LED diody rychle nahrazují žárovky téměř ve všech oblastech, kde se jejich pozice zdála neotřesitelná. Konkurenční výhody polovodičových prvků byly přesvědčivé: nízká cena, dlouhá životnost a především vyšší účinnost. Zatímco u žárovek byla účinnost méně než 5 %, někteří výrobci LED diod tvrdí, že na světlo přeměňují nejméně 60 % spotřebované elektřiny. Pravdivost těchto tvrzení zůstává na svědomí obchodníků, ale o rychlém vývoji spotřebitelských vlastností polovodičových prvků nikdo nepochybuje.
Obsah
Co je LED dioda a jak funguje
LED (světelná dioda, LED) je běžná dioda. polovodičová diodaz krystalů:
- arsenid galia, fosfid india nebo selenid zinku - pro optické dálkové zářiče;
- Nitrid galia - pro zařízení v ultrafialové oblasti;
- sulfid olovnatý - pro prvky vyzařující v infračervené oblasti.
Tyto materiály byly vybrány proto, že p-n přechod diod z nich vyrobených vyzařuje světlo při přiložení stejnosměrného napětí. Běžné křemíkové nebo germaniové diody vyzařují málo nebo vůbec.
Emise LED není způsobena stupněm zahřátí polovodičového prvku, ale přechodem elektronů z jedné energetické hladiny na druhou při rekombinaci nosičů náboje (elektronů a děr). Výsledné světlo je monochromatické.
Charakteristickým rysem tohoto záření je velmi úzké spektrum a je obtížné izolovat požadovanou barvu pomocí světelných filtrů. A některé barvy (bílá, modrá) jsou při tomto výrobním principu nedosažitelné. Proto v současnosti převládá technologie, při níž je vnější povrch LED pokryt luminoforem a její svit je iniciován zářením p-n přechodu (které může být viditelné nebo ležet v UV oblasti).
Konstrukce LED
LED dioda byla původně navržena stejně jako běžná dioda - p-n přechod a dva vývody. Pouze těleso z průhledné směsi nebo kovu s průhledným okénkem pro pozorování záře. Bylo však zjištěno, že do krytu zařízení jsou zabudovány další prvky. Například, Odpory - pro zapnutí LED diody V obvodu potřebného napětí (12 V, 220 V) bez externího obvodu. Nebo oscilátor s děličem pro vytvoření blikajících světelných prvků. Pouzdro také pokryli luminoforem, který se rozzáří, když se p-n přechod zapálí, čímž se zvýší schopnosti LED.
Trend bezvývodového spínání se nezastavil ani u LED diod. Zařízení SMD rychle získávají podíl na trhu osvětlovací techniky díky výhodám výrobní technologie. Výrobky SMD nejsou bezolovnaté. P-n přechod je umístěn na keramické základně, vyplněn směsí a pokryt luminoforem. Napětí se přivádí přes kontaktní plošky.
V současné době jsou osvětlovací zařízení vybavena LED diodami založenými na technologii COB. Podstata této technologie spočívá v tom, že na jedné desce je několik (2-3 až stovky) p-n přechodů sestaveno do matrice. Vše je umístěno nahoře v jednom pouzdře (nebo je vytvořen modul SMD) a pokryto fosforem. Tato technologie je velkým příslibem, ale je nepravděpodobné, že by zcela vytlačila ostatní konstrukce LED diod.
Jaké typy LED diod jsou k dispozici a kde se používají
LED diody s optickým dosahem se používají jako indikační prvky a osvětlovací zařízení. Každá specializace má své vlastní požadavky.
Indikátory LED
Funkcí indikační LED diody je indikovat stav zařízení (napájení, alarm, aktivace senzoru atd.). V této oblasti se hojně využívají LED diody s p-n přechodem. Zařízení s fosforeskujícími prvky nejsou zakázána, ale není zde žádný zvláštní bod. Zde není jas prvořadý. Prioritou je kontrast a široký pozorovací úhel. LED diody se používají na panelech zařízení (true hole), na deskách - pin-type a SMD.
Osvětlení LED
Naproti tomu prvky s luminoforem se používají především k osvětlení. To umožňuje dostatečný světelný tok a barvy blízké přirozeným. Výstupní LED diody z této oblasti jsou prakticky vytlačeny prvky SMD. COB LED diody jsou široce používány.
Zařízení určená k přenosu signálů v optickém nebo infračerveném pásmu lze zařadit do samostatné kategorie. Například pro dálkové ovládání domácích spotřebičů nebo bezpečnostních zařízení. A UV prvky lze použít pro kompaktní UV zdroje (detektory měny, biologické materiály atd.).
Klíčové vlastnosti LED diod
Stejně jako každá dioda mají i LED obecné "diodové" vlastnosti. Limitní parametry, jejichž překročení vede k poruše zařízení:
- maximální přípustný přímý proud;
- Maximální dopředné napětí;
- Maximální přípustné zpětné napětí.
Ostatní charakteristiky jsou specifické pro "diody".
Barva osvětlení
Barva světla - tento parametr charakterizuje LED diody v optickém rozsahu. Ve většině případů jsou svítidla bílá s různou barvou. teplota světla. U kontrolních světel to může být kterýkoli z viditelných barevných rozsahů.
Vlnová délka
Tento parametr do jisté míry kopíruje předchozí, ale se dvěma výhradami:
- IR a UV zařízení nemají viditelnou barvu, takže je to pro ně jediná charakteristika, která charakterizuje emisní spektrum;
- tento parametr je použitelný spíše pro LED s přímou emisí - prvky s luminoforem vyzařují v širokém pásmu, takže jejich luminiscenci nelze jednoznačně charakterizovat vlnovou délkou (jaká může být vlnová délka bílé barvy?).
Proto je vyzařovaná vlnová délka spíše informativním údajem.
Aktuální spotřeba
Absorbovaný proud je provozní proud, při kterém je vyzařované světlo optimálně jasné. Pokud je mírně překročena, zařízení se brzy nepokazí - jedná se o rozdíl oproti maximální přípustné hodnotě. Její snížení je rovněž nežádoucí - intenzita záření se sníží.
Power
Spotřeba energie je jednoduchá. U stejnosměrného proudu je to jednoduše součin odebíraného proudu a přiloženého napětí. Výrobci svítidel často matou, když na obalech uvádějí velkými číslicemi ekvivalentní příkon žárovky, která má stejný světelný tok jako svítidlo.
Viditelný pevný úhel
Zdánlivý pevný úhel se nejjednodušeji znázorňuje jako kužel vycházející ze středu světelného zdroje. Tento parametr se rovná úhlu rozevření tohoto kužele. V případě indikačních LED diod určuje, jak bude alarm vidět ze strany. U svítidel určuje světelný tok.
Maximální intenzita světla
Maximální svítivost je uvedena v kandelách v technických specifikacích zařízení. V praxi je však výhodnější pracovat s pojmem světelný tok. Světelný tok (v lumenech) se rovná součinu intenzity světla (v kandelách) a zdánlivého prostorového úhlu. Dvě diody LED se stejnou intenzitou světla vydávají různé světlo pod různým úhlem. Čím větší je úhel, tím větší je světelný tok. To je výhodnější pro výpočet osvětlovacích soustav.
Pokles napětí
Úbytek dopředného napětí je napětí, které dopadá na LED diodu, když je otevřená. Když ho znáte, můžete vypočítat napětí potřebné například k otevření řady světelných zdrojů.
Jak zjistit, na jaké napětí je LED dioda dimenzována
Nejjednodušší způsob, jak zjistit jmenovité napětí LED, je nahlédnout do referenčních knih. Pokud se však najde neoznačené zařízení neznámého původu, lze jej připojit k regulovanému zdroji a napětí plynule zvyšovat od nuly. Při určitém napětí bude LED dioda jasně blikat. Jedná se o provozní napětí článku. Při tomto testu je třeba mít na paměti několik nuancí:
- testovaný přístroj může mít vestavěný odpor a být konstruován pro dostatečně vysoké napětí (až 220 V) - ne každý napájecí zdroj má tento rozsah regulace;
- emise LED diody může ležet mimo viditelné spektrum (UV nebo IR) - pak není okamžik zapálení vizuálně zjistitelný (i když záře IR zařízení může být v některých případech viditelná prostřednictvím kamery chytrého telefonu);
- Prvek připojte ke zdroji stejnosměrného napětí při přísném dodržení polarity, jinak může snadno dojít k poškození LED diody zpětným napětím, které překročí kapacitu zařízení.
Pokud neznáte vývod prvku, raději zvyšte napětí na 3...3,5 V, pokud se LED nerozsvítila - napětí odstraňte, obraťte zapojení pólů zdroje a postup opakujte.
Jak zjistit polaritu LED diody
Existuje několik způsobů, jak určit polaritu vývodů.
- U bezolovnatých prvků (včetně COB) je polarita napájecího napětí vyznačena přímo na krytu - buď symboly, nebo blikáním na krytu.
- Vzhledem k tomu, že LED dioda má běžný p-n přechod, lze ji zkoumat multimetrem v režimu testování diod. Některé testery mají měřicí napětí dostatečné k zapálení LED diody. Správné připojení lze pak zkontrolovat vizuálně podle svitu prvku.
- Některá zařízení CCCP s kovovým krytem mají v oblasti katody klíč (výstupek).
- Vývod katody je delší. Pomocí této funkce lze identifikovat pouze nepájivé prvky. U použitých LED diod jsou svorky zkráceny a ohnuty pro libovolnou instalaci.
- Nakonec můžete zjistit polohu anoda a katoda je možné stejnou metodou, jakou se určuje napětí LED. Luminiscence je možná pouze tehdy, je-li prvek správně připojen - katoda k mínusu zdroje a anoda k plusu.
Vývoj technologií nestojí na místě. Před několika desetiletími byla LED dioda drahou hračkou pro laboratorní experimenty. Bez něj si dnes už těžko dokážeme představit život. Co bude dál - ukáže čas.
Související články:
