LED-id tõrjuvad hõõglampe kiiresti välja Peaaegu kõikidel aladel, kus nende positsioon tundus kõigutamatu. Pooljuhtelementide konkurentsieelised olid veenvad: madal hind, pikk kasutusiga ja mis kõige tähtsam – suurem efektiivsus. Kui lampide efektiivsus ei ületanud 5%, siis mõned LED-tootjad deklareerivad, et valguseks muundatakse vähemalt 60% tarbitud elektrist. Nende väidete õigsus jääb turundajate südametunnistusele, kuid pooljuhtelementide tarbijaomaduste kiires arengus ei kahtle keegi.
Sisu
Mis on LED ja kuidas see töötab
Valgusdiood (LED) on tavaline pooljuhtdioodvalmistatud kristallidest:
- galliumarseniid, indiumfosfiid või tsinkseleniid - optilise ulatuse emitterite jaoks;
- Galliumnitriid - ultraviolettkiirgusega seadmete jaoks;
- pliisulfiid - infrapunakiirgust kiirgavate elementide jaoks.
Nende materjalide valik on tingitud sellest, et nendest valmistatud dioodide p-n ristmik kiirgab alalispinge rakendamisel valgust. Tavalistel räni- või germaaniumdioodidel on väga vähe luminestsentsi.
LED-kiirgus ei ole seotud pooljuhtelemendi kuumenemisastmega, seda põhjustab elektronide üleminek ühelt energiatasemelt teisele laengukandjate (elektronide ja aukude) rekombinatsiooni käigus. Saadud valgus on ühevärviline.
Sellise kiirguse eripära on väga kitsas spekter ja soovitud värvi on valgusfiltritega raske eraldada. Ja mõned helendavad värvid (valge, sinine) on selle tootmispõhimõttega kättesaamatud. Seetõttu on praegu laialt levinud tehnoloogia, kus LED-i välispind on kaetud fosforiga ja selle kuma initsieerib p-n-siirde emissioon (mis võib olla nähtav või UV-vahemikus).
LED-i disain
LED oli algselt konstrueeritud samamoodi nagu tavaline diood – p-n ristmik ja kaks juhet. Ainult läbipaistvast ühendist või metallist korpus, millel on läbipaistev aken, et jälgida sära. Kuid nad õppisid, kuidas seadme kesta täiendavaid elemente ehitada. Näiteks, Takistid - LED-i sisselülitamiseks vajaliku pingega (12 V, 220 V) vooluringis ilma välise rihmata. Või jaguriga generaator, et luua vilkuvaid valgust kiirgavaid elemente. Samuti kaeti kere fosforiga, mis p-n ristmiku süütamisel helendab – nii suutis see LED-ide võimalusi laiendada.
Pliivabadele raadioelementidele ülemineku trend pole LED-idest lahkunud. SMD-seadmed on kiiresti võitmas valgustehnika turuosa, mille eeliseks on tootmistehnoloogia. Nendel elementidel pole juhtmeid. P-n ristmik on paigaldatud keraamilisele alusele, täidetud seguga ja kaetud fosforiga.Pinge antakse läbi kontaktiplokkide.
Praegu hakati valgustusseadmeid varustama COB-tehnoloogia abil valmistatud LED-idega. Selle olemus seisneb selles, et ühele plaadile on paigaldatud mitu (alates 2-3 kuni sadadeni) maatriksisse ühendatud p-n ristmikku. Kõige peale asetatakse ühte korpusesse (või moodustatakse SMD-moodul) ja kaetakse fosforiga. Sellel tehnoloogial on suured väljavaated, kuid tõenäoliselt ei tõrju see LED-ide teisi versioone täielikult välja.
Milliseid LED-e on olemas ja kus neid kasutatakse
Optilise ulatusega LED-e kasutatakse näiduelementide ja valgustusseadmetena. Iga eriala jaoks on erinevad nõuded.
Indikaatori LED-id
Indikaatori LED-i ülesanne on näidata seadme olekut (toiteallikas, alarm, anduri käivitamine jne). Selles valdkonnas kasutatakse laialdaselt p-n-siirde helendusega LED-e. Fosforiga seadmeid ei ole keelatud kasutada, kuid erilist punkti pole. Siin pole heledus esikohal. Kontrastsus ja lai vaatenurk on prioriteetsed. Seadmete paneelidel kasutatakse LED-e (tõeline auk), tahvlitel - led ja SMD.
Valgustus LED-id
Valgustuse jaoks kasutatakse seevastu enamasti fosforiga elemente. See võimaldab piisavat valgusvoogu ja loomulikule lähedasi värve. Selle piirkonna väljund-LED-id pigistavad SMD elemendid praktiliselt välja. COB LED-e kasutatakse laialdaselt.
Eraldi kategooriasse saab eraldada seadmed, mis on ette nähtud signaalide edastamiseks optilises või infrapunases vahemikus. Näiteks kodumasinate kaugjuhtimisseadmete või turvaseadmete jaoks. Ja UV-elemente saab kasutada kompaktsete UV-allikate jaoks (valuutadetektorid, bioloogilised materjalid jne).
LED-ide peamised omadused
Nagu igal dioodil, on LED-idel üldised "dioodi" omadused. Piirparameetrid, mille ületamine põhjustab seadme rikke:
- maksimaalne lubatud edasivool;
- Maksimaalne lubatud päripinge;;
- Maksimaalne lubatud pöördpinge.
Muud omadused on "dioodi" spetsiifilised.
Sära värv
Luminestsentsi värvus – see parameeter iseloomustab optilise ulatuse LED-e. Enamasti on valgustid valged erinevate valguse temperatuur. Indikaatortuled võivad olla mis tahes nähtava värvigammaga.
Lainepikkus
See parameeter dubleerib teatud määral eelmist, kuid kahe reservatsiooniga:
- IR- ja UV-vahemikus olevatel seadmetel pole nähtavat värvi, nii et nende jaoks on see omadus ainus, mis iseloomustab kiirguse spektrit;
- see parameeter on rohkem rakendatav otsese emissiooniga LED-ide puhul - luminofooridega elemendid kiirgavad laias ribas, mistõttu nende luminestsentsi ei saa üheselt iseloomustada lainepikkuse järgi (mis lainepikkus võib olla valge värviga?).
Seetõttu on emiteeritud lainepikkuse lainepikkus üsna informatiivne näitaja.
Praegune kasutus
Voolutarve on töövool, mille juures emissiooni heledus on optimaalne. Kui seda veidi ületatakse, ei lagune seade niipea - ja see on erinevus maksimaalsest lubatust. Selle langetamine on samuti ebasoovitav - kiirguse intensiivsus langeb.
Võimsus
Energiatarve - siin on kõik lihtne. Alalisvoolu korral on see lihtsalt voolutarbimise ja rakendatud pinge korrutis. Segadust tekitavad selles kontseptsioonis valgustite tootjad, märkides pakendil suurel hulgal samaväärse võimsuse - hõõglampide võimsuse, mille valgusvoog on võrdne lambi vooga.
Nähtav ruuminurk
Nähtav ruuminurk on kõige paremini kujutatud valgusallika keskelt tuleva koonusena. See parameeter on võrdne koonuse avanemisnurgaga. Indikaator-LED-de puhul määrab see, kuidas häire käivitumist küljelt nähakse. Valguselementide puhul määrab see valgusvoo.
Maksimaalne valguse intensiivsus
Maksimaalne valguse intensiivsus seadme tehnilistes kirjeldustes on märgitud kandelates. Kuid praktikas on mugavam töötada valgusvoo kontseptsiooniga. Valgusvoog (luumenites) võrdub valguse intensiivsuse (kandelates) korrutisega näiva ruuminurgaga. Kaks sama valgustugevusega LED-i annavad erineva nurga all erinevat valgust. Mida suurem on nurk, seda suurem on valgusvoog. See on valgustussüsteemide arvutamiseks mugavam.
Pingelangus
Pingelangus on pinge, mis langeb LED-ile, kui see on avatud. Seda teades saate arvutada pinge, mis on vajalik näiteks valgust kiirgavate elementide seeria avamiseks.
Kuidas teada saada, millise pinge jaoks LED on mõeldud
Lihtsaim viis LED-i nimipinge väljaselgitamiseks on tutvuda teatmeteostega. Aga kui saite ilma märgistuseta tundmatu päritoluga seadme, saate selle ühendada reguleeritud toiteallikaga ja tõsta pinge sujuvalt nullist. Teatud pinge korral vilgub LED eredalt. See on elemendi tööpinge. Selle testi tegemisel tuleb meeles pidada mitmeid nüansse:
- testitav seade võib olla sisseehitatud takistiga ja mõeldud piisavalt kõrgele pingele (kuni 220 V) - igal toiteallikal pole sellist reguleerimisvahemikku;
- LED-i emissioon võib asuda väljaspool spektri nähtavat osa (UV või IR) - siis pole süütemoment visuaalselt tuvastatav (kuigi infrapunaseadme helendust on mõnel juhul näha läbi nutitelefoni kaamera);
- Ühendage element alalispingeallikaga, jälgides rangelt polaarsust, vastasel juhul on LED-i lihtne pöördpingega tööst välja viia, ületades seadme võimalusi.
Kui te pole elemendi tihvtis kindel, siis on parem tõsta pinge 3...3,5V-ni, kui LED ei süttinud - eemaldage pinge, pöörake lähtepostide ühendus ümber ja korrake protseduuri.
Kuidas teada saada LED-i polaarsust
Juhtmete polaarsuse määramiseks on mitu meetodit.
- Juhtmeteta elementide (sh COB-de) korral näidatakse toitepinge polaarsust otse korpusel - sümbolite või kesta klemmidega.
- Kuna LED-il on ühine p-n-siirde, saab seda diooditestirežiimis multimeetriga sondeerida. Mõnel testijal on LED-i valgustamiseks piisav mõõtepinge. Seejärel saab õiget ühendust visuaalselt elemendi sära järgi kontrollida.
- Mõnel metallkorpuses oleval CCCP-instrumendil oli katoodi lähedal võti (eend).
- Pliielementide puhul on katoodi juhe pikem. Selle funktsiooni abil saab tuvastada ainult jootmata elemente. Kasutatud LED-ide puhul on tihvtid lühendatud ja painutatud paigaldamiseks mis tahes viisil.
- Lõpuks, et teada saada asukoht anood ja katood on võimalik sama meetodiga, mida kasutatakse LED-i pinge määramiseks. Luminestsents on võimalik ainult siis, kui element on korralikult sisse lülitatud - katood allika miinusesse, anood plussi.
Tehnoloogia areng ei seisa paigal. Mõned aastakümned tagasi oli LED laborikatsete jaoks kallis mänguasi. Nüüd on raske elu ilma selleta ette kujutada. Mis saab järgmiseks - aeg näitab.
Seotud artiklid:
