LED 正在迅速取代白熾燈 在他們的地位似乎不可動搖的幾乎所有領域。半導體元件的競爭優勢令人信服：成本低、使用壽命長，最重要的是效率更高。雖然燈的效率不超過 5%，但一些 LED 製造商宣稱將至少 60% 的電力轉換成光。這些說法的真實性仍然在營銷人員的良心上，但半導體元件的消費屬性的迅速發展不容置疑。
內容
什麼是 LED 及其工作原理
發光二極管（LED）是一種普通的 半導體二極管由水晶製成：
- 砷化鎵、磷化銦或硒化鋅 - 用於光學範圍發射器；
- 氮化鎵 - 用於紫外範圍設備；
- 硫化鉛 - 用於在紅外範圍內輻射的元素。
選擇這些材料是因為由它們製成的二極管的 p-n 結在施加直流電壓時會發光。傳統的矽或鍺二極管表現出非常少的發光。
LED 發射與半導體元件的加熱程度無關，它是由電荷載流子（電子和空穴）複合過程中電子從一個能級躍遷到另一個能級引起的。產生的光是單色的。
這種輻射的特點是光譜非常窄，很難用濾光片分離出所需的顏色。而採用這種製造原理的一些發光顏色（白色、藍色）是無法實現的。因此，目前廣泛使用的技術是 LED 的外表面覆蓋有磷光體，其發光是由 p-n 結的發射（可以是可見的或在 UV 範圍內）引發的。
LED的設計
LED 最初的設計方式與傳統二極管相同——一個 p-n 結和兩個引線。只有一個由透明化合物或金屬製成的帶有透明窗口的物體才能觀察到發光。但他們學會瞭如何在設備外殼中構建額外的元素。例如， 電阻器 - 打開 LED 在所需電壓（12 V、220 V）的電路中，無需外部捆綁。或帶有分隔器的發生器，以創建閃爍的發光元件。此外，主體塗有磷光體，當 p-n 結被點燃時會發光——因此它能夠擴展 LED 的功能。
轉向無鉛無線電元件的趨勢並沒有離開 LED。 SMD器件憑藉生產技術的優勢，在照明技術領域迅速獲得市場份額。這些元素沒有線索。 P-n 結安裝在陶瓷底座上，填充化合物並塗有熒光粉。通過接觸墊提供電壓。
目前，照明設備開始配備採用COB技術製造的LED。它的本質是在一塊板上安裝了幾個（從 2-3 到數百個）連接成矩陣的 p-n 結。最重要的是放置在單個外殼中（或形成 SMD 模塊）並覆蓋有熒光粉。這項技術前景廣闊，但不太可能完全取代其他版本的 LED。
存在哪些類型的 LED 以及它們的使用位置
光學範圍 LED 用作指示元件和照明設備。每個專業都有不同的要求。
LED 指示燈
LED 指示燈的任務是指示設備的狀態（電源、警報、傳感器驅動等）。具有p-n結髮光的LED廣泛用於該領域。帶有熒光粉的器件不禁止使用，但沒有特別之處。這裡的亮度不是第一位的。對比度和寬視角是首要任務。在設備面板上使用 LED（真孔），在板上 - LED 和 SMD。
照明 LED
相反，對於照明，主要使用帶有磷光體的元素。這允許足夠的光通量和接近自然的顏色。該區域的輸出 LED 實際上被 SMD 元件擠出。 COB LED 被廣泛使用。
在一個單獨的類別中，可以分配設計用於在光學或紅外範圍內傳輸信號的設備。例如，用於家用電器或安全設備的遠程控制設備。並且紫外線元件可用於緊湊型紫外線源（貨幣探測器、生物材料等）。
LED的主要特點
與任何二極管一樣，LED 具有一般的“二極管”特性。限制參數，超出會導致設備故障：
- 最大允許正向電流；
- 最大允許正向電壓；；
- 最大允許反向電壓。
其他特性是特定於“二極管”的。
輝光的顏色
發光顏色 - 此參數表徵 LED 的光學範圍。在大多數情況下，燈具是白色的，具有不同的 光溫度.對於指示燈可以是任何可見色域。
波長
這個參數在一定程度上重複了前一個參數，但有兩個保留：
- IR 和 UV 範圍內的設備沒有可見顏色，因此對它們而言，此特性是唯一表徵輻射光譜的特性；
- 此參數更適用於直接發射的 LED - 帶有磷光體的元素在寬波段中發射，因此它們的發光不能通過波長明確表徵（什麼波長可以是白色？）。
因此，發射波長的波長是一個相當有用的數字。
目前的消費
電流消耗是發射亮度最佳時的工作電流。如果稍微超過，設備不會很快發生故障 - 這是與最大允許值的差異。降低它也是不可取的 - 輻射強度會下降。
力量
功耗 - 這裡一切都很簡單。在直流電上，它只是電流消耗與所施加電壓的乘積。這個概念的混淆是由照明製造商製造的，在包裝上大量指定等效功率 - 白熾燈的功率，其光通量等於燈的通量。
可見立體角
可見立體角最好表示為來自光源中心的錐形。該參數等於圓錐的開口角度。對於指示燈 LED，它決定了從側面看到警報觸發的方式。對於照明元件，它決定了光通量。
最大光強
設備技術規範中的最大光強以坎德拉為單位指定。但在實踐中，用光通量的概念來操作更方便。光通量（以流明為單位）等於光強（以坎德拉為單位）與視立體角的乘積。兩個具有相同光強的 LED 在不同角度發出不同的光。角度越大，光通量越大。這對於計算照明系統更方便。
電壓下降
正向壓降是 LED 開路時落在 LED 上的電壓。知道了它，您可以計算打開一系列發光元件所需的電壓，例如。
如何知道 LED 的額定電壓
找出 LED 額定電壓的最簡單方法是查閱參考書。但是如果你得到一個來歷不明的設備沒有標記，你可以將它連接到穩壓電源，並從零平穩地升高電壓。在一定的電壓下，LED 會明亮地閃爍。這是元件的工作電壓。進行此測試時要記住幾個細微差別：
- 被測設備可能帶有內置電阻器並設計用於足夠高的電壓（高達 220 V） - 並非每個電源都有這樣的調節範圍；
- LED 的發射可能位於光譜的可見部分（UV 或 IR）之外 - 然後在視覺上無法檢測到點火時刻（儘管在某些情況下可以通過智能手機攝像頭看到 IR 設備的發光）；
- 將元件連接到嚴格遵守極性的直流電壓源，否則很容易在反向電壓下使 LED 停止工作，超出設備的能力。
如果您不確定元件的引腳，最好將電壓增加到 3...3.5V，如果 LED 不亮 - 移除電壓，將源極的連接反向並重複該過程。
如何找出LED的極性
有幾種方法可以確定引線的極性。
- 對於無鉛元件（包括 COB），電源電壓的極性直接在外殼上指示 - 通過符號或外殼上的大頭釘。
- 由於 LED 具有公共 p-n 結，因此可以在二極管測試模式下使用萬用表對其進行探測。一些測試儀的測量電壓足以點亮 LED。然後可以通過元件的發光目視檢查正確的連接。
- 一些金屬外殼中的 CCCP 儀器在陰極附近有一個鍵（突起）。
- 對於鉛元素，陰極引線更長。此功能只能識別未焊接的元件。對於使用過的 LED，引腳被縮短和彎曲以便以任何方式安裝。
- 最後，要查明位置 陽極和陰極 可以通過與確定 LED 電壓相同的方法來實現。只有當元件正確打開時才會發光 - 陰極連接到源的負極，陽極連接到正極。
技術的發展不會停滯不前。幾十年前，LED 是實驗室實驗的昂貴玩具。現在很難想像沒有它的生活。下一次會發生什麼——時間會證明一切。
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