LED가 백열등을 빠르게 대체하고 있습니다. 그들의 위치가 흔들리지 않는 것처럼 보이는 거의 모든 영역에서. 반도체 소자의 경쟁 우위는 설득력이 있었습니다. 저렴한 비용, 긴 서비스 수명, 그리고 가장 중요한 것은 더 높은 효율성이었습니다. 램프의 효율은 5%를 넘지 않았지만 일부 LED 제조업체는 소비 전력의 최소 60%를 빛으로 전환한다고 선언합니다. 이 진술의 진실성은 마케터의 양심에 달려 있지만 반도체 요소의 소비자 속성의 급속한 발전은 의심의 여지가 없습니다.
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LED 란 무엇이며 어떻게 작동합니까?
LED(Light Emitting Diode)는 일반적인 반도체 다이오드크리스탈로 만든:
- 갈륨 비소, 인듐 인화물 또는 아연 셀레나이드 - 광학 범위 방출기용;
- 질화갈륨 - 자외선 범위 장치용;
- 황화납 - 적외선 범위에서 방사되는 요소용.
이러한 재료의 선택은 직접 전압이 인가될 때 다이오드의 pn 접합이 빛을 방출한다는 사실 때문입니다. 기존의 실리콘 또는 게르마늄 다이오드는 발광이 거의 없습니다.
LED 방출은 반도체 소자의 가열 정도와 관련이 없으며 전하 캐리어(전자와 정공)의 재결합 동안 한 에너지 준위에서 다른 에너지 준위로 전자가 전이되기 때문에 발생합니다. 결과 빛은 단색입니다.
이러한 방사선의 특성은 매우 좁은 스펙트럼이며 광 필터로 원하는 색상을 분리하기 어렵습니다. 그리고 이 제조 원리로 일부 발광 색상(흰색, 파란색)을 얻을 수 없습니다. 따라서 LED의 외부 표면이 인광체로 덮여 있고 그 발광이 p-n 접합(가시적이거나 UV 범위에 있을 수 있음)의 방출에 의해 시작되는 현재 널리 퍼져 있는 기술입니다.
LED 설계
LED는 원래 기존 다이오드와 같은 방식으로 설계되었습니다. 즉, pn 접합과 두 개의 리드입니다. 빛을 관찰할 수 있는 투명한 창이 있는 투명한 화합물 또는 금속으로 만들어진 몸체만. 그러나 그들은 장치 셸에 추가 요소를 구축하는 방법을 배웠습니다. 예를 들어, 저항기 - LED 켜기 외부 스트래핑 없이 필요한 전압(12V, 220V)의 회로에서. 또는 깜박이는 발광 요소를 생성하기 위한 분배기가 있는 발전기. 또한 본체는 pn 접합이 점화될 때 발광하는 형광체로 코팅되어 LED의 기능을 확장할 수 있었습니다.
무연 무선 소자로의 전환 추세는 LED를 떠나지 않았습니다. SMD 장치는 생산 기술의 이점으로 조명 기술에서 빠르게 시장 점유율을 확보하고 있습니다. 이러한 요소에는 리드가 없습니다. P-n 접합은 화합물로 채워지고 형광체로 코팅된 세라믹 베이스에 장착됩니다.접촉 패드를 통해 전압이 공급됩니다.
현재 조명 장치에는 COB 기술로 만든 LED가 장착되기 시작했습니다. 그것의 본질은 하나의 플레이트에 매트릭스로 연결된 여러 (2-3에서 수백) pn 접합이 장착된다는 것입니다. 모든 것 위에 단일 하우징(또는 SMD 모듈 형성)에 배치되고 형광체로 덮여 있습니다. 이 기술은 큰 전망을 가지고 있지만 다른 버전의 LED를 완전히 대체하지는 않을 것입니다.
어떤 종류의 LED가 있으며 어디에 사용됩니까?
광학 범위 LED는 표시 요소 및 조명 장치로 사용됩니다. 전문 분야마다 요구 사항이 다릅니다.
표시기 LED
표시기 LED의 역할은 장치의 상태(전원 공급 장치, 알람, 센서 작동 등)를 표시하는 것입니다. 이 분야에서는 p-n 접합 글로우가 있는 LED가 널리 사용됩니다. 형광체가 있는 기기는 사용이 금지된 것은 아니지만 특별한 점은 없습니다. 여기서 밝기는 처음이 아닙니다. 대비와 넓은 시야각이 우선입니다. 장치 패널에서 LED(진정한 구멍), 보드 - led 및 SMD를 사용했습니다.
조명 LED
반대로 조명의 경우 형광체를 포함하는 요소가 대부분 사용됩니다. 이것은 충분한 광속과 자연에 가까운 색상을 허용합니다. 이 영역의 출력 LED는 실제로 SMD 요소에 의해 압축됩니다. COB LED가 널리 사용됩니다.
별도의 범주에서 광학 또는 적외선 범위에서 신호를 전송하도록 설계된 장치를 할당할 수 있습니다. 예를 들어 가전 제품이나 보안 장치의 원격 제어 장치. 그리고 UV 요소는 소형 UV 소스(화폐 감지기, 생물학적 재료 등)에 사용할 수 있습니다.
LED의 주요 특성
다른 다이오드와 마찬가지로 LED에는 일반적인 "다이오드" 특성이 있습니다. 한계 매개변수, 초과하면 장치 고장:
- 최대 허용 순방향 전류;
- 최대 허용 순방향 전압;
- 최대 허용 역전압.
다른 특성은 "다이오드"에 따라 다릅니다.
빛의 색
발광 색상 - 이 매개변수는 광학 범위 LED의 특성을 나타냅니다. 대부분의 경우 등기구는 흰색으로 가벼운 온도. 표시등의 경우 눈에 보이는 색 영역 중 하나가 될 수 있습니다.
파장
이 매개변수는 이전 매개변수와 어느 정도 중복되지만 두 가지 예약이 있습니다.
- IR 및 UV 범위의 장치에는 가시 색상이 없으므로 이러한 특성은 복사 스펙트럼을 특성화하는 유일한 것입니다.
- 이 매개변수는 직접 방출이 있는 LED에 더 적합합니다. 인광체가 있는 요소는 넓은 대역에서 방출하므로 발광을 파장으로 명확하게 특성화할 수 없습니다(백색의 파장은 무엇입니까?).
따라서 방출된 파장의 파장은 다소 유익한 수치입니다.
전류 소비
소비 전류는 방출 밝기가 최적인 작동 전류입니다. 약간 초과하면 장치가 곧 고장 나지 않으며 이것이 최대 허용치와의 차이입니다. 그것을 낮추는 것도 바람직하지 않습니다. 방사선 강도가 떨어집니다.
힘
전력 소비 - 여기에서는 모든 것이 간단합니다. 직류에서는 단순히 인가된 전압에 의한 소비 전류의 곱입니다. 이 개념의 혼란은 조명 제조업체가 포장에 동일한 전력을 지정하여 만들어집니다. 백열 램프의 전력은 광속이 램프의 플럭스와 같습니다.
가시 입체각
가시 입체각은 광원의 중심에서 오는 원뿔로 가장 잘 표현됩니다. 이 매개변수는 원뿔이 열리는 각도와 같습니다. 표시기 LED의 경우 측면에서 경보가 트리거되는 방식을 결정합니다. 조명 요소의 경우 광속을 결정합니다.
최대 광도
장치의 기술 사양에서 최대 광도는 칸델라로 지정됩니다. 그러나 실제로는 광속의 개념으로 작동하는 것이 더 편리합니다. 광속(루멘 단위)은 겉보기 입체각에 의한 광도(칸델라 단위)의 곱과 같습니다. 동일한 광도를 가진 두 개의 LED는 다른 각도에서 다른 조명을 제공합니다. 각도가 클수록 광속이 커집니다. 이것은 조명 시스템을 계산하는 데 더 편리합니다.
전력 감소
순방향 전압 강하는 LED가 열렸을 때 LED에 떨어지는 전압입니다. 이를 알면 예를 들어 일련의 발광 소자를 여는 데 필요한 전압을 계산할 수 있습니다.
LED의 정격 전압을 확인하는 방법
LED의 정격 전압을 찾는 가장 쉬운 방법은 참고서를 참조하는 것입니다. 그러나 표시가없는 출처를 알 수없는 장치가있는 경우 조정 된 전원 공급 장치에 연결하고 전압을 0에서 부드럽게 올릴 수 있습니다. 특정 전압에서 LED가 밝게 깜박입니다. 이것은 요소의 작동 전압입니다. 이 테스트를 수행할 때 염두에 두어야 할 몇 가지 뉘앙스가 있습니다.
- 테스트 대상 장치는 저항이 내장되어 있고 충분히 높은 전압(최대 220V)용으로 설계되었을 수 있습니다. 모든 전원 공급 장치에 이러한 조정 범위가 있는 것은 아닙니다.
- LED의 방출은 스펙트럼의 가시 영역(UV 또는 IR) 밖에 있을 수 있습니다. 그러면 점화 순간을 시각적으로 감지할 수 없습니다(경우에 따라 IR 장치의 빛은 스마트폰 카메라를 통해 볼 수 있음).
- 극성을 엄격하게 준수하여 요소를 DC 전압 소스에 연결하십시오. 그렇지 않으면 장치의 기능을 초과하는 역 전압으로 LED를 쉽게 작동 중지시킬 수 있습니다.
요소의 핀이 확실하지 않은 경우 LED가 켜지지 않으면 전압을 3...3.5V로 높이는 것이 좋습니다. 전압을 제거하고 소스 극의 연결을 반대로 한 다음 절차를 반복하십시오.
LED의 극성을 찾는 방법
리드의 극성을 결정하는 몇 가지 방법이 있습니다.
- 무연 소자(COB 포함)의 경우 공급 전압의 극성이 케이스에 직접 표시됩니다(기호 또는 셸의 압정으로 표시됨).
- LED에는 공통 p-n 접합이 있으므로 다이오드 테스트 모드에서 멀티미터로 프로브할 수 있습니다. 일부 테스터에는 LED를 켜기에 충분한 측정 전압이 있습니다. 그런 다음 요소의 광선으로 올바른 연결을 시각적으로 확인할 수 있습니다.
- 금속 케이스에 들어 있는 일부 CCCP 기기에는 음극 근처에 키(돌출부)가 있었습니다.
- 리드 요소를 사용하면 음극 리드가 더 깁니다. 이 기능은 납땜되지 않은 요소만 식별할 수 있습니다. LED를 사용하면 핀이 짧아지고 구부러져 설치가 가능합니다.
- 마지막으로 위치를 알아보기 위해 양극과 음극 LED의 전압을 결정하는 데 사용되는 것과 동일한 방법으로 가능합니다. 발광은 요소가 제대로 켜져 있는 경우에만 가능합니다. 음극은 소스의 마이너스, 양극은 플러스입니다.
기술의 발전은 멈추지 않습니다. 수십 년 전만 해도 LED는 실험실 실험을 위한 값비싼 장난감이었습니다. 이제 그것이 없는 삶은 상상하기 어렵습니다. 다음에 무엇을 할 것인가 - 시간이 말해줄 것이다.
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