LED diode hitro izpodrivajo žarnice z žarilno nitko Skoraj na vseh področjih, kjer se je njihov položaj zdel neomajen. Konkurenčne prednosti polprevodniških elementov so bile prepričljive: nizki stroški, dolga življenjska doba in, kar je najpomembnejše, večji izkoristek. Medtem ko sijalke niso imele več kot 5-odstotnega izkoristka, nekateri proizvajalci LED navajajo pretvorbo v svetlobo vsaj 60 % porabljene električne energije. Resničnost teh izjav ostaja na vesti tržnikov, vendar nihče ne dvomi o hitrem razvoju potrošniških lastnosti polprevodniških elementov.
Vsebina
Kaj je LED in kako deluje
Svetleča dioda (LED) je navadna polprevodniška diodaiz kristalov:
- galijev arzenid, indijev fosfid ali cinkov selenid - za oddajnike optičnega območja;
- Galijev nitrid - za naprave ultravijoličnega območja;
- svinčev sulfid - za elemente, ki sevajo v infrardečem območju.
Izbira teh materialov je posledica dejstva, da p-n spoj diod iz njih oddaja svetlobo ob uporabi enosmerne napetosti. Konvencionalne silicijeve ali germanijeve diode kažejo zelo malo luminiscence.
Emisija LED ni povezana s stopnjo segretosti polprevodniškega elementa, nastane zaradi prehoda elektronov z enega energijskega nivoja na drugega med rekombinacijo nosilcev naboja (elektronov in lukenj). Nastala svetloba je enobarvna.
Posebnost takšnega sevanja je zelo ozek spekter, s svetlobnimi filtri pa je težko izolirati želeno barvo. In nekatere svetleče barve (bela, modra) s tem principom izdelave so nedosegljive. Zato je trenutno zelo razširjena tehnologija, pri kateri je zunanja površina LED diode prekrita s fosforjem, njen sijaj pa sproži emisija p-n spoja (ki je lahko viden ali v UV območju).
Dizajn LED
LED je bila prvotno zasnovana na enak način kot običajna dioda - p-n spoj in dva vodnika. Samo telo iz prozorne spojine ali kovine s prozornim okencem za opazovanje sijaja. Naučili pa so se, kako v lupino naprave vgraditi dodatne elemente. na primer Upori - za vklop LED v tokokrogu zahtevane napetosti (12 V, 220 V) brez zunanjega jermena. Ali generator z delilnikom za ustvarjanje utripajočih svetlobnih elementov. Prav tako je bilo ohišje prevlečeno s fosforjem, ki sveti, ko se prižge p-n spoj - tako je lahko razširil zmogljivosti LED.
Trend prehoda na radijske elemente brez svinca ni zapustil LED. Naprave SMD hitro pridobivajo tržni delež v tehnologiji razsvetljave, s prednostjo proizvodne tehnologije. Ti elementi nimajo vodnikov. P-n spoj je nameščen na keramično podlago, napolnjeno s spojino in prevlečeno s fosforjem.Napetost se napaja preko kontaktnih ploščic.
Trenutno so svetlobne naprave začele opremljati z LED diodami, izdelanimi s tehnologijo COB. Bistvo je, da je na eni plošči nameščenih več (od 2-3 do sto) p-n stičišč, povezanih v matriko. Na vrhu je vse nameščeno v enem ohišju (ali oblikovanem SMD modulu) in prekrito s fosforjem. Ta tehnologija ima velike možnosti, vendar je malo verjetno, da bo popolnoma izpodrinila druge različice LED.
Kakšne vrste LED diod obstajajo in kje se uporabljajo
LED diode optičnega območja se uporabljajo kot indikatorski elementi in kot svetlobne naprave. Za vsako posebnost obstajajo različne zahteve.
LED indikatorji
Naloga indikatorske LED je prikazovanje stanja naprave (napajanje, alarm, aktiviranje senzorja itd.). Na tem področju se pogosto uporabljajo LED diode s sijem p-n spoja. Naprave s fosforjem niso prepovedane za uporabo, vendar ni nobene posebne točke. Tukaj svetlost ni na prvem mestu. Kontrast in širok vidni kot sta prioriteta. Na ploščah naprav so uporabljene led (prave luknje), na ploščah - led in SMD.
Osvetlitev LED
Nasprotno pa se za osvetlitev večinoma uporabljajo elementi s fosforjem. To omogoča zadosten svetlobni tok in barve, ki so blizu naravnim. Izhodne LED diode iz tega območja so praktično iztisnjene s SMD elementi. COB LED se pogosto uporabljajo.
V ločeni kategoriji je mogoče dodeliti naprave, namenjene prenosu signalov v optičnem ali infrardečem območju. Na primer za naprave za daljinsko upravljanje gospodinjskih aparatov ali za varnostne naprave. UV-elementi se lahko uporabljajo za kompaktne vire UV (detektorji valut, biološki materiali itd.).
Glavne značilnosti LED
Kot vsaka dioda imajo tudi LED diode splošne, "diodne" lastnosti. Mejni parametri, katerih presežek povzroči okvaro naprave:
- največji dovoljeni prednji tok;
- Največja dovoljena napetost naprej;;
- Največja dovoljena povratna napetost.
Druge značilnosti so specifične za "diode".
Barva sijaja
Barva luminiscence - ta parameter označuje optični obseg LED. V večini primerov so svetilke bele z različnimi temperatura svetlobe. Za indikatorske lučke je lahko katera koli vidna barvna lestvica.
Valovna dolžina
Ta parameter do neke mere podvaja prejšnjega, vendar z dvema pridržkoma:
- naprave v IR in UV območju nimajo vidne barve, zato je za njih ta lastnost edina, ki označuje spekter sevanja;
- ta parameter je bolj uporaben za LED diode z direktno emisijo - elementi s fosforjem sevajo v širokem pasu, zato njihovega luminescence ni mogoče nedvoumno označiti z valovno dolžino (kakšna valovna dolžina je lahko v beli barvi?).
Zato je valovna dolžina oddane valovne dolžine precej informativna številka.
Trenutna poraba
Poraba toka je obratovalni tok, pri katerem je svetlost sevanja optimalna. Če je nekoliko presežena, se naprava ne bo kmalu pokvarila - in to je razlika od največje dovoljene. Znižanje je tudi nezaželeno - intenzivnost sevanja bo padla.
Moč
Poraba energije - tukaj je vse preprosto. Pri enosmernem toku je preprosto produkt porabe toka in uporabljene napetosti. Zmedo v tem konceptu povzročajo proizvajalci razsvetljave, ki na embalaži v velikem številu navedejo ekvivalentno moč - moč žarnic z žarilno nitko, katerih svetlobni tok je enak toku žarnice.
Vidni prostorni kot
Vidni prostorski kot je najbolje predstavljen kot stožec, ki prihaja iz središča svetlobnega vira. Ta parameter je enak kotu odpiranja stožca. Za indikatorske LED diode določa, kako bo proženje alarma vidno s strani. Pri svetlečih elementih določa svetlobni tok.
Največja jakost svetlobe
Največja jakost svetlobe v tehničnih specifikacijah naprave je navedena v kandelah. Toda v praksi je bolj priročno delovati s konceptom svetlobnega toka. Svetlobni tok (v lumnih) je enak zmnožku svetlobne jakosti (v kandelah) z navideznim prostorskim kotom. Dve LED z enako intenzivnostjo svetlobe dajeta različno svetlobo pod različnimi koti. Večji kot je, večji je svetlobni tok. To je bolj priročno za izračun sistemov razsvetljave.
Padec napetosti
Padec napetosti naprej je napetost, ki pade na LED, ko je ta odprta. Če ga poznate, lahko na primer izračunate napetost, potrebno za odpiranje niza svetlobnih elementov.
Kako vedeti, za kakšno napetost je LED dioda
Najlažji način, da ugotovite nazivno napetost LED, je, da se obrnete na referenčne knjige. Če pa ste dobili napravo neznanega izvora brez oznake, jo lahko priključite na regulirano napajanje in gladko dvignete napetost od nič. Pri določeni napetosti bo LED močno utripala. To je delovna napetost elementa. Pri izvajanju tega testa je treba upoštevati več odtenkov:
- testirana naprava je lahko z vgrajenim uporom in zasnovana za dovolj visoko napetost (do 220 V) - nima vsak napajalnik takšnega regulacijskega območja;
- sevanje LED lahko leži izven vidnega dela spektra (UV ali IR) – takrat trenutka vžiga ni mogoče vizualno zaznati (čeprav je sij IR naprave v nekaterih primerih mogoče videti skozi kamero pametnega telefona);
- Element priključite na vir enosmerne napetosti s strogim upoštevanjem polarnosti, sicer je LED enostavno izklopiti z obratno napetostjo, ki presega zmogljivosti naprave.
Če niste prepričani o zatiču elementa, je bolje povečati napetost na 3...3,5 V, če LED ni zasvetila - odstranite napetost, obrnite povezavo polov vira in ponovite postopek.
Kako ugotoviti polariteto LED
Obstaja več načinov za določanje polarnosti vodnikov.
- Pri brezvodnih elementih (vključno s COB) je polarnost napajalne napetosti označena neposredno na ohišju - s simboli ali žebljički na ohišju.
- Ker ima LED dioda skupni p-n spoj, jo je mogoče preizkusiti z multimetrom v načinu za testiranje diod. Nekateri testerji imajo merilno napetost, ki zadostuje za osvetlitev LED. Potem lahko pravilno povezavo preverite vizualno s sijajem elementa.
- Nekateri instrumenti CCCP v kovinskem ohišju so imeli ključ (izboklino) blizu katode.
- Pri svinčenih elementih je katodni vod daljši. Po tej funkciji je mogoče prepoznati samo nespajkane elemente. Pri rabljenih LED diodah se zatiči skrajšajo in kakorkoli upognejo za vgradnjo.
- Končno, da bi ugotovili lokacijo anoda in katoda je mogoče z isto metodo, ki se uporablja za določanje napetosti LED. Luminescenca bo mogoča le, če je element pravilno vklopljen - katoda na minus vira, anoda na plus.
Razvoj tehnologije ne miruje. Pred nekaj desetletji je bila LED draga igrača za laboratorijske poskuse. Zdaj si je težko predstavljati življenje brez njega. Kaj bo naprej - bo pokazal čas.
Povezani članki:
