LED dengan cepat menggantikan lampu pijar Di hampir semua wilayah di mana posisi mereka tampak tak tergoyahkan. Keunggulan kompetitif elemen semikonduktor sangat meyakinkan: biaya rendah, masa pakai yang lama, dan, yang paling penting, efisiensi yang lebih tinggi. Sementara lampu tidak memiliki efisiensi lebih dari 5%, beberapa produsen LED menyatakan konversi menjadi cahaya setidaknya 60% dari listrik yang dikonsumsi. Kebenaran pernyataan ini tetap pada hati nurani para pemasar, tetapi perkembangan pesat sifat konsumen elemen semikonduktor tidak diragukan lagi.
Isi
Apa itu LED dan cara kerjanya
Sebuah dioda pemancar cahaya (LED) adalah biasa dioda semikonduktorterbuat dari kristal:
- gallium arsenide, indium phosphide atau zinc selenide - untuk pemancar jarak optik;
- Gallium nitrida - untuk perangkat rentang ultraviolet;
- timbal sulfida - untuk unsur-unsur yang memancar dalam kisaran inframerah.
Pilihan bahan-bahan ini disebabkan oleh fakta bahwa sambungan p-n dioda yang terbuat darinya memancarkan cahaya ketika tegangan langsung diterapkan. Dioda silikon atau germanium konvensional menunjukkan pendaran yang sangat sedikit.
Emisi LED tidak terkait dengan derajat pemanasan elemen semikonduktor, hal ini disebabkan oleh transisi elektron dari satu tingkat energi ke tingkat energi lainnya selama rekombinasi pembawa muatan (elektron dan hole). Cahaya yang dihasilkan bersifat monokromatik.
Keunikan radiasi tersebut adalah spektrum yang sangat sempit, dan sulit untuk mengisolasi warna yang diinginkan dengan filter cahaya. Dan beberapa warna cahaya (putih, biru) dengan prinsip pembuatan ini tidak dapat dicapai. Oleh karena itu, saat ini teknologi yang tersebar luas di mana permukaan luar LED ditutupi dengan fosfor dan pancarannya dimulai oleh emisi p-n junction (yang dapat terlihat atau dalam rentang UV).
Desain LED
LED pada awalnya dirancang dengan cara yang sama seperti dioda konvensional - sambungan p-n dan dua sadapan. Hanya tubuh yang terbuat dari senyawa transparan atau logam dengan jendela transparan untuk mengamati cahaya. Tapi mereka belajar bagaimana membangun elemen tambahan ke dalam shell perangkat. Sebagai contoh, Resistor - untuk menyalakan LED di sirkuit tegangan yang diperlukan (12 V, 220 V) tanpa pengikat eksternal. Atau generator dengan pembagi untuk membuat elemen pemancar cahaya yang berkedip. Selain itu, bodinya dilapisi dengan fosfor, yang bersinar saat sambungan p-n dinyalakan - sehingga mampu memperluas kemampuan LED.
Tren beralih ke elemen radio bebas timah tidak meninggalkan LED. Perangkat SMD dengan cepat mendapatkan pangsa pasar dalam teknologi pencahayaan, dengan keunggulan teknologi produksi. Elemen-elemen ini tidak memiliki petunjuk. Sambungan P-n dipasang di atas dasar keramik, diisi dengan senyawa dan dilapisi dengan fosfor.Tegangan disuplai melalui bantalan kontak.
Saat ini, perangkat penerangan mulai dilengkapi dengan LED yang dibuat dengan teknologi COB. Intinya adalah bahwa pada satu pelat dipasang beberapa (dari 2-3 hingga ratusan) sambungan p-n yang terhubung dalam matriks. Di atas semuanya ditempatkan dalam satu wadah (atau membentuk modul SMD) dan ditutupi dengan fosfor. Teknologi ini memiliki prospek yang bagus, tetapi tidak mungkin sepenuhnya menggantikan versi LED lainnya.
Jenis LED apa yang ada dan di mana mereka digunakan
LED rentang optik digunakan sebagai elemen indikasi dan sebagai perangkat penerangan. Untuk setiap spesialisasi ada persyaratan yang berbeda.
LED indikator
Tugas LED indikator adalah untuk menunjukkan status perangkat (catu daya, alarm, aktuasi sensor, dll.). LED dengan p-n junction glow banyak digunakan di bidang ini. Perangkat dengan fosfor tidak dilarang untuk digunakan, tetapi tidak ada poin khusus. Di sini kecerahan bukan di tempat pertama. Kontras dan sudut pandang lebar adalah prioritas. Pada panel perangkat digunakan led (lubang sejati), pada papan - led dan SMD.
LED pencahayaan
Untuk penerangan, sebaliknya, sebagian besar elemen dengan fosfor digunakan. Hal ini memungkinkan fluks bercahaya yang cukup dan warna mendekati alami. LED keluaran dari area ini praktis diperas oleh elemen SMD. COB LED banyak digunakan.
Dalam kategori terpisah dapat dialokasikan perangkat yang dirancang untuk mengirimkan sinyal dalam rentang optik atau inframerah. Misalnya untuk perangkat remote control untuk peralatan rumah tangga atau untuk perangkat keamanan. Dan elemen UV dapat digunakan untuk sumber UV kompak (detektor mata uang, bahan biologis, dll.).
Karakteristik utama dari LED
Seperti dioda lainnya, LED memiliki karakteristik umum "dioda". Batasi parameter, yang kelebihannya menyebabkan kegagalan perangkat:
- arus maju maksimum yang diijinkan;
- Tegangan maju maksimum yang diijinkan;;
- Tegangan balik maksimum yang diizinkan.
Karakteristik lainnya adalah spesifik "dioda".
Warna bercahaya
Warna pendaran - parameter ini mencirikan LED rentang optik. Dalam kebanyakan kasus, luminer berwarna putih dengan perbedaan suhu cahaya. Untuk lampu indikator dapat berupa gamut warna yang terlihat.
Panjang gelombang
Parameter ini sampai batas tertentu menduplikasi yang sebelumnya, tetapi dengan dua reservasi:
- perangkat dalam rentang IR dan UV tidak memiliki warna yang terlihat, jadi bagi mereka karakteristik ini adalah satu-satunya yang mencirikan spektrum radiasi;
- parameter ini lebih berlaku untuk LED dengan emisi langsung - elemen dengan fosfor memancarkan dalam pita lebar, sehingga pendarannya tidak dapat dicirikan dengan jelas oleh panjang gelombang (panjang gelombang apa yang bisa dalam warna putih?).
Oleh karena itu, panjang gelombang dari panjang gelombang yang dipancarkan adalah angka yang cukup informatif.
Konsumsi saat ini
Konsumsi saat ini adalah arus operasi di mana kecerahan emisi optimal. Jika sedikit terlampaui, perangkat tidak akan segera rusak - dan ini adalah perbedaan dari maksimum yang diizinkan. Menurunkannya juga tidak diinginkan - intensitas radiasi akan turun.
Kekuasaan
Konsumsi daya - di sini semuanya sederhana. Pada arus searah itu hanyalah produk dari konsumsi arus dengan tegangan yang diterapkan. Kebingungan dalam konsep ini dibuat oleh produsen pencahayaan, yang menentukan pada kemasan dalam jumlah besar kekuatan setara - kekuatan lampu pijar, fluks bercahaya yang sama dengan fluks lampu.
Sudut padat yang terlihat
Sudut padat yang terlihat paling baik direpresentasikan sebagai kerucut yang berasal dari pusat sumber cahaya. Parameter ini sama dengan sudut pembukaan kerucut. Untuk LED indikator, ini menentukan bagaimana pemicu alarm akan dilihat dari samping. Untuk elemen iluminasi, ini menentukan fluks luminous.
Intensitas cahaya maksimum
Intensitas cahaya maksimum dalam spesifikasi teknis perangkat ditentukan dalam candela. Namun dalam praktiknya lebih mudah dioperasikan dengan konsep fluks bercahaya. Fluks bercahaya (dalam lumen) sama dengan hasil kali intensitas cahaya (dalam candela) dengan sudut padat yang tampak. Dua LED dengan intensitas cahaya yang sama memberikan cahaya yang berbeda pada sudut yang berbeda. Semakin besar sudut, semakin besar fluks bercahaya. Ini lebih nyaman untuk menghitung sistem pencahayaan.
penurunan tegangan
Jatuh tegangan maju adalah tegangan yang jatuh pada LED saat LED terbuka. Mengetahuinya, Anda dapat menghitung tegangan yang diperlukan untuk membuka serangkaian elemen pemancar cahaya, misalnya.
Bagaimana cara mengetahui voltase apa yang dinilai untuk LED?
Cara termudah untuk mengetahui tegangan pengenal LED adalah dengan membaca buku referensi. Tetapi jika Anda mendapatkan perangkat yang tidak diketahui asalnya tanpa tanda, Anda dapat menghubungkannya ke catu daya yang diatur dan dengan lancar menaikkan tegangan dari nol. Pada tegangan tertentu LED akan berkedip terang. Ini adalah tegangan kerja elemen. Ada beberapa nuansa yang perlu diingat saat melakukan tes ini:
- perangkat yang diuji mungkin dengan resistor built-in dan dirancang untuk tegangan yang cukup tinggi (hingga 220 V) - tidak setiap catu daya memiliki rentang pengaturan seperti itu;
- emisi LED mungkin berada di luar bagian spektrum yang terlihat (UV atau IR) - maka momen penyalaan tidak dapat dideteksi secara visual (walaupun cahaya perangkat IR dalam beberapa kasus dapat dilihat melalui kamera smartphone);
- Hubungkan elemen ke sumber tegangan DC dengan kepatuhan ketat terhadap polaritas, jika tidak, mudah untuk mengeluarkan LED dari operasi dengan tegangan balik, melebihi kemampuan perangkat.
Jika Anda tidak yakin tentang pin elemen, lebih baik untuk meningkatkan tegangan menjadi 3...3.5V, jika LED tidak menyala - lepaskan tegangan, balikkan sambungan kutub sumber dan ulangi prosedur.
Cara mengetahui polaritas LED
Ada beberapa metode untuk menentukan polaritas lead.
- Dengan elemen tanpa timbal (termasuk COB), polaritas tegangan suplai ditunjukkan langsung pada kasing - dengan simbol atau dengan paku payung pada cangkang.
- Karena LED memiliki sambungan p-n yang sama, LED dapat diperiksa dengan multimeter dalam mode uji dioda. Beberapa penguji memiliki tegangan pengukuran yang cukup untuk menyalakan LED. Kemudian koneksi yang benar dapat diperiksa secara visual dengan cahaya elemen.
- Beberapa instrumen CCCP dalam wadah logam memiliki kunci (tonjolan) di dekat katoda.
- Dengan elemen timbal, timbal katoda lebih panjang. Hanya elemen yang tidak disolder yang dapat diidentifikasi oleh fitur ini. Dengan LED bekas, pin dipersingkat dan ditekuk untuk pemasangan dengan cara apa pun.
- Terakhir, untuk mengetahui lokasi anoda dan katoda dimungkinkan dengan metode yang sama yang digunakan untuk menentukan tegangan LED. Pendaran hanya akan mungkin jika elemen dihidupkan dengan benar - katoda ke sumber minus, anoda ke plus.
Perkembangan teknologi tidak tinggal diam. Beberapa dekade yang lalu, LED adalah mainan mahal untuk eksperimen laboratorium. Sekarang sulit membayangkan hidup tanpanya. Apa yang akan terjadi selanjutnya - waktu akan memberi tahu.
Artikel terkait:
