa de protecție adecvată a diodei.

Pentru a regla luminozitatea strălucirii, tensiunea de alimentare nu este redusă. Pentru a reduce intensitatea strălucirii, se utilizează modularea lățimii impulsului (PWM). În acest caz, se achiziționează o unitate de control.

Metoda prezentată implică aplicarea unui curent modulat în impuls la diodă. Frecvența semnalului ajunge la mii de herți. Lățimea impulsurilor și intervalele de pauză pot fi modificate. În acest caz, puteți controla strălucirea dispozitivului. În acest caz, dioda nu se va stinge.

Durabilitate

Diodele sunt considerate dispozitive de lungă durată. Acest lucru se datorează designului lor. Cu toate acestea, dacă LED-urile de pe lampă nu funcționează, este posibil ca durata de viață a acestora să fi expirat. Acest lucru poate fi determinat de intensitatea strălucirii și de schimbarea culorii.

Experții observă, de asemenea, că durata de viață a dispozitivelor cu consum redus este mult mai lungă. Dar chiar și în cele mai luminoase benzi sau lămpi, diodele sunt garantate să funcționeze timp de 20-50 de mii de ore. Deoarece nu au elemente structurale fragile, este mai probabil ca impacturile mecanice să nu dăuneze acestor iluminatoare.

Studiind modul în care funcționează un LED, puteți înțelege principiul de proiectare al acestui dispozitiv, precum și caracteristicile sale operaționale. Acest echipament este considerat a fi iluminatoarele viitoarei generații.

Lămpile convenționale sunt înlocuite cu lămpi LED peste tot. Astăzi, acesta este cel mai bun mod de iluminat pentru mașini și case, mai durabil și mai ușor de înlocuit. Deci, care este principiul de funcționare al unui LED și cum să-l alegeți corect?

LED-ul și cum funcționează

Un LED este un dispozitiv electric special care transformă curentul într-un fel de strălucire. Astăzi, LED-urile sunt mai bine cunoscute ca LED, ceea ce înseamnă „diodă emițătoare de lumină”.

Dispozitivul este semiconductor și constă dintr-un cip de cristal, o carcasă, pini de contact și un dispozitiv optic. Lumina provine din cristal, iar culoarea acestuia poate varia in functie de materialul folosit. Luminozitatea LED-ului, precum și culoarea acestuia, pot varia și ele. De exemplu, pentru un efect de iluminare mai mare, mai multe cristale sunt adesea introduse într-o lampă, producând o lumină monocoloră, care împreună formează o strălucire strălucitoare.

Luminozitatea dispozitivului depinde direct de puterea curentului electric furnizat acestuia. La rândul său, un flux prea puternic de electricitate determină supraîncălzirea rapidă a cristalului intern și îl dezactivează. Având în vedere acest lucru, designul LED-ului este oarecum scump în ceea ce privește costul materialelor, ceea ce afectează oarecum negativ alegerea unor astfel de lămpi.

Pe baza luminozității, LED-urile sunt de obicei împărțite în categorii:

ultra-luminoase, puterea lor minimă este de 1 W;
LED-uri de luminozitate mare - ajung la 20 mW;
lămpi standard.

Astăzi, un bloc LED care este încorporat în lampă este utilizat pe scară largă. Datorită acestuia, este posibil și selectarea modului optim de iluminare.

Avantajele LED-urilor față de alte tipuri de iluminat

LED-ul este cea mai bună alegere de tip de iluminat astăzi, care are o serie de avantaje:

Durabilitate.
Posibilitatea de a regla culoarea și luminozitatea lămpii.
Saturația culorii, capacitatea de a selecta LED-uri roșii, albastre, verzi sau de a schimba culoarea.
Posibilitate de control electronic.
Materiale ecologice care nu conțin substanțe grele care sunt dăunătoare mediului și periculoase dacă sunt aruncate în mod necorespunzător.
Consum redus de energie, 1 watt produce de câteva ori mai multă lumină.
Lumina este curată și cât mai aproape de naturală.
Nu supraîncălziți datorită fluxului de lumină adecvat.
Fiabilitate și rezistență.

De ce au devenit populare LED-urile în industria auto? Acest tip de iluminat este ideal pentru mașini, înlocuind treptat lămpile cu halogen și xenon. Calitățile sale pozitive:

capacitatea de a direcționa iluminarea la întoarcerea volanului - creând faruri adaptive;
estetic arată mai bine decât alte tipuri de faruri;
siguranță sporită datorită vizibilității îmbunătățite pe șosea;
rezistenta la vibratii;
de multe ori LED-urile sunt instalate într-o carcasă în care umiditatea nu pătrunde;
atingerea stării de funcționare se produce mai rapid, din acest motiv luminile de frână funcționează mai bine.

Desigur, aceste avantaje sunt inerente numai produselor cu adevărat de înaltă calitate, așa că nu merită să economisiți pe ele, mai ales că durata lor de viață este semnificativ crescută în comparație cu produsele chinezești. În plus, durata de viață a lămpilor LED, în comparație cu lămpile convenționale, este, de asemenea, mult mai lungă.

Clasificarea LED-urilor

Există 2 tipuri principale de LED-uri - pentru iluminare (indicator) și pentru iluminare. Puterea și durabilitatea lor depind de alimentarea cu curent electric; prin urmare, al doilea tip de LED-uri durează o perioadă mai scurtă de timp, deoarece cristalul se uzează mai repede. Cu toate acestea, aceste dispozitive de iluminat sunt foarte durabile și durează câteva mii de ore.

Un LED de iluminat este un dispozitiv care oferă lumină fiabilă și puternică. Este utilizat pe scară largă în design, creând nivelul dorit de iluminare.

Pe baza tipului de carcasă, se obișnuiește să se distingă LED-urile sub formă de „Star”, „Piranha” și SMD. Dintre acestea, cele mai populare sunt „Piranhas”, deoarece fluxul lor luminos pare a fi de mai bună calitate. Caracteristica lor de design este o formă dreptunghiulară cu fire de-a lungul marginilor, care asigură o aderență rigidă la suprafață. În plus, substratul dispozitivului are o disipare excelentă a căldurii. Aceste dispozitive sunt utilizate pe scară largă în mașini și în publicitate. Sunt variate ca marime si culoare: LED rosu, alb, verde, albastru.

LED-urile indicatoare au un design mai simplu, lumina lor nu este la fel de puternică și sunt folosite pentru a ilumina afișajele și panourile de instrumente. LED-urile indicatoare sunt împărțite în forme rotunde, ovale și dreptunghiulare.

Lentilele diferă și ele între ele, pot fi încorporate atât în iluminare, cât și Unele sunt concepute pentru a difuza lumina (marea majoritate a acestor dispozitive), altele pentru focalizare, datorită fasciculului de lumină direcționat produs. Mai mult, în a doua grupă există lentile plate, în formă de con și rotunde.

Pe baza culorii lentilei, LED-urile sunt:

transparent incolor;
vopsit transparent;
vopsit mat.

În plus, gama de culori a dispozitivului este acum foarte diversă. Există LED galben, roșu, albastru, verde etc. Aceste culori sunt combinate cu pricepere pentru a crea un spectru și mai larg. Cel mai dificil lucru, destul de ciudat, este să obții alb pur.

Un LED alb se obține în trei moduri:

utilizarea simultană a culorilor roșu, albastru și verde în proporțiile corecte dă senzația de alb;
utilizarea unei diode albastre cu un amestec de galben;
a treia metodă necesită utilizarea materialelor fluorescente, care convertesc radiația ultravioletă, acționând pe principiul unei lămpi fluorescente.

LED-ul alb este cel mai frecvent, deși este oarecum dificil de obținut. Poate fi rece și cald. Pe un bec, acest parametru este de obicei indicat în Kelvin; cu cât valoarea este mai mică, cu atât culoarea este mai galbenă și mai caldă. Producătorii recomandă să alegeți setarea medie, deși vă puteți obișnui rapid și cu lumina rece, albăstruie.

Alegerea unei lampi pentru casa

Alegerea unei lampi pentru casa ta presupune mai multe etape, in care trebuie sa te hotarasti asupra tipului de retea, a diametrului bazei si a aspectului corpului de iluminat in sine.

LED-ul de 220 volți este produs în cele mai comune tipuri de bază - E27 și E14. Cifrele indică diametrul filetului în milimetri. Primul tip de lampă se găsește adesea sub formă de minge, al doilea - o minge sau porumb.

Care sunt principalele lor avantaje? În primul rând, este posibil să blocați și să reglați singur luminozitatea luminii. În al doilea rând, este alegerea luminii de culoare și capacitatea de a o controla de la distanță. În al treilea rând, durată lungă de viață și fiabilitate sporită.

Atunci când alegeți o formă, trebuie să acordați atenție faptului că lămpile de porumb, deși au caracteristici destul de bune, sunt încă nesigure. Contactele lor ies, iar producătorii au refuzat recent să producă dispozitive de această formă.

Pentru a ilumina spațiile nerezidențiale sau băile, se folosesc lămpi mai puțin puternice, așa că, dacă nu este nevoie să folosiți un LED de 220 de volți, vă puteți descurca cu dispozitive plate mici cu o bază G53 și GX53. Acestea sunt lămpi rotunde care folosesc mai multe diode.

Atunci când cumpărați o lampă, ar trebui să acordați atenție următoarelor caracteristici:

numărul de diode - luminozitatea sa depinde de câte LED-uri sunt în lampă, mai ales după o perioadă lungă de utilizare, când încep să se estompeze și să se ard;
modul de temperatură de funcționare - trebuie să țineți cont de faptul că atunci când alegeți o lampă pentru stradă, aceasta trebuie să fie eficientă chiar și în eventualele înghețuri, acest lucru este de obicei indicat în pașaportul dispozitivului;
posibilitatea de pulsații - clipirea apare la lămpile ieftine, de obicei la achiziționarea uneia scumpe este redusă la minimum;
condițiile de funcționare necesită uneori o protecție sporită a dispozitivului, de exemplu, rezistența la umiditate; trebuie să întrebați vânzătorul despre acest parametru;
atunci când alegeți un producător, trebuie să acordați atenție diametrului bazei, deoarece nu toți dezvoltatorii importați produc LED-uri de 220V;
fluxul luminos necesar, care se măsoară în Lumeni, - iluminat sau lămpi indicatoare.

Selectia producatorului

Există mulți producători pe piață care demonstrează diferite niveluri de calitate. În consecință, politicile lor de prețuri ale furnizorilor diferă semnificativ.

Principalul dezavantaj al LED-urilor este costul acestora. Prin urmare, dacă plătiți deja mulți bani pentru un produs, este necesar ca acesta să fie cu adevărat de înaltă calitate. Prin urmare, merită să abordați alegerea producătorului și furnizorului în mod responsabil.

Producătorii pot fi împărțiți aproximativ în 5 grupuri.

Branduri necunoscute ieftine din China.
Producători chinezi și asiatici cunoscuți. Cele mai populare sunt Selecta, Camelion, LG. Folosesc echipamente moderne, iar calitatea produselor produse de aceste companii este destul de ridicată, astfel încât un segment destul de mare al pieței interne este ocupat de mărfuri din Asia. Separat, este de remarcat LED-urile LG, care din 2016 au redus semnificativ prețul produselor lor datorită utilizării noilor tehnologii în producție. În plus, calitatea rămâne la același nivel. Nu există nicio îndoială în acest sens. Compania este specializată în lămpi de putere medie și funcționează destul de bine în comparație cu analogii săi.
Producătorii interni care fac un produs de înaltă calitate, dar tehnologia lor este destul de scumpă, deci prețul lămpilor este corespunzător. Din păcate, în Rusia a fost prea târziu pentru a afla despre posibilitățile largi ale LED-urilor și încă nu există mulți producători autohtoni. Acestea sunt, de exemplu, „Optoman” și Gauss. Aceste companii au propria lor gamă de produse și sunt disponibile în toată țara.
Producătorii europeni sunt reprezentați în principal de companiile germane Philips, Osram, Bioledex, care au o vastă experiență în producția de lămpi. Poate că Philips rămâne lider pe acest segment de piață, deși este relativ scump.
Proiectele chinezo-ruse precum Ecola, Newera sunt și ele mărci bune din punct de vedere al calității și prețului, care sunt mult mai tinere decât companiile concurente.

Astfel, printre o astfel de abundență de producători, uneori este destul de dificil să alegeți o marcă demnă, așa că este deosebit de important și necesar să acordați atenție în principal caracteristicilor produsului și condițiilor sale de funcționare.

Algoritmul aproximativ al acțiunilor la instalarea unui LED

Dacă aveți chiar și cele mai mici cunoștințe de electricitate și aveți experiență în instalarea oricăror lămpi, puteți încerca să instalați singur LED-ul. Mai întâi trebuie să vă asigurați că lămpile funcționează. Secvența acțiunilor ar trebui să fie după cum urmează:

studierea caracteristicilor tehnice și calcularea câți volți consumă un LED;
întocmirea unei scheme de conectare ținând cont de tensiune;
calculul consumului de energie al unui circuit electric;
În continuare, trebuie să selectați o sursă de alimentare potrivită din punct de vedere al puterii, poate fi și șofer;
picioarele LED indică polaritatea la care trebuie lipite firele;
conectarea sursei de alimentare;
instalarea diodelor și fixarea acestora;
dacă totul este în ordine, este necesar să se măsoare caracteristici precum cantitatea de energie consumată, încălzire, curent electric;
reglaj curent electric;
încălzirea timp de o jumătate de oră - astfel încât să nu se întâmple nimic în timpul instalării inițiale și pentru a preveni supraîncălzirea, este mai bine să cumpărați LED-uri pe un substrat în formă de stea.

În timpul funcționării, mai ales dacă acestea sunt produse din China, uneori este necesară înlocuirea LED-urilor. În loc să apelați la specialiști, puteți face singur înlocuirea dacă aveți instrumentele necesare. După ce a destors lampa, diodele sunt inelate folosind un multimetru digital. Ele, la rândul lor, sunt slab iluminate, iar unele dintre ele ar putea să nu funcționeze. Diodele inutile sunt dezlipite și înlocuite cu altele noi. Desigur, acest lucru se întâmplă atunci când sunt disponibile LED-uri de rezervă, puteți folosi o lampă veche pentru asta.

Astăzi, o completare populară este programul Arduino. Un LED poate fi făcut să clipească prin conectarea acestuia. Placa Arduino are multe capacități, intrări și ieșiri și puteți conecta aproape orice dispozitiv la ea. Acest program este capabil să primească semnale de la diferite dispozitive, ceea ce îl face să acționeze asupra lor. Acesta este un mediu de programare ușor și convenabil, care este ușor de manevrat chiar și pentru un utilizator obișnuit.

Alegerea LED-urilor pentru o mașină

Proprietarii de mașini trec din ce în ce mai mult la un nou tip de iluminat în mașinile lor. Aceasta este o soluție cu adevărat bună nu numai în ceea ce privește modul de funcționare, ci și în ceea ce privește aspectul mașinii. Mașina va fi transformată semnificativ, atrăgând privirile șoferilor care trec. Cu iluminare, puteți înlocui în siguranță toate lămpile care sunt utilizate în mașină.

Cum să alegi dimensiunile și lumina pentru luminile de frână față?

Majoritatea industriei auto utilizează lămpi fără soclu, instalate în deschiderea dintre faruri. Avantajul LED-urilor este rezistența lor la orice temperatură, deoarece sunt situate aproape de lampa de iluminat principală, este posibilă supraîncălzirea cristalului și defecțiunea prematură a acestuia. Având în vedere acest lucru, atunci când alegeți iluminarea, trebuie să acordați atenție protecției suplimentare a LED-urilor - prezența unui stabilizator de curent electric.

Atunci când alegeți lămpi, trebuie să acordați atenție seriei lor, de exemplu, seria SF, deși nu are un stabilizator, este destul de potrivită pentru o mașină, deoarece are un număr mare de diode și funcționează într-o gamă largă, luminând perfect spațiul.

De asemenea, trebuie să acordați atenție dimensiunii lămpii; de exemplu, exemplul dat SF este un dispozitiv destul de mare. Trebuie să vă gândiți cu atenție la toate înainte de a cumpăra iluminat.

De asemenea, populară este seria pentru dimensiuni - SMD, care are caracteristici excelente, dar costă și mulți bani.

Iluminare spate auto

Lămpile de frână din spate sunt de obicei echipate cu LED-uri cu doi pini montate pe bază. Cele mai populare serii: MSD, 14CP și 3x1W. Au moduri de funcționare ușor diferite și diferă prin numărul de diode. Dar toată lumea are performanțe destul de ridicate. Aceste LED-uri sunt strălucitoare, oferă lumină bogată și au o durată de viață lungă.

Cele mai accesibile lămpi sunt lămpile din seria SF.

LED-uri pentru interior

Înainte de a alege lămpi pentru interior, trebuie să decideți asupra tipului de iluminat și asupra dimensiunii abajurului.

Pentru interior, trebuie să selectați o lampă de tip scoici - acestea sunt dispozitive alungite, de 31-41 mm. Există 3 tipuri de LED-uri pentru interior.

Sunt instalate în soclul lămpii în locul vechiului bec convențional. Ca dimensiune, astfel de LED-uri sunt aproape identice cu dispozitivele de iluminat convenționale; ele sunt utilizate atunci când este imposibil să utilizați o altă lampă din cauza dimensiunii mici a abajurului.
LED-urile sunt mai mari decât un bec standard. Înainte de instalare, asigurați-vă că un astfel de dispozitiv se va potrivi sub abajur. Datorită dimensiunii mai mari, crește și numărul de diode din lampă. Astfel, iluminarea devine mult mai strălucitoare decât de obicei.
Matrici care conțin un număr mare de diode. Dacă abajurul este suficient de mare și poate găzdui o matrice dreptunghiulară, atunci acest tip de iluminare va fi cel mai strălucitor și mai saturat.

Iluminatul interior folosește lămpi SF sau SMD.

În plus, înlocuirea farurilor de ceață cu lămpi LED este utilizată pe scară largă în mașini. Pasionații de mașini care doresc să iasă în evidență de ceilalți ar trebui să acorde o atenție deosebită iluminării cu LED-uri și „ochilor de înger”.

Rezumând

LED-ul este o alternativă excelentă la becurile vechi, care ajută la rezolvarea problemei iluminării insuficiente a încăperii. Chiar și la un cost mai mare decât o lampă obișnuită, aceasta este o investiție excelentă, deoarece LED-ul poate dura mulți ani și poate oferi lumină strălucitoare casei și mașinii dvs.

LED-ul este o diodă simplă de joncțiune P-N, a cărei caracteristică principală este că emite lumină atunci când curentul trece prin el. Folosit în multe afișaje digitale, precum și în alte tipuri de dispozitive indicatoare.

Principiul de funcționare LED

Caracteristicile de bază de funcționare ale oricărei diode emițătoare de lumină sunt similare cu cele ale unei diode convenționale. Când se aplică o tensiune, electronii se deplasează din materialul de tip N prin joncțiunea P-N și se conectează la găurile din materialul de tip P. În diodele convenționale, energia care rezultă din conectarea electronilor la găuri este eliberată sub formă de căldură. Cu toate acestea, când vine vorba de LED-uri, energia pe care o eliberează este în primul rând sub formă de lumină.

LED-urile pot fi fabricate pentru a emite lumină roșie, verde, albastră, infraroșu sau ultravioletă. Acest lucru se realizează prin variarea cantității și tipului de materiale utilizate ca aditiv. De asemenea, luminozitatea luminii poate fi modificată, ceea ce se face prin controlul cantității de curent care trece prin LED. Cu toate acestea, ca orice altă diodă, un LED are o limită a cantității de curent pe care o poate suporta.

Unde se folosesc LED-urile?

Una dintre principalele aplicații ale LED-urilor este utilizarea lor ca lumini de semnalizare. De exemplu, acest dispozitiv poate fi folosit pentru a verifica dacă curentul trece printr-un circuit sau dacă acesta este dezactivat.

Un circuit de semnal luminos este o serie de dispozitive conectate între ele în serie: un LED, un rezistor, un comutator și o sursă de curent continuu.

Când întrerupătorul luminii de semnalizare este închis, tensiunea de polarizare directă de la sursa de curent este aplicată LED-ului (care este proiectat să funcționeze numai când este prezentă polarizarea directă). Electronii care trec prin joncțiunea P-N se combină cu găurile, rezultând energie eliberată sub formă de lumină. Un rezistor plasat în acest circuit limitează fluxul de curent prin acesta pentru a proteja LED-ul de deteriorările pe care le poate cauza curentul excesiv.

LED-urile pot fi folosite și în afișajele digitale, cum ar fi cele găsite în ceasurile de mână sau calculatoarele.

Prin clipirea diferitelor combinații de șapte elemente, afișajul poate afișa orice număr de la zero la nouă.

Fiecare LED este conectat în serie cu un rezistor și un comutator, unde fiecare întrerupător reprezintă un circuit de control extern. Comutatoarele sunt etichetate de la A la G pentru a se potrivi cu elementele de afișare. Șapte fire de serie sunt conectate în paralel la o sursă de curent continuu. Pentru a alimenta orice LED, comutatorul corespunzător este închis. Fiecare rezistor în serie din circuit limitează curentul care curge prin fir, prevenind astfel deteriorarea LED-urilor din cauza curentului excesiv.

Numerele apar pe afișajul digital ca urmare a diferitelor combinații de șapte comutatoare. De exemplu, dacă comutatoarele A și B sunt închise, elementele corespunzătoare de pe afișaj se vor aprinde și vor forma numărul 1. În mod similar, numărul 2 poate fi format folosind întrerupătoarele A, C, D, F și G, care vor fi închis în același timp.

Prin închiderea comutatoarelor corespunzătoare în anumite combinații, afișajul poate afișa numere de la 0 la 9. Dacă elementele sunt aranjate într-un mod ușor diferit, atunci afișajul poate afișa un semn plus, un semn minus, puncte zecimale sau litere ale alfabet.

LED-urile pot fi chiar folosite pentru a furniza lumină artificială pentru creșterea plantelor. Principalele avantaje ale LED-urilor în acest caz sunt: consumul redus de energie electrică și generarea de căldură, precum și capacitatea de a personaliza spectrul de emisie necesar.