Lysdioder ersätter snabbt glödlampor från nästan alla områden där deras positioner verkade orubbliga. Konkurrensfördelar med halvledarelement visade sig vara övertygande: låg kostnad, lång livslängd och, viktigast av allt, högre effektivitet. Om det för lampor inte översteg 5%, deklarerar vissa LED-tillverkare omvandlingen till ljus av minst 60% av den förbrukade elen. Sannheten i dessa uttalanden ligger kvar på marknadsförarnas samvete, men den snabba utvecklingen av konsumentegenskaper hos halvledarelement är utom tvivel.
Innehåll
Vad är en LED och hur den fungerar
Ljusemitterande diod (LED, LED) är en konventionell halvledardiod, gjorda på basis av kristaller:
- galliumarsenid, indiumfosfid eller zinkselenid - för sändare inom det optiska området;
- galliumnitrid - för enheter i den ultravioletta sektionen;
- blysulfid - för grundämnen som avger i det infraröda området.
Valet av dessa material beror på det faktum att p-n-övergången av dioder gjorda av dem avger ljus när en framåtspänning appliceras. För vanliga kisel- eller germaniumdioder är denna egenskap mycket svagt uttryckt - det finns praktiskt taget ingen glöd.
Emissionen av lysdioden är inte relaterad till graden av uppvärmning av halvledarelementet, den orsakas av övergången av elektroner från en energinivå till en annan under rekombinationen av laddningsbärare (elektroner och hål). Ljuset som sänds ut som ett resultat är monokromatiskt.
En egenskap hos sådan strålning är ett mycket smalt spektrum, och det är svårt att välja önskad färg med ljusfilter. Och vissa färger av glöden (vit, blå) med denna tillverkningsprincip är ouppnåeliga. Därför är för närvarande en teknik utbredd där den yttre ytan av lysdioden är täckt med en fosfor, och dess glöd initieras av p-n-övergångsstrålning (som kan vara synlig eller ligga i UV-området).
LED-enhet
Lysdioden var ursprungligen anordnad på samma sätt som en konventionell diod - en p-n-övergång och två utgångar. Endast fodral av transparent sammansättning eller av metall med ett genomskinligt fönster för att observera glöden. Men de lärde sig att bädda in ytterligare element i enhetens skal. Till exempel, motstånd - för att slå på lysdioden in i kretsen för den erforderliga spänningen (12 V, 220 V) utan extern rörledning. Eller en generator med en avdelare för att skapa blinkande ljusavgivande element. Också fallet började täckas med en fosfor, som lyser när p-n-övergången tänds - så här var det möjligt att utöka LED:s kapacitet.
Trenden mot övergången till blyfria radioelement har inte gått förbi lysdioderna. SMD-enheter erövrar snabbt belysningsmarknaden, med fördelar inom produktionsteknik. Sådana element har inga slutsatser. P-n-övergången är monterad på en keramisk bas, fylld med en förening och belagd med en fosfor. Spänning appliceras genom kontaktdynor.
För närvarande började belysningsanordningar utrustas med lysdioder tillverkade med COB-teknik. Dess kärna är att flera (från 2-3 till hundratals) p-n-korsningar är monterade på en platta, anslutna till en matris. Ovanifrån placeras allt i ett enda fall (eller en SMD-modul bildas) och täcks med en fosfor. Den här tekniken har stora möjligheter, men det är osannolikt att den helt kommer att ersätta andra versioner av SD.
Vilka typer av lysdioder finns och var de används
Lysdioder i det optiska området används som displayelement och som belysningsanordningar. Varje specialisering har sina egna krav.
Indikeringslysdioder
Indikatorlampans uppgift är att visa enhetens status (strömförsörjning, larm, sensordrift, etc.). I detta område används lysdioder med p-n-övergångsglöd i stor utsträckning. Det är inte förbjudet att använda enheter med en fosfor, men det är inte mycket poäng.Här är inte ljusstyrkan på glöden i första hand. Prioriteten är kontrast och bred betraktningsvinkel. Utgående lysdioder (true hole) används på instrumentpaneler, utgående lysdioder och SMD används på kort.
Belysning LED
För belysning, tvärtom, används huvudsakligen element med en fosfor. Detta gör att du kan få tillräckligt med ljuseffekt och färger som är nära naturliga. Bly-out-lysdioder från detta område pressas praktiskt taget ut av SMD-element. COB-lysdioder används ofta.
I en separat kategori kan vi urskilja enheter utformade för att överföra signaler i det optiska eller infraröda området. Till exempel för fjärrkontroller för hushållsapparater eller för säkerhetsanordningar. Och delar av UV-serien kan användas för kompakta ultravioletta källor (detektorer för valutor, biologiska material, etc.).
Huvudegenskaper hos lysdioder
Som alla dioder har LED allmänna "diod"-egenskaper. Gränsparametrar, vars överskott leder till fel på enheten:
- maximal tillåten framåtström;
- maximal tillåten framspänning;
- högsta tillåtna backspänning.
De återstående egenskaperna är av en specifik "LED"-karaktär.
Glow färg
Glödfärg - denna parameter kännetecknar lysdioderna för det optiska området. I belysningsarmaturer, i de flesta fall, vit med olika ljustemperatur. Indikatorerna kan ha vilken som helst av de synliga färgerna.
Våglängd
Denna parameter duplicerar till viss del den föregående, men med två varningar:
- enheter i IR- och UV-områdena har inte synlig färg, därför är denna egenskap för dem den enda som kännetecknar strålningsspektrumet;
- den här parametern är mer tillämplig för lysdioder med direkt emission - element med en fosforemittering i ett brett band, så deras våglängd kan inte entydigt karakteriseras (vilken våglängd kan en vit färg ha?).
Därför är våglängden på den emitterade vågen en ganska informativ siffra.
Nuvarande förbrukning
Den förbrukade strömmen är den driftsström vid vilken strålningens ljusstyrka är optimal. Om det överskrids något kommer enheten inte snabbt att misslyckas - och det här är skillnaden från det maximalt tillåtna. Att minska det är också oönskat - strålningsintensiteten kommer att sjunka.
Kraft
Strömförbrukning - allt är enkelt här. Vid likström är det helt enkelt produkten av den förbrukade strömmen och den pålagda spänningen. Tillverkare av belysningsteknik introducerar förvirring i detta koncept genom att ange motsvarande effekt på förpackningen i stort antal - kraften hos en glödlampa, vars ljusflöde är lika med flödet av en given lampa.
Synlig helvinkel
Den skenbara rymdvinkeln representeras lättast som en kon som utgår från ljuskällans centrum. Denna parameter är lika med öppningsvinkeln för denna kon. För indikatorlampor bestämmer den hur larmet ska ses utifrån. För belysningselement beror ljusflödet på det.
Maximal ljusintensitet
Den maximala ljusstyrkan i enhetens tekniska egenskaper anges i candela. Men i praktiken visade det sig vara bekvämare att arbeta med konceptet med ett ljusflöde. Ljusflödet (i lumen) är lika med produkten av ljusstyrkan (i candela) och den skenbara rymdvinkeln.Två lysdioder med samma ljusstyrka ger olika belysning i olika vinklar. Ju större vinkel, desto större ljusflöde. Så det är mer bekvämt för beräkningen av belysningssystem.
Spänningsfall
Framåtspänningsfall är spänningen som faller över lysdioden när den är på. Genom att veta det kan man beräkna den spänning som krävs för att till exempel öppna en serie av ljusemitterande element.
Hur man tar reda på vilken spänning en lysdiod är klassad för
Det enklaste sättet att ta reda på den nominella spänningen för en lysdiod är att konsultera referenslitteraturen. Men om du stöter på en enhet av okänt ursprung utan märkning, kan du ansluta den till en justerbar strömkälla och smidigt höja spänningen från noll. Vid en viss spänning kommer lysdioden att blinka starkt. Detta är elementets driftspänning. Det finns några saker att tänka på när du gör den här kontrollen:
- enheten som testas kan vara med en inbyggd resistor och är designad för en tillräckligt hög spänning (upp till 220 V) - inte varje strömkälla har ett sådant justeringsintervall;
- LED-strålning kan ligga utanför den synliga delen av spektrumet (UV eller IR) - då kan antändningsögonblicket inte bestämmas visuellt (även om glöden från en IR-enhet i vissa fall kan ses genom en smartphonekamera);
- det är nödvändigt att ansluta elementet till en konstant spänningskälla med strikt iakttagande av polaritet, annars är det lätt att inaktivera lysdioden med en omvänd spänning som överstiger enhetens kapacitet.
Om det inte finns något förtroende för att känna till elementets pinout, är det bättre att höja spänningen till 3 ... 3,5 V, om lysdioden inte tänds, ta bort spänningen, ändra anslutningen av källpolerna och upprepa procedur.
Hur man bestämmer polariteten för en LED
Det finns flera metoder för att bestämma polariteten hos ledningarna.
- För blylösa element (inklusive COB) indikeras matningsspänningens polaritet direkt på höljet - med symboler eller tidvatten på skalet.
- Eftersom lysdioden har en vanlig p-n-övergång kan den anropas med en multimeter i diodtestläge. Vissa testare har en mätspänning som är tillräcklig för att tända lysdioden. Då kan anslutningens korrekthet kontrolleras visuellt av elementets glöd.
- Vissa enheter tillverkade av CCCP i ett metallhölje hade en nyckel (utsprång) i katodområdet.
- För utgångselement är katodutgången längre. På grundval av detta är det möjligt att bestämma pinout endast för icke-lödda element. Använda LED-kablar är förkortade och böjda för montering på något sätt.
- Slutligen, ta reda på platsen anod och katod kanske samma metod som för att bestämma spänningen på lysdioden. Glödet kommer att vara möjligt endast när elementet är påslaget korrekt - katoden till minus av källan, anoden till plus.
Teknikutvecklingen står inte stilla. Fram till för några decennier sedan var LED en dyr leksak för laboratorieexperiment. Nu är det svårt att föreställa sig livet utan honom. Vad som händer härnäst - det får tiden utvisa.
Liknande artiklar:
