Diody LED szybko zastępują żarówki żarowe z prawie wszystkich obszarów, w których ich pozycja wydawała się niewzruszona. Przekonujące okazały się przewagi konkurencyjne elementów półprzewodnikowych: niski koszt, długa żywotność i, co najważniejsze, wyższa wydajność. Jeśli dla lamp nie przekraczał 5%, to niektórzy producenci LED deklarują przekształcenie w światło co najmniej 60% zużytej energii elektrycznej. Prawdziwość tych stwierdzeń pozostaje na sumieniu marketerów, ale szybki rozwój konsumenckich właściwości elementów półprzewodnikowych nie budzi wątpliwości.
Zawartość
Co to jest i jak działa dioda LED
Dioda elektroluminescencyjna (LED, LED) jest konwencjonalna dioda półprzewodnikowa, wykonany na bazie kryształów:
- arsenek galu, fosforek indu lub selenek cynku - dla emiterów o zakresie optycznym;
- azotek galu - dla urządzeń sekcji ultrafioletowej;
- siarczek ołowiu - dla pierwiastków emitujących w zakresie podczerwieni.
Wybór tych materiałów wynika z faktu, że wykonane z nich złącze p-n diod emituje światło po przyłożeniu napięcia przewodzenia. W przypadku zwykłych diod krzemowych lub germanowych ta właściwość jest bardzo słabo wyrażona - praktycznie nie ma blasku.
Emisja diody LED nie jest związana ze stopniem nagrzewania się elementu półprzewodnikowego, jest spowodowana przechodzeniem elektronów z jednego poziomu energetycznego na drugi podczas rekombinacji nośników ładunku (elektronów i dziur). Emitowane w rezultacie światło jest monochromatyczne.
Cechą takiego promieniowania jest bardzo wąskie widmo i trudno jest wybrać żądany kolor za pomocą filtrów światła. A niektóre kolory blasku (biały, niebieski) z tą zasadą wytwarzania są nieosiągalne. Dlatego obecnie rozpowszechniona jest technologia, w której zewnętrzna powierzchnia diody LED jest pokryta luminoforem, a jej świecenie jest inicjowane przez promieniowanie złącza p-n (które może być widoczne lub leżeć w zakresie UV).
Urządzenie LED
Dioda została pierwotnie ułożona w taki sam sposób, jak konwencjonalna dioda - złącze p-n i dwa wyjścia. Jedyna koperta wykonana z przezroczystej masy lub z metalu z przezroczystym okienkiem do obserwacji poświaty. Ale nauczyli się osadzić dodatkowe elementy w powłoce urządzenia. Na przykład, rezystory - do włączenia diody LED w obwód o wymaganym napięciu (12 V, 220 V) bez zewnętrznego orurowania. Lub generator z przegrodą do tworzenia migających elementów świecących. Ponadto obudowę zaczęto pokrywać luminoforem, który świeci, gdy zapala się złącze p-n - w ten sposób można było rozszerzyć możliwości diody LED.
Trend w kierunku przejścia na bezołowiowe elementy radiowe nie ominął diod LED. Urządzenia SMD szybko zdobywają rynek oświetleniowy, z zaletami technologii produkcji. Takie elementy nie mają wniosków. Złącze P-n jest zamontowane na ceramicznej podstawie, wypełnionej masą i pokrytej luminoforem. Napięcie jest podawane przez podkładki kontaktowe.
Obecnie urządzenia oświetleniowe zaczęto wyposażać w diody LED produkowane w technologii COB. Jego istotą jest to, że kilka (od 2-3 do setek) złączy p-n jest montowanych na jednej płycie, połączonej w matrycę. Od góry wszystko jest umieszczone w jednej obudowie (lub powstaje moduł SMD) i pokryte luminoforem. Ta technologia ma wielkie perspektywy, ale jest mało prawdopodobne, że całkowicie zastąpi inne wersje SD.
Jakie rodzaje diod LED istnieją i gdzie są używane
Diody LED z zakresu optycznego są używane jako elementy wyświetlające i jako urządzenia oświetleniowe. Każda specjalizacja ma swoje wymagania.
Wskaźniki LED
Zadaniem wskaźnika LED jest pokazanie stanu urządzenia (zasilanie, alarm, praca czujnika itp.). W tym obszarze szeroko stosowane są diody LED z poświatą złącza p-n. Używanie urządzeń z luminoforem nie jest zabronione, ale nie ma to większego sensu.Tutaj jasność blasku nie jest na pierwszym miejscu. Priorytetem jest kontrast i szeroki kąt widzenia. Wyjściowe diody LED (prawdziwy otwór) są używane na tablicach przyrządów, wyjściowe diody LED i SMD są używane na płytach.
Oświetlenie LED
Przeciwnie, do oświetlenia stosuje się głównie elementy z luminoforem. Pozwala to uzyskać wystarczającą moc światła i kolory zbliżone do naturalnych. Wyprowadzone diody LED z tego obszaru są praktycznie wyciskane przez elementy SMD. Diody COB są szeroko stosowane.
W osobnej kategorii możemy wyróżnić urządzenia przeznaczone do przesyłania sygnałów w zakresie optycznym lub podczerwieni. Na przykład do pilotów do urządzeń gospodarstwa domowego lub do urządzeń zabezpieczających. A elementy z zakresu UV mogą być używane do kompaktowych źródeł ultrafioletu (detektory walut, materiałów biologicznych itp.).
Główne cechy diod LED
Jak każda dioda, dioda LED ma ogólną charakterystykę „diodową”. Parametry graniczne, których przekroczenie prowadzi do awarii urządzenia:
- maksymalny dopuszczalny prąd przewodzenia;
- maksymalne dopuszczalne napięcie przewodzenia;
- maksymalne dopuszczalne napięcie wsteczne.
Pozostałe cechy mają specyficzny charakter „LED”.
Kolor blasku
Kolor świecenia - parametr ten charakteryzuje diody o zasięgu optycznym. W oprawach oświetleniowych w większości przypadków biały z różnymi temperatura światła. Te wskaźnikowe mogą mieć dowolny z widocznych kolorów.
Długość fali
Ten parametr w pewnym stopniu powiela poprzedni, ale z dwoma zastrzeżeniami:
- urządzenia w zakresach IR i UV nie mają widocznej barwy, dlatego dla nich ta cecha jest jedyną charakteryzującą widmo promieniowania;
- parametr ten jest bardziej odpowiedni dla diod LED z emisją bezpośrednią - elementy z luminoforem emitują w szerokim paśmie, więc ich długości fali nie da się jednoznacznie scharakteryzować (jaką długość fali może mieć kolor biały?).
Dlatego długość fali emitowanej fali jest dość pouczającą wartością.
Obecne zużycie
Zużyty prąd to prąd roboczy, przy którym jasność promieniowania jest optymalna. Jeśli zostanie nieznacznie przekroczony, urządzenie nie zawiedzie szybko - i to jest jego różnica od maksymalnego dopuszczalnego. Zmniejszenie jej jest również niepożądane – spadnie natężenie promieniowania.
Moc
Pobór mocy - tutaj wszystko jest proste. Przy prądzie stałym jest to po prostu iloczyn zużytego prądu i przyłożonego napięcia. Producenci techniki oświetleniowej wprowadzają zamieszanie w tę koncepcję, podając na opakowaniu dużą liczbą równoważną moc - moc żarówki, której strumień świetlny jest równy strumieniowi danej lampy.
Widoczny kąt bryłowy
Pozorny kąt bryłowy najłatwiej jest przedstawić jako stożek emanujący ze środka źródła światła. Ten parametr jest równy kątowi otwarcia tego stożka. W przypadku wskaźników LED określa, jak alarm będzie widziany z zewnątrz. W przypadku elementów oświetleniowych zależy od tego strumień świetlny.
Maksymalna intensywność światła
Maksymalne natężenie światła w charakterystyce technicznej urządzenia jest wskazane w kandelach. Ale w praktyce wygodniej było pracować z koncepcją strumienia świetlnego. Strumień świetlny (w lumenach) jest równy iloczynowi światłości (w kandelach) i pozornego kąta bryłowego.Dwie diody LED o tym samym natężeniu światła dają różne oświetlenie pod różnymi kątami. Im większy kąt, tym większy strumień świetlny. Dlatego wygodniej jest obliczać systemy oświetleniowe.
Spadek napięcia
Spadek napięcia w przód to napięcie, które spada na diodzie LED, gdy jest włączona. Znając to, można obliczyć napięcie potrzebne na przykład do otwarcia łańcucha szeregowego elementów emitujących światło.
Jak sprawdzić, na jakie napięcie jest oceniana dioda LED?
Najłatwiejszym sposobem ustalenia napięcia znamionowego diody LED jest zapoznanie się z literaturą referencyjną. Ale jeśli natkniesz się na urządzenie nieznanego pochodzenia bez oznaczenia, możesz podłączyć je do regulowanego źródła zasilania i płynnie podnieść napięcie od zera. Przy określonym napięciu dioda LED zacznie jasno migać. To jest napięcie robocze elementu. Podczas sprawdzania należy pamiętać o kilku kwestiach:
- testowane urządzenie może mieć wbudowany rezystor i jest zaprojektowane na wystarczająco wysokie napięcie (do 220 V) - nie każde źródło zasilania ma taki zakres regulacji;
- Promieniowanie LED może leżeć poza widzialną częścią widma (UV lub IR) – wtedy momentu zapłonu nie można określić wizualnie (chociaż w niektórych przypadkach blask urządzenia IR można zobaczyć przez kamerę smartfona);
- konieczne jest podłączenie elementu do stałego źródła napięcia przy ścisłym przestrzeganiu polaryzacji, w przeciwnym razie łatwo jest wyłączyć diodę LED z napięciem wstecznym, które przekracza możliwości urządzenia.
Jeśli nie ma pewności co do wyprowadzeń elementu, lepiej podnieść napięcie do 3 ... 3,5 V, jeśli dioda LED nie zaświeci się, usunąć napięcie, zmienić połączenie biegunów źródła i powtórzyć procedura.
Jak określić polaryzację diody LED?
Istnieje kilka metod określania biegunowości wyprowadzeń.
- W przypadku elementów bezołowiowych (w tym COB) biegunowość napięcia zasilania jest wskazana bezpośrednio na obudowie - za pomocą symboli lub pływów na powłoce.
- Ponieważ dioda LED ma regularne złącze p-n, można ją wywołać za pomocą multimetru w trybie testu diody. Niektóre testery mają napięcie pomiarowe wystarczające do zapalenia diody LED. Wtedy poprawność połączenia można kontrolować wizualnie poprzez świecenie elementu.
- Niektóre urządzenia produkowane przez CCCP w metalowej obudowie miały klucz (wypust) w obszarze katody.
- W przypadku elementów wyjściowych moc wyjściowa katody jest dłuższa. Na tej podstawie można określić pinout tylko dla elementów nielutowanych. Wykorzystane przewody LED są skrócone i zagięte w celu zamontowania w dowolny sposób.
- Na koniec znajdź lokalizację anoda i katoda być może ta sama metoda, co przy określaniu napięcia diody LED. Blask będzie możliwy tylko wtedy, gdy element zostanie prawidłowo włączony - katoda do minusa źródła, anoda do plusa.
Rozwój technologii nie stoi w miejscu. Jeszcze kilkadziesiąt lat temu dioda LED była drogą zabawką do eksperymentów laboratoryjnych. Teraz trudno sobie wyobrazić życie bez niego. Co będzie dalej - czas pokaże.
Podobne artykuły:
