LED は急速に白熱灯に取って代わりつつあります 彼らの立場が揺るぎないように見えたほとんどすべての分野で。低コスト、長寿命、そして最も重要な高効率など、半導体素子の競争上の優位性は説得力がありました。ランプの効率は 5% を超えることはありませんでしたが、一部の LED メーカーは、消費電力の少なくとも 60% を光に変換すると宣言しています。これらの声明の信憑性はマーケティング担当者の良心に残っていますが、半導体素子の消費者向け特性の急速な発展は疑いの余地がありません。
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LEDとは何ですか？
発光ダイオード（LED）は普通の 半導体ダイオードクリスタルから作られた:
- ガリウム砒素、リン化インジウムまたはセレン化亜鉛 - 光範囲エミッタ用。
- 窒化ガリウム - 紫外線範囲のデバイス用。
- 硫化鉛 - 赤外線範囲で放射する元素用。
これらの材料の選択は、直流電圧が印加されると、それらで作られたダイオードの pn 接合が発光するという事実によるものです。従来のシリコンまたはゲルマニウム ダイオードは、ほとんど発光しません。
LED 発光は、半導体素子の加熱の程度とは関係がなく、電荷担体 (電子と正孔) の再結合中に、あるエネルギー準位から別のエネルギー準位への電子の遷移によって引き起こされます。結果として得られる光は単色です。
このような放射線の特徴は非常に狭いスペクトルであり、光フィルターで目的の色を分離することは困難です。そして、この製造原理では達成できないいくつかのグローカラー (白、青) があります。そのため、現在普及している技術では、LED の外面が蛍光体で覆われ、その発光は pn 接合 (可視または UV 範囲) の発光によって開始されます。
LEDの設計
LED は元々、従来のダイオードと同じように設計されていました。つまり、pn 接合と 2 つのリードです。透明な化合物または金属で作られた本体のみに、光を観察するための透明な窓が付いています。しかし、彼らは追加の要素をデバイス シェルに組み込む方法を学びました。例えば、 抵抗器 - LED をオンにする 外部ストラップなしで、必要な電圧（12 V、220 V）の回路で。または、点滅する発光要素を作成するための仕切り付きの発電機。また、ボディには蛍光体がコーティングされており、pn ジャンクションが点灯すると発光します。これにより、LED の機能を拡張することができました。
鉛フリー無線素子への切り替えの傾向は、LED から離れていません。 SMD デバイスは、生産技術の優位性を利用して、照明技術の市場シェアを急速に獲得しています。これらの要素にはリードがありません。 P-n ジャンクションはセラミック ベースに取り付けられ、化合物が充填され、蛍光体でコーティングされています。電圧はコンタクトパッドを介して供給されます。
現在、照明器具にはCOB技術で作られたLEDが搭載され始めています。その本質は、1つのプレートにいくつか（2〜3から数百）のpn接合がマトリックスに接続されていることです。すべての上に単一のハウジング (または形成された SMD モジュール) に配置され、蛍光体で覆われています。この技術には大きな可能性がありますが、他のバージョンの LED を完全に置き換えることはまずありません。
どのような種類の LED が存在し、どこで使用されているか
光範囲 LED は、表示要素および照明デバイスとして使用されます。専門分野ごとに異なる要件があります。
インジケータ LED
インジケータ LED の役割は、デバイスの状態 (電源、アラーム、センサー作動など) を示すことです。この分野では、pn ジャンクション グローを備えた LED が広く使用されています。蛍光体を使用したデバイスの使用は禁止されていませんが、特別なポイントはありません。ここではそもそも明るさがありません。コントラストと広い視野角が優先されます。 LED（真の穴）を使用するデバイスのパネル、ボード上 - LEDおよびSMD。
照明用LED
それどころか、照明には、主に蛍光体を含む要素が使用されます。これにより、十分な光束と自然に近い色が得られます。この領域からの出力 LED は、SMD 要素によって実質的に絞り出されます。 COB LEDは広く使用されています。
別のカテゴリには、光または赤外線範囲で信号を送信するように設計されたデバイスを割り当てることができます。例えば、家電製品のリモコンやセキュリティ機器など。また、UV 素子はコンパクトな UV 光源 (通貨検出器、生体材料など) に使用できます。
LEDの主な特徴
他のダイオードと同様に、LED には一般的な「ダイオード」特性があります。パラメータを制限します。これを超えるとデバイスの故障につながります。
- 最大許容順電流;
- 最大許容順方向電圧;;
- 最大許容逆電圧。
他の特性は「ダイオード」固有です。
輝きの色
発光色 - このパラメーターは、LED の光学範囲を特徴付けます。ほとんどの場合、照明器具は白で、さまざまな色があります 光の温度.インジケータ ライトの場合、可視色域のいずれかにすることができます。
波長
このパラメーターは、前のものとある程度重複していますが、2 つの予約があります。
- IR および UV 範囲のデバイスには目に見える色がないため、この特性は放射のスペクトルを特徴付ける唯一のものです。
- このパラメーターは、直接発光の LED により適しています。蛍光体を含む要素は広帯域で発光するため、それらのルミネセンスを波長で明確に特徴付けることができません (白色で可能な波長は何ですか?)。
したがって、放出される波長の波長は、かなり有益な数値です。
消費電流
消費電流は発光の明るさが最適となる動作電流です。それをわずかに超えると、デバイスはすぐに故障しません。これが最大許容値との差です。それを下げることも望ましくありません-放射線の強度が低下します。
力
消費電力 - ここではすべてが簡単です。直流では、単純に消費電流と印加電圧の積です。この概念の混乱は、照明の製造業者によって行われ、パッケージに相当する電力、つまり光束がランプの光束に等しい白熱灯の電力を多数指定しています。
可視立体角
可視立体角は、光源の中心から来る円錐として最もよく表されます。このパラメータは、円錐の開口角度に等しくなります。インジケータ LED の場合、アラームのトリガーが側面からどのように見えるかを決定します。照明要素の場合、光束を決定します。
最大光度
デバイスの技術仕様の最大光強度はカンデラで指定されています。しかし実際には、光束の概念で操作する方が便利です。光束 (ルーメン単位) は、光強度 (カンデラ単位) と見かけの立体角の積に等しくなります。同じ光度の 2 つの LED は、異なる角度で異なる光を提供します。角度が大きいほど、光束が大きくなります。これは、照明システムの計算に便利です。
電圧降下
順方向電圧降下は、LED が開いているときに LED にかかる電圧です。それがわかれば、たとえば、一連の発光素子を開くのに必要な電圧を計算できます。
LEDの定格電圧を知る方法
LED の定格電圧を調べる最も簡単な方法は、参考書を参照することです。ただし、マーキングのない出所不明のデバイスを入手した場合は、それを安定化電源に接続して、電圧をゼロからスムーズに上げることができます。特定の電圧で LED が明るく点滅します。これは素子の動作電圧です。このテストを行う際に留意すべきいくつかのニュアンスがあります。
- テスト対象のデバイスには抵抗が組み込まれており、十分に高い電圧 (最大 220 V) 用に設計されている場合があります。すべての電源にそのような調整範囲があるわけではありません。
- LED の発光は、スペクトルの可視部分 (UV または IR) の外側にある可能性があります。その場合、点火の瞬間は視覚的に検出できません (ただし、場合によっては、IR デバイスの輝きがスマートフォンのカメラで確認できます)。
- 極性を厳守してエレメントを DC 電圧源に接続してください。そうしないと、デバイスの能力を超えて逆電圧で LED が動作しなくなります。
要素のピンがわからない場合、LED が点灯しない場合は、電圧を 3...3.5V に上げることをお勧めします。電圧を取り除き、電源極の接続を逆にして、手順を繰り返します。
LEDの極性を調べる方法
リードの極性を決定する方法はいくつかあります。
- リードレス エレメント (COB を含む) では、電源電圧の極性がケースに直接示されます (シンボルまたはシェルの鋲で)。
- LED には共通の p-n ジャンクションがあるため、ダイオード テスト モードでマルチメータを使用してプローブすることができます。一部のテスターは、LED を点灯させるのに十分な測定電圧を備えています。その後、要素のグローによって正しい接続を視覚的に確認できます。
- 金属ケースに入った一部の CCCP 器具には、カソードの近くにキー (突起) がありました。
- リードエレメントを使用すると、カソードリードが長くなります。この機能によって識別できるのは、はんだ付けされていない要素のみです。中古のLEDは、ピンを短くしたり、曲げたりして取り付けます。
- 最後に、の場所を見つけるために、 陽極と陰極 LEDの電圧を決定するために使用されるのと同じ方法で可能です。ルミネッセンスは、要素が適切にオンになっている場合にのみ可能です-カソードをソースのマイナスに、アノードをプラスに。
技術の発展は止まらない。数十年前、LED は実験用の高価なおもちゃでした。今ではそれなしの生活を想像するのは難しいです。次に何が起こるか - 時間が教えてくれます。
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