Pentru ce este un LED? Cum sunt proiectate și cum funcționează LED-urile. Ce este LED-ul

În acest articol informativ vom încerca să descriem pe deplin principiul de funcționare al tuturor tipurilor de LED-uri găsite în natură astăzi. Sa luam in considerare dispozitiv general LED și să ne dăm seama cum sunt realizate diodele emițătoare de lumină de diferite culori.

Principiul de funcționare

Probabil că fiecare persoană știe că principiul de funcționare al unui LED este că „luminează” atunci când este conectat la o sursă de alimentare. Cu toate acestea, cum se realizează acest lucru? Să ne uităm la această problemă mai detaliat.

Pentru a crea un vizibil flux luminos Designul LED-ului prevede prezența a doi semiconductori, dintre care unul trebuie să conțină electroni liberi, iar celălalt - „găuri”.

Astfel, între semiconductori are loc o tranziție „P-N”, în urma căreia electronii de la donor se mută către un alt semiconductor (recipient) și ocupă găuri libere cu eliberarea de fotoni. Această reacție are loc numai dacă există o sursă curent continuu.

Principiul de funcționare a fost discutat, dar cum are loc acest proces? Pentru a face acest lucru, este necesar să luați în considerare caracteristica de proiectare a LED-ului.

Cum funcționează un LED?

Indiferent de modelul LED (COB, OLED, SMD etc.), acestea constau din următoarele elemente:

Anod (furnizează cristalului o semiundă pozitivă);
Catod (furnizează o semiundă negativă de curent continuu cristalului semiconductor);
Reflector (reflexia fluxului luminos pe difuzor);
Cip sau cristal semiconductor (emisia de lumină datorată joncțiunii „P-N”);
(creșterea unghiului de strălucire a LED-ului).

Acum să facem cunoștință cu modalități de a obține diferite culori.

Obținerea unui LED de o anumită culoare

Anterior, am examinat principiul de funcționare al unui LED și am descoperit că fluxul luminos se formează atunci când are loc o tranziție „P-N” într-un semiconductor cu eliberarea de fotoni vizibili pentru ochiul uman. Cu toate acestea, cum puteți obține diferite LED-uri strălucitoare? Există mai multe opțiuni pentru aceasta. Să ne uităm la fiecare dintre ele.

Acoperire cu fosfor

Această tehnologie vă permite să obțineți aproape orice culoare, dar este adesea folosită pentru a produce LED-uri albe. Pentru acesta este folosit un reactiv special - un fosfor, care este folosit pentru a acoperi un LED roșu sau albastru. După procesare, dioda emițătoare de lumină albastră începe să strălucească alb.

Tehnologia RGB

Acest tip de dispozitiv este capabil să emită orice nuanță a spectrului de lumină datorită utilizării a 3 LED-uri într-un singur cristal: roșu, verde și albastru. În funcție de intensitatea strălucirii fiecăruia dintre ele, lumina emisă se modifică.

Aplicarea diferitelor impurități și a diferitelor semiconductori

Datorită acestei tehnologii, lungimea de undă a fluxului luminos emis în zona de tranziție „P-N” se modifică. Și după cum știți, în funcție de lungimea de undă, culoarea acestuia se schimbă. Acest lucru poate fi văzut mai clar în fotografia următoare:

Acum să ne uităm la următoarea întrebare: ce caracteristici electrice au aceste dispozitive și ce este necesar pentru ele? funcţionare fiabilă.

Caracteristici electrice

LED-urile sunt dispozitive care emit un flux luminos atunci când trece prin ele o tensiune DC nominală scăzută stabilizată (3-5V). Datorită creării unei diferențe de potențial la anod și catod, a electricitate, creând un flux luminos.

Pentru funcționarea completă a LED-ului, valoarea curentului ar trebui să fie la nivelul de 20-25 mA. Cu toate acestea, pentru LED-urile de mare putere, consumul de curent poate ajunge la 1400 mA.

Pe măsură ce tensiunea de alimentare crește, curentul crește exponențial. Aceasta înseamnă că, cu o ușoară creștere a tensiunii de alimentare, curentul crește de multe ori, ceea ce poate duce la o creștere a temperaturii și la defecțiunea diodei emițătoare de lumină (citește). Din acest motiv, sursa de tensiune constantă trebuie stabilizată folosind microcircuite speciale.

Acum să ne uităm la principalele tipuri de LED-uri, avantajele și dezavantajele acestora.

Dispozitiv de tip indicator LED (DIP)

Acest tip de LED este „pionierul” în domeniul tehnologiei LED. Sunt destinate industriei ca indicatori.

Ele constau dintr-un corp de 3 sau 5 mm, anod, catod, cristal, aur (in opțiuni bugetare cupru) conductor care leagă anodul de cristal și difuzor.

În practică sunt folosite foarte rar, deoarece au o serie de dezavantaje:

marime mare;
unghi mic de iluminare (până la 120 0);
calitate scăzută a cristalului (în timpul funcționării pe termen lung, luminozitatea radiației scade la 70%);
flux luminos slab din cauza micului lățime de bandă cristal (până la 20mA).

Cum funcționează un LED puternic?

Diode emițătoare de lumină puternice (de exemplu, de la companie) sunt proiectate pentru a crea un flux intens de lumină prin trecerea unui curent mare (până la 1400 mA) prin cristal.

Iese în evidență pe cristal un numar mare de căldură, care este îndepărtată din cristalul semiconductor folosind aluminiu. Acest radiator servește și ca reflector pentru a crește puterea de lumină.

Pentru funcționarea fiabilă a LED-urilor de mare putere, este necesar să existe un circuit special conceput pentru trecerea unui flux mare de electroni, care, pe lângă stabilizarea tensiunii, trebuie să limiteze curentul corespunzător funcționării nominale a dispozitivului.

Dispozitiv LED cu filament

Proiecta

LED-urile cu filament sunt dispozitive formate din safir sau sticlă obișnuită cu un diametru care nu depășește 1,5 mm și cristale semiconductoare special cultivate (28 de bucăți) conectate în serie pe un substrat izolat.

Aceste LED-uri sunt plasate într-un balon special acoperit cu un fosfor, datorită căruia se poate obține orice culoare. Principalul avantaj al dispozitivelor LED dezvoltate folosind această tehnologie este unghiul luminos care atinge 360 0 .

Diodele emițătoare de lumină cu filament sunt clasificate de unele surse ca COB (vezi secțiunea de mai jos), deoarece cristalele sunt crescute pe sticlă sau safir folosind o tehnologie similară.

Proiectarea și principiul de funcționare al COB LED

Tehnologia SOV sau Chip-On-Board este una dintre evoluții moderneîn domeniul electronicii, care constă în plasarea unui număr mare de cristale semiconductoare folosind adeziv dielectric pe un substrat de aluminiu. De asemenea, este posibil să se producă LED-uri de acest tip pe o matrice de sticlă (COG), dar principiul lor de funcționare este același.

Matricea rezultată este acoperită cu un fosfor. Ca rezultat, este posibil să se obțină o strălucire uniformă a unui LED COB de orice nuanță pe întreaga zonă. Aceste dispozitive sunt utilizate pe scară largă în dezvoltarea televizoarelor, laptopurilor și tabletelor.

Principiul de funcționare

În ciuda faptului că LED-urile COB au un nume specific, principiul funcționării lor este complet similar cu diodele emițătoare de lumină indicatoare convenționale dezvoltate în 1962. Când curentul trece prin cristale semiconductoare, are loc o tranziție „P-N” și, ca urmare, are loc un flux luminos.

O caracteristică distinctivă a acestui tip de dispozitiv este prezența unui număr mare de cristale, ceea ce face posibilă obținerea unui flux luminos mai intens.

Proiectarea și principiul de funcționare a diodei organice emițătoare de lumină OLED

Cel mai nou progres în producție este tehnologia OLED. Permite producerea de televizoare high-tech cu ecrane subțiri, smartphone-uri în miniatură, tablete și multe alte dispozitive care sunt indispensabile în societatea modernă.

Dispozitiv OLED

Dioda emițătoare de lumină OLED constă din:

un anod realizat dintr-un amestec de oxid de indiu și staniu;
substraturi din folie, sticlă sau plastic;
catod de aluminiu sau calciu;
strat radiant pe bază de polimer;
strat conductiv de substanțe organice.

Cum funcționează această tehnologie?

Principiul de funcționare al OLED este similar cu LED-urile COB, SMD și DIP și constă în formarea unei joncțiuni „P-N” în semiconductori. in orice caz trăsătură distinctivă Tehnologia OLED este utilizarea polimerilor speciali care alcătuiesc stratul emițător de lumină, datorită cărora LED-ul crește fluxul luminos al spectrului vizibil și unghiul de luminescență.

Avantaje

dimensiuni minime;
consum redus de putere;
strălucire uniformă pe întreaga zonă;
durată lungă de viață;
durată de viață crescută;
unghi larg al fasciculului (până la 270 0);
cost scăzut.

Ne-am uitat la principalele tipuri de diode emițătoare de lumină care sunt utilizate în lumea modernă, cu toate acestea, alături de ei, oamenii de știință coreeni au mers mai departe și au dezvoltat LED-uri pe bază de fibră, care, conform promisiunilor lor, vor înlocui toate tipurile de dispozitive învechite. Să ne uităm la ce sunt.

Proiectarea și principiul de funcționare a unui LED pe bază de fibră

Pentru a produce LED-uri în această nișă, se folosesc filamente de polietilen tereftalat tratate cu o soluție de polistiren sulfonat PEDOT:PSS. După procesare, filamentul viitorului LED este uscat la o temperatură de 130 0 C.

Ulterior, piesa de prelucrat este prelucrată folosind tehnologia OLED cu un polimer special de poli-(p-fenilenvinilen) polimer, iar fibrele rezultate sunt acoperite cu un strat subțire de suspensie de fluorură de litiu-aluminiu.

concluzii

Ne-am uitat la principalele tipuri de LED-uri, care, după cum puteți vedea, există o cantitate mare. Cu toate acestea, conform principiului de funcționare, toate sunt la fel.

De asemenea, putem spune că, datorită utilizării materialelor moderne, este posibilă obținerea unor performanțe tehnice ridicate și o funcționare mai fiabilă și de lungă durată a LED-urilor.

Simbol grafic LED

Traducere gratuită a articolului „LED” de pe Wikipedia.

O diodă emițătoare de lumină (LED) este o sursă de lumină semiconductoare. LED-urile sunt folosite ca indicatori în multe dispozitive și sunt din ce în ce mai folosite pentru iluminat. A fost dezvoltat în 1962 ca o componentă electronică potrivită pentru utilizare practică. Primele mostre au emis lumină roșie de intensitate scăzută, dar versiuni moderne emit în toate regiunile vizibile, ultraviolete și infraroșii ale spectrului cu luminozitate foarte mare.

LED-ul este dezvoltat pe baza unei diode semiconductoare. Când tensiunea de funcționare este aplicată diodei, electronii și găurile schimbă locurile, eliberând energie sub formă de fotoni. Acest efect se numește electroluminiscență și culoarea luminii (corespunzătoare energiei fotonului) este determinată de energia benzii interzise a semiconductorului. Cristalele LED sunt de obicei mici ca suprafață (mai puțin de 1 mm2), diagrama de distribuție a luminii și indicele de reflectare sunt formate de un sistem optic suplimentar inclus în designul LED. LED-urile au multe avantaje față de lămpile incandescente și alte surse de lumină, inclusiv consum redus de energie, durată lungă de viață, fiabilitate sporită, dimensiuni mai mici, pornire mai rapidă și durabilitate mai mare. Cu toate acestea, sunt destul de scumpe și au cerințe crescute de putere și disipare a căldurii în comparație cu sursele de lumină tradiționale. Produsele actuale de iluminat general LED sunt mai scumpe decât sursele fluorescente comparabile.

LED-urile sunt din ce în ce mai folosite în electronica auto ca semnalizare, lumini de parcare și lumini de frână. Semafoarele cu LED sunt deja o modalitate obișnuită de a regla traficul. Dimensiunea compactă a LED-urilor permite dezvoltarea de noi tipuri de afișaje și ecrane, iar viteza mare de comutare a acestora este utilă în tehnologiile avansate de comunicații.

Invenție și primele mostre

Electroluminiscența unui cristal de carbură de siliciu (verde) a fost descoperită în 1907 de omul de știință englez Round în laboratorul lui Marconi. Acest fenomen nu a primit nicio semnificație la momentul respectiv. În 1923, omul de știință sovietic O.V. Losev, care lucrează la NRL (Laboratorul Radio Nizhny Novgorod), a efectuat studii aprofundate ale unui astfel de fenomen precum recombinarea radiativă și a observat, de asemenea, emisia de lumină care emană din cristalele de carbură de siliciu SiC (carborundum). Studiile pe termen lung au făcut posibilă formularea principiului de bază al electroluminiscenței structurilor semiconductoare - recombinarea prin injecție. În 1927, Losev a brevetat principiul luminiscenței semiconductoare. Invenția a fost publicată în reviste științifice ruse, germane și engleze, dar nu a primit aplicare practică. În 1955, R. Brownstein de la Radio Corporation of America a anunțat prezența radiației infraroșii din arseniura de galiu (GaAs) în combinație cu alte aliaje semiconductoare. Brownstein urmărea Radiatii infrarosii, generată de o structură simplă de diodă bazată pe antimoniură de galiu (GaSb), arseniură de galiu, fosfură de indiu (InP) și aliaj de siliciu germaniu (SiGe) la temperatura camerei.

În 1961, dezvoltatorii R. Bard și G. Pitman, care lucrează la Texas Instruments, au descoperit că aliajul de arseniură de galiu produce radiații infraroșii atunci când un curent electric este trecut prin el și au primit un brevet pentru un LED IR.

Primul LED care emite lumină în spectrul vizibil a fost inventat în 1962 de N. Holonyak, care lucra pentru General Electric. De atunci, mulți l-au numit „părintele” LED-urilor moderne. Pentru a înțelege că nu este așa, este suficient să studiem informațiile istorice despre cercetarea lui O.V. Losev și a altor oameni de știință eminenți din anii 20-50. secolul douăzeci. Cu toate acestea, istoria este nedreaptă și avem ceea ce avem, iar în anii 60 Rusia a pierdut prioritate în inventarea surselor de lumină semiconductoare.

În 1972, fostul student al lui Holonyak, G. Graford, a inventat LED-ul galben și a mărit de zece ori luminozitatea LED-urilor roșii și roșu-portocalii. În 1976, T. Pearsall a creat primul LED ultraluminos pentru telecomunicațiile cu fibră optică, inventând noi aliaje semiconductoare adaptate special pentru a transmite lumina prin fibră optică.

Până în 1968, LED-urile vizibile și infraroșii aveau un cost uriaș, aproximativ 200 USD pe unitate, ceea ce crea dificultăți pentru utilizarea practică. Dar în 1968, Monsanto a fost pionier în producția de masă a LED-urilor cu lumină vizibilă pe bază de fosfură de arseniură de galiu (GaAsP), potrivite pentru utilizare ca indicatori. Hewlett Paccard, care a introdus LED-urile în 1968, a folosit LED-urile Monsanto pentru a face afișaje digitale și calculatoare.

Utilizarea practică a primelor LED-uri

Prima utilizare comercială a LED-urilor a implicat utilizarea lor ca înlocuitor pentru indicatoarele bazate anterior pe utilizarea lămpilor incandescente. Indicatoarele cu șapte segmente au fost fabricate din LED-uri, încorporate în instrumente scumpe de laborator și utilizate în echipamente de testare, dar mai târziu LED-urile au început să fie folosite la fabricarea de televizoare, radiouri, telefoane, calculatoare și chiar ceasuri. LED-urile roșii folosite în aceste scopuri erau suficient de strălucitoare pentru a fi folosite doar ca indicatori. LED-urile de alte culori aveau luminozitate și mai mică. Toate tipurile de LED-uri au fost produse la dimensiuni standard de 3 sau 5 mm.

Dezvoltarea în continuare a tehnologiei LED

Primele LED-uri albastre ultra-luminoase bazate pe InGaN au fost demonstrate de Sh. Nakamura de la compania japoneza Nichia. Aceasta a marcat începutul nouă erăîn utilizarea LED-urilor - folosiți ca sursă de lumină pentru iluminare. Combinația de lumină albastră și fosfor galben a făcut posibilă obținerea lumină albă.

Datorită acestei descoperiri Tehnologia LED a început să se dezvolte rapid. În februarie 2008, angajații Universității Bilkent din Turcia au raportat că au primit 300 de lumeni de lumină vizibilă per watt de putere luminoasă. Era o culoare albă caldă produsă folosind nanocristale.

În ianuarie 2009, cercetătorii de la Cambridge, conduși de S. Humphrey, au raportat creșterea nitrurii de galiu pe un substrat de siliciu. Această metodă vă permite să reduceți costurile de producție atunci când produceți mai mult de LED-uri strălucitoare cu 90% în comparație cu structurile în creștere pe un substrat de safir.

Aspecte fizice

Principiul de funcționare LED

Ca o diodă obișnuită, un LED conține cristale semiconductoare care creează joncțiune p-n. Ca și în cazul unei diode convenționale, curentul curge cu ușurință în direcția înainte de la anod la catod și nu curge în direcția inversă. Când electronii se întâlnesc cu găurile, ei pierd energie, care este transformată în fotoni. Lungimea de undă la care sunt emiși fotonii depinde de materialul care formează joncțiunea pn.

Invenția LED-urilor a început cu fabricarea structurilor pe bază de arseniură de galiu care emit lumină roșie și infraroșie. Dezvoltarea actuală a tehnologiilor semiconductoare face posibilă obținerea luminii vizibile într-o mare varietate de culori.

Electroni și găuri

Semiconductorii ocupă o poziție intermediară între conductori și izolatori (dielectrici). La temperaturi scăzute, majoritatea electronilor exteriori dintr-un semiconductor „stau” în locurile lor în atomi. Dar ei sunt legați de atomi mai slabi decât într-un izolator. Mai mult, pe măsură ce temperatura crește, rezistența semiconductorilor scade, adică atunci când este încălzit, un semiconductor nu își reduce conductivitatea electrică, ca un metal, ci, dimpotrivă, o crește. Cu alte cuvinte, într-un semiconductor numărul de electroni liberi capabili să transporte curent electric crește.

Atunci când energie (căldură sau lumină) este furnizată rețelelor cristaline ale semiconductorilor, unii electroni „scapă” din învelișurile atomice superioare și se formează o sarcină pozitivă. Locul în care lipsește un electron din rețea se numește „gaură”.

Sub influența tensiunii electrice, electronii se deplasează către un electrod (pol pozitiv), iar găurile către celălalt (negativ), iar locul lor este imediat luat de electronii liberi. Modelele de mișcare a găurilor sunt de așa natură încât fizicienii atribuie în mod convențional atât o sarcină (egală cu sarcina electronului, dar pozitivă) cât și o „masă efectivă” acestor „spații goale”.

Într-un semiconductor pur, a cărui conductivitate se datorează excitației termice, acelasi numar electronii și găurile se mișcă în direcții opuse. Dacă la un semiconductor se adaugă atomi ai altor elemente, conductivitatea acestuia poate fi crescută semnificativ. Atunci când impuritățile dopante sunt introduse în diferite părți ale rețelei cristaline a unui semiconductor, apare așa-numita conductivitate a impurităților (spre deosebire de conductivitatea intrinsecă), care, în funcție de valența elementelor dopante, se numește fie electronică (conductivitate de tip n). ) sau conductivitate orificiu (tip p).

În același eșantion de material semiconductor, o regiune poate avea p-conductivitate, iar cealaltă - n-conductivitate. Între astfel de regiuni apare un strat limită, prin care difuzează purtătorii majoritari (electroni sau găuri), încercând să egalizeze valorile concentrației pe ambele părți ale stratului. Joncțiunea p-n formată în acest strat poate fi influențată de o tensiune externă, sporind sau, dimpotrivă, „blocând” curentul care trece prin cristal - diodele și tranzistoarele funcționează pe baza acestui principiu. Cu o polaritate pozitivă a tensiunii externe (plus la zona p, minus la zona n), bariera din joncțiunea p-n este coborâtă, iar electronii și găurile „sar” (recombină) în zone opuse, rezultând în eliberare de energie.

La început, dispozitivele semiconductoare erau doar „homojuncție” (ca și în cazul primului tranzistor) - o joncțiune p-n a avut loc în interiorul unui cristal dintr-o singură substanță chimică. Dar aproape imediat a apărut ideea de heterodispozitive, în care o astfel de joncțiune se formează la joncțiunea a doi semiconductori diferiți. Implementarea acestei idei a făcut posibilă crearea de dispozitive mai mici, cu o eficiență și funcționalitate mai mare (de exemplu, primele LED-uri semiconductoare „homojuncție” din lume, iar apoi laserele, puteau funcționa doar la temperatura azotului lichid, iar cele cu heterojuncție care au apărut. funcția ulterioară la temperatura camerei).

Majoritatea materialelor folosite la fabricarea LED-urilor au niveluri foarte ridicate de reflectivitate. Acest lucru este necesar pentru ca cât mai mult posibil din lumina produsă de LED să scape de pe suprafața sa din afara carcasei. De aceea, un număr mare de studii din întreaga lume sunt dedicate acestui lucru.

Eficiență și parametri de utilizare

Un indicator LED convențional este proiectat pentru o putere de cel mult 30-60 mW. În 1999, Philips Lumileds a introdus LED-ul de mare putere de 1 watt. Acest LED folosea un cristal semiconductor cu o suprafață mult mai mare decât cele folosite la LED-urile de tip indicator convențional. A fost montat pe o bază metalică, ceea ce a făcut posibilă organizarea eliminării eficiente a căldurii din cristal.

Unul dintre elementele cheie în determinarea eficienței unui LED este puterea de lumină pe unitatea de putere. LED alb a obținut rapid și a depășit performanța sisteme convenționale pe bază de lămpi cu incandescență. În 2002, Lumileds a produs un LED de 5W cu valori de ieșire luminoasă de 18-22 lumeni/Watt. Pentru comparație, un bec cu incandescență tipic de 60-100 wați produce aproximativ 15 lumeni pe watt. Lampa fluorescenta - aproximativ 100 Lm/W. Principala problemă la dezvoltarea LED-urilor de mare putere este scăderea fluxului luminos pe măsură ce curentul care trece prin cristal crește.

În septembrie 2003, Cree a demonstrat un nou tip de LED albastru care produce 24 mW la 20 mA. Acest lucru a făcut posibilă stabilirea producției comerciale de LED-uri albe cu o eficiență de 65 Lm/W la un curent de 20 mA, care au devenit cele mai strălucitoare de pe piață la acea vreme și au depășit de peste patru ori eficiența lămpilor cu incandescență. În 2006, aceeași companie a prezentat un prototip de LED alb cu o putere de lumină de 131 Lm/W la 20 mA.

Trebuie remarcat faptul că puterea LED-ului de 1 W sau mai mult este suficientă pentru utilizarea comercială ca sursă de iluminat principal. Curentul tipic al unor astfel de LED-uri este de 350 mA. Deși producătorii de top produc LED-uri cu eficiențe de peste 100 Lm/W, în utilizare reală, mult depinde de condițiile de funcționare și de designul lămpii. Departamentul de Energie al SUA, care a testat lămpile LED disponibile comercial în 2008, a furnizat date care indică faptul că majoritatea acestor lămpi au randament mediu la nivelul de 31 Lm/W.

Cree pe 19 noiembrie 2008 a furnizat date despre un prototip de LED de laborator cu o eficiență de 161 Lm/W la temperatura camerei și o temperatură a luminii de 4689 K.

Defecțiuni și durata de viață a LED-urilor

Dispozitivele cu stare solidă, cum ar fi LED-urile, au un risc foarte mic de deteriorare atunci când sunt operate la temperaturi scăzuteși un curent mic. Multe LED-uri produse în anii 70 și 80 funcționează și astăzi. Teoretic, performanța LED-urilor este însă nelimitată în timp curent crescut iar temperaturile ridicate le pot deteriora cu ușurință. Principalul simptom al unui LED defect este o scădere puternică a puterii de lumină la tensiunea nominală de funcționare. Dezvoltarea de noi tipuri de LED-uri a dus la creșterea curenților de funcționare și la creșterea temperaturii cristalelor. Răspunsul materialelor din care sunt fabricate LED-urile de mare putere la astfel de condiții nu a fost încă studiat pe deplin, așa că degradarea cristalelor este una dintre principalele cauze ale defecțiunilor. Un LED este considerat nefuncțional atunci când puterea sa de lumină scade cu 75%.

Materiale

Următorul tabel arată dependența culorii de strălucire a LED-ului de materialul semiconductor

Culoare	lungime de unda (nm)	Tensiune (V)	Material semiconductor
Infraroşu	λ > 760	ΔV< 1.9	Arseniura de galiu (GaAs) Arseniura de aluminiu galiu (AlGaAs)
roșu	610 < λ < 760	1.63 < ΔV < 2.03	Arseniura de aluminiu galiu (AlGaAs)
Portocale	590 < λ < 610	2.03 < ΔV < 2.10	Fosfură de arseniură de galiu (GaAsP) Fosfură de aluminiu galiu indiu (AlGaInP) Fosfură de galiu (III) (GaP)
Galben	570 < λ < 590	2.10 < ΔV < 2.18	Fosfură de arseniură de galiu (GaAsP) Fosfură de aluminiu galiu indiu (AlGaInP) Fosfură de galiu (III) (GaP)
Verde	500 < λ < 570	1.9 [ 32] < ΔV < 4.0	Nitrură de indiu galiu (InGaN) / nitrură de galiu (III) (GaN) Fosfură de galiu (III) (GaP) Fosfură de aluminiu galiu indiu (AlGaInP) Fosfură de aluminiu galiu (AlGaP)
Albastru	450 < λ < 500	2.48 < ΔV < 3.7	Selenura de zinc (ZnSe) Nitrură de indiu galiu (InGaN) Carbură de siliciu (SiC) ca substrat Substratul de siliciu (Si) ca - (în dezvoltare)
violet	400 < λ < 450	2.76 < ΔV < 4.0	Nitrură de indiu galiu (InGaN)
Violet	tipuri diferite	2.48 < ΔV < 3.7	LED-uri duble albastre/roșii, albastru cu fosfor roșu, alb cu filtru magenta
UV	λ < 400	3.1 < ΔV < 4.4	diamant (235 nm) [33] Nitrură de bor (215 nm) [ 34] [ 35] Nitrură de aluminiu (AlN) (210 nm) [36] Nitrură de aluminiu galiu (AlGaN) Nitrură de aluminiu galiu indiu(AlGaInN) - (până la 210 nm) [37]
alb	Gamă largă	ΔV = 3,5	Dioda albastra/UV si fosfor galben

LED-uri albastre

LED albastru

LED-urile albastre se bazează pe aliaje GaN și InGaN. Combinația cu LED-uri roșii și verzi vă permite să obțineți alb pur, dar acest principiu de a crea alb este acum rar folosit.

Primul LED albastru a fost realizat în 1971 de Jacques Pankove (inventatorul nitrurii de galiu). Dar producea prea puțină lumină pentru a fi de folos practic. Prima diodă albastră strălucitoare a fost demonstrată în 1993 și a devenit larg răspândită.

lumină albă

Există două moduri de a obține lumină albă de intensitate suficientă folosind LED-uri. Prima dintre ele este combinația de cristale de trei culori primare - roșu, albastru și verde - într-un singur caz. Amestecarea acestor culori produce alb. O altă modalitate este utilizarea fosforului pentru a converti radiația albastră sau ultravioletă în alb cu spectru larg. Un principiu similar este utilizat în producția de lămpi lumina zilei.

sisteme RGB

Albul poate fi produs prin amestecarea diferitelor culori, cea mai des folosită combinație fiind roșu, albastru și verde. Dar din cauza necesității de a controla amestecarea și gradul de difuzie a culorii, costul producerii LED-urilor RGB este destul de mare. Cu toate acestea, această metodă este de interes pentru mulți cercetători și oameni de știință, deoarece vă permite să obțineți diferite nuanțe de culoare. Mai mult, eficiența acestei metode de producere a luminii albe este foarte mare.

Există mai multe tipuri de LED-uri albe multicolore - di-, tri- și tetracromatice. Există mai multe caracteristici cheie ale fiecăruia dintre aceste tipuri, inclusiv stabilitatea culorii, redarea culorii și eficiența luminoasă. Eficiența luminoasă ridicată implică un indice de redare a culorii (CRI) scăzut. De exemplu, un LED alb dicromatic are cea mai bună eficiență luminoasă (aproximativ 120 Lm/W) dar cel mai scăzut CRI. Tetracromatic - eficiență luminoasă scăzută, dar CRI excelent. Tricromatica este aproximativ la mijloc.

Deși LED-urile multicolore nu sunt soluția cea mai optimă pentru producerea de alb, ele pot fi folosite pentru a crea sisteme care produc milioane de nuanțe diferite de culoare. Principala problemă cu aceasta este sensuri diferite eficienta luminoasa pentru culorile primare. Pe măsură ce temperatura crește, aceasta face ca culoarea necesară să „plutească” și, în consecință, cerințe mai stricte pentru sistemele de putere și control.

LED-uri cu fosfor

Spectrul unui LED alb este determinat de lumina albastră, care este emisă de un cristal pe bază de GaN (vârf în jur de 465 Nm) și, trecând prin fosfor galben (500-700 Nm), este transformată în alb. Utilizarea diferitelor tipuri și nuanțe de fosfor vă permite să obțineți diferite nuanțe de alb - de la cald la cel mai rece. De aceasta depinde și calitatea redării culorilor. Aplicarea mai multor straturi de diferite tipuri de fosfor pe cristalul albastru vă permite să obțineți cel mai ridicat CRI.

LED-urile pe bază de fosfor sunt mai puțin eficiente decât LED-urile convenționale, deoarece o parte din lumină este împrăștiată în stratul de fosfor, iar fosforul în sine este, de asemenea, supus degradării. Cu toate acestea, această metodă rămâne cea mai populară pentru producția comercială de LED-uri albe. Cel mai frecvent folosit material fosfor galben este Ce3+:YAG.

De asemenea, LED-urile albe pot fi realizate pe baza LED-urilor ultraviolete folosind fosfor roșu și albastru cu adaos de sulfură de zinc (ZnS:Cu,Al). Acest principiu este similar cu cel folosit la lămpile fluorescente. Această metodă este mai proastă decât cea anterioară, dar vă permite să obțineți o redare mai bună a culorilor. În plus, diodele ultraviolete au o eficiență luminoasă mai mare. Pe de altă parte, radiațiile UV sunt dăunătoare oamenilor.

Diode organice emițătoare de lumină (OLED)

Dacă baza suprafeței de emitere a LED-ului este de origine organică, un astfel de LED se numește OLED (Diodă emițătoare de lumină organică). Materialul care emite poate fi o moleculă mică în faza de cristalizare sau un polimer. Cristalele polimerice pot fi flexibile, respectiv, se numesc PLED sau FLED.

În comparație cu LED-urile convenționale, OLED-urile sunt mai ușoare, iar cele din polimeri permit, de asemenea, sursei de lumină să fie flexibilă. În viitor, pe baza unor astfel de LED-uri, este planificat să se producă afișaje flexibile și ieftine pentru dispozitive portabile, surse de lumină, sisteme decorative și îmbrăcăminte luminoasă. Dar până acum nivelul de dezvoltare OLED nu permite utilizarea lor comercială.

LED-uri cu punct cuantic (dezvoltare experimentală)

Noua tehnologie de fabricare a LED-urilor dezvoltată de M. Bowers implică acoperirea unui LED albastru cu „puncte cuantice” care încep să emită lumină albă atunci când sunt iradiate cu lumină albastră de la LED. Această tehnologie produce o lumină caldă galben-albă similară cu lumina incandescentă. „Punctele cuantice” sunt nanocristale semiconductoare cu caracteristici optice unice. Culoarea lor de emisie poate fi variată într-o gamă largă - de la spectrul vizibil la invizibil - orice culoare din diagrama CIE.

În septembrie 2009, Nanoco Group a anunțat că a încheiat un acord de cercetare cu una dintre cele mai mari companii japoneze. Subiectul cercetării este dezvoltarea în continuare a tehnologiei „punct cuantic” pentru utilizarea în ecranele de televiziune cu cristale lichide.

Va urma

LED-urile devin din ce în ce mai populare soluții, și în cele mai multe zone diferite. Ele pot fi folosite ca produse decorative sau pentru iluminat interior, precum și diverse zone din exteriorul clădirilor. LED-urile sunt furnizate pe piață într-o gamă destul de largă de modificări. În același timp, dezvoltatorii de produse relevante oferă periodic soluții inovative, care în viitor sunt capabile să creeze noi nișe de piață. Care sunt cele mai comune tipuri de LED-uri astăzi? În ce scopuri pot fi folosite?

Ce sunt LED-urile?

Înainte de a privi tipurile comune de LED-uri, să studiem Informații generale despre dispozitivele corespunzătoare. Un LED este un semiconductor capabil să transforme curentul electric în lumină. În acest caz, cristalul semiconductor, care este componenta sa principală, este format din mai multe straturi caracterizate prin 2 tipuri de conductivitate. Și anume - gaură și electronică.

Conducția de primul tip implică transferul unui electron de la un atom la altul, care are loc liber. La rândul său, un alt electron vine la primul atom, un alt electron vine la precedentul etc. Acest mecanism funcționează datorită legăturilor covalente dintre atomi. În acest caz, ei nu se mișcă. De fapt, o sarcină pozitivă se mișcă, pe care fizicienii o numesc în mod convențional o gaură. În acest caz, atunci când un electron trece în găuri, se eliberează lumină.

În structura sa, LED-ul este în general similar cu dioda redresoare. Adică are 2 borne - anod și catod. Această caracteristică predetermină necesitatea menținerii polarității atunci când conectați LED-ul la o sursă de curent electric.

Produsele corespunzătoare sunt calculate în caz general pentru un curent continuu de 20 miliamperi. În principiu, această valoare poate fi redusă, deși în acest caz culoarea se poate schimba și luminozitatea LED-ului poate scădea. La rândul său, nu este de dorit să creșteți parametrul corespunzător. Dacă curentul depășește valoarea optimă, se folosește un rezistor limitator pentru a-l reduce la nivelul necesar.

Există destul de multe nuanțe care ar trebui să fie reținute atunci când instalați LED-uri. Acest lucru este predeterminat de structura lor internă și de forma de execuție. În unele cazuri, poate fi necesară utilizarea unui stabilizator pentru LED-uri și alte componente electronice pentru a asigura funcționarea dispozitivului în care este instalat produsul în cauză.

În funcție de compoziția semiconductorilor din LED, acesta poate fi roșu, galben, verde sau albastru. De exemplu, dacă structura componentei electronice corespunzătoare conține nitrură de galiu, LED-ul va lumina albastru. De fapt, unul dintre criteriile pe baza cărora se disting anumite tipuri de LED-uri poate fi culoarea acestora.

Aplicație

Primele LED-uri furnizate pe piață au fost produse în carcase metalice. Treptat, a început să fie înlocuit cu plastic. În acest caz, culoarea este de obicei selectată ținând cont de culoarea strălucirii LED-ului. Cu toate acestea, carcasele din plastic transparent sunt, de asemenea, destul de comune.

Dispozitivele electronice luate în considerare sunt utilizate pe scară largă într-o varietate de domenii. Acest lucru se datorează faptului că aproape toată lumea se caracterizează prin:

Eficienta energetica;

Durată lungă de viață;

Capacitatea de a determina culoarea strălucirii, precum și de a ajusta puterea acesteia;

Securitate;

Prietenos cu mediul.

Dacă vorbim de eficiență energetică, LED-urile cu aceeași eficiență luminoasă pot avea o putere semnificativ mai mică decât lămpile convenționale. Puterea mai mică a LED-ului reduce sarcina totală a sistemului energetic al clădirii. Durata de viață a dispozitivelor poate fi de câteva zeci de ori mai lungă decât cea a lămpilor convenționale. În același timp, în ceea ce privește funcțiile, LED-urile pot fi complet la egalitate cu acestea.

Pe măsură ce cererea în masă pentru astfel de produse se dezvoltă, precum și costul acestora, LED-urile sunt din ce în ce mai folosite în aceleași scopuri ca și lămpile convenționale. Nu există dificultăți în instalarea soluțiilor corespunzătoare în comparație cu dispozitivele tradiționale de iluminat. Este important doar să vă asigurați dacă un anumit LED este potrivit pentru instalarea în rețeaua electrică a încăperii. Pentru a face acest lucru, poate fi necesar să-i identificați în prealabil parametrii principali - înainte de a cumpăra LED-uri.

Ce alte beneficii ar putea avea soluțiile luate în considerare?

Astfel, se poate observa că temperatura de culoare a LED-ului poate fi aproape orice - inclusiv o combinație a culorilor de mai sus. În plus, dispozitivele pot fi completate cu diverse filtre de lumină, care pot extinde semnificativ domeniul de aplicare a LED-urilor în ceea ce privește selectarea temperaturii de culoare necesare.

Capacitatea de a controla puterea de strălucire este un alt avantaj al dispozitivelor în cauză. Această opțiune merge bine cu eficiența lor energetică ridicată. Puterea LED-ului poate fi reglată în funcție de mod automat- pe baza condițiilor reale de utilizare a dispozitivelor de iluminat. Și acest lucru practic nu afectează durata lor de viață.

LED-urile sunt prietenoase cu mediul, deoarece nu emit tipuri de radiații dăunătoare pentru oameni. Această caracteristică, din nou, extinde posibilitățile de aplicare ale dispozitivelor în cauză.

Clasificare: indicatoare și soluții de iluminat

Experții disting 2 categorii principale de LED-uri - indicator și iluminare. Primele sunt destinate în principal să creeze un efect de iluminat decorativ și sunt folosite ca element de decorare a unei clădiri, încăperi sau vehicule. Sau ca instrument de stilizare a textului - de exemplu, pe un banner publicitar.

La rândul lor, există LED-uri de iluminat. Ele sunt concepute pentru a crește luminozitatea luminii într-o cameră sau într-o anumită zonă a teritoriului - de exemplu, dacă luăm în considerare LED-urile pentru mașini. Tipul corespunzător de soluție este o aplicație alternativă lămpi obișnuiteși în multe cazuri mai benefice în ceea ce privește eficiența energetică și respectarea mediului.

Tipuri de executare

Dar să revenim la clasificarea LED-urilor. Este posibil să se definească o gamă largă de motive pentru clasificarea lor în anumite categorii. O abordare comună în rândul experților implică identificarea următoarelor tipuri principale de LED-uri:

Fibră;

Să le aruncăm o privire mai atentă.

Care sunt caracteristicile LED-urilor DIP?

Dacă studiem mai detaliat cum au apărut pe piață aceste tipuri de LED-uri, atunci dispozitivele din clasa DIP pot fi atribuite primelor care au început să fie vândute în masă. Aceste soluții sunt cristale care sunt plasate în carcase cu componente optice, în special o lentilă care creează un fascicul de lumină.

LED-urile DIP aparțin categoriei de indicatori. Au un alt nume - DIL. Ele sunt instalate pe o placă pe care trebuie făcute mai întâi găuri. Se poate observa că în cadrul categoriei luate în considerare se pot distinge diferite tipuri de LED-uri, care diferă prin diametrul becului, culoarea și materialul de fabricație. În acest caz, parametrii corespunzători pot fi prezentați în cea mai largă gamă. Forma soluțiilor luate în considerare este cilindrică. Printre LED-urile corespunzătoare există atât dispozitive monocrome, cât și multicolore.

LED-ul păianjen

Acest tip de LED este în general foarte asemănător cu dispozitivele anterioare. Dar au de două ori mai multe ieșiri - 4. În timp ce LED-urile DIP au 2. Faptul că tipul de soluție prezentat are mai multe ieșiri optimizează disiparea căldurii și crește fiabilitatea componentelor corespunzătoare. În practică, acestea sunt utilizate în diverse domenii, în special ca LED-uri pentru mașini.

LED-uri SMD

Aceste soluții sunt produse folosind conceptul de montare la suprafață. Adică sunt LED-uri instalate pe orice suprafață, în timp ce alte soluții pot fi instalate prin montare prin orificiu.

Dimensiunile LED-urilor de acest tip pot fi semnificativ mai mici decât cele ale soluțiilor alternative, precum și structurile pe care sunt instalate. Din nou, în acest caz este legitim să vorbim despre o îndepărtare mai optimă a căldurii. Folosind LED-uri SMD în multe cazuri, vă permite să extindeți variabilitatea modelelor de iluminat.

LED-urile SMD aparțin categoriei de iluminat. Ele se caracterizează printr-o structură destul de complexă. Deci, LED-ul în sine este format dintr-un substrat metalic. Pe el este fixat un cristal, care este lipit direct la contactele corpului substratului. O lentilă este plasată deasupra cristalului. În acest caz, pe un substrat pot fi instalate 1-3 LED-uri. SMD include tipuri comune de LED-uri ultra-luminoase, cum ar fi 3528. Aceste soluții au un nivel ridicat de cerere.

LED-uri COB

Următorul tip popular de LED este COB. Este realizat folosind tehnologie care presupune instalarea cristalului direct pe placa. Această decizie caracterizat printr-un număr mare de avantaje:

Protecția compusului de oxidare;

Dimensiuni mici de proiectare;

Eficiența disipării căldurii;

Reducerea costului de instalare al LED-urilor - în comparație, în special, cu dispozitivele de tip SMD.

Dacă luăm în considerare tipurile de LED-uri de mai sus, se poate observa că soluțiile marca COB pot fi clasificate drept cele mai inovatoare. Această tehnologie a fost implementată pentru prima dată de inginerii japonezi la sfârșitul anilor 2000. Acum aceste tipuri de LED-uri continuă să câștige popularitate.

Potrivit experților, soluțiile luate în considerare pot deveni chiar cele mai populare de pe piață, mai ales dacă vorbim despre segmentul comercial și domeniul iluminatului casnic. Este de remarcat faptul că există zone în care utilizarea LED-urilor COB poate fi dificilă. Printre acestea se numără producția de echipamente profesionale de iluminat. Cert este că LED-urile în cauză nu sunt foarte optime din punct de vedere al adaptării la organizarea luminii cu o curbă de intensitate luminoasă stabilită. În astfel de cazuri, dispozitivele de tip SMD pot fi mai potrivite.

Diodele descrise sunt clasificate ca diode de iluminat. După cum notează experții, acestea pot fi clasificate ca fiind cele mai bune pe baza caracteristicilor fluxului luminos. Sunt disponibile pe piață în diferite culori, cum ar fi roșu, verde, albastru și, de asemenea, alb. Fluxul luminos al acestor modele are un unghi de dispersie de 40-120 de grade.

Mai mult de 9 LED-uri COB pot fi instalate pe un substrat. Sunt acoperite cu un fosfor, în urma căruia dobândesc luminozitate ridicată. Se poate observa că fluxul luminos al acestor soluții este mai mare decât cel al dispozitivelor SMD. Astfel, dacă luăm în considerare ce tip de LED-uri este mai bun, atunci conform criteriului specificat, o soluție de clasă COB poate avea un avantaj.

LED-urile COB sunt folosite și în industria auto. Ele pot fi folosite ca o componentă a luminilor din față, din spate și ale semnalizatoarelor. Principalul lucru este să instalați corect dispozitivele achiziționate. Pentru a face acest lucru, este logic să apelați la specialiști cu experiență.

LED-uri din fibră

LED-urile din fibră pot fi considerate inovatoare. Au apărut pe piață recent, în 2015. Soluțiile în cauză au fost dezvoltate de ingineri din Coreea de Sud.

Aceste tipuri de LED-uri pot fi utilizate în producția de îmbrăcăminte. Adică, este foarte posibil să faci o cămașă sau un tricou din ele care să strălucească. Producția de îmbrăcăminte pe bază de LED-uri din fibră presupune și utilizarea diferiților polimeri, precum și a compușilor de aluminiu.

LED-uri cu filament

Un alt exemplu de LED-uri inovatoare sunt soluțiile cu filament. Principalul lor avantaj este eficiența energetică ridicată. Pentru aceeași putere, cu LED-uri precum COB, de exemplu, soluțiile cu filament pot oferi niveluri mai ridicate de iluminare.

Cel in cauza este cel mai des folosit la fabricarea unuia. Printre caracteristicile notabile ale productiei LED-urilor corespunzatoare se numara si instalarea direct pe un substrat din sticla. Această abordare face posibilă distribuirea luminii emise de LED-uri la 360 de grade.

Cum să alegi cea mai bună opțiune?

Cum să determinați tipul de LED care este optim pentru un anumit design? Există un număr mare de criterii care pot fi folosite pentru a ghida această problemă. În principiu, este destul de legitim să se determine domeniul de aplicare al unui LED pe baza clasificării acestuia în funcție de caracteristicile pe care le-am discutat mai sus. Să studiem specificul alegerii componentelor electronice adecvate, ținând cont de caracteristicile dispozitivelor:

Selectarea LED-urilor: caracteristici ale soluțiilor DIP

După cum am menționat mai sus, LED-urile DIP sunt printre cele mai timpurii produse care au ajuns pe piață. Astfel, acestea implică tehnologii destul de vechi, dar încă solicitate. Principalele lor avantaje sunt ușurința de instalare, forma convenabilă, consumul redus de energie, încălzirea scăzută și un grad destul de ridicat de protecție împotriva influențelor externe.

Cel mai adesea, LED-urile în cauză sunt disponibile în diametre de 3 și 5 mm. Dacă comparăm LED-urile după tip, putem ajunge la concluzia că soluțiile luate în considerare sunt cele mai optime pentru utilizare:

Ca elemente ale tuningului auto;

Ca componente decorative;

Ca parte a lanternelor cu putere redusă - ca opțiune pentru casă.

LED-urile in cauza au un cost si o disponibilitate relativ redusa pe piata. Se poate observa că printre cele mai comune modificări se numără LED-urile de 12 volți. Pot fi prezenti in diverse cataloage online, precum si magazine specializate intr-o gama variata. De fapt, orice LED-uri de 12 volți se caracterizează printr-o cerere destul de mare pe piață.

Selectarea LED-urilor: caracteristici ale soluțiilor de tip SMD

Tipul potrivit de soluție pentru aspect fundamental diferite de altele prin faptul că au o formă plată. Aceste componente electronice sunt montate fără utilizarea picioarelor. Curentul pentru LED-urile de tip SMD este furnizat la bornele care sunt situate pe partea lor inversă.

Astfel, instalarea acestor dispozitive se realizează fără utilizarea găurilor. Amplasarea LED-urilor se poate face foarte compact. Ca urmare, structura pe care sunt amplasate dispozitivele corespunzătoare poate deveni, de asemenea, mai mică.

Principalele modalități de utilizare a dispozitivelor în cauză sunt același auto-tuning, diverse tipuri de iluminare interioară. Printre cele mai semnificative avantaje ale acestor opțiuni se numără: luminozitate ridicată, putere de lumină. Combinate cu dimensiunile lor mici, aceste soluții oferă avantaje semnificative față de modele alternative produse.

Printre cele mai frecvente piata moderna— LED tip 3528. Aceste produse sunt utilizate pe scară largă în producția de benzi LED. Designul produselor corespunzătoare permite producerea de LED-uri în trei culori - cu roșu, albastru și, de asemenea flori verzi strălucire. Multe alte componente electronice sunt fabricate pe baza soluțiilor de tip 3528, cum ar fi LED-ul de tip SMD 5050.

Produsele în cauză se caracterizează și prin accesibilitatea lor. Ele sunt de obicei prezentate pe piață într-o gamă largă.

Selectarea LED-urilor: Caracteristicile soluțiilor COB

În primul rând, este de remarcat faptul că o parte semnificativă a LED-urilor de tipul corespunzător sunt modele foarte puternice. Al lor trăsătură caracteristică- dispersia rapida a luminii, datorita plasarii cristalelor pe suprafata, care asigura disiparea dinamica a caldurii.

LED-urile in cauza sunt foarte luminoase. Acest lucru le face să fie solicitate special pentru utilizarea în proiectarea farurilor auto. Este demn de remarcat faptul că aceste produse ar trebui instalate ținând cont de o serie de nuanțe semnificative - numai specialiștii cu experiență le pot cunoaște. Prin urmare, se recomandă să contactați personalul de service competent pentru a instala soluții adecvate.

Oleg Losev

În 1907, a fost observată pentru prima dată o strălucire slabă emisă de cristalele de carbură de siliciu din cauza transformărilor electronice necunoscute de atunci. În 1923, compatriotul nostru, un angajat al Laboratorului Radio din Nijni Novgorod, Oleg Losev, a remarcat acest fenomen în timpul cercetărilor sale de inginerie radio cu detectoare cu semiconductori, dar intensitatea radiației observate a fost atât de nesemnificativă încât comunitatea științifică rusă nu a fost serios interesată de acest fenomen la acea vreme.

Cinci ani mai târziu, Losev a început în mod special să cerceteze acest efect și l-a continuat aproape până la sfârșitul vieții sale (O.V. Losev a murit în Leningradul asediat în ianuarie 1942, înainte de a împlini vârsta de 39 de ani). Deschidere "Losev Licht", așa cum a fost numit efectul în Germania, unde Losev a publicat în reviste științifice, a devenit o senzație mondială. Și după inventarea tranzistorului (în 1948) și crearea teoriei joncțiunii pn (baza tuturor semiconductorilor), natura strălucirii a devenit clară.

În 1962, americanul Nick Holonyak a demonstrat funcționarea primului LED, iar la scurt timp după aceea a anunțat începerea producției semi-industriale de LED-uri.

Diodă cu emisie de lumină (LED) este un dispozitiv semiconductor, partea sa activă, numită „cristal” sau „cip”, ca și diodele convenționale, constă din două tipuri de semiconductor - cu conductivitate electronică (tip n) și orificiu (tip p). Spre deosebire de o diodă convențională, într-un LED, la interfața diferitelor tipuri de semiconductori, există o anumită barieră energetică care împiedică recombinarea perechilor electron-gaură. Un câmp electric aplicat cristalului face posibilă depășirea acestei bariere și recombinarea (anihilarea) perechii are loc odată cu emisia unei cuante de lumină. Lungimea de undă a luminii emise este determinată de mărimea barierei energetice, care, la rândul său, depinde de materialul și structura semiconductorului, precum și de prezența impurităților.

Aceasta înseamnă, în primul rând, avem nevoie de o joncțiune p-n, adică de contact între doi semiconductori cu diferite tipuri de conductivitate. Pentru a face acest lucru, straturile de aproape contact ale cristalului semiconductor sunt dopate cu diferite impurități: impurități acceptoare pe o parte, impurități donor pe de altă parte.

Dar nu fiecare joncțiune pn emite lumină. De ce? În primul rând, intervalul de bandă din regiunea activă a LED-ului ar trebui să fie aproape de energia cuantelor de lumină vizibilă. În al doilea rând, probabilitatea de radiație în timpul recombinării perechilor electron-gaură trebuie să fie mare, pentru care cristalul semiconductor trebuie să conțină puține defecte, din cauza cărora recombinarea are loc fără radiație. Aceste condiții se contrazic într-o măsură sau alta.

În realitate, pentru a îndeplini ambele condiții, o joncțiune p-n în cristal nu este suficientă și este necesară fabricarea de structuri semiconductoare multistrat, așa-numitele heterostructuri, pentru studiul cărora academicianul fizician rus Zhores Alferov a primit Premiul Nobel în 2000. .

Cum funcționează un LED?

Principalele materiale moderne utilizate în cristalele LED:

InGaN— LED-uri albastre, verzi și ultraviolete de luminozitate ridicată;
AlGaInP— LED-uri galbene, portocalii și roșii de înaltă luminozitate;
AlGaAs— LED-uri roșii și infraroșii;
Decalaj- LED-uri galbene si verzi.

Pe lângă LED-urile tip lampă (3, 5, 10 mm, forma lor seamănă cu adevărat cu un bec miniatural cu două terminale), recent LED-urile SMD au devenit din ce în ce mai răspândite. Acestea au un design complet diferit, îndeplinesc cerințele tehnologiei de montare automată pe suprafața unei plăci de circuit imprimat ( dispozitive montate la suprafață – SMD).

Și LED-urile ultra-luminoase de acest tip se numesc emițători (emițător, „emițător”) în engleză.

LED-urile SMD au dimensiuni mai compacte și permit plasarea și lipirea automată pe suprafața plăcii fără asamblare manuală. Unii producători de LED-uri produc diode SMD speciale care conțin trei cristale într-un singur pachet, emitând lumină de trei culori primare - roșu, albastru și verde. Acest lucru face posibilă obținerea, prin amestecarea radiațiilor lor, a întregului schema de culori, inclusiv alb, în dimensiuni ultra-compacte.

Luminozitatea LED-urilor caracterizat prin flux luminos (Lumeni) și intensitate luminoasă axială (Candela), precum și model de radiație. LED-uri existente de diferite modele care emit într-un unghi solid de la 4 la 140 de grade.

Culoare, ca de obicei, este determinat de coordonatele de cromaticitate, temperatura de culoare a luminii albe (Kelvin) și lungimea de undă a radiației (nanometri).

Pentru a compara eficiența LED-urilor între ele și cu alte surse de lumină, se utilizează eficiența luminoasă: cantitatea de flux luminos pe watt putere electrica(caracteristica Lumen/Watt).

O altă caracteristică interesantă este pret pe lumen($/Lumen).

Deci, orice LED este format din unul sau mai multe cristale plasate într-o carcasă cu cabluri de contact și sistem optic(lentile) care formează fluxul luminos. Lungimea de undă a emisiei cristalului (culoarea) depinde de materialul semiconductor și de impuritățile dopante. Îmbinarea lungimii de undă a cristalelor în funcție de lungimea de undă a radiației are loc în timpul fabricării lor. În lotul de livrare pt producție modernă Sunt selectate cristale cu spectru de radiații similar.

O gamă largă de caracteristici optice, dimensiuni miniaturale și capabilități flexibile de control discret au asigurat utilizarea LED-urilor pentru a crea o mare varietate de dispozitive și produse de iluminat. LED-ul emite într-o parte îngustă a spectrului; la o anumită lungime de undă culoarea sa este pură, ceea ce este apreciat în special de designeri.

Durata de viata LED

Principala caracteristică a fiabilității LED-urilor este durata lor de viață. În timpul funcționării, sunt posibile două situații: fluxul luminos al emițătorului fie a scăzut parțial, fie s-a oprit total. Durata de viață reflectă aceste fapte: se face o distincție între durata de viață utilă (până când fluxul luminos scade sub o anumită limită) și durata de viață completă (până când dispozitivul se defectează).

Durata de viață depinde direct de tipul de LED, curentul furnizat acestuia, răcirea cipul LED, compoziția și calitatea cristalului, aspectul și asamblarea în ansamblu.

Se spune că LED-urile sunt extrem de durabile. Dar nu este așa. Cum curent mai mare trecut printr-un LED în timpul funcționării acestuia, cu cât temperatura acestuia este mai mare și se produce îmbătrânirea mai rapidă. Prin urmare, durata de viață a LED-urilor de mare putere este mai scurtă decât cea a LED-urilor de semnal de putere scăzută. Îmbătrânirea se exprimă în primul rând printr-o scădere a luminozității. Când luminozitatea scade cu 30% sau la jumătate, LED-ul trebuie înlocuit.

Este evident, de exemplu, că la LED-urile cu o putere de 1 W (curent de funcționare 0,350 A) și mai puternice, generarea de căldură este mult mai mare decât la LED-urile de tip „5 mm”, proiectate pentru un curent de 0,02 A. În ceea ce privește puterea luminoasă, 1 LED cu o putere de 1 W înlocuiește aproximativ 50 de LED-uri de tip „5 mm”, dar se încinge și mai mult. De aceea Ansambluri LED cu LED-uri puternice necesită răcire pasivă (montare pe o placă MCPCB ( placă de circuit imprimat pe o bază metalică) și un calorifer).

Durata de viata medie

5 mm -LED și SMD-LED:

Alb până la 50.000 de ore cu o scădere a fluxului luminos de până la 35% în primele 15.000 de ore.
albastru, verde până la 70.000 de ore cu o scădere a fluxului luminos de până la 15% în primele 25.000 de ore.
roșu, galben până la 90.000 de ore cu o scădere ușoară a fluxului luminos.

LED HI-POWER de la 1 W și mai sus:

Alb până la 80.000 de ore cu o scădere a fluxului luminos de până la 15% în primele 10.000 de ore.
albastru, verde până la 80.000 h.
roșu, galben până la 80.000 h.

De ce LED-urile albe au cea mai scurtă durată de viață?

Din păcate, nimeni nu a inventat încă structuri care emit lumină albă. Dioda albă se bazează pe o structură InGaN, care emite la o lungime de undă de 470 nm ( Culoarea albastră) și un fosfor (compoziție specială) aplicat deasupra acestuia, emitând într-o gamă largă a spectrului vizibil și având un maxim în partea sa galbenă. Ochiul uman percepe o combinație de acest fel ca fiind albă. Fosforul degradează caracteristicile termice ale LED-ului, astfel încât durata de viață a acestuia este redusă. Acum, producătorii mondiali inventează noi și noi opțiuni pentru aplicarea eficientă a fosforului.

Majoritatea LED-urilor ultra-luminoase durează între 50.000 și 80.000 de ore. Este mult sau puțin?

50.000 de ore este:

24 de ore pe zi 5,7 ani
18 ore pe zi 7,4 ani
12 ore pe zi 11,4 ani
8 ore pe zi 17,1 ani

LED-urile se încălzesc

Mulți oameni cred că LED-urile practic nu se încălzesc. Deci, de ce dispozitivele cu LED-uri au nevoie de un radiator și ce se întâmplă dacă nu există radiator?

LED-urile produc căldură în joncțiunea semiconductoare. Și cu cât LED-ul este mai puternic, cu atât mai multă căldură. Desigur, LED-urile indicatoare, de exemplu, senzorii de alarmă auto, nu se încălzesc foarte mult. Dar au puține în comun cu LED-urile super-luminoase. Dacă LED-urile puternice sunt combinate într-un fel de ansamblu și chiar instalate într-o carcasă etanșă, atunci încălzirea devine semnificativă.

Și dacă căldura nu este îndepărtată, joncțiunea semiconductoare se supraîncălzește, ceea ce modifică caracteristicile cristalului și, după un timp, LED-ul se poate defecta. Prin urmare, este foarte important să controlați cu strictețe cantitatea de căldură și să asigurați o disipare eficientă a căldurii.

Cum reacționează un LED la căldură?

Când vorbim despre temperatura unui LED, este necesar să se facă distincția între temperatura de pe suprafața cristalului și cea din regiunea joncțiunii pn. Durata de viață depinde de primul, puterea de lumină depinde de al doilea. În general, pe măsură ce temperatura joncțiunii pn crește, luminozitatea LED-ului scade deoarece eficiența cuantică internă scade din cauza influenței vibrațiilor rețelei. Acesta este motivul pentru care o bună disipare a căldurii este atât de importantă.

Scăderea luminozității odată cu creșterea temperaturii nu este aceeași pentru LED-urile de culori diferite. Este mai mare pentru LED-urile roșii și galbene și mai mic pentru verde, albastru și alb.

Sursa: site-ul NPO RoSAT

Evaluarea generală a materialului: 5

MATERIALE SIMILARE (DUPĂ ETICĂ):

Părintele videoclipului Alexander Ponyatov și AMPEX

De la inventie iluminat electric Oamenii de știință au creat tot mai multe surse economice. Dar o adevărată descoperire în acest domeniu a fost inventarea LED-urilor, care nu sunt inferioare ca flux luminos față de predecesorii lor, dar consumă de multe ori mai puțină energie electrică. Crearea lor, de la primul element indicator până la cea mai strălucitoare diodă „Cree” de până acum, a fost precedată de o cantitate imensă de muncă. Astăzi vom încerca să analizăm diferitele caracteristici ale LED-urilor, să aflăm cum au evoluat aceste elemente și cum sunt clasificate.

Citește în articol:

Principiul de funcționare și proiectarea diodelor luminoase

LED-urile se disting de dispozitivele convenționale de iluminat prin absența unui filament, a unui bec fragil și a gazului în el. Acesta este un element fundamental diferit de ele. Din punct de vedere științific, strălucirea este creată datorită prezenței materialelor de tip p și n în ea. Primii acumulează o sarcină pozitivă, iar cei din urmă acumulează o sarcină negativă. Materialele de tip P acumulează electroni, în timp ce materialele de tip n formează găuri (locuri în care electronii lipsesc). În momentul în care o sarcină electrică apare pe contacte, ele se grăbesc spre joncțiunea p-n, unde fiecare electron este injectat în tipul p. Din partea inversă, contact negativ de tip n, ca urmare a unei astfel de mișcări, apare o strălucire. Este cauzată de eliberarea de fotoni. Cu toate acestea, nu toți fotonii emit lumină vizibilă pentru ochiul uman. Forța care face mișcarea electronilor se numește curent LED.

Aceste informații nu sunt de nici un folos omului obișnuit. Este suficient să știți că LED-ul are un corp și contacte durabile, dintre care pot fi de la 2 la 4 și, de asemenea, că fiecare LED are propria sa tensiune nominală necesară pentru iluminare.

Bine de stiut! Conexiunea se face întotdeauna în aceeași ordine. Aceasta înseamnă că dacă conectați „+” la contactul „-” de pe element, atunci nu va exista nicio strălucire - materialele de tip p pur și simplu nu se vor putea încărca, ceea ce înseamnă că nu va exista nicio mișcare către tranziție.

Clasificarea LED-urilor după domeniul lor de aplicare

Astfel de elemente pot fi indicatoare și iluminare. Primele au fost inventate înaintea celor din urmă și au fost folosite de multă vreme în electronica radio. Dar odată cu apariția primului LED de iluminat, a început o adevărată descoperire în inginerie electrică. Cererea pentru dispozitive de iluminat de acest tip este în continuă creștere. Dar progresul nu stă pe loc - se inventează și se pun în producție noi tipuri, care devin mai strălucitoare fără a consuma mai multă energie. Să ne uităm mai detaliat la ce sunt LED-urile.

LED-uri indicatoare: puțină istorie

Primul astfel de LED roșu a fost creat la mijlocul secolului XX. Deși a avut o eficiență energetică scăzută și a emis o strălucire slabă, direcția s-a dovedit a fi promițătoare, iar evoluțiile în acest domeniu au continuat. În anii 70 au apărut elementele verzi și galbene, iar lucrările de îmbunătățire a acestora nu s-au oprit. Până în anul 90, puterea fluxului lor luminos ajunge la 1 lumen.

Anul 1993 a fost marcat de apariția în Japonia a primului LED albastru, care era mult mai strălucitor decât predecesorii săi. Asta a însemnat că acum, combinând trei culori (care alcătuiesc toate nuanțele curcubeului), poți obține orice culoare. La începutul anilor 2000, fluxul luminos a ajuns deja la 100 de lumeni. În zilele noastre, LED-urile continuă să se îmbunătățească, crescând luminozitatea fără a crește consumul de energie.

Utilizarea LED-urilor în iluminatul casnic și industrial

Acum astfel de elemente sunt folosite în toate industriile, fie că este vorba de fabricarea de mașini sau auto, iluminatul atelierelor de producție, străzi sau apartamente. Dacă luăm cele mai recente evoluții, putem spune că chiar și caracteristicile LED-urilor pentru lanterne nu sunt uneori inferioare lămpilor vechi cu halogen de 220 V. Să încercăm să dăm un exemplu. Dacă luăm caracteristicile unui LED de 3 W, acestea vor fi comparabile cu datele unei lămpi incandescente cu un consum de 20-25 W. Rezultatul este economii de energie de aproape 10 ori, care, cu utilizarea zilnică constantă într-un apartament, oferă un beneficiu foarte semnificativ.

Care sunt beneficiile LED-urilor și există dezavantaje ale acestora?

DESPRE calități pozitive Sunt multe de spus despre diodele luminoase. Cele principale includ:

În ceea ce privește aspectele negative, există doar două dintre ele:

Lucrați numai cu tensiune constantă;
Rezultă din prima - costul ridicat al lămpilor bazate pe acestea din cauza necesității de a utiliza (o unitate electronică de stabilizare).

Care sunt principalele caracteristici ale LED-urilor?

Atunci când alegeți astfel de elemente pentru un anumit scop, toată lumea acordă atenție datelor tehnice. Principalele lucruri la care ar trebui să acordați atenție atunci când cumpărați dispozitive pe baza acestora:

curent de consum;
Tensiune nominală;
consumul de energie;
temperatura de culoare;
puterea fluxului luminos.

Aceasta este ceea ce putem vedea pe marcaj. De fapt, există mult mai multe caracteristici. Să vorbim despre ele acum.

Consumul de curent LED - ce este?

Curentul de consum al LED-ului este de 0,02 A. Dar acest lucru se aplică doar elementelor cu un singur cristal. Există și diode de lumină mai puternice, care pot conține 2, 3 sau chiar 4 cristale. În acest caz, consumul curent va crește, un multiplu al numărului de cipuri. Acest parametru dictează necesitatea de a selecta un rezistor care este lipit la intrare. În acest caz, rezistența LED-ului împiedică curentul ridicat să ardă instantaneu elementul LED. Acest lucru se poate întâmpla din cauza curentului mare de rețea.

Tensiune nominală

Tensiunea unui LED depinde direct de culoarea acestuia. Acest lucru se întâmplă din cauza diferenței dintre materialele folosite pentru a le face. Să luăm în considerare această dependență.

Culoare LED	Material	Tensiune directă la 20 mA
		Valoare tipică (V)	Interval (V)
IR	GaAs, GaAlAs	1,2	1,1-1,6
roșu	GaAsP, GaP, AlInGaP	2,0	1,5-2,6
Portocale	GaAsP, GaP, AlGaInP	2,0	1,7-2,8
Galben	GaAsP, AlInGaP, GaP	2,0	1,7-2,5
Verde	GaP, InGaN	2,2	1,7-4,0
Albastru	ZnSe, InGaN	3,6	3,2-4,5
alb	Dioda albastra/UV cu fosfor	3,6	2,7-4,3

Rezistența diodelor ușoare

Același LED în sine poate avea rezistență diferită. Se modifică în funcție de includerea sa în circuit. Într-o direcție - aproximativ 1 kOhm, în cealaltă - câțiva MOhmi. Dar există o nuanță aici. Rezistența LED-urilor este neliniară. Aceasta înseamnă că se poate modifica în funcție de tensiunea aplicată acestuia. Cu cât tensiunea este mai mare, cu atât rezistența va fi mai mică.

Ieșirea luminii și unghiul fasciculului

Unghiul fluxului luminos al LED-urilor poate varia, în funcție de forma și materialul lor de fabricație. Nu poate depăși 120 0. Din acest motiv, dacă este necesară o dispersie mai mare, se folosesc reflectoare și lentile speciale. Această calitate a „luminii direcționale” contribuie la cea mai mare putere flux luminos, care poate ajunge la 300-350 lm pentru un LED de 3 W.

Putere lămpii LED

Puterea LED-urilor este o valoare pur individuală. Poate varia în intervalul de la 0,5 la 3 W. Poate fi determinat folosind legea lui Ohm P = I × U , Unde eu – puterea curentă și U - tensiune LED.

Puterea – destul indicator important. Mai ales atunci când este necesar să se calculeze ceea ce este necesar pentru un anumit număr de elemente.

Temperatura colorată

Acest parametru este similar cu alte lămpi. Cel mai apropiat spectru de temperatură al lămpilor fluorescente LED este. Temperatura de culoare este măsurată în K (Kelvin). Strălucirea poate fi caldă (2700-3000K), neutră (3500-4000K) sau rece (5700-7000K). De fapt, există mult mai multe nuanțe; cele principale sunt enumerate aici.

Dimensiunea chipului elementului LED

Nu veți putea măsura singur acest parametru la cumpărare, iar acum dragul cititor va înțelege de ce. Cele mai comune dimensiuni sunt 45x45 mil și 30x30 mil (corespunzător la 1 W), 24x40 mil (0,75 W) și 24x24 mil (0,5 W). Dacă traducem într-un sistem de măsurare mai familiar, atunci 30x30 mil va fi egal cu 0,762x0,762mm.

Pot exista multe cipuri (cristale) într-un singur LED. Dacă elementul nu are un strat de fosfor (RGB - culoare), atunci numărul de cristale poate fi numărat.

Important! Nu ar trebui să cumpărați LED-uri foarte ieftine fabricate în China. Ele pot fi nu numai de calitate scăzută, dar caracteristicile lor sunt cel mai adesea exagerate.

Ce sunt LED-urile SMD: caracteristicile și diferențele lor față de cele convenționale

O decodare clară a acestei abrevieri arată ca Surface Mount Devices, care înseamnă literal „montat la suprafață”. Pentru a fi mai clar, ne putem aminti că diode de lumină cilindrice obișnuite pe picioare sunt încastrate în placă și lipite pe cealaltă parte. În schimb, componentele SMD sunt fixate cu gheare pe aceeași parte în care sunt amplasate. Această instalare face posibilă crearea de plăci de circuite imprimate pe două fețe.

Astfel de LED-uri sunt mult mai luminoase și mai compacte decât cele convenționale și sunt elemente ale unei noi generații. Dimensiunile lor sunt indicate în marcaj. Dar nu confundați dimensiunea LED-ului SMD și cristalul (cipul) din care pot fi multe în componentă. Să ne uităm la câteva dintre aceste diode luminoase.

Parametri LED SMD2835: dimensiuni și caracteristici

Mulți meșteri începători confundă marcajele SMD2835 cu SMD3528. Pe de o parte, ar trebui să fie aceleași, deoarece marcajul indică faptul că aceste LED-uri au dimensiuni de 2,8x3,5 mm și 3,5 pe 2,8 mm, care sunt aceleași. Cu toate acestea, aceasta este o concepție greșită. Specificații LED-ul SMD2835 este mult mai mare, în timp ce are o grosime de doar 0,7 mm față de 2 mm pentru SMD3528. Să ne uităm la datele SMD2835 cu puteri diferite:

Parametru	Chineză 2835	2835 0,2W	2835 0,5W	2835 1W
Intensitatea fluxului luminos, Lm	8	20	50	100
Consumul de energie, W	0,09	0,2	0,5	1
Temperatura, în grade C	+60	+80	+80	+110
Consum de curent, mA	25	60	150	300
Tensiune, V	3,2

După cum puteți înțelege, caracteristicile tehnice ale SMD2835 pot fi destul de variate. Totul depinde de cantitatea și calitatea cristalelor.

Specificații LED 5050: Componentă SMD mai mare

Este destul de surprinzător că, în ciuda dimensiunilor sale mari, acest LED are un flux luminos mai mic decât versiunea anterioară - doar 18-20 Lm. Motivul pentru aceasta este numărul mic de cristale - de obicei sunt doar două. Cea mai comună aplicare a unor astfel de elemente este în benzile LED. Densitatea benzii este de obicei de 60 buc/m, ceea ce dă un total de aproximativ 900 lm/m. Avantajul lor în acest caz este că banda oferă o lumină uniformă, calmă. În acest caz, unghiul de iluminare este maxim și egal cu 120 0.

Astfel de elemente sunt produse cu o strălucire albă (nuanță rece sau caldă), cu o singură culoare (roșu, albastru sau verde), cu trei culori (RGB), precum și cu patru culori (RGBW).

Caracteristicile LED-urilor SMD5730

Față de această componentă, cele anterioare sunt deja considerate învechite. Ele pot fi deja numite LED-uri super luminoase. 3 volți, care alimentează atât 5050 cât și 2835, produc aici până la 50 lm la 0,5 wați. Caracteristicile tehnice ale SMD5730 sunt cu un ordin de mărime mai mari, ceea ce înseamnă că trebuie luate în considerare.

Totuși, acesta nu este cel mai strălucitor LED dintre componentele SMD. Relativ recent, pe piața rusă au apărut elemente care le-au eclipsat literalmente pe toate celelalte. Despre ele vom vorbi acum.

LED-uri Cree: caracteristici și date tehnice

Până în prezent, nu există analogi cu produsele Cree. Caracteristicile LED-urilor lor super luminoase sunt cu adevărat uimitoare. Dacă elementele anterioare se puteau lăuda cu un flux luminos de numai 50 Lm de la un cip, atunci, de exemplu, caracteristicile LED-ului XHP35 de la Cree vorbesc de 1300-1500 Lm de la un cip. Dar puterea lor este și mai mare - este de 13 W.

Dacă rezumăm caracteristicile diferitelor modificări și modele de LED-uri ale acestui brand, putem vedea următoarele:

Puterea fluxului luminos al LED-ului SMD „Cree” se numește coș, adică obligatoriu marcate pe ambalaj. Recent, au apărut o mulțime de contrafăcute ale acestui brand, majoritatea fabricate în China. La cumpărare, este dificil să le distingem, dar după o lună de utilizare, lumina lor se estompează și nu mai diferă de altele. La un cost destul de mare, o astfel de achiziție va fi destul de bună o surpriză neplăcută.

Vă oferim un scurt videoclip pe această temă:

Verificarea unui LED cu un multimetru - cum se face

Cel mai simplu și mai accesibil mod este „apelarea”. Multimetrele au o poziție separată a comutatorului special pentru diode. După ce am schimbat dispozitivul în poziția dorită, atingem picioarele LED-urilor cu sondele. Dacă numărul „1” apare pe afișaj, ar trebui să schimbați polaritatea. În această poziție, soneria multimetrului ar trebui să sune semnal sonor, iar LED-ul se aprinde. Dacă acest lucru nu se întâmplă, înseamnă că a eșuat. Dacă dioda de lumină funcționează corect, dar atunci când este lipită în circuit, nu funcționează, pot exista două motive pentru aceasta - locația sa incorectă sau defecțiunea rezistorului (în componentele SMD moderne este deja încorporat, ceea ce va devin clare în timpul procesului de „apelare”).

Codificarea culorilor diodelor de lumină

Nu există un marcaj general acceptat la nivel mondial pentru astfel de produse; fiecare producător desemnează culoarea așa cum îi convine. În Rusia, se utilizează codificarea culorilor LED-urilor, dar puțini oameni îl folosesc, deoarece lista de elemente cu denumiri de litere este destul de impresionantă și aproape nimeni nu și-ar dori să-l amintească. Cea mai comună desemnare a literei, pe care mulți o consideră general acceptată. Dar astfel de marcaje se găsesc mai des nu pe elemente puternice, ci pe benzi LED.

Decodificarea codului de marcare a benzii LED

Pentru a înțelege cum este marcată banda, trebuie să acordați atenție tabelului:

Poziția în cod	Scop	Denumiri	Explicația desemnării
1	Sursă de lumină	LED	Dioda electro luminiscenta
2	Culoare strălucitoare	R	roșu
		G	Verde
		B	Albastru
		RGB	Orice
		CW	alb
3	Metoda de instalare	SMD	Dispozitiv montat la suprafață
4	Dimensiunea cipului	3028	3,0 x 2,8 mm
		3528	3,5 x 2,8 mm
		2835	2,8 x 3,5 mm
		5050	5,0 x 5,0 mm
5	Număr de LED-uri pe metru lungime	30
		60
		120
6	Grad de protecție:	IP	Protecție internațională
7	De la pătrunderea obiectelor solide	0-6	Conform GOST 14254-96 (standardul IEC 529-89) „Grade de protecție oferite de carcase (cod IP)”
8	De la pătrunderea lichidului	0-6

De exemplu, să luăm marcajul specific LED CW SMD5050/60 IP68. Din aceasta puteți înțelege că aceasta este o bandă LED albă pentru montare la suprafață. Elementele montate pe el au dimensiunea de 5x5mm, in cantitate de 60 buc/m. Gradul de protecție îi permite să lucreze sub apă pentru o perioadă lungă de timp.

Ce poți face din LED-uri cu propriile mâini?

Aceasta este o întrebare foarte interesantă. Și dacă îi răspundeți în detaliu, va dura mult timp. Cea mai obișnuită utilizare a diodelor de lumină este iluminarea tavanelor suspendate și suspendate, a unei zone de lucru din bucătărie sau chiar a unei tastaturi de computer.

Opinia expertului

ES, EM, EO inginer proiectant (alimentare, echipamente electrice, iluminat interior) ASP North-West LLC

Întrebați un specialist

„Pentru funcționarea unor astfel de elemente, este necesar un stabilizator de putere sau un controler. Îl poți lua chiar și dintr-o ghirlandă veche chinezească. Mulți „meșteri” scriu că un transformator coborâtor obișnuit este suficient, dar nu este așa. În acest caz, diodele vor clipi.”

Stabilizator de curent - ce funcție îndeplinește?

Un stabilizator pentru LED-uri este o sursă de alimentare care scade tensiunea și egalizează curentul. Cu alte cuvinte, creează condiții pentru operatie normala elemente. În același timp, protejează împotriva creșterilor sau scăderilor de tensiune pe LED-uri. Există stabilizatori care nu pot doar să regleze tensiunea, asigurând o atenuare lină a elementelor luminoase, dar și să controleze modurile de culoare sau de pâlpâire. Se numesc controlori. Dispozitive similare pot fi văzute pe ghirlande. De asemenea, sunt vândute în magazinele de electricitate pentru comutare cu benzi RGB. Astfel de controlere sunt echipate cu telecomenzi.

Designul unui astfel de dispozitiv nu este complicat și, dacă se dorește, un stabilizator simplu poate fi realizat cu propriile mâini. Pentru a face acest lucru, aveți nevoie doar de puține cunoștințe în electronica radio și de capacitatea de a ține un fier de lipit.

Lumini de zi pentru o mașină

Utilizarea diodelor ușoare în industria auto este destul de comună. De exemplu, DRL-urile sunt fabricate exclusiv cu ajutorul lor. Dar dacă mașina nu este echipată cu lumini de mers, atunci achiziționarea acestora vă poate atinge buzunarul. Mulți pasionați de mașini se descurcă cu o bandă LED ieftină, dar aceasta nu este o idee foarte bună. Mai ales dacă puterea fluxului său luminos este scăzută. O soluție bună ar putea fi achiziționarea unei benzi autoadezive cu diode Cree.

Este destul de posibil să faci DRL-uri folosind cele deja stricate prin plasarea de noi diode puternice în carcasele vechi.

Important! Luminile de zi sunt concepute special pentru a face mașina vizibilă ziua și nu noaptea. Nu are rost să verifici cum vor străluci în întuneric. DRL-urile ar trebui să fie vizibile la soare.

LED-uri intermitente - pentru ce este acesta?

O opțiune bună pentru utilizarea unor astfel de elemente ar fi un panou publicitar. Dar dacă strălucește static, nu va atrage atenția pe care o merită. Sarcina principală este asamblarea și lipirea scutului - acest lucru necesită unele abilități, care nu sunt dificil de dobândit. După asamblare, puteți monta un controler din aceeași ghirlandă. Rezultatul este o reclamă intermitentă care va atrage în mod clar atenția.

Muzică colorată folosind diode luminoase - este dificil de realizat?

Acest job nu mai este pentru începători. Pentru a asambla o muzică color cu drepturi depline cu propriile mâini, aveți nevoie nu numai de un calcul precis al elementelor, ci și de cunoștințe de electronică radio. Dar totuși, versiunea sa cea mai simplă este în capacitatea tuturor.

Puteți găsi întotdeauna un senzor de sunet în magazinele de electronice radio, iar multe întrerupătoare moderne au unul (lumină atunci când bate din palme). Dacă aveți o bandă LED și un stabilizator, atunci rulând „+” de la sursa de alimentare la bandă printr-o petardă similară, puteți obține rezultatul dorit.

Indicator de tensiune: ce să faci dacă se arde

Șurubelnițele moderne cu indicator constau dintr-o diodă luminoasă și rezistențe cu un izolator. Cel mai adesea aceasta este o inserție de ebonită. Dacă elementul din interior se arde, acesta poate fi înlocuit cu unul nou. Și meșterul însuși va alege culoarea.

O altă opțiune este să faci un tester de lanț. Pentru a face acest lucru veți avea nevoie de 2 baterii AA, fire și o diodă de lumină. După ce bateriile sunt conectate în serie, lipim unul dintre picioarele elementului la pozitivul bateriei. Firele vor veni din celălalt picior și din negativul bateriei. Ca rezultat, atunci când este scurtcircuitată, dioda se va aprinde (dacă polaritatea nu este inversată).

Diagrame de conectare LED - cum să faceți totul corect

Astfel de elemente pot fi conectate în două moduri - în serie și în paralel. În același timp, nu trebuie să uităm că dioda luminoasă trebuie poziționată corect. În caz contrar, schema nu va funcționa. În celulele obișnuite cu formă cilindrică, acest lucru poate fi determinat după cum urmează: un steag este vizibil pe catod (-), este puțin mai mare decât anodul (+).

Cum se calculează rezistența LED-urilor

Calcularea rezistenței unei diode luminoase este foarte importantă. În caz contrar, elementul se va arde pur și simplu, incapabil să reziste la magnitudinea curentului rețelei.

Acest lucru se poate face folosind formula:

R = (VS – VL) / I, Unde

VS - Tensiunea de alimentare;
VL – tensiune nominală pentru LED;
eu – curent LED (de obicei 0,02 A, care este egal cu 20 mA).

Orice este posibil dacă se dorește. Circuitul este destul de simplu - folosim o sursă de alimentare de la o întrerupere telefon mobil sau oricare altul. Principalul lucru este că are un redresor. Este important să nu exagerați cu sarcina (cu numărul de diode), altfel există riscul de ardere a sursei de alimentare. Un încărcător standard va gestiona 6-12 celule. Puteți monta o lumină de fundal colorată pentru o tastatură de computer luând 2 elemente albastre, albe, roșii, verzi și galbene. Se dovedește destul de frumos.

Informații utile! Tensiunea furnizată de sursa de alimentare este de 3,7 V. Aceasta înseamnă că diodele trebuie conectate în perechi conectate în serie în paralel.

Conexiune paralelă și serială: cum sunt realizate

Conform legilor fizicii și ingineriei electrice când conexiune paralelă tensiunea este distribuită uniform pe toți consumatorii, rămânând neschimbată la fiecare dintre aceștia. La instalarea secvenţială, debitul se împarte şi la fiecare dintre consumatori devine un multiplu al numărului lor. Cu alte cuvinte, dacă iei 8 diode luminoase conectate în serie, acestea vor funcționa normal la 12 V. Dacă sunt conectate în paralel, se vor arde.

Conectarea diodelor de lumină de 12 V este cea mai bună opțiune

Orice bandă LED este concepută pentru a fi conectată la un stabilizator care produce 12 sau 24 V. Astăzi pe rafturi magazine rusești o gamă largă de produse disponibile diverși producători cu acești parametri. Dar totuși predomină benzile și controlerele de 12 V. Această tensiune este mai sigură pentru oameni, iar costul unor astfel de dispozitive este mai mic. S-a discutat puțin mai sus despre autoconectarea la o rețea de 12 V, dar nu ar trebui să existe probleme cu conectarea la controler - vin cu o diagramă pe care și-o poate da seama chiar și un școlar.

In cele din urma

Popularitatea pe care o câștigă diodele luminoase nu poate decât să se bucure. La urma urmei, acest lucru face ca progresul să avanseze. Și cine știe, poate că în viitorul apropiat vor apărea noi LED-uri care vor avea performanțe cu un ordin de mărime mai mari decât cele existente în prezent.

Sperăm că articolul nostru a fost util pentru dragul nostru cititor. Dacă aveți întrebări pe această temă, vă rugăm să le adresați în discuții. Echipa noastră este întotdeauna gata să le răspundă. Scrie, împărtășește experiența ta, pentru că poate ajuta pe cineva.