Светодиоды принципы работы виды характеристики области применения: Интернет-магазин товаров Arlight: светодиодные ленты, блоки питания, светодиодные светильники

Виды светодиодов и их характеристики. Достоинства и недостатки.

Здравствуйте, дорогие друзья! Сегодня рассмотрим основные виды светодиодов, узнаем что они из себя представляют, каковы их особенности и сфера применения.

И так…

Светодиодное освещение является на сегодняшний день наиболее эффективным, и в этом контексте вовсе не удивительно, что год за годом светодиоды претерпевают определенную эволюцию. Их мощность становится все больше, корпуса оптимизируются под те или иные цели, не говоря уже о цвете излучаемого света.

Цвет может быть практически любым, достаточно производителю подобрать соответствующий состав полупроводника и легирующих примесей, чтобы ширина запрещенной зоны для рекомбинирования электронов и дырок дала бы необходимый цвет.

   Современные источники освещения, виды светодиодов

Между тем, все современные светодиоды можно в некоторой степени классифицировать по видам, то есть по наиболее отчетливым отличительным признакам, чем мы и займемся. Рассмотрим несколько видов наиболее распространенных светодиодов, начиная с индикаторных, заканчивая осветительными. Кстати, сразу можно отметить, что эволюцию свою светодиод начал по большому счету с индикаторного предка.

Индикаторные светодиоды для выводного монтажа

Индикаторные светодиоды выводного монтажа с круглой или прямоугольной линзой по сей день можно встретить где угодно, начиная с зарядных устройств мобильных гаджетов, заканчивая индикаторами сложного медицинского оборудования. Даже в качестве осветительных светодиодов иногда применяют индикаторные, но такие решения встречаются в последнее время все реже и реже.

Индикаторные светодиоды с выпуклыми круглыми линзами диаметром 3, 5, 8 и 10 мм — характерные представители данного вида. Именно с них, кстати, стартовало такое направление в полупроводниковой технологии, как осветительные светодиоды (для фонариков, например). Однако ток индикаторного светодиода не позволит получить достаточно света, и в промышленных масштабах применять такие светодиоды для освещения просто не целесообразно, особенно сегодня.

  Виды светодиодов для выводного монтажа

Для индикаторов они подходят, даже светодиодные табло и бегущие строки собирали одно время только из таких светодиодов за неимением альтернативы. Маленькие индикаторные светодиоды слабо греются и хоть как-то светятся — что еще нужно от индикатора.. Напряжение от 2,5 до 5 вольт при токе от 10 до 25 миллиампер — не более.

Цвета: белый, красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, фиолетовый, ультрафиолетовый. Индикаторные светодиоды бывают и многоцветными (RGB), когда под одной линзой скрыто три перехода, а снизу имеется четыре вывода, то есть индикатор получится более функциональным, а светодиодное табло — цветным.

Телесный угол рассеивания — до 140 градусов для прямоугольной линзы, и до 130 градусов — для линзы круглой. Яркость свечения индикаторного светодиода — от 100 до 1000 мКд (милликанделл) в среднем.

Яркие светодиоды выводного монтажа

За индикаторными светодиодами появились яркие светодиоды с круглыми линзами до 10 мм диаметром, которые стали уже широко применять в карманных фонариках. При потреблении до 30 мА при 2 — 4 вольтах питания, сила их света достигает 5000 мКд.

Обычно производятся две разновидности, различающиеся цветовой температурой: cool white (холодный белый) и warm white (теплый белый).

Светодиоды индикаторные и осветительные SMD (Surface Mounted Device)

Основная область применения SMD – светодиодные ленты и лампы, переносные фонари, фары автотранспорта. При этом они дают довольно направленное излучение (порядка 100⁰-130⁰), поэтому при освещении больших территорий приходится использовать большое количество этих LED для равномерной засветки площади.

  Виды светодиодов осветительных SMD (Surface Mounted Device)

Эта разновидность индикаторных светодиодов, предназначенная специально для поверхностного монтажа на печатную плату. Такие светодиоды выпускаются в стандартных корпусах типа SMD, размером от 0603 до 7060, причем наиболее распространены размеры от 1608 до 3528. Видимый телесный угол — от 20 до 140 градусов, а средняя яркость 300 — 400 мКд.

Их мощностные характеристики сходны с индикаторными светодиодами выводного монтажа. Тем не менее, светодиоды поверхностного монтажа можно монтировать на плату в больших количествах на малой площади, и таким путем получить светодиодную лампу или световую панель любого размера.

   Светодиодная лампа

Светодиодные ленты — также набор SMD-светодиодов на подложке.

 

Светодиоды Super Flux Piranha (Пиранья)

Особая группа светодиодов, широко применяемых в рекламной промышленности и в автотюнинге — сверхъяркие светодиоды Piranha прямоугольной формы. Светодиоды отличаются особой формой основания, и улучшенными рассеивающими свойствами. Они удобно и жестко крепятся четырьмя выводами на печатную плату или на другое плоское основание.

   Виды светодиодов

Цвета: белый, красный, зеленый и синий. Размеры — от 3 до 7,7 мм. Благодаря подложке большей площади и высокой теплопроводности, ток через светодиод может доходить до 50 мА при напряжении до 4,5 вольт. Угол рассеяния достигает 120 и более градусов.

Осветительные светодиоды COB (Chip On Board)

Светодиодное освещение — самая широкая на сегодня область применения светодиодов. Излучение может быть теплым и холодным, белым, желтым или любого другого оттенка, близким по цвету к лампам дневного света, к лампам накаливания, или даже к солнечному свету, в зависимости от требуемой цветовой температуры, и главным образом, на стадии производства, — от состава полупроводника и люминофора.

Наиболее распространенный способ изготовления осветительных светодиодов — нанесение люминофора на синий светодиод. В результате свет излучаемый светодиодом получается желтым, зеленым, красным и т. д. Свет приближен по свойству к люминесцентному.

   Осветительные светодиоды COB (Chip On Board)

Светодиоды COB – это множество полупроводниковых кристаллов, установленных на одной подложке, и залитые люминофором. Как и в случае с монтажом нескольких SMD светодиодов на плате, здесь получается похожий результат — большая яркость благодаря суммарному световому потоку от нескольких маленьких источников света. Но источники (кристаллы) расположены на подложке плотнее, поэтому и световой поток получается больше, чем при монтаже SMD на плате.

COB-светодиоды конечно пригодны и в качестве индикаторов. Светотехническое оборудование, в свою очередь, стало с COB-светодиодами значительно дешевле, не только в силу автоматизации процесса изготовления, но и благодаря более экономичному нанесению материалов.

   Светодиодный модуль с радиатором

Важно, однако, всегда помнить, что такому светодиоду требуется обеспечить обязательный отвод тепла, а мощным и очень мощным (от 3 до 100 Ватт) требуется радиатор, иначе произойдет быстрое тепловое разрушение кристаллов.

Отремонтировать такую COB матрицу невозможно, и если испортится часть кристаллов, то придется менять всю подложку целиком на новую. Поэтому лучше сразу создать ей приемлемые условия в плане охлаждения.

Параметры питания, как правило — от 3 до 35 вольт, в зависимости от конкретной модели, и ток — от 100 мА до 2,5 А и даже более.

Светодиоды filament (в форме нити накала)

Этот тип светодиодов также используется пока только для освещения. Широкое распространение получили в качестве декоративной подсветки помещений. Спектр свечения, в отличие от SMD и COB, гораздо приятнее человеческому глазу и напоминает свет лампы накаливания. При этом сохраняются все присущие LED достоинства: низкое энергопотребление и долгий срок службы.

   Светодиоды Filament

В этом ролике демонстрируется сравнение декоративной лампы накаливания мощностью 40 Вт и лампы Filament на 4 Вт:

 

Здесь видно, что при мощности в 10 раз меньше, световой поток, отдаваемый лампой Filament, в 3-4 раза больше.

В то же время КПД Filament даже выше, чем у тех же SMD, — при одинаковой мощности первые позволяют получить большую освещенность. Это достигается за счет технологии COG (Chip On Glass, чип на стекле), при которой светоизлучающие кристаллы устанавливаются на стеклянную подложку, а затем покрываются люминофором.

 

   Устройство филаментной светодиодной лампы

Сама подложка имеет цилиндрическую форму, что позволяет получить угол рассеяния светового потока 360⁰. То есть такие LED очень хороши при создании ненаправленного излучения.

Лазерные диоды

И напоследок еще об одном типе, который нельзя отнести ни к индикаторным, ни к осветительным LED, – лазерный диод. Собственно, светодиодом его можно считать с натяжкой, поскольку по технологии производства он не имеет ничего общего с обычными LED.

 

   Лазерные диоды

Лазерные диоды представляют собой особым образом обработанные полупроводниковые кристаллы, которые при подаче напряжения генерируют очень узкий пучок света. При этом образцы нового поколения позволяют получить угол расхождения луча в пределах 5-10⁰. Встречаются как модели, работающие в видимом диапазоне, так и вне его (УФ и ИК).

   Лазерные диоды

Широкое применение эти диоды нашли в лазерных указках, целеуказателях, DVD-приводах, оптических компьютерных мышах, линиях оптоволоконной связи.

Заключение

Вообще все представленные на рынке светодиоды невозможно четко и более точно классифицировать. Сейчас идет процесс эволюции полупроводниковых источников света, и одни являются разновидностью других. Светодиодные ленты по сути — SMD светодиоды на подложке, а светодиодные индикаторы — набор индикаторных светодиодов. Поэтому наш краткий обзор наиболее выразительных позиций закончен.

 

Смотрите также по этой теме:

   Светодиод. История возникновения и развития. Свечение Лосева.

   Подключение светодиодной ленты. Устройство и схема.

   Oled — освещение на основе органических светодиодов.

   Уличные светодиодные светильники, их разновидности и отличия.

Будем рады, если подпишетесь на наш Блог!

[wysija_form id=»1″]

Светодиодное освещение – что это такое и где их используют?

светодиодные лампы

Рост интереса к светодиодам возрастает с каждым днем, притом это происходит гораздо быстрее, чем растет область их применения. Но создается впечатление, что потребители и производители, покупатели и продавцы не совсем понимают тенденции в этой сфере. И лишь смелые решения дизайнеров в полную силу используют весь потенциал светодиодов.

Прошло то время, когда только ученые занимались светодиодами. Сейчас об этом продукте знают даже школьники. Светодиод отличается тем, что излучает свет, отличающийся по своим характеристикам и перспективами в своей области применения. Активно внедряют светодиоды в оформление интерьеров и светодизайна.

Для того, чтобы как можно более полно представить себе всю значимость такой разработки как светодиоды, нужно разобраться, что же такое светодиод, выяснить его недостатки и положительные стороны.

Что такое светодиод?

светодиод состоящий из полупроводников

Светодиод – это прибор, состоящий из полупроводников. Он предназначен для обработки электрического тока в световое излучение, то есть, электромагнитное излучение видимой части спектра. Что касается названия, то аббревиатура «LEG», расшифровывается как – «Light Emitting Diode» и обозначает все тот же «светодиод».

Из чего состоит светодиод?

Светодиод состоит из полупроводникового кристалла с оптической системой и контактного вывода. Вся эта несложная конструкция находится в корпусе. Современные светодиоды совсем не похожи на те, что использовались раньше лишь для индикации.

схема светодиодного полупроводника

Основные преимущества светодиодов

Светодиод преобразовывает электрический ток в световое излучение почти без выделения тепла, вследствие чего КПД светодиода достаточно высок.
Вырабатываемый свет светодиода, с точки зрения дизайнеров, является более чистым.
В сравнении с другими лампами срок службы светодиода значительно больше.
Конструкция светодиода прочна и надежна.
Для работы светодиодов не требуется высоких напряжений, а значит, они безопасны.

Получение белого света, используя светодиод

светодиод — получение белого света

Тремя способами получается белый свет при помощи светодиода.

1. При помощи технологии RGB (аббревиатура расшифровывается как «RED GREEN BLUE»), то есть, путем смешивания трех цветов – зеленого, синего и красного. Вплотную на матрице хаотично размещаются светодиоды трех цветов. При помощи оптической системы эти цвета смешиваются.
2. На поверхность светодиода, который работает в ультразвуковом диапазоне, наносят люминофоры из трех все тех же цветов – красный, зеленый, синий. По своему принципу метод работы в этом случае похож на действие люминесцентной лампы.
3. На излучающий синий цвет светодиод наносится желто-зеленый люминофор или красно-зеленый. После смешивания цветов получается белый свет.

Оптические и электрические характеристики светодиодов

Светодиоды – это низковольтные приборы. Если использовать данный прибор для индикации, то будет достаточно 2-4 вольт напряжения при силе тока до 50 мА. Если использовать светодиоды для освещения, то ток в цепи будет колебаться от нескольких сотен мА до одного мА при напряжении 2-4 вольта. В светодиодных модулях светодиоды в электрической цепи соединены последовательно, подобно гирлянде, и для их работы нужно напряжение в 12 или 24 вольт.

Светодиоды работают от постоянного тока в цепи, поэтому при подключении очень важно соблюдать его полярность, иначе прибор просто-напросто не будет работать или совсем выйдет из строя. Часто производители на корпусе светодиодного модуля указывают их рабочее напряжение. По правилам для одного диода оно не должно превышать 5 вольт.

Яркость светодиода зависит от диаграммы направленности и осевой силы светового потока. Излучающий светодиодом свет находится в телесном углу от 4є до 140є, последнее зависит от конструкции светодиода. Цветовые параметры определяются координатами цветности, так называемой длиной волны света и цветовой температурой. Эффективность светодиода определяется отношением величины светового потока к затраченной на него энергии.

яркость светодиода

Для чего нужно стабилизировать ток для светодиодов

Как известно, в рабочей цепи сила тока прямо пропорциональна напряжению, то есть, любое изменение напряжения приведет к увеличению тока. При превышении допустимых значений тока можно уменьшить срок использования светодиодов или совсем вывести их из строя. Так же при нестабильном токе яркость светодиода будет постоянно колебаться.

Допустимо ли регулировать яркость светодиодов

Регулировать яркость светодиодов можно, но с одним примечанием. Регулировка яркости возможна с помощью широтно-импульсивного метода модуляции, но ни в коем случае не за счет снижения напряжения. Широтно-импульсную модуляцию можно достигнуть с помощью управляющего блока ШИМ (часто этот блок совмещен вместе с коллектором управления цветом и блоком питания). Метод заключается в том, что в цепи создается импульсивно-модулированный ток вместо постоянного, и от ширины и частоты импульсов тока будет зависеть яркость свечения. Теперь яркость светодиода можно регулировать. Так же изменить температуру цвета светодиода можно при помощи метода диммирования.

светодиодная лента

От чего зависит срок службы светодиода

Существует мнение, что светодиоды долговечны. Но это не совсем верное мнение. Срок использования светодиодов зависит от их нагрева, а это непосредственно зависит от того, какой силы ток проходит через них. Из этого вытекает, что светодиоды с большей мощностью прослужат меньше, чем те, у которых мощность меньше. В среднем срок использования светодиодов с большой мощностью составляет от 20 тысяч часов до 50. Если яркость светодиода уменьшилась, это является признаком его старения. При снижении яркости на 30% и более следует сменить светодиод на новый.

Вредны ли светодиоды для зрения

По своим свойствам свет, излучаемый светодиодом, очень схож с характеристиками света от люминесцентной лампы. Это значит, что светодиодное излучение похоже на монохроматический свет, что являемся основным отличием от солнечного освещения или лампы накаливания. На данный момент отсутствуют глубокие исследования в этой области, поэтому хорошо это или плохо сказать сложно. Так же нет никаких данных о вреде света, излучаемого светодиодами.

Где наиболее выгодно использовать светодиодное освещение

Область, где применяются светодиоды, достаточно обширна. Их можно применять практически везде, можно лишь исключить производственные помещения, в которых их допускается использовать в качестве аварийного освещения.

Дизайнеры широко используют светодиоды в своих проектах из-за их чистого цвета. Так же светодиодное освещение будет незаменимо в условиях жесткой экономии электричества или при высоких требованиях к электробезопасности.

светодиодное освещение квартирыприменение светодиодов для освещения

Применение и возможности светодиодов

светодиоды в электронных устройствахсветодиоды для обозначения дорожных знаков

Впервые светодиоды были изобретены примерно в 60-е годы 20-го века. Но массовое производство и их применение как основного источника света было довольно ограниченно, так как их изготовление требовало достаточно больших денежных средств, и отсутствовал белый и синий цвет. Из-за этих факторов использование светодиодов было ограничено. В основном их применяли для регулировки дорожного движения, в медицинской технике и для передачи информации в опто — волоконных системах.

Лишь к середине 90-х годов начали появляться сверхяркие светодиоды, а вначале 2000х – синие и белые. Постепенно себестоимость светодиодов снизилась, что привлекло внимание производителей и спонсоров к этому источнику света. После этого область, где применяются светодиоды, значительно расширилась. Сначала их использовали как индикаторы в бытовых электронных устройствах и в качестве подсветки в жидкокристаллических экранах. После того, как стало возможным получать любые оттенки с помощью основных цветов, светодиоды стали использовать для конструирования дисплеев, которые позволяют выводить анимацию и полноцветную графику.

Из-за низкого уровня потребляемой мощности LEG-технологии являются самым оптимальным материалом для декоративного освещения. В отличие от люминесцентных ламп, срок использования светодиодов гораздо больше, — примерно в 6-8 раз. Простота сборки и антивандальные качества делают светодиоды конкурентоспособными наряду с остальными искусственными источниками.

светодиоды в массовое использование

Оцените качество статьи:

устройство, принцип работы, виды, характеристики

Среди владельцев частных домов, дач и квартир все чаще и чаще в обиходе используется светодиодная лампа. Это самые новые виды осветительных приборов, которые привнесли принципиально новые варианты эксплуатации электрооборудования. Они относятся к категории энергосберегающих лампочек, но помимо этого обладают и другими весомыми преимуществами. Далее мы более детально разберемся в устройстве и принципах работы светодиодных ламп.

Устройство и принцип работы

Чтобы разобраться в принципиальных отличиях светодиодной лампы, как электрического оборудования, в сравнении с другими приборами, следует детально рассмотреть ее конструктивные особенности и назначение каждого из элементов.

Рис. 1. Конструкция светодиодной лампы

Конструктивно led лампочка состоит из:

• Светодиодов – в старых моделях присутствовал только один кристалл, излучавший свет, однако эта технология имела ряд сложностей, поэтому современные модели включают несколько единиц или целую матрицу.
• Колбы или рассеивателя  — может изготавливаться из стекла или полимера. Предназначен для боле плавного перераспределения светового потока от точечных источников в окружающее пространство.
• Стабилизатора тока или драйвера – предназначен для преобразования поступающей на контакты диодной лампочки электрической величины, не зависимо от уровня напряжения и мощности, в строго установленную величину электротока.
• Цоколя – предназначен для соединения светодиодных ламп с электрической сетью. Чаще всего используются стандартные цоколя E и G, реже бывают другие конструкции.

Дополнительно лампа содержит полимерный или металлический корпус. Однако в led светильниках может быть встроенная матрица, и она монтируется в светодиодный прожектор напрямую.

Принцип действия светодиодной лампы заключается в такой последовательности передачи электрической энергии:

• При помещении электролампы в патрон и подаче на нее переменного напряжения сети светодиодный источник получает питание.

Рисунок 2. Принцип действия светодиодной лампы

• Как видите на рисунке 2, переменное напряжение сети в светодиодной лампе изначально поступает на выпрямительный мост, где преобразуется в выпрямленное. Конденсатор, установленный после моста дополнительно сглаживает пульсации.
• Выпрямленное напряжение переходит далее от выпрямительного устройства на микроконтроллер, контролирующий величину вырабатываемого электротока.
• Затем питание поступает на импульсный трансформатор, который и выдает электрическое напряжение непосредственно к источнику освещения.
• При достижении нужного уровня электротока происходит свечение светодиодов.

В данном примере приведен принцип действия и конструкция светодиодной лампы с гальванической развязкой. Это более дорогой, но и более надежный способ предохранить человека от поражения электротоком. На практике случаются и более дешевые светодиодные лампы, их продукция использует более дешевые платы драйвера или способы преобразования, которые не обеспечивают должного уровня безопасности и продолжительности эксплуатации.

Виды

На сегодняшний день производители светодиодных ламп предоставляют потребителям довольно широкий выбор разнообразных моделей, призванных удовлетворить потребности даже самых требовательных покупателей. Поэтому выделяют несколько параметров, по которым и различают виды светодиодных ламп:

• тип цоколя;
• форма колбы и самой лампы;
• напряжение питания;
• тип светодиодов и способ их размещения;
• световое излучение – мощность и теплота.

У светодиодных ламп часто встречается цоколь для патронов E27 – стандартный вариант, используемый в люстрах для освещения помещения и т.д. Также часто встречаются модели  E14 с диаметром цоколя 14мм, их еще называют миньонами. В некоторых вариантах встречаются штырьковые цоколи G13, G5, GU10, MR – это варианты под современные софиты и специализированные плафоны в люстрах.

Рис. 3. Типы цоколей

Значительно реже встречаются светодиодные лампочки с цоколем B или H, как специализированные варианты для узкопрофильного оборудования.

Если рассматривать вопрос о форме, то можно выделить такие виды:

• грушеобразная – классический вариант, может использовать как матовый рассеиватель, так и прозрачную колбу, в некоторых моделях совмещается полупрозрачный и непрозрачный корпус;
• грибовидная – используется в точечных светильниках, так как поверхность, излучающая световой поток сравнивается с корпусом софита;
• кукуруза – длинная модель с цилиндрическим расположением светодоидов, прекрасно подходит для горизонтального расположения в плафонах, прожекторах уличного освещения и т.д.;
• свеча – декоративная светодиодная лампа, устанавливаемая в настольные лампы, ночники или подсветки.

Как частные варианты вы можете встретить и другие формы, однако здесь мы рассмотрели наиболее популярные из них.

Рис. 4. Форма светодиодных ламп

По напряжению питания светодиодные лампы подразделяются на те, которые подключаются к бытовой сети 220В, и те, которым требуется низкое напряжение постоянного тока – 24В, 12В.

В зависимости от типа светодиодов, выделяют лампочки с монокристаллическими панелями, где обеспечивается точечное освещение за счет единственного кристалла. Но такие варианты сегодня редко встречаются, чаще используются 8 – 10 и более небольших кристаллов, которые могут отличаться габаритами для разных моделей. Особенно хорошо их видно на светодиодных лентах или лампах с прозрачным стеклом. Но некоторые энергосберегающие технологии используют светодиодные нити в газовой смеси.

Рис. 5. По типу светодиодов

Яркость свечения определяется мощностью светодиодной лампы, чем выше мощность, тем более ярко она будет светить. Для бытовых помещений подойдут модели от 3 до 10Вт, производственным потребуется уже около 20Вт, в уличные светильники устанавливают от 30 до 100Вт. Температуру свечения можно выбрать любую, в зависимости от поставленных задач – от теплой до холодной.

Температура свечения

Преимущества и недостатки

Как мы уже отмечали ранее, такой тип осветительных приборов стал популярным за счет значительных преимуществ перед их ближайшими конкурентами. К преимуществам светодиодных ламп относят:

• Продолжительный срок эксплуатации – от 10 до 100 тысяч часов, в сравнении с лампочкой накаливания, которая может обеспечить только 1 тысячу часов.
• Куда более эффективная светоотдача – от 90 до 120Лм/Вт, лампы накаливания могут похвастаться лишь 5 – 8Лм/Вт, а  люминесцентные светильники 25 – 50Лм/Вт.
• Обладает широкой гаммой цветовых температур, что делает их использование комфортным для любых помещений и нужд, а RGB светодиодные ленты могут выдавать несколько вариантов цвета свечения.
• Не боятся разгерметизации и нарушения целостности колбы, в отличии от устройств с нитью накаливания, галогенных ламп и других газосодержащих, будет с тем же успехом светить даже без наружного рассеивателя.
• Широкий диапазон рабочих температур – светодиодные аналоги не теряют своих характеристик в промежутке от – 60 до + 60°С.
• Устойчивы к незначительным отклонениям рабочего напряжения от номинального значения.
• Не выделяют вредных веществ, в отличии от люминесцентных ламп, которые содержат ртуть.

К недостаткам светодиодных ламп следует отнести их относительно высокую себестоимость, но она с лихвой окупается рабочими параметрами и сроком эксплуатации. Также существуют ситуации, когда лампочки накаливания нельзя или нецелесообразно менять на светодиодные модели.

Технические характеристики

Перед выбором конкретного осветительного устройства необходимо определиться с его основными параметрами. Из всего многообразия, которое вам следует учитывать, мы выделим:

• Мощность – определяет, сколько электрической энергии будет потребляться из сети при работе прибора. Показатель мощности важен как в части расчета за потребленную электроэнергию, так и в части количества получаемого света.
• Спектр излучения – теплый в пределах 2700 – 3300 К, дневной от 3500 до 6000К, холодный – от 6000К. Этот параметр указывается на упаковке светодиодной лампы.
• Коэффициент цветопередачи – на изделии маркируется буквами CRI или Ra. Показатель 100 является максимальным – это  уровень естественного дневного света, чуть хуже – от 100 до 90 для рабочих зон, лабораторий и т.д. В пределах 90 – 80 обычные жилые помещения, менее 80 подойдут для коридоров, подвалов и некоторых складов.
• Угол рассеивания и тип потока – могут характеризоваться направленным световым потоком или рассеянным.
• Уровень светоотдачи – определяет эффективность каждого ватта переработанной электроэнергии по отношению к выработанному световому потоку.

Область применения

Если еще десять – двадцать лет тому назад светодиодные лампы были настоящей диковинкой, то сегодня они стали полноправными фаворитами рынка. Их можно встретить в самых различных сферах человеческой деятельности:

• В освещении открытых территорий, площадок, парков;
• Для освещения бытовых и производственных помещений;
• Создания декоративной подсветки и украшения, как помещений, так и элементов ландшафта;
• В пожароопасных зонах и особо влажных помещениях;
• В автомобилях и механизации транспортных средств;
• Для работы устройств сигнализации, телемеханики и управления.

Но и этот список не является окончательным, за счет развития и совершенствования технологий, светодиодные лампы продолжают расширять область применения.

FAQ

1. Почему перегорают светодиодные лампочки в ванной и на кухне? Включил свет на кухне. Небольшой хлопок и перегорела светодиодная лампочка. Заменил — работает. На второй день включаю в ванной, хлопок перегорела и там, заменил — не горит. Проверил индикаторной отверткой, в выключателе горит индикатор, а в патроне в ванной нет. Выключатель двухклавишный в ванную и на кухню. Помогите, пожалуйста, советом.

   Подскажите по поводу нынешнего положения с освещением, — в патроне, где индикаторная отвертка показала отсутствие напряжения теперь лампочка не светиться даже после замены? Если это так, то налицо неисправности в электрической цепи на участке от выключателя непосредственно до самой лампы.

   В перечень неисправностей следует отнести жилы кабеля, которые могли перегореть, в результате чего образовался разрыв в цепи, распределительная коробка, место подключения электропроводки к люстре, патрон. В любом из этих случаев причиной является плохой контакт, который создает «экстремальные условия» для светодиодов и приводит к их преждевременному перегоранию.

   Если же контакт не нарушен и новая лампа нормально горит, возможны и другие причины:

   — Превышение номинального напряжения – если лампа рассчитана максимум на 230 В, а в электрической цепи присутствует 245 В, то срок службы сократится.
   — Не соответствует мощность лампы и условия эксплуатации по нагреву. Эта причина проявляется при монтаже в закрытый плафон, где лампочка перегревается, в случае использования некачественного радиатора.
   — Низкое качество ламп – многие производители обеспечивают доступную цену за счет экономии на комплектующих элементах. В результате используется слабый драйвер, выдающий пульсирующий ток или устанавливаются самые дешевые светодиоды.
   — При использовании выключателя с подсветкой, причиной может быть постоянное мерцание осветительного оборудования из-за шунтирования цепи контактов.
   — Если светодиодные лампы питаются от пониженного напряжения, то проблемы могут быть и в блоке питания.

Принцип работы светодиода

Светодиод или светодиодная лампа представляет собой электронное устройство размером с половину спички. Предназначен светодиод, как обычная электрическая лампочка, для освещения окружающего пространства в тёмное время суток и в недоступных для света местах. Как работает светодиод и по какому принципу он устроен, пойдёт речь дальше в этой статье.

По определению, электрический ток – это направленный поток электронов. Принцип работы светодиода заключается в том, что при пропускании через полупроводник прямого электрического тока, часть электронов выскакивает на p-n переходе из потока на одной пластине светодиода, сталкивается с электронами другой пластины, выбивает их со своих ячеек, вследствие чего образуются, говоря научным языком, «дырки». Из-за хаотичного движения электронов и их сталкивания друг с другом, выделяется энергия и появляется свечение.

Светодиод

В начале изобретения светодиода свечение было только синего цвета, но по мере того, как развивалась и совершенствовалась технология массового производства светодиодов, инженерам-электроникам удалось получить все имеющиеся цвета светового спектра. Важный принцип при использовании светодиодных ламп — это тот факт, что данное микроскопическое устройство освещает окружающее пространство намного лучше ламп накаливания, люминесцентных и галогенных ламп всеми цветами радуги без использования громоздких светофильтров и при этом светодиоды никогда не перегорают.

Почему светодиоды пользуются большим спросом в использовании их как осветительные приборы в местах с ограниченным пространством – всем понятно, поскольку другие источники света просто не пройдут по габаритам.

В этом их кардинальное отличие от электроламп накаливания, люминесцентных и газоразрядных ламп. При пропускании через светодиод электрического тока данный полупроводниковый прибор излучает некогерентное или «холодное» излучение. Для совершенствования работы светодиодных ламп применяют новейшие технологии получения полупроводников из наращивания кристаллов камня сапфира. При этих работах используются точнейшие способы резки камня и его шлифовки. Таким же способом подготавливаются пластины нитрида галлия. Внутрь помещают проводники для прохождения электрического тока и собирают устройство.

Светодиодная лампа

Работа светодиода не сопровождается ни шумом, ни выделением тепла. В наши дни научились изготавливать светодиодные лампы различной мощности, формы и цвета.

Конструкция и типаж светодиода постоянно улучшается. По мере развития технологий промышленного производства светодиодов, появления новых надёжных материалов и сплавов, их производство и внедрение в различные сферы потребления развивается и совершенствуется.

Преимущества светодиодов перед другими видами ламп очевидны и неоспоримы:

1. Дают холодное свечение. Не нагревают имеющиеся рядом электроприборы.
2. Имеют малые габариты, компактные и лёгкие. Не бьются при транспортировке и при падении с высоты. Не перегорают.
3. Не нуждаются в использовании громоздких светофильтров и защитных колпаков. Могут работать и освещать улицы под дождём и под градом.
4. Имеют красивый дизайн и малые габариты.
5. Длительный период эксплуатации. Могут работать на протяжении 20 и более лет.
6. Низкое энергопотребление – в 10 раз меньше обычной лампы накаливания.
7. Экологически безвредны. Не имеют внутри газов и ртутных паров.
8. Пожаро и взрывобезопасны.

Основной недостаток – высокая стоимость. Цена 1 люмена свечения светодиода в 10 раз выше ламп накаливания, почему светодиодные лампы не могут пока их вытеснить.

Своё применение светодиоды находят в самых широких областях промышленности. Многие самолёты ТУ-134 и ТУ-154 оснащены светодиодными устройствами, они устанавливаются на морских судах и подводных лодках. Особенно широко светодиоды используются на рекламных вывесках, баннерах, для праздничных иллюминаций, ночного освещения домов, подъездов. Недавно японская корпорация «Мазда» продемонстрировала свои разработки легкового автомобиля с задними фонарями, где использован принцип светодиода. Существуют светодиодные фары головного света для автомобилей, плафоны для паркового освещения, подсветки натяжных потолков в интерьерах квартир и домов. Принцип работы светодиодных ламп развивается, совершенствуется и в скором будущем данное устройство заменит привычную лампу накаливания и вытеснит её навсегда!

Светодиоды COSMO – Компоненты и технологии

В 1962 году появился светоизлучающий диод, ставший на сегодняшний момент базовым элементом оптоэлектроники, хотя впервые возможность создания светодиодов была показана в 1927 году сотрудником Нижегородской радиолаборатории О. В. Лосевым при исследовании свечения полупроводникового кристалла, вызванного пропусканием электрического тока.

Светодиод (часто используется также английская аббревиатура LED — light emitting diodes) — полупроводник, принцип работы которого основан на физическом явлении возникновения светового излучения при прохождении электрического тока через p-n-переход. Причем цвет свечения определяется типом полупроводниковых материалов, образующих светоизлучающий p-n-переход.

Рис. 1. Схема и энергетическая диаграмма полупроводникового светодиода

Светодиод состоит из активного слоя, включающего в себя электронно — дырочный переход, с характерной шириной запрещенной зоны Eg, заключенного между полупроводниками p и n типа (рис. 1). Величина Eg определяет минимальную энергию, необходимую для перехода электрона из валентной зоны в зону проводимости.

При пропускании электрического тока в прямом направлении происходит проникновение носителей заряда — электронов и дырок в активный слой из прилегающих пассивных слоев (p и n). При этом происходит спонтанная рекомбинация, сопровождающаяся излучением света.

Длина волны излучения ?(мкм) связана с шириной запрещенной зоны активного слоя Еg (эВ) и законом сохранения энергии

Длительное время массовое производство светодиодов ограничивалось приборами, излучающими в красной и инфракрасной областях спектра. Светодиоды изготавливали на основе арсенида галлия GaAs и его твердого раствора AlGaAs.

Попытки реализовать первые зеленые и синие светодиоды начались более 20 лет назад, однако полученные образцы обладали слабой интенсивностью свечения вследствие использования не прямозонных полупроводников и малым временем жизни (несколько минут).

Группы инженеров из различных компаний вели многочисленные исследования в этой области, и лишь в 1991 году японский инженер Шуджи Накамура создал первый синий светодиод, обладающий требуемой яркостью свечения и длительным временем жизни.

1994 год можно считать годом, в котором началось массовое коммерческое производство синих и зеленых светодиодов.

Исследования в области создания полупроводниковых источников света (свето- и лазерные диоды) являются одной из горячих тем вследствие огромной важности их применения.

За последние шесть лет совершен значительный прорыв в технологиях и материалах. Современные полупроводниковые технологии позволяют создавать несколько миллионов оттенков цветного изображения, комбинируя в различной степени синий, красный и желтый цвета. Светодиоды стали значительно ярче и дешевле, чем в былые годы, началось массовое вторжение светодиодных источников света в традиционные области светотехники, такие, как архитектурная подсветка зданий, ландшафтное освещение и т. д., основная причина которого — повышенная наработка на отказ. Время жизни светодиода составляет около 100000 часов, или 10 лет непрерывной работы.

Несомненным достоинством светодиодов является и малое потребление энергии, что значительно расширяет их сферы применения.

Сферы применения светодиодов

• подсветка функциональных клавиш различного назначения;
• устройства индикации;
• декоративные источники света для оформления жилых и коммерческих помещений;
• наружное световое оформление;
• оформление витрин магазинов;
• подсветка для торгового оборудования.

Светодиоды COSMO

Компанией Cosmo выпускается большой ассортимент светодиодов, как поверхностного монтажа, так и выводных, для монтажа вотверстия.

На рис. 2 представлена классификация выпускаемых светодиодов. Вся продукция делится на две большие ветви: светодиоды поверхностного монтажа и выводные.

Разберем более подробно существующие ветви.

Рис. 2. Классификация светодиодов CosmoElectronics

Светодиоды поверхностного монтажа (SMD LED)

Инженеры Cosmo, учитывая маркетинговую политику фирмы и требования, диктуемые современным рынком оптоэлектронных изделий, в своих разработках сделали большой акцент на производство светодиодов поверхностного монтажа.

Освоены следующие типоразмеры: 0603; 0805; 1204; 1210; 1411. Выпускаемая номенклатура содержит полную гамму цветовых оттенков, включая и такие «трудные » цвета, как синий, зеленый и белый (табл. 1).

Серии KL191/KL192

Светодиоды этих серий изготавливаются в типоразмере 0603. Принципиальное отличие серий — в их размерах. Так, габариты серии KL191 составляют 1,60,80,6 мм, а размеры серии KL192 меньше по своей высоте и равны 1,60,80,4 мм.

Устройства выпускаются с прозрачной линзой, типичный угол излучения составляет 120°. Светодиоды этих серий представлены широкой группой цветовых оттенков отжелтого до голубого. Типичная яркость для разных типов колеблется от 15 до 130 мкд.

Серия KL170

Устройства выпускаются в типоразмере 0805 (2×1,25×0,75 мм). По электрическим параметрам аналогичны серии KL191.

Серия KL110

Типоразмер 1204 (3,21,01,5 мм). Отличительной особенностью является наличие сферической линзы, благодаря чему удалось увеличить угол свечения до 130°. Чертеж представлен на рис. 3.

Серии KL115/KL117

Обе серии изготавливаются в корпусах 1204 3,2×1,0×1,5 мм. Встроенная сферическая линза, усеченная по бокам, позволяет создавать угол излучения, равный 160°. Корпус — трехвыводной, светодиоды этих серий являются многоцветными.

Светодиоды серии KL115 являются двухкристальными и, соответственно, могут обеспечить три цветовых оттенка свечения: два основных, указанных в технической документации, и третий, полученный в результате смешения двух цветов при «полном » включении (рис. 4).

Серия KL117 представляет собой один трехцветный светодиод, по сути являющийся логическим продолжением серии KL115.

Таблица 1. Параметры светодиодов поверхностного монтажа

Рис. 3. Чертеж светодиодов серии KL110

Рис. 4. Чертеж светодиодов серии KL115/KL117

Рис. 5. Чертеж светодиодов серии KL165

Таблица 2. Параметры выводных светодиодов

Серия KL150

Серия представляет собой однокристальные светодиоды, предназначенные для поверхностного монтажа. Типоразмер 1206 (3,21,61,1 мм). Гамма цветовых оттенков включает желтый, красный, а также зеленый и синий цвета. Типичная яркость свечения находится в пределах от 15 до 130 мкд. Угол излучения равен 120°.

Серия KL165

Устройства предназначены для поверхностного монтажа, типоразмер 1210(3,22,71,1 мм). Конструктивно имеют в своем составе четыре контактные площадки типа concave, позволяющие улучшить центрируемость элемента при пайке, являются двухкристальными и, соответственно, многоцветными. Типичный угол излучения равен 120° (рис. 5).

Серия KL167

Светодиоды этой серии являются трехкристальным продолжением серии KL165. Типичный угол излучения равен 130°.

Серия KL670

Светодиоды этой серии выпускаются в корпусах PLCC с типоразмером 1411(3,2×2,8×1,9 мм). Серия является однокристальной. Типичная интенсивность излучения находится в пределах от 75 до 125 мкд при видимом угле свечения 120° (рис. 6).

Рис. 6. Чертеж светодиодов серии KL670

Серии KL675/KL677

Типоразмер 1411 (3,22,81,9 мм). Светодиоды этих серий многоцветные и имеют конструктивно 2–3 кристалла. Типичный угол излучения 120°.

Колбовые светодиоды

Колбовые светодиоды представлены сериями KLR03 и KLR05 с размерами линзы соответственно 3 и 5 мм. Отличительной особенностью является повышенная яркость излучения (от 0,9 до 5,3 кд), что позволяет использовать эти светодиоды в традиционных областях светотехники, например, для светодиодных ламп, светодиодных фонарей, светофоров, ламп стопа, декоративной и архитектурной подсветки зданий.

Представлены широкой гаммой цветовых оттенков. Типичный угол свечения равен 40°. Параметры представлены в таблице 2.

Светодиоды FLUX

Светодиоды этой серии выводные. Корпус конструктивно представляет собой квадратную подложку с размещенной на ней прозрачной линзой.

Серия KLF03 имеет диаметр линзы 3 мм, серия KLF05 — 5 мм. Электрические параметры серий идентичны. Характеризуются высокой яркостью свечения. Типичный угол излучения равен 35–40° (рис. 7).

Рис. 7. Чертеж светодиодов серии KLF05

Наборы для разработчиков

Для разработчиков радиоэлектронной аппаратуры фирма Cosmo выпускает демонстрационные наборы, так называемые Demo Board. В наборах представлены светодиоды поверхностного монтажа с различными цветовыми оттенками. Набор позволяет визуально оценить яркость свечения различных серий, а также их габаритные размеры, что позволит более правильно сориентироваться при выборе продукции, при «закладке » ее в будущее изделие (рис. 8).

Рис. 8. Фотография демонстрационного набора с образцами продукции (Demo Board)

Заключение

В своем производстве светодиодов фирма Cosmo ориентировалась на потребности существующего рынка оптоэлектронной продукции. Поэтому при выпуске новой продукции был сделан большой акцент на устройствах для поверхностного монтажа, рассчитанных на применение в том числе и в сотовых телефонах — стремительно развивающийся отрасли радиоэлектронной промышленности.

Кроме того, в производстве выводных светодиодов (стандартные колбовые и FLUX) сделан упор на повышенную яркость свечения.

LED-драйвер: принцип работы, характеристики, производители

LED-драйвер (контроллер) — устройство, обеспечивающее стабильность тока при электроснабжении светодиодов и поддерживающее постоянный уровень яркости. Функцию защиты светодиодов от перегорания из-за превышенного напряжения выполняет резистор.Контроллеры для организации подсветки на улице и в помещении поставляются в алюминиевом, металлическом, пластмассовом корпусе, который имеет отверстия либо ребра для охлаждения и отвода тепла.

 

Корпус выполняется неразборным либо разборным с креплением на болтах. Контроллеры размещаться горизонтально и вертикально. Существует отдельная категория LED-драйверов, предназначенных для промышленного использования производителями светодиодных приборов освещения. Компоненты выполнены на отдельной плате или собраны в закрытый блок. В таком виде устройства устанавливаются в корпус светотехники.

Принцип работы LED-драйвера

Драйвер выполняет роль трансформатора и преобразует высокое напряжение стандартной бытовой сети 220В/50Гц в низковольтное 12В или 24В. В случае возникновения резких скачков напряжения в питающей сети драйвер стабилизирует его, обеспечивая оптимальный режим работы светодиодных потребителей и подавая на них стабильный ток. Поддержание постоянного тока необходимо и при температурных колебаниях окружающей среды. Рост температуры вызывает повышение тока, что приводит к повреждению светодиода.

Характеристики драйверов

По мощности LED-драйвера выпускаются следующих видов:

• 20-60 Вт — устройства в пластмассовом корпусе;
• 100-150 Вт — изделия в алюминиевом и металлическом корпусе.

Выходной ток может составлять от 150 мА до 700 мА. Обозначение класса защиты IP66 указывает, что драйвер может эксплуатироваться во влажной среде (вплоть до 100% влажности). Токопроводящие элементы таких устройств залиты компаундом, который предотвращает попадание влаги, возникновение короткого замыкания, повреждение контроллера.

Способы подключения драйвера

Подключение потребителей к контроллеру можно производить 2 способами:

• Последовательно. Через цепь подключенных диодов проходит один и тот же ток, поэтому яркость на всех светодиодах одинаковая. Минус этого способа заключается в том, что при большом количестве светодиодов понадобится драйвер высокой мощности.
• Параллельно. На аналогичное количество потребителей с такими же параметрами, как в первом случае, потребуется драйвер меньшей мощности. Части разделенной цепи будут светить неравномерно из-за разброса светодиодных параметров.

Виды LED-драйверов

В зависимости от типа устройства и области применения драйверы производятся 2 типов:

• Линейные. Недорогие устройства, плавно выравнивающие ток при неустойчивом напряжении. Во время работы такие драйверы выделяют большое количество тепла и не пригодны для источников света с высокой мощностью.
• Импульсные. Функционируют по принципу широтно-импульсной модуляции — значение тока зависит от длительности импульса в сравнении с количеством его повторений. Изделия имеют малые габариты и способны работать с большим диапазоном колебаний входного напряжения.

Производители драйверов

На российском рынке представлены LED-драйвера следующих производителей:

• Mean Well. Тайваньский поставщик, предлагающий широкую линейку устройств для питания светодиодных приборов. Изделия отличаются высоким качеством и заводской гарантией 3-5 лет.
• Monolithic Power Systems. Американский разработчик высокоинтегрированных драйверов — компактных и легких. Компания имеет большой опыт в разработке интегральных схем, применяет инновационные технологии, ориентируется на опыт конечного применения продуктов.
• Inventronics. Совместное китайско-американское предприятие, ориентирующееся на внедрение новых разработок. Выпускает драйвера в том числе и для промышленного использования при производстве светодиодных светильников.
• Tridonc. Австралийский производитель, который известен как поставщик контроллеров для бытового использования и создания трековых систем, даунлайтов.
• Ирбис. Российский бренд, выпускающий драйвера с учетом качества отечественных электросетей. Разработаны модели для эксплуатации в различных географических поясах при любых температурах.

Надежность драйверов

Как никакие другие источники освещения, светодиодные ленты и светильники крайне требовательны к источникам питания и току. Например, эксплуатация люминесцентной лампы с превышенным на 20% током не вызовет существенного ухудшения технических характеристик. При таких же условиях эксплуатации светодиодных приборов их срок службы уменьшится многократно. Надежный драйвер защитит светодиоды от повреждения и преждевременного выхода из строя.

Виды светодиодных ламп

Светодиодные лампы – самые современные источники света. В основе их работы лежит принцип электролюминесценции.

Светодиодные лампы – самые современные источники света. В основе их работы лежит принцип электролюминесценции. При пропускании электрического тока через границу, соединяющую два полупроводника различного типа проводимости (так называемый p-n переход) выделяется энергия в виде электромагнитного излучения видимого спектра, т.е. свет. Это явление было открыто британским ученым Г.Раундом в начале 20 века и долгое время не имело практического применения. Для возникновения эффекта электролюминесценции необходимо выполнение множества условий, таких как оптимально подобранная ширина запрещенной зоны в области контакта, качество и чистота (т.е. отсутствие дефектов) кристаллов для достижения достаточного удельного количества рекомбинаций дырка-электрон. Для этого сами полупроводники должны быть подобраны так, чтобы излучение на выходе приходилось именно на часть видимого спектра. Т.е. простыми словами – при прохождении тока через любой диод будет выделяться электромагнитное излучение, другой вопрос как добиться, чтобы оно было видимо человеческому глазу. Подробное описание теории электролюминесценции и механизма работы светоизлучающего диода выходит за рамки нашей статьи, подробную информацию без труда можно раздобыть в интернете.

Практическое применение светодиодов началось лишь в 60 – 70 года 20 века. Первые светодиоды излучали свет очень низкой интенсивности в красной части спектра. Поначалу они использовались в различных индикаторах и стоили очень дорого. Лишь с середины 1990-х годов после изобретения сверхярких синих светодиодов в лаборатории компании “Nichia” началась без преувеличения новая эра в развитии промышленного и бытового освещения. Для требуемого распределения светового потока в конструкцию светодиода входит линза. Путем нанесения на линзу желтого люминофора можно получить на выходе белый свет с различной цветовой температурой. В настоящее время этот метод используется в подавляющем количестве светодиодных ламп.

Как получается белый свет?

При прохождении тока через синий светодиод происходит рекомбинация электронов и дырок в области p-n перехода. Энергия преобразуется в электромагнитное излучение с частотой 400 – 500 нм. Далее синий свет проходит через слой люминофора, который нанесен на линзу. В результате на выходе получается белый свет. Его оттенок напрямую зависит от толщины люминофора.

Другой способ – это RGB. В этом случае на одной плате размещаются три различных светодиода, которые дают красный (Red), зеленый(Green) и синий (Blue) свет. При смешении их специальной линзой также возможно получение белого света. Однако при использовании данного метода ухудшаются как индекс цветопередачи(CRI), так и энергоэффективность.

Таким образом, соединяя в одном корпусе полупроводниковый источник излучения света, оптическую систему, радиатор для отвода излишков тепла и блок питания (драйвер) мы получаем целый класс приборов под общим названием – светодиодная лампа. По каким параметрам же отличать одну светодиодную лампу от другой ? На данный момент нет единой системы классификации светодиодов и led ламп. Рассмотрим несколько вариантов.

Способы классификации:

1. По области применения

2. По типу используемого светодиода

3. По виду цоколя

Расскажем о каждом из них поподробнее.

1. Область применения

• Уличные – используются в подсветке зданий, общественных бассейнов и парков, дорог, автострад, пешеходных переходов и т.д. Основные особенности такого вида светодиодных ламп это высокая степень защиты (IP rating), «антивандальное» исполнение. Кроме того, широко применяются дизайнерские решения с использованием «умных» программируемых RGB ламп.

• Светодиодные лампы для дома и офиса – этот вид служит для полной замены ранее применяемых ламп накаливания, галогенных и люминесцентных. Оборудуются таким же цоколем, что и предшественники, зачастую имеют схожие размеры и внешний вид.

• Прожектора – выделяются в отдельный класс по следующей причине. До недавнего времени в прожекторах использовались преимущественно линейные кварцевые лампы. Из-за их технических характеристик и параметров, спектрального распределения и особой фотометрии зачастую не представляется возможным их прямая замена на светодиодные аналоги. Поэтому возникает большое количество прожекторов специально разработанных для использования в них светодиодных источников света.

• Промышленные – применяются в складских помещениях, на производствах, заводах. Их основная особенность – большая мощность, высокий световой поток и хорошая степень защиты (IP rating).

• Светодиодные лампы, предназначенные для выращивания растений (так называемые Grow light) – это особое направление. Они используются в теплицах и их основное отличие – специально подобранный спектр излучения для лучшего роста растений, который включает в себя ультрафиолетовую компоненту. Кроме того, обычно предусмотрена возможность программирования.

• Автомобильные лампы – целый класс ламп, применяемых как в освещении салона, стоп-сигналах, автомобильном тюнинге, так и с недавнего времени для ближнего и дальнего света.

2. Тип используемого светодиода

Существуют два чрезвычайно распространенных типа светодиодов: DIP, а также Superflux (Spider). Они широко применяются в дисплеях, индикаторной подсветке, различных электронных приборах. Однако их световой поток слишком мал и не позволяет широко использовать их в осветительных целях. Поэтому обратимся к тем светодиодам, что пригодны для освещения.

• SMD(Surface Mounted Device) – светодиоды. В настоящее время самый распространенный тип, применяемый в освещении. В отличие от DIP и Superflux светодиодов, они монтируются прямо на поверхность платы, что отражено в их названии. Принято обозначение SMD****, где **** – четыре цифры, обозначающие размеры светодиода в миллиметрах. Существует огромное количество разнообразных моделей с различными параметрами потребляемого тока и значениями светового потока. К примеру, SMD3528 имеет размеры 35мм. на 28 мм., потребляет ток 20 мА, его световой поток обычно составляет 6-7 люменов (в зависимости от производителя). Или SMD5050 – там показатели соответственно 60мА и 18-20люменов. В целом светодиоды данного типа заслуженно снискали всеобщее признание. Благодаря конструктивным особенностям обеспечивается приемлемый теплоотвод, что увеличивает срок службы. Какой именно SMD светодиод использовать в осветительном приборе – зависит от конкретной ситуации. Эта тема слишком обширна для обсуждения ее в рамках данной статьи.

• Мощные и сверхмощные светодиоды.  Сюда можно включить светодиоды типа 5630, 5730, рассчитанные на ток до 350мА, а также светодиоды в корпусе эмиттер с током потребления до 1А и мощностью 1-3Ватт. Встречаются и более мощные экземпляры (до 10 Ватт). Эти светодиоды специально разрабатывались для освещения, требуют повышенного внимания к охлаждению и зачастую сконструированы так, что не требуют специальных линз.

• COB (Chip on Board) – светодиоды. В этой самой современной технологии излучающий чип монтируется напрямую в плату. Это приводит к повышению надежности всего устройства, улучшению теплоотвода. Использование одной общей оптической системы увеличивает равномерность светового потока.

3. Вид цоколя

Светодиодные лампы – самые «молодые» из всех известных источников освещения. До их активного внедрения в нашу повседневную жизнь в основном использовались лампы накаливания, галогенные, люминесцентные, газоразрядные и некоторые другие. Каждый тип ламп преимущественно использует «свои» патроны со «своими» цоколями. Создатели светодиодных ламп изначально пошли по другому пути. На данный момент существуют LED лампы с практически всеми известными цоколями. Более того, зачастую они полностью повторяют форму и размеры предшественника. Наличие встроенного драйвера позволяет подключать их напрямую либо к сети 220в. (AC), либо к 12 в.(DC).Этот вид классификации чрезвычайно удобен и используется многими производителями и продавцами светодиодной продукции. Подробнее про виды цоколей светодиодных ламп можно прочитать в статье на нашем сайте.

В заключение хочется отметить, что светодиодные технологии развиваются бурными темпами. Это сулит нам в скором времени новые области применения. Вероятно, появится и общепризнанная единая система классификации светодиодных ламп.

Конструкция, схема, работа и применение

Светодиод представляет собой двухпроводной полупроводниковый источник света. В 1962 году Ник Холоняк придумал светоизлучающий диод, и он работал в компании General Electric. Светодиод – это особый тип диода, который имеет электрические характеристики, аналогичные диодам с PN переходом. Следовательно, светодиод позволяет току течь в прямом направлении и блокирует ток в обратном направлении. Светодиод занимает небольшую площадь, менее 1 мм ² .Применение светодиодов в различных электрических и электронных проектах. В этой статье мы обсудим принцип работы светодиода и его применение.

Что такое светоизлучающий диод?

Светоизлучающий диод представляет собой диод с p-n переходом. Это специально легированный диод, сделанный из полупроводников особого типа. Когда свет излучает в прямом смещении, это называется светодиодом.

Светоизлучающий диод

Символ светодиода

Символ светодиода похож на символ диода, за исключением двух маленьких стрелок, которые указывают излучение света, поэтому он называется светодиодом (светоизлучающим диодом).Светодиод имеет две клеммы, а именно анод (+) и катод (-). Символ светодиода показан ниже.

LED Symbol

Конструкция светодиода

Конструкция светодиода очень проста, потому что она создается путем нанесения трех слоев полупроводникового материала на подложку. Эти три слоя расположены один за другим, где верхняя область является областью P-типа, средняя область активна и, наконец, нижняя область является областью N-типа. В конструкции можно увидеть три области полупроводникового материала.В конструкции область P-типа включает отверстия; область N-типа включает выборы, тогда как активная область включает как дырки, так и электроны.

Когда на светодиод не подается напряжение, поток электронов и дырок отсутствует, поэтому они стабильны. После подачи напряжения светодиод будет смещен в прямом направлении, поэтому электроны в N-области и дырки из P-области переместятся в активную область. Этот регион также известен как область истощения. Поскольку носители заряда, такие как дырки, содержат положительный заряд, тогда как электроны имеют отрицательный заряд, свет может генерироваться за счет рекомбинации полярных зарядов.

Как работает светодиод?

Светодиод просто, мы знаем как диод. Когда диод смещен в прямом направлении, электроны и дырки быстро перемещаются через переход, и они постоянно объединяются, удаляя друг друга. Вскоре после того, как электроны переходят из кремния n-типа в кремний p-типа, он соединяется с дырками, а затем исчезает. Следовательно, он делает атом в целом более стабильным и дает небольшой всплеск энергии в форме крошечного светового пакета или фотона.

Работа светодиода

На приведенной выше диаграмме показано, как работает светоизлучающий диод, и пошаговый процесс построения диаграммы.

• Из приведенной выше диаграммы мы можем видеть, что кремний N-типа имеет красный цвет, включая электроны, которые обозначены черными кружками.
• Силикон P-типа синего цвета и содержит дырки, они обозначены белыми кружками.
• Источник питания через p-n-переход вызывает прямое смещение диода и перевод электронов с n-типа на p-тип.Продвигая отверстия в обратном направлении.
• Электрон и дырки на стыке совмещены.
• Фотоны испускаются при рекомбинации электронов и дырок.

История светоизлучающих диодов

Светодиоды были изобретены в 1927 году, но это не новое изобретение. Краткий обзор истории светодиодов обсуждается ниже.

• В 1927 году Олег Лосев (русский изобретатель) создал первый светодиод и опубликовал некоторые теории своих исследований.
• В 1952 году профессор Курт Леховец проверил теории неудачников и рассказал о первых светодиодах.
• В 1958 году Рубин Браунштейн и Эгон Лебнер изобрели первый зеленый светодиод.
• В 1962 году красный светодиод был разработан Ником Холоняком. Итак, первый светодиод создан.
• В 1964 году IBM впервые реализовала светодиоды на печатной плате компьютера.
• В 1968 году компания HP (Hewlett Packard) начала использовать светодиоды в калькуляторах.
• В 1971 году Жак Панков и Эдвард Миллер изобрели синий светодиод.
• В 1972 году М. Джордж Кроуфорд (инженер-электрик) изобрел желтый светодиод.
• В 1986 году Уолден С. Райнс и Герберт Маруска из Университета Стаффорда изобрели светодиод синего цвета с магнием, включая будущие стандарты.
• В 1993 году Хироши Амано и физики Исаму Акаски разработали нитрид галлия с высококачественными светодиодами синего цвета.
• Инженер-электрик, такой как Шуджи Накамура, разработал первый синий светодиод с высокой яркостью благодаря разработкам Amanos & Akaski, что быстро привело к расширению использования светодиодов белого цвета.
  В 2002 году светодиоды белого цвета использовались в жилых помещениях, стоимость каждой лампы составляла от 80 до 100 фунтов стерлингов.
• В 2008 году светодиодные светильники стали очень популярными в офисах, больницах и школах.
• В 2019 году светодиоды стали основными источниками света;
• Светодиодная разработка невероятна, поскольку она варьируется от небольшой индикации до освещения офисов, домов, школ, больниц и т. Д.

Схема светоизлучающего диода для смещения

Большинство светодиодов имеют номинальное напряжение от 1 до 3 вольт, тогда как номинальные значения прямого тока находятся в диапазоне от 200 до 100 мА.

Смещение светодиода

Если на светодиод подается напряжение (от 1 В до 3 В), то он функционирует правильно, так как ток, подаваемый на подаваемое напряжение, находится в рабочем диапазоне. Точно так же, если приложенное к светодиоду напряжение выше рабочего напряжения, то область обеднения внутри светодиода выйдет из строя из-за сильного протекания тока.Этот неожиданно сильный ток приведет к повреждению устройства.

Этого можно избежать, последовательно подключив резистор к источнику напряжения и светодиоду. Безопасные номинальные значения напряжения светодиодов будут находиться в диапазоне от 1 В до 3 В, тогда как безопасные номинальные значения тока находятся в диапазоне от 200 мА до 100 мА.

Здесь резистор, который расположен между источником напряжения и светодиодом, известен как резистор ограничения тока, потому что этот резистор ограничивает ток, иначе светодиод может его разрушить.Таким образом, этот резистор играет ключевую роль в защите светодиода.

Математически протекание тока через светодиод можно записать как

IF = Vs – VD / Rs

Где

IF – прямой ток

Vs – источник напряжения

‘ VD ‘- падение напряжения на светоизлучающем диоде

‘ Rs ‘- резистор ограничения тока

Величина падения напряжения для преодоления барьера области обеднения. Падение напряжения на светодиодах будет составлять от 2 В до 3 В, в то время как диод Si или Ge равен 0.3 иначе 0,7 В.

Таким образом, светодиод может работать от высокого напряжения по сравнению с Si- или Ge-диодами.
Светодиоды для работы потребляют больше энергии, чем кремниевые или германиевые диоды.

Типы светодиодов

Существуют различные типы светодиодов, некоторые из которых упомянуты ниже.

• Арсенид галлия (GaAs) – инфракрасный
• Фосфид арсенида галлия (GaAsP) – красный к инфракрасному, оранжевый
• Фосфид арсенида галлия алюминия (AlGaAsP) – красный, оранжево-красный, оранжевый и желтый
• Фосфид галлия (GaP) – красный, желтый и зеленый
• Фосфид алюминия-галлия (AlGaP) – зеленый
• Нитрид галлия (GaN) – зеленый, изумрудно-зеленый
• Нитрид галлия-индия (GaInN) – ближний ультрафиолетовый, голубоватый -зеленый и синий
• Карбид кремния (SiC) – синий в качестве подложки
• Селенид цинка (ZnSe) – синий
• Нитрид алюминия и галлия (AlGaN) – ультрафиолетовый

Принцип работы светодиода

Принцип работы света -излучающий диод основан на квантовой теории.Квантовая теория утверждает, что когда электрон опускается с более высокого энергетического уровня на более низкий энергетический уровень, энергия излучается фотоном. Энергия фотона равна энергетической щели между этими двумя энергетическими уровнями. Если диод с PN-переходом смещен в прямом направлении, то ток течет через диод.

Принцип работы светодиода

Поток тока в полупроводниках вызван потоком дырок в противоположном направлении тока и потоком электронов в направлении тока.Следовательно, будет рекомбинация из-за потока этих носителей заряда.

Рекомбинация указывает на то, что электроны в зоне проводимости прыгают вниз в валентную зону. Когда электроны переходят из одной полосы в другую, электроны излучают электромагнитную энергию в виде фотонов, а энергия фотонов равна запрещенной энергетической щели.

Например, давайте рассмотрим квантовую теорию, энергия фотона является произведением постоянной Планка и частоты электромагнитного излучения.Математическое уравнение показано

Eq = hf

, где его называют постоянной Планка, а скорость электромагнитного излучения равна скорости света, т.е. c. Частота излучения связана со скоростью света как f = c / λ. λ обозначается как длина волны электромагнитного излучения, и приведенное выше уравнение будет иметь вид

Eq = he / λ

Из приведенного выше уравнения мы можем сказать, что длина волны электромагнитного излучения обратно пропорциональна запрещенному зазору.В обычных кремниевых и германиевых полупроводниках этот запрещенный энергетический зазор находится между условием и валентными зонами, так что полное излучение электромагнитной волны во время рекомбинации находится в форме инфракрасного излучения. Мы не можем видеть длины инфракрасных волн, потому что они находятся за пределами нашего видимого диапазона.

Инфракрасное излучение считается тепловым, потому что кремний и германий полупроводники не являются прямозонными полупроводниками, а являются непрямозонными полупроводниками.Но в прямозонных полупроводниках максимальный уровень энергии валентной зоны и минимальный уровень энергии зоны проводимости не возникают в один и тот же момент электронов. Следовательно, во время рекомбинации электронов и дырок происходит миграция электронов из зоны проводимости в валентную зону, импульс электронной зоны будет изменяться.

Белые светодиоды

Светодиоды можно производить двумя способами. В первом методе светодиодные чипы, такие как красный, зеленый и синий, объединены в одном корпусе для генерации белого света; тогда как во втором методе используется фосфоресценция.Флуоресценцию внутри люминофора можно суммировать в окружающей эпоксидной смоле, тогда светодиод будет активирован коротковолновой энергией с помощью светодиодного устройства InGaN.

Огни разного цвета, такие как синий, зеленый и красный, комбинируются в изменяемых количествах для получения различного цветового ощущения, известного как основные аддитивные цвета. Эти три интенсивности света складываются в равной степени, чтобы получить белый свет.

Но для достижения этой комбинации с помощью комбинации зеленого, синего и красного светодиодов требуется сложная электрооптическая конструкция для управления сочетанием и диффузией разных цветов.Кроме того, этот подход может быть усложнен из-за изменений в цвете светодиода.

Линейка белых светодиодов в основном зависит от одиночного светодиодного чипа с люминофорным покрытием. Это покрытие генерирует белый свет после попадания через ультрафиолет, иначе – синие фотоны. Тот же принцип применяется и к люминесцентным лампам; излучение ультрафиолета от электрического разряда внутри трубки заставит люминофор мигать белым.

Несмотря на то, что этот процесс светодиода может генерировать разные оттенки, различия можно контролировать с помощью экранирования.Устройства на основе белых светодиодов экранируются с использованием четырех точных координат цветности, которые примыкают к центру диаграммы CIE.

Диаграмма CIE описывает все достижимые цветовые координаты в пределах подковообразной кривой. Чистые цвета лежат над дугой, но белый кончик находится в центре. Цвет белого светодиода на выходе может быть представлен четырьмя точками, которые представлены в середине графика. Несмотря на то, что четыре координаты графика близки к чистому белому, эти светодиоды обычно не эффективны, как обычный источник света, для освещения цветных линз.

Эти светодиоды используются в основном для белых линз, в противном случае прозрачных линз, непрозрачной подсветки. Когда эта технология будет развиваться, белые светодиоды наверняка завоюют репутацию источника освещения и индикации.

Световая отдача

Световая отдача светодиодов может быть определена как создаваемый световой поток в лм для каждой единицы, а электрическая мощность может использоваться в пределах Вт. Номинальная внутренняя эффективность светодиода синего цвета составляет 75 лм / Вт; Желтые светодиоды имеют 500 лм / Вт, а красные светодиоды – 155 лм / Вт.Из-за внутренней реабсорбции потери могут быть приняты во внимание; порядок световой отдачи составляет от 20 до 25 лм / Вт для зеленых и желтых светодиодов. Это определение эффективности также известно как внешняя эффективность и аналогично определению эффективности, обычно используемому для других типов источников света, таких как многоцветные светодиоды.

Многоцветный светоизлучающий диод

Светоизлучающий диод, который выдает один цвет при подключении в прямом смещении и выдает цвет при подключении в обратном смещении, известен как многоцветный светодиод.

Фактически, эти светодиоды включают в себя два PN-перехода, и их соединение может быть выполнено параллельно с анодом одного, который соединен с катодом другого.

Многоцветные светодиоды обычно красные, когда они смещены в одном направлении, и зеленые, когда они смещены в другом направлении. Если этот светодиод включается очень быстро при двух полярностях, он будет генерировать третий цвет. Зеленый или красный светодиод будет генерировать желтый цвет при быстром переключении назад и вперед между полярностями смещения.

В чем разница между диодом и светодиодом?

Основное отличие диода от светодиода заключается в следующем.

Диод	Светодиод
Полупроводниковый прибор, такой как диод, проводит просто в одном направлении.	Светодиод – это один из типов диодов, используемых для генерации света.
Конструирование диода может быть выполнено из полупроводникового материала, и поток электронов в этом материале может придать их энергии тепловую форму.	Светодиод разработан с использованием фосфида галлия и арсенида галлия, электроны которых могут генерировать свет, передавая энергию.
Диод преобразует переменный ток в постоянный	Светодиод меняет напряжение на световое
Он имеет высокое обратное напряжение пробоя	Он имеет низкое обратное напряжение пробоя.
Напряжение в открытом состоянии диода составляет 0,7 В для кремния, тогда как для германия оно равно 0.3v	Напряжение в открытом состоянии светодиода составляет приблизительно от 1,2 до 2,0 В.
Диод используется в выпрямителях напряжения, схемах ограничения и фиксации, умножителях напряжения.	Области применения светодиодов: светофоры, автомобильные фары, медицинские приборы, вспышки фотоаппаратов и т. Д.

IV Характеристики светодиода

В На рынке существуют различные характеристики светодиодов, которые включают в себя цветной свет или длину волны излучения, интенсивность света.Важной характеристикой светодиода является цвет. При запуске светодиода используется только красный цвет. Поскольку использование светодиодов увеличивается с помощью полупроводникового процесса и исследования новых металлов для светодиодов, были сформированы различные цвета.

ВАХ светодиода

На следующем графике показаны приблизительные кривые между прямым напряжением и током. Каждая кривая на графике обозначает свой цвет. В таблице приведены сводные характеристики светодиодов.

Характеристики светодиода

Какие бывают два типа конфигураций светодиодов?

Стандартные конфигурации светодиода – это два подобных эмиттера, а также COB.

Эмиттер представляет собой одиночный кристалл, который монтируется к печатной плате, а затем к радиатору. Эта печатная плата передает электроэнергию на излучатель, а также отводит тепло.

Чтобы помочь снизить стоимость, а также улучшить однородность света, исследователи определили, что подложку светодиода можно отсоединить, а одиночный кристалл можно установить на печатной плате открыто.Так что эта конструкция называется COB (chip-on-board array).

Преимущества и недостатки светодиодов

К преимуществам светодиодов можно отнести следующее.

• Стоимость светодиодов меньше и они крошечные.
• С помощью светодиода контролируется электричество.
• Яркость светодиода меняется с помощью микроконтроллера.
• Длительный срок службы
• Энергоэффективность
• Без периода прогрева
• Прочная
• Не влияет на низкие температуры
• Направленная
• Цветопередача отличная
• Экологически чистая
• Контролируемая

Недостатки светодиоды включают следующее.

• Цена
• Температурная чувствительность
• Температурная зависимость
• Качество света
• Электрическая полярность
• Чувствительность по напряжению
• Падение эффективности
• Воздействие на насекомых

Применение светоизлучающих диодов

Светодиодные и некоторые из них описаны ниже.

• Светодиод используется в качестве лампочки в домах и на производстве
• Светодиоды используются в мотоциклах и автомобилях
• Они используются в мобильных телефонах для отображения сообщений
• На светофорах используются светодиоды

Таким образом, в данной статье рассматривается принцип работы и применения светодиодной схемы. Надеюсь, прочитав эту статью, вы получили некоторую основную и рабочую информацию о светодиодах. Если у вас есть какие-либо вопросы об этой статье или о электрическом проекте последнего года, пожалуйста, не стесняйтесь оставлять комментарии в разделе ниже. Вот вам вопрос, Что такое светодиод и как он работает?

Работа, конструкция, типы и применение светоизлучающих диодов

Введение с историей светоизлучающих диодов

фото

Рисунок 1 Электрическое обозначение светоизлучающего диода и практическая структурная схема

Светодиод представляет собой диод с P-N переходом, который состоит из двух выводов и полупроводникового источника света.Когда он активируется приложением подходящего напряжения к его выводам, он излучает световую энергию в виде фотонов, и цвет этого света определяется шириной запрещенной зоны полупроводникового материала. Эта световая энергия производится путем рекомбинации электронов и электронных дырок в этом устройстве, и этот процесс называется процессом электролюминесценции. Этот процесс был заявлен в двадцатом веке для твердотельного материала, когда он нагревается до комнатной температуры, а затем он излучает световую энергию.Вначале был разработан инфракрасный светоизлучающий диод, и его сила света была низкой, но он все еще часто используется в различных схемах бытовой электроники, таких как пульты дистанционного управления. На рынке доступны светодиоды различных размеров от 1 мм ² и выше. Один из светодиодов с электрическим обозначением и практической структурной схемой показан на рисунке 1. Он также используется для изготовления светодиодной матрицы .

Конструкция светодиода

Конструкция светодиода настолько проста, что его изготавливают путем нанесения трех слоев полупроводникового материала на подложку.Эти три слоя полупроводникового материала образованы тремя областями, которые называются областью P-типа, которая является верхней, активной областью, которая является средней, и областью N-типа, которая является нижней. На рисунке 2 показаны все три области полупроводникового материала.

фото

Рисунок 2 Строительная схема светоизлучающего диода

Как показано на рисунке 2, в области P-типа есть отверстия, в области N-типа есть выборы, а в активной области есть как электроны, так и дырки.В нормальных условиях, когда на анод и катод не подается какое-либо напряжение, тогда все дырки и электроны находятся на своих местах, но когда напряжение подается на этот световой светодиод, он смещается в прямом направлении. Затем дырки из области p-типа и электроны из области n-типа выталкиваются вверх в сторону активной области, которая также называется областью обеднения. Поскольку дырки имеют положительный заряд, а электрон – отрицательный, свет возникает в результате рекомбинации этих зарядов противоположной полярности.

Принцип работы светоизлучающий диод

Световой светодиод работает по тому же принципу, что и простые диодные средства с PN-переходом, когда анод подключен к положительной клемме источника постоянного тока, а катод подключен к отрицательной клемме источника постоянного тока, тогда PN-переход смещен в прямом направлении. Когда PN-переход смещен вперед, дырки образуют область P-типа, а электроны из области N-типа рекомбинируют, тогда зона проводимости формируется для излучения световой энергии в виде фотонов световой энергии.Все это явление называется феноменом электролюминесценции, и эта световая энергия зависит от величины тока, поглощаемого светодиодом. Другими словами, эта световая энергия прямо пропорциональна поглощающему току, значит, когда он поглощает больше тока, тогда свет будет высоким, аналогично, когда он поглощает слабый ток, тогда свет будет слабым. Весь поглощающий ток, не преобразованный в световую энергию, некоторая часть этого тока преобразуется в тепло, которое рассеивается светоизлучающим диодом во время излучения света во внешнюю среду.Это тепло известно как энергия рассеяния электронов, и эта энергия рассеивания также зависит от полупроводникового материала светоизлучающего диода. Внутренняя рабочая схема этого светодиода также показана на рисунке 3.

фото

Рисунок 3 Внутренняя рабочая схема светоизлучающего диода

ВАХ светодиода

Когда светоизлучающий диод смещен в прямом направлении путем подачи на его выводы 2 или 3 вольт, он излучает видимый цветной, невидимый инфракрасный или лазерный свет с узкой полосой пропускания.В этом состоянии это показывает, что прямой ток почти постоянен на ранней стадии, но когда он полностью включен, прямой ток постоянно увеличивается, как показано на рисунке 3. Интенсивность света зависит от этого тока, когда этот ток высокий, тогда интенсивность выходного света будет высоким. Напряжение, при котором ток постоянно увеличивается, называется прямым напряжением и обозначено Vd на рисунке 3. В условиях обратного смещения обратный ток или ток утечки почти линейно постоянны, но наступает момент, когда его PN-переход является пробоем и обратным током. постоянно увеличивается в области отрицательного тока.Напряжение, при котором происходит пробой, называется напряжением пробоя и обозначается Vbr. На рисунке 3 показано

. фото

Рисунок 3 V-I характеристика светоизлучающего диода

Типы светодиодов

Светодиоды делятся на три основных типа в зависимости от материала.

1. Триедиальные неорганические светодиоды
2. Органические светодиоды
3. Светодиоды высокой яркости

Традиционные неорганические светодиоды: Светодиоды традиционного типа имеют ту же форму, что и диоды традиционного типа, и они доступны на рынке с 1960 года.Они сделаны из неорганического материала, поэтому их называют неорганическими светодиодами. Некоторые из широко используемых светодиодов, которые сделаны из соединения полупроводникового материала, – это арсенид алюминия, галлия, арсенид галлия. Они доступны на рынке с различными формами и расцветками, такими как светодиоды для поверхностного монтажа, одноцветные светодиоды, многоцветные светодиоды и мигающие светодиоды.

Органические светодиоды: Светодиоды этого типа изготовлены из органических материалов, поэтому их называют органическими светодиодами. Эти типы светодиодов показывают основную идею светодиода.В традиционных неорганических светодиодах используется неорганический полупроводниковый материал, поэтому они имеют различный уровень примеси. Они производятся в виде световых переходов PN-перехода, поэтому их свет отображается в виде световых точек. Органические светодиоды производятся в виде листов, поэтому они обеспечивают рассеянную область света, что означает, что их можно использовать для большой площади поверхности.

Светодиоды высокой яркости: Светодиоды высокой яркости (HBLED) относятся к типу органических светодиодов и широко используются для освещения.По сути, этот тип светодиодов аналогичен органическим светодиодам, но отличается только тем, что они имеют высокую яркость выходного света. Для создания высокой яркости эти светодиоды должны иметь возможность рассеивать большой ток и высокую мощность, поэтому эти светодиоды устанавливаются на радиаторе для отвода нежелательного тепла.

Применение светодиода

1. Используются в системе охранной сигнализации, например, в системе охранной сигнализации.
2. Используются в электронных калькуляторах для отображения цифровых данных.
3. Они используются в мобильных телефонах для фотосъемки.
4. Они используются в светофорах для управления движением транспорта в городах.
5. Они используются для освещения, например, в домашних светильниках, фабричных светильниках, уличных фонарях и т. Д. Вместо ламп накаливания для экономии энергии.
6. Они используются в цифровых компьютерах для отображения компьютерных данных.
7. Они используются в цифровом мультиметре для отображения тока, напряжения и сопротивления в цифровой форме.
8. Они используются в авиационных огнях для сигнала предупреждения о воздушном судне.
9. Используются в системах дистанционного управления, таких как ТВ или ЖК-пульт.
10. Также используются в цифровых часах и автомобильных лампах обогрева.

Светодиодные приложения | Fabrico, подразделение EIS, Inc.

Преобразование теплопроводных материалов для решения проблем, связанных с производительностью светодиодов

Светодиоды

(светоизлучающие диоды) являются последней разработкой в ​​индустрии освещения.Светодиодные фонари, ставшие популярными благодаря своей эффективности, разнообразию цветов и длительному сроку службы, идеально подходят для множества применений, включая ночное освещение, художественное освещение и наружное освещение. Эти фонари также широко используются в электронной и автомобильной промышленности, а также для вывесок и многих других целей.

Обеспечивая эффективное преобразование энергии и увеличивая срок службы, эти лампы помогают сэкономить деньги на замене ламп и потреблении электроэнергии. Светодиодные лампы предназначены для преобразования электрической энергии в свет через микрочип, который затем освещает крошечные источники света, излучающие видимый свет.Этот процесс потребляет до 90% меньше энергии, чем традиционные лампы накаливания и люминесцентные лампы.

Светодиодные фонари – это источники направленного света. Это означает, что лампы излучают свет в определенных направлениях, в отличие от ламп накаливания и люминесцентных ламп, которые излучают свет во всех направлениях. Указанное направленное освещение и электрическое преобразование микрочипа помогают повысить эффективность и качество света.

Преобразование теплопроводящих материалов для решения проблем, связанных с производительностью светодиодов

Светодиоды

предоставляют инженерам-разработчикам широкий спектр преимуществ:

• Высокая энергоэффективность: светодиодных ламп более эффективны, чем стандартные люминесцентные лампы и лампы накаливания.Светодиодные лампы потребляют меньше энергии и более эффективно преобразовывают эту энергию в свет, чем традиционные люминесцентные лампы и лампы накаливания.
• Обеспечивают долгий срок службы: светодиодные лампы рассчитаны на срок службы до 6 раз дольше, чем другие типы освещения. Это помогает сэкономить деньги и не тратить деньги на замену лампочек. Светодиодные фонари также не изнашиваются из-за быстрого и повторяющегося включения и выключения, как это могут быть другие типы лампочек.
• Работа при низких температурах: В то время как другие типы фонарей требуют более высокого напряжения для работы при низких температурах, светодиодные фонари остаются работоспособными и надежными в более холодных местах.Это делает их идеальными для освещения холодильников и складских помещений.
• Доступен в широкой цветовой гамме: Светодиодные лампы представлены в диапазоне более теплого или более холодного освещения, обеспечивая идеальный оттенок света для любой среды.
• Управляемость: Светодиодные лампы – это полупроводниковые устройства, яркость которых можно регулировать с помощью контроллеров. Светодиодные фонари обеспечивают возможность непрерывного затемнения, в то время как другие типы освещения могут обеспечивать только ступенчатое затемнение.
• Мгновенное включение: Некоторым другим типам ламп требуется время, чтобы достичь полной яркости.Светодиодные фонари, с другой стороны, включаются на полную мощность, как только переключатель щелкает.
• Прочный и долговечный: Благодаря отсутствию стеклянных корпусов, светодиодные фонари обладают повышенной прочностью и устойчивостью к поломке. Светодиодные фонари обычно устанавливаются на печатных платах и ​​соединяются припаянными выводами. Это увеличивает устойчивость светодиодных светильников к вибрации и другим видам помех.
• Нет УФ-излучения / очень мало инфракрасного: Светодиодное освещение помогает защитить ковры, произведения искусства, оконные покрытия и окрашенные поверхности от любого потенциального повреждения инфракрасным или УФ-излучением.
• Малый размер обеспечивает гибкость дизайна: светодиодные фонари выпускаются в широком диапазоне размеров, что обеспечивает большую свободу при проектировании.

Все преимущества светодиодов связаны с одной проблемой – они нагреваются. Диоды высокой яркости, особенно в светодиодных кластерах, могут вызвать значительные тепловые проблемы, которые повлияют на характеристики светодиодов.

Светодиодные диоды

состоят из полупроводникового материала кристалла, пропитанного или легированного примесями для образования p-n-перехода. Свет проецируется вверх в светодиоде и нагревается вниз в основание.По мере повышения температуры внутри светодиода световой поток уменьшается. Правильное управление температурой при проектировании модулей для светодиодов, будь то на печатной плате или внутри корпуса, требует оценки материалов и методов рассеивания тепла. Fabrico может порекомендовать подходящие материалы и конструкции для обеспечения необходимой теплопроводности и электроизоляции.

Материалы с термическими помехами (TIM) являются жизненно важными компонентами всех светодиодных ламп. TIM помогают сохранить светодиодные фонари и работать с максимальной мощностью, управляя теплом, выделяемым лампами.Fabrico комбинирует и адаптирует эти материалы, чтобы они соответствовали индивидуальным и специфическим потребностям любого светодиодного применения.

TIM находятся между светодиодом и радиатором. Там они обеспечивают высокую теплопроводность для эффективной передачи тепла, излучаемого от источника света, к радиатору. Это достигается за счет вытеснения воздуха внутри светодиода. Без TIM тепло не передается эффективно, и производительность светодиодов страдает.

Предлагаемые материалы и клеи могут включать:

• Проводящие клеи и смазки: включая материалы с фазовым переходом, клеи и смазки, которые находятся между теплогенераторами и радиатором, чувствительные к давлению ленты, которые крепятся к радиаторам, термоткани и ленты, обеспечивающие теплопроводность, и силиконовые губчатые материалы для поглощения тепла . Электропроводящие клеи и смазки от ведущих поставщиков, таких как 3M, DuPont, Von Roll и Saint-Gobain.
• Ленты: Клейкие ленты доступны для различных применений, включая склеивание, соединение, маркировку и покрытие для использования в таких отраслях, как электротехника, автомобилестроение, производство и многое другое. Эти ленты устраняют необходимость в механических крепежах, экономя как материалы, так и технологические затраты. Предлагается широкий выбор лент, в том числе изолента, лента для гашения вибраций, лента из пенопласта, переносная лента и многое другое.
• Керамические и наполненные металлом эластомерные заполнители зазоров : заполнители зазоров помогают создавать пути для эффективной теплопередачи между тепловыделяющими механизмами, радиаторами, распределителями тепла и другими охлаждающими устройствами. Интерфейсная площадка 3M 5595 обеспечивает отличную теплопроводность.
• Ткани с покрытием: специальных переработанных тканей с покрытием доступны в различных вариантах в Fabrico. Ламинированные, прорезанные или высеченные ткани с покрытием предлагаются для таких применений, как изоляция, защита поверхности, химическая стойкость и терморегулирование.Ткани могут быть ламинированы с помощью чувствительных к давлению клеев, проводящих клеев и могут быть высечены с учетом требований к экранированию EMI / RFI и структурным требованиям. Специальные переработанные тканевые материалы с покрытием доступны от ведущих поставщиков DuPont, Isovolta, Saint-Gobain и Von Roll.
• Материалы с фазовым переходом: Материалы с фазовым переходом (PCM) – это материалы, которые плавятся и затвердевают при определенных температурах, но при этом могут вызывать повреждение и выделять большое количество энергии.PCM, например 3M 8926-02 и Nitto-Denko TR-5925.

Помимо терморегулирующих материалов, требуемых для использования в различных переделанных материалах, которые имеют решающее значение для производительности, надежности и безопасности светодиодного освещения. Материалы, используемые для электробезопасности и пожарной безопасности, имеют решающее значение для работы светодиодов, поскольку устраняют риск поражения электрическим током и возгорания, вызванный выделяющимся теплом.

После того, как были выбраны лучшие материалы, Fabrico также предоставляет готовый компонент терморегулирования после высечки.

Интегрированные светодиодные светильники с прямым подключением идеально подходят для достижения максимальной рентабельности освещения. Огнезащитные изделия (FRB) используются в дополнение к радиаторам и материалам термоинтерфейса на уровне корпуса и корпуса светильника. FRB – это тонкие изоляционные устройства из неорганических материалов. Эти изоляционные материалы FRB обеспечивают чрезвычайно высокую огнестойкость и термостойкость в таких областях, как:

• Светильники осветительные общего назначения (в том числе светодиодные)
• Электрические и гибридные электромобили
• Приборы
• Электрооборудование

Наряду с отличной термостойкостью и огнестойкостью, FRB обладают дуговой и путевой стойкостью, диэлектрической прочностью, гибкостью и возможностью преобразования.

Fabrico также предлагает решения по экранированию EMI / RFI для снижения магнитных или радиочастотных помех. Хотя светодиоды работают с постоянным током, существуют элементы управления освещением и схемы регулирования яркости с утроением высоких частот. Управление EMI ​​/ RFI может принимать несколько различных форм, например:

Правильный выбор электрической изоляции, экранирования EMI / RFI и огнестойкой барьерной защиты имеет важное значение для правильного управления температурой и выбора материала, чтобы сделать ваши светодиодные фонари максимально функциональными и эффективными.Чтобы получить более подробную информацию по этим темам, посетите наш веб-семинар.

Что такое светодиод? – Конструкция, работа, характеристики и применение

LED (светоизлучающий диод) – это оптоэлектронное устройство , которое работает по принципу электросвета. Электро-яркость – это свойство материала преобразовывать электрическую энергию в световую энергию, а затем он излучает эту световую энергию. Таким же образом полупроводник в светодиодах излучает свет под действием электрического поля.

Символ светодиода образован объединением символа диода PN Junction и стрелок, направленных наружу. Эти направленные наружу стрелки символизируют свет, излучаемый светодиодом.

Теперь возникает вопрос, как полупроводниковый материал в светодиодах излучает свет? Ответ на этот вопрос заключается в устройстве и работе светодиода. Символ светодиода описан на схеме ниже, такой же символ используется в электронных схемах.

Конструкция светодиода

Полупроводниковый материал, используемый в светодиодах, – Арсенид галлия (GaAs) , Галлий Фосфид (GaP) или Фосфид арсенида галлия (GaAsP). Для изготовления светодиода можно использовать любой из вышеперечисленных составов, но цвет излучаемого света меняется с изменением материала. Ниже приведены некоторые из материалов и соответствующие им цвета света, который они излучают. В дополнение к этому, ниже также приведены диапазоны типичного прямого напряжения.

Используемые материалы	Цвет	Прямое напряжение (в вольтах)
GaP	Зеленый / Красный	2.2
GaAsP	Желтый	2,2
GaAsP	Красный	1,8
GaN	Белый	4,1
GaN	Синий	5,0
AllnGaP	Янтарный	2,1
AllnGaP	Желтый	2,1

Внутренняя архитектура светодиода

Полупроводниковый слой P-типа расположен над N-типа , потому что рекомбинация носителей заряда происходит по p-типу. Кроме того, это поверхность устройства, поэтому излучаемый свет хорошо виден на поверхности. Если P-тип будет расположен ниже, свет будет излучаться с поверхности P-типа, но мы не сможем его увидеть. Это причина того, что P-тип размещен выше.

Слой P-типа образован диффузией полупроводникового материала. С другой стороны, в области N-типа эпитаксиальный слой выращивается на подложке N-типа. Металлическая пленка используется на слое P-типа, чтобы обеспечить соединение анода с диодом.Точно так же слой золотой пленки покрыт слоем N-типа, чтобы обеспечить катодное соединение.

Значение слоя золотой пленки

Слой золотой пленки на N-типе также обеспечивает отражение от нижней поверхности диода. Если значительная часть излучаемого света имеет тенденцию попадать на нижнюю поверхность, то он будет отражаться от нижней поверхности к верхней поверхности устройства. Это увеличивает эффективность светодиода.

Работа светодиода

Электроны являются основными носителями в N-типе, а дырки являются основными носителями в P-типе.Электроны N-типа находятся в зоне проводимости, а дырки P-типа находятся в валентной зоне. Энергетический уровень зоны проводимости выше, чем энергетический уровень валентной зоны. Таким образом, если электроны стремятся рекомбинировать с дырками, они должны потерять некоторую часть энергии, чтобы попасть в более низкую энергетическую зону.

Электроны могут терять свою энергию в виде тепла или света. Электроны в кремнии и германии теряют свою энергию в виде тепла. Таким образом, они не используются для светодиодов, поскольку нам нужен полупроводник, в котором электроны теряют свою энергию в виде света.

Излучение фотонов

Таким образом, полупроводниковые соединения, такие как фосфид галлия (Gap), арсенид галлия (GaAs), фосфид арсенида галлия (GaAsP) и т. Д., Излучают свет при рекомбинации электронов и дырок. Электроны в этих соединениях теряют свою энергию из-за испускания фотонов.

Если полупроводниковый материал полупрозрачный, , свет будет излучаться из соединения, поскольку соединение действует как источник света. Светодиод работает только в режиме прямого смещения .Если он будет работать с обратным смещением, он будет поврежден, так как не может выдерживать обратное напряжение.

Вольт-амперные характеристики светодиодов

Кривая характеристик светодиода показывает, что прямого смещения 1 В достаточно для экспоненциального увеличения тока.

Кривая выходной характеристики показывает, что мощность излучения светодиода прямо пропорциональна прямому току светодиода.

Преимущества светодиода

1. Диапазон температур : Может работать в широком диапазоне температур от 0 ⁰ C -70 ⁰ C
2. Время переключения: Время переключения светодиодов составляет 1 нс.Таким образом, они полезны в динамических операциях, где используется большое количество массивов.
3. Низкое энергопотребление: Они потребляют меньше энергии, и их можно использовать даже при низком уровне подаваемого постоянного тока.
4. Better Controlling: Мощность излучения светодиодов зависит от протекающего в них тока. Таким образом, интенсивность света светодиода можно легко контролировать.
5. Экономично и надежно: светодиоды дешевы и обладают высокой степенью надежности.
6. Небольшой размер и портативность: Они имеют небольшой размер и могут быть сложены вместе для формирования буквенно-цифровых дисплеев.
7. Более высокий КПД: КПД светодиодов для преобразования энергии в световую энергию в 10-50 раз выше, чем у вольфрамовой лампы. Время отклика светодиода составляет 0,1 мкс, в то время как в случае вольфрамовой лампы оно составляет десятки или сотни миллисекунд.

Недостатки светодиода

1. Перенапряжение или перегрузка по току: Светодиоды могут выйти из строя, когда ток превышает определенный предел.
2. Перегрев из-за мощности излучения: Перегрев из-за чрезмерного увеличения мощности излучения. Это может привести к повреждению светодиода.

Области применения светодиода

1. Индикатор в цепи переменного тока: Может использоваться как индикатор в цепи переменного тока, но внутреннее сопротивление светодиода довольно мало. Таким образом, резистор последовательно соединен со светодиодом, так что ток перегрузки может протекать через резистор и может защитить светодиод от повреждения.

2. Индикатор панели дисплея: светодиодов используются для отображения информации, обрабатываемой электронными схемами. Формат отображения светодиода показан на диаграмме ниже.

3. Цифровые часы, калькуляторы и мультиметры: Светодиоды, излучающие видимый свет, используются в цифровых часах и калькуляторах для индикации.
4. Системы дистанционного управления и охранной сигнализации: В таких приложениях используются светодиоды, излучающие невидимый инфракрасный свет, такие как светодиоды на основе GaAs.

Это преимущества, недостатки и области применения светодиода. Светодиод – важное оптоэлектронное устройство. Он также используется в волоконно-оптических системах связи.

Определение светодиодных диодов

– конструкция, характеристики, применение

Светодиод (LED, LED LED) – тип полупроводникового диода , который также относится к разряду оптоэлектронных компонентов. Типовая конструкция светодиода основана на « p-n переходе полупроводникового кристалла» (подробнее о «p-n переходе» здесь ) . После того, как светодиод будет поляризован положительным электрическим напряжением (прямое смещение), которое превышает его пороговое значение напряжения, он начнет излучать электромагнитное излучение в видимом и инфракрасном спектре света.

Рис. 1. Светодиодный символ

Светодиодная конструкция

Цвет и длина волны светового излучения, излучаемого светодиодами, тесно связаны с полупроводниковым материалом, из которого он был изготовлен. Обычно их изготавливают из соединений (двухкомпонентных и многокомпонентных) химических элементов 3-й и 5-й группы Периодической таблицы Менделеева (например, GaAs – арсенид галлия, GaAs – фосфид галлия, GaAsP – арсенофосфид галлий с правым легированием).Элементный состав диода подбирается таким образом, чтобы полученная в процессе полупроводниковая структура позволяла излучать свет в желаемом спектральном диапазоне. «P-n-переходы» светодиодов с GaAs в основном производятся с использованием диффузионного метода . Это обеспечивает высокую квантовую эффективность. Группа соединенных между собой диодов используется в различных типах дисплеев, например в семисегментных дисплеях.

LED Разделение по цвету светового излучения

Цвет	Длина волны λ [нм]
Ультрафиолет (УФ)	<380
фиолетовый	380–435
Синий	435–500
Сине-зеленый	500–520
зеленый	520-565
Желтый	565–590
Оранжевый	590–625
Красный	625–700
Инфракрасный (ИК)	> 700

Плавное изменение длины волны сопровождается аналогичным изменением цвета. В приведенной выше таблице мы расположили диапазоны значений длин волн по длине, чтобы улучшить представление о связи между длиной волны и цветом диода.

LED Вольт-амперные характеристики

Характеристики светодиода показывают, что цвет диода влияет на мощность, потребляемую этим светодиодом. Светодиоды, излучающие цветов в инфракрасном диапазоне, потребляют наименьшее количество энергии, а белый цвет – больше всего. Это связано с тем, что разные диоды имеют разное пороговое напряжение.Вы можете видеть, что на индикаторе характеристики показаны ниже.

Рис. 2. Группа вольт-амперных характеристик светодиодов, показывающих разницу пороговых напряжений у светодиодов разных цветов

Прямое напряжение светодиода

Ассортимент качеств этого семейства светодиодов очень широк, и в настоящее время нет подходящего подхода, чтобы сузить их и технологически «свести» их к еще более явной и поддающейся количественной оценке форме.Тем не менее, они несколько ограничены (сужены) и охватывают обычные значения, разделив светодиоды на классы, выбирая цвет света, поскольку он является стандартом для вашей отрасли.

Светодиод Прямое напряжение – это минимальное напряжение, при котором светодиод начинает светиться из-за потока тока. Рекомендации относительно максимального прямого тока, характеризующего подтвержденный диод, можно найти в примечаниях к каталогу, тем не менее, это сложно, особенно если мы не знаем источник диода, поскольку вы не можете найти на светодиодах маркировку производителя.В среднем светодиоды будут иметь максимальный прямой ток 20-30 мА, однако многие обычные светодиоды (с линзами) хорошо работают при токе ниже 10 мА, многие обычно 2-3 мА. Прямое напряжение светодиода в диоде зависит от тона освещения и материала, из которого он изготовлен.

Светодиод Принцип действия

Принцип действия светодиода основан на явлении электролюминесценции (создание электромагнитного излучения под действием электрического поля). Электролюминесценция возникает в результате рекомбинации (аннигиляции) пары носителей (электронов и электронных дырок) в области «p-n перехода». В то время как электроны текут с более высокого уровня энергии на более низкий, рассеивание мощности происходит в виде тепла (безызлучательная рекомбинация – в полупроводниках с n-наклонной запрещенной зоной) или света (излучательная рекомбинация – полупроводники с простой запрещенной зоной) . Во время этого потока энергия электронов преобразуется в квант электромагнитного излучения .

Гибкие светодиодные дисплеи

Динамичное развитие электроники, которое мы наблюдаем сегодня, было бы невозможно без одновременных исследований в междисциплинарной науке, называемой нанотехнологией . Мы достигли такого уровня, что нас не удивляют гибкие светодиодные экраны , которые используются в телевизорах, мобильных телефонах, смарт-часах или даже в одежде.

Рис. 3. Источник: digitaltrends.com

Устройство в целом (электронная схема и компоненты) заключено в тонкую как бумагу и даже прозрачную пленку .Быстрый рост технологии OLED также был одной из причин дальнейшего развития и роста популярности гибкой электроники . Такие решения позволяют пользователям взаимодействовать с такими устройствами, скручивая их , изгибая или складывая в обеих плоскостях . В качестве преимуществ гибкого дисплея мы можем рассматривать, например, более дешевый производственный процесс, эксплуатация, что может привести к окончательному снижению цены в магазинах электроники в будущем.

Примеры разновидностей светодиодов

• RGB LED (Red Green Blue LED) – имеет три цвета в «одной коробке», что позволяет генерировать любой цвет,
• IR (Инфракрасный) – он излучает инфракрасное излучение, которое используется, например, при передаче данных, а также в старых моделях мобильных телефонов (некоторые из вас могут этого не помнить!),
• HB LED (High Brightness LED) – диоды с повышенной яркостью. Они используются в автомобилях, светофорах, уличных фонарях или в передних велосипедных фонарях.

LED – Преимущества

• возможность выбора цвета света (длина волны),
• низкое рабочее напряжение (для работы одиночных светодиодов требуется от 2 до 4 В),
• низкое энергопотребление,
• малогабаритный компонент (по сравнению со стандартной лампочкой даже очень маленький),
• высокоэффективный,
• малые потери энергии,
• прочный.

Учебное пособие по основам работы со светодиодами

Каталог

---

Ⅰ Введение

Видеоурок по основам использования светоизлучающих диодов (LED): обсуждаются полярность, прямое напряжение и ток.

1.1 Терминология

Светоизлучающий диод просто называется светодиодом.Он состоит из соединения, содержащего галлий (Ga), мышьяк (As), фосфор (P), азот (N) и т.п.

При рекомбинации электронов и дырок они могут излучать видимый свет и, таким образом, могут использоваться для изготовления светодиодов. Он используется в качестве светового индикатора в схемах и инструментах, а также в качестве текстового или цифрового дисплея. Диод из арсенида галлия излучает красный свет, диод из фосфида галлия излучает зеленый свет, диод из карбида кремния излучает желтый свет, а диод из нитрида галлия излучает синий свет.Кроме того, органические светоизлучающие диоды OLED и неорганические светоизлучающие диоды светодиоды дополнительно классифицируются по химическим свойствам.

1.2 Материал светодиода

Пять основных сырьевых материалов светодиодов: пластина, кронштейн, серебряный клей, золотая проволока, эпоксидная смола.

Светодиодный символ

Ⅱ Принцип работы

Это тип полупроводникового диода, который преобразует электрическую энергию в энергию света. Как и большинство обычных диодов, светодиоды состоят из PN-перехода и имеют однонаправленную проводимость.Когда на светоизлучающий диод подается прямое напряжение, дырки, инжектируемые из области P в область N, и электроны, вводимые в область P из области N, отделяются от электронов области N и области P на несколько микрометров в непосредственной близости от PN перехода. Дырочные комплексы для получения флуоресценции спонтанного излучения. Энергетические состояния электронов и дырок в разных полупроводниковых материалах различны. Когда энергия, выделяемая при рекомбинации электронов и дырок, различна, чем больше выделяется энергии, тем короче длина волны излучаемого света.Обычно используются диоды, излучающие красный, зеленый или желтый свет. И обратное напряжение пробоя светодиода больше 5 вольт. Его прямая вольт-амперная характеристика очень крутая, и для регулирования тока через диод необходимо последовательно подключать токоограничивающий резистор. Значение резистора ограничения тока R можно рассчитать по формуле:

R = （E － UF） / IF

Где E – напряжение питания, UF – прямое падение напряжения светодиода, а IF – нормальный рабочий ток светодиода.Сердцевина светодиода представляет собой пластину, состоящую из полупроводника P-типа и полупроводника N-типа, и между полупроводником P-типа и полупроводником N-типа имеется переходный слой, называемый PN-переходом. В некоторых PN-переходах полупроводниковых материалов инжектированные неосновные носители рекомбинируют с основными носителями, выделяя избыточную энергию в виде света, тем самым напрямую преобразуя электрическую энергию в энергию света. К PN-переходу добавляется обратное напряжение, и второстепенные носители трудно вводить, поэтому они не излучают свет.Это основной принцип освещения светодиодов. Когда он находится в прямом рабочем состоянии (то есть прямое напряжение приложено к обоим концам), и ток течет от анода светодиода к катоду, полупроводниковый кристалл излучает свет разных цветов от ультрафиолетового до инфракрасного, и интенсивность света связана с силой тока.

Ⅲ Характеристики светодиода

По сравнению с лампами накаливания и ксеноновыми лампами светодиоды характеризуются низкими рабочими напряжениями (некоторые всего несколько вольт), низкими рабочими токами (некоторые могут быть освещены только при нескольких мАч), лучшей отдачей а ударопрочность, высокая надежность, длительный срок службы и интенсивность света можно легко модулировать с помощью тока, проходящего через модуляцию.Благодаря этим характеристикам светодиоды используются в качестве источников света в некоторых фотоэлектрических устройствах управления и в качестве дисплеев сигналов во многих электронных устройствах.

3.1 Однонаправленный C onnectivity

Светодиод может включаться только в одном направлении (под напряжением), что называется прямым смещением. Когда течет ток, электроны и дырки рекомбинируют, чтобы излучать монохроматический свет. Это называется эффектом электролюминесценции. Длина волны и цвет света зависят от типа используемого полупроводникового материала и включенных примесей.Он обладает такими преимуществами, как высокая эффективность, длительный срок службы, непростая поломка, высокая скорость переключения, высокая надежность и так далее. Световая отдача белых светодиодов за последние годы значительно улучшилась. В то же время закупочная цена за тысячу люменов также значительно упала из-за конкуренции со стороны производителей, выходящих на рынок.

3.2 Полярность

Более длинный из двух выводов светодиода является положительным полюсом и должен быть подключен к положительному полюсу источника питания.Вдобавок некоторые светодиоды имеют одинаковую длину с двумя выводами, но трубка имеет небольшой выступ, а вывод рядом с язычком является положительным.

3.3 Эффективность

Потребление энергии снижено примерно на 80% по сравнению с лампой накаливания с такой же эффективностью освещения и примерно на 40% по сравнению с энергосберегающей лампой.

3.4 Удобство использования

Объем небольшой, каждый единичный светодиодный чип имеет квадрат 3-5 мм, поэтому из него могут быть изготовлены устройства различной формы и он подходит для изменяющейся среды.

3.5 Стабильность

100000 часов, затухание света начальное 50%.

3.6 Время отклика

Время отклика лампы накаливания составляет миллисекунды, а время отклика светодиодной лампы – наносекунды.

3.7 Загрязнение окружающей среды

Не содержит вредных металлических ртути и т. Д.

3.8 Цвет

Светоизлучающий диод удобно настраивается методом химической модификации, чтобы отрегулировать структуру энергетической зоны и ширину запрещенной зоны материала для реализации нескольких -цветное свечение красного, желтого, зеленого, синего и оранжевого цветов.Рабочее напряжение красной световода невелико, а рабочие напряжения красных, оранжевых, желтых, зеленых и синих светодиодов разных цветов последовательно увеличиваются.

Ⅳ Параметры светодиода

Важными аспектами оптических параметров светодиодов являются: световой поток, светоотдача, сила света, распределение интенсивности света и длина волны.

Светоотдача – это отношение светового потока к электрической мощности, его единица – лм / Вт.Световая отдача представляет собой энергосберегающие характеристики источника света, которые являются важным показателем для измерения характеристик современных источников света.

Интенсивность свечения светодиода указывает на его интенсивность в определенном направлении. Поскольку светодиоды имеют большую разницу в интенсивности света под разными пространственными углами, мы изучили характеристики распределения интенсивности светодиодов. Этот параметр имеет большое практическое значение и напрямую влияет на минимальный угол обзора светодиодного дисплея.Например, на крупномасштабном цветном светодиодном дисплее стадиона, если диапазон распределения одиночной трубки светодиода узкий, аудитория, обращенная к дисплею под большим углом, увидит искаженное изображение. Кроме того, дорожные знаки требуют, чтобы их идентифицировал широкий круг людей.

Для спектральных характеристик светодиодов важна его монохроматичность, то есть основные цвета, такие как красный, желтый, синий, зеленый и белый, чистые или нет. Поскольку во многих случаях, например, при светофоре, требования к цвету более жесткие, неправильное отображение цвета влияет на зрение водителей.Из этого явления мы специально изучаем спектральные характеристики светодиодов, что необходимо и имеет смысл.

Ⅴ Типы светодиодов

Светодиоды можно разделить на обычные одноцветные светодиоды, светодиоды высокой яркости, светодиоды сверхвысокой яркости, изменяющие цвет светодиоды, мигающие светодиоды, светодиоды с регулируемым напряжением, инфракрасные светодиоды и светодиоды с отрицательным сопротивлением.

Режимы управления светодиодами – постоянный ток и постоянное напряжение. Существуют различные методы регулирования яркости, такие как аналоговое регулирование яркости и регулирование яркости с ШИМ. В большинстве светодиодов используется контроль постоянного тока, который может поддерживать стабильный ток светодиода и продлевать срок службы светодиода.

Обычные монохроматические светодиоды обладают преимуществами небольшого объема, низкого рабочего напряжения, малого рабочего тока, равномерного и стабильного освещения, быстрого отклика, длительного срока службы и т. Д. другие источники питания.Он относится к полупроводниковому устройству с регулируемым током и должен быть подключен последовательно с подходящим токоограничивающим резистором.

Цвет освещения обычного монохроматического светодиода зависит от длины волны освещения, а длина волны зависит от полупроводникового материала, используемого для изготовления светодиода. Длина волны красного светодиода обычно составляет 650 ~ 700 нм, желтого светодиода – обычно 630 ~ 650 нм, оранжевого светодиода – обычно 610 ~ 630 нм, желтого светодиода – около 585 нм, а зеленого светодиода – обычно 555 ~ 570 нм.

Полупроводниковые материалы монохроматических светодиодов высокой яркости и монохроматических светодиодов сверхвысокой яркости отличаются от обычных монохроматических светодиодов, поэтому интенсивность излучения света также отличается.

Как правило, в монохроматических светодиодах высокой яркости используется арсенид галлия (GaAlAs), в монохроматических светодиодах сверхвысокой яркости используется арсенид галлия, индия (GaAsInP), а в обычных монохроматических светодиодах используется фосфид галлия (GaP).) или арсенид галлия фосфора (GaAsP).

Разноцветный светодиод – это светодиод, который может изменять цвет света. Его можно разделить на двухцветные светодиоды, трехцветные светодиоды и многоцветные (красный, синий, зеленый и белый) светодиоды.

Светодиоды с изменением цвета можно разделить на светодиоды с изменением цвета с двумя выводами, светодиоды с изменением цвета с тремя выводами, светодиоды с изменением цвета с четырьмя выводами и светодиоды с изменением цвета с шестью выводами в соответствии с количеством контактов.

Мигающий светодиод – это специальный светоизлучающий прибор, состоящий из КМОП интегральной схемы и светодиода.Его можно использовать для индикации аварийных сигналов и индикации пониженного и повышенного напряжения. При его использовании не требуется подключать внешние компоненты, добавляя соответствующее рабочее напряжение постоянного тока (5 В) к обоим концам вывода для мигания.

Светодиод, управляемый напряжением, объединяет светоизлучающий диод и токоограничивающий резистор и может быть напрямую подключен к обоим концам источника питания при использовании.

Инфракрасный светодиод изготовлен из материала с высокой эффективностью инфракрасного излучения (обычно используется как арсенид галлия GaAs), а прямое смещение применяется для ввода тока в PN-переход для возбуждения инфракрасного света. Спектральное распределение мощности имеет центральную длину волны от 830 до 950 нм и ширину полосы на половине пика около 40 нм. Его самым большим преимуществом является то, что он может быть полностью без красного (с использованием инфракрасной трубки с длиной волны 940 ~ 950 нм) или только слабым красным штормом (красный шторм – это видимый красный свет) для продления срока службы. То, что мы видим человеческим глазом, называется видимым светом. Диапазон длин волн видимого света составляет 380-780 нм, в зависимости от длины волны видимого света он делится на красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый свет от длинного до короткого.Длина волны короче фиолетового света и длиннее красного света называется инфракрасным светом.

Обычно используются длины волн инфракрасного излучателя: 850 нм, 870 нм, 880 нм, 940 нм, 980 нм.

Соотношение между мощностью и длиной волны инфракрасной эмиссионной трубки: 850 нм> 880 нм> 940 нм.

Распределение энергии, измеренное источником света или объектом на спектрометре, другими словами, длина волны λp, соответствующая положению его пика.

• Интенсивность излучения (МОЩНОСТЬ)

Указывает энергию инфракрасного излучения инфракрасной трубки (IRLED) в мВт ср.

Интенсивность излучения пропорциональна входному току (If) и обратно пропорциональна расстоянию излучения. Интенсивность инфракрасного излучения – это количество оптической мощности, излучаемой единичным телесным углом (sr) инфракрасного света, излучаемого передающей трубкой. Увеличение мощности инфракрасной эмиссионной трубки может только временно увеличить расстояние освещения, и, наконец, затухание пластины ускоряется, в результате чего инфракрасный свет становится темнее, а ночное видение становится все менее и менее четким.

диаметром 3 мм или 5 мм – это маломощная инфракрасная излучающая трубка, а 8 мм и 10 мм – пусковая труба средней и большой мощности соответственно.

Прямое напряжение на трубке передатчика малой мощности: 1,1–1,5 В, ток 20 мА.

Прямое напряжение на трубке передатчика средней мощности: 1,4–1,65 В, ток 50–100 мА.

Прямое напряжение на трубке передатчика большой мощности: 1,5–1,9 В, ток 200–350 мА.

• Характеристики направленности

Интенсивность излучения инфракрасного светодиода зависит от направления излучения.Когда угол направления равен нулю, интенсивность излучения определяется как 100%. Когда угол направления больше, интенсивность излучения относительно уменьшается. Когда интенсивность излучения составляет половину угла направления оптической оси, значение составляет половину пикового значения. Этот угол называется углом половинной величины направления. Чем меньше угол, тем чувствительнее направленность компонента. Кроме того, инфракрасные светодиоды обычно используются с линзами, чтобы сделать их более направленными.

Интенсивность излучения инфракрасного светодиода варьируется в зависимости от расстояния на оптической оси, а также зависит от принимающего свет элемента. Это изменение количества падающего света светоприемного элемента и расстояния от инфракрасной светоизлучающей трубки. В основном световая метрика обратно пропорциональна квадрату расстояния и связана с характеристиками светопринимающего элемента.

Когда инфракрасные лучи излучаются для управления соответствующим устройством, контролируемое расстояние пропорционально передаваемой мощности.Для увеличения дистанции инфракрасного управления инфракрасный светодиод работает в импульсном режиме, поскольку эффективное расстояние передачи пульсирующего света (модулированного света) пропорционально пиковому току импульса, и необходимо только увеличьте пиковое значение Ip, чтобы увеличить расстояние излучения инфракрасного света. Метод увеличения Ip состоит в том, чтобы уменьшить скважность импульса, то есть ширину T импульса сжатия, как правило, частота подачи ниже 300 кГц.

Есть два способа передачи и приема инфракрасных лучей: прямой и отражающий. Под прямым типом понимается светоизлучающая трубка и приемная трубка, расположенные относительно друг друга на двух концах излучения и контролируемого объекта, и расстояние между ними составляет определенное расстояние; светоотражающий тип означает, что светоизлучающая трубка и приемная трубка соединяются вместе, и приемная трубка всегда не имеет света, и только инфракрасный свет, излучаемый из светоизлучающей трубки, когда свет встречает отражатель, приемная трубка принимает отраженный инфракрасный свет для работы.

Двухтрубная передающая схема инфракрасного излучения может увеличить мощность передачи и рабочее расстояние инфракрасного излучения.

Ⅵ Разработка светодиодов

6.1 Развитие световой эффективности

Самое раннее применение светодиодного источника света, созданного по принципу полупроводникового P-N перехода, было представлено в начале 1960-х годов. В то время в качестве материала использовался GaAsP, излучающий красный свет (λp = 650 нм).Когда управляющий ток составлял 20 мА, световой поток составлял всего несколько тысячных люмена, а соответствующая световая отдача составляла около 0,1 лм / Вт.

В середине 1970-х годов были введены элементы In и N для получения зеленого света (λp = 555 нм), желтого света (λp = 590 нм) и оранжевого света (λp = 610 нм), а также была увеличена световая отдача. до 1 лм / Вт.

В начале 1980-х годов появился светодиодный источник света из GaAlAs, благодаря чему световая отдача красного светодиода достигла 10 лм / Вт.

В начале 1990-х годов разработка двух новых материалов, GaAlInP, излучающего красный и желтый свет, и GaInN, излучающего зеленый и синий свет, значительно повысила световую эффективность светодиодов. В 2000 году первый изготавливал светодиоды красного и оранжевого цвета (λp = 615 нм) со световой эффективностью 100 лм / Вт, а второй – светодиоды со светоотдачей 50 лм / Вт в зеленом (λp = 530 нм). .

6.2 Белый светодиод

В 1993 году Сюдзи Нака Мура, который работал в Nichia Corporation в Японии, изобрел коммерческие приложения на основе широкозонных полупроводниковых материалов, таких как нитрид галлия (GaN) и нитрид индия (InGaN). Синие светодиоды , которые широко использовались в конце 1990-х годов. Теоретически синие светодиоды могут давать белый свет в сочетании с оригинальными красными и зелеными светодиодами, но белые светодиоды редко изготавливаются таким образом.

Большинство из белых светодиодов , производимых сегодня, изготавливаются путем нанесения слоя светло-желтого люминофора на синий светодиод (ближний УФ, длина волны от 450 до 470 нм). Этот желтый люминофор обычно получают путем смешивания эрбия. Кристаллы алюминиевого граната (Ce3 +: YAG) измельчают в порошок и смешивают с плотным связующим.Когда светодиодный чип излучает синий свет, часть синего света эффективно преобразуется кристаллом в преимущественно желтый свет с широким спектром (около 580 нм в центре спектра). Фактически, монокристаллический YAG, легированный Ce, считается скорее сцинтиллятором, чем люминофором. Поскольку желтый свет невооруженным глазом стимулирует рецепторы красного и зеленого, синий свет самого светодиода смешивается, что делает его похожим на белый свет. И его цвет часто называют «белым лунным светом».

Этот метод изготовления белых светодиодов был разработан Nichia Corporation и используется с 1996 года для производства белых светодиодов.Чтобы отрегулировать цвет светло-желтого, можно использовать другой редкоземельный металл, лантан или церий, для замены церия (Ce), включенного в Ce3 +: YAG, и это можно даже сделать, заменив часть или весь алюминий в YAG. Исходя из характеристик цветового спектра, красные и зеленые объекты не будут выглядеть такими резкими, как источник света широкого спектра при освещении этим светодиодом. Кроме того, из-за различий в производственных условиях цветовая температура готового продукта этого светодиода неоднородна, поэтому он будет отличаться по своим характеристикам в процессе производства, от теплого желтого до холодного синего.

Другой метод изготовления белых светодиодов немного похож на люминесцентную лампу. Светодиоды, излучающие ближний ультрафиолетовый свет, покрыты смесью двух люминофоров: европий излучает красный и синий свет, а медь и алюминий, легированные сульфидом цинка (ZnS), излучают зеленый свет. Однако, поскольку ультрафиолетовые лучи вызывают растрескивание и разрушение эпоксидной смолы в клее, производство затруднено, а жизненный цикл короток. По сравнению с первым методом он менее эффективен и выделяет больше тепла, но его спектр лучше, следовательно, и свет лучше.Хотя мощность светодиода ультрафиолетового света в этом случае выше, эффективность ниже, чем у первого метода. Яркость, полученная этими способами, аналогична.

В новейшем методе изготовления белых светодиодов не используются люминофоры. Новый подход заключается в выращивании эпитаксиального слоя селенида цинка на подложке из селенида цинка (ZnSe). Когда он находится под напряжением, его активная зона будет излучать синий свет, а подложка будет светиться желтым. При смешивании будет белый свет.

6.3 Тенденция развития

Благодаря огромному технологическому прорыву эффективность светодиодного освещения постоянно повышается, а цены продолжают падать. Появление новых модульных матриц также привело к увеличению мощности отдельных светодиодных трубок. Ожидается, что благодаря постоянным усилиям отрасли прорыв в новом оптическом дизайне, разработка новых источников света и ситуация с одним продуктом будут в дальнейшем полностью изменены. Улучшения в управляющем программном обеспечении также делают использование светодиодного освещения более удобным.Эти постепенные изменения отражают широкие перспективы использования светодиодных светодиодов в осветительных приборах.

LED называется источником света четвертого поколения, который обладает характеристиками энергосбережения, защиты окружающей среды, безопасности, долгого срока службы, низкого энергопотребления, низкого нагрева, высокой яркости, водонепроницаемости, небольшого размера, ударопрочности, легкого затемнения, концентрированного луча, легкости техническое обслуживание и так далее. Таким образом, он широко используется в различных индикациях, дисплеях, украшениях, подсветке, общем освещении и других областях.

1. малый

Светодиод представляет собой небольшой чип, залитый эпоксидной смолой, поэтому он очень маленький и очень легкий.

2. низкое напряжение

Энергопотребление светодиода

довольно низкое, обычно рабочее напряжение светодиода составляет 2-3,6 В. Для нормального освещения требуется только очень слабый ток.

3. длительный жизненный цикл

При правильном токе и напряжении срок службы светодиодов может составлять до 100 000 часов.

4. высокая яркость, низкий нагрев

Светодиоды

используют технологию холодного освещения и выделяют гораздо меньше тепла, чем обычные осветительные приборы той же мощности.

5. экологичность

Светодиоды

изготовлены из нетоксичных материалов, в отличие от ртутьсодержащих люминесцентных ламп, которые могут вызывать загрязнение окружающей среды, а светодиоды можно утилизировать.

Высокая начальная стоимость, плохая цветопередача, низкий КПД высокомощного светодиода, постоянный ток (требуется типовая схема управления).

Низкая эффективность преобразования электрооптического света (около 10%), короткий срок службы (около 1000 часов), высокая температура генерации, одноцветная и низкая цветовая температура.

Эффективность электрооптического преобразования невысока (около 30%), вред для окружающей среды (включая вредные элементы, такие как ртуть, только около 3,5-5 мг), нерегулируемая яркость (низкое напряжение не может быть освещено), ультрафиолетовое излучение , явление мерцания, малый запуск, большой размер и повторяющееся переключение влияют на жизнь.

Газоразрядная лампа высокого давления: большое энергопотребление, небезопасность, короткий срок службы, проблемы с отводом тепла, в основном используется для наружного освещения.

Ⅶ Светодиодное приложение

С развитием светодиодов высокой яркости и многоцветных светодиодов область их применения расширяется.От нижнего индикатора светового потока до дисплея, наружного дисплея до сигнала среднего светового потока и источника белого света со специальной подсветкой, он, наконец, превратился в верхний правый угол источника общего освещения с высоким световым потоком.

7.1 Экран светодиодного дисплея

С середины 80-х годов прошлого века монохромные и многоцветные дисплеи изначально представляли собой текстовые или анимированные экраны. В начале 1990-х годов развитие электронных компьютерных технологий и технологий интегральных схем позволило реализовать видеотехнологию светодиодных дисплеев.Телевизионное изображение было прямо на экране, особенно в середине 1990-х, сине-зеленый светодиод сверхвысокой яркости был успешно разработан и быстро запущен в производство, что значительно расширило применение наружного экрана. В настоящее время светодиодные экраны широко используются на стадионах, площадях, конференц-залах, даже улицах и торговых центрах. Кроме того, значительную долю составляют приложения на экранах рынка ценных бумаг, экранах валютных курсов банков, экранах процентных ставок и т. Д.; Также большие разработки получили информационные экраны скоростных автомагистралей и эстакад.Одним словом, применение светодиодов в этой области превратилось в масштаб.

7.2 Светофоры

Светодиоды уже много лет используются в качестве источников света на основных дорогах. Светодиодные фонари обладают не только высокой яркостью, но и благодаря хорошей чистоте цвета светодиодов они особенно яркие и легко распознаваемые сигналы. Текущая работа заключается в улучшении и улучшении. Дорожные светофоры добились больших успехов в последние годы, развитие технологий происходит быстро, разработка приложений происходит быстро, в зависимости от эффекта использования очевиден длительный срок службы, энергосбережение и отсутствие необходимости в обслуживании.В настоящее время максимальная длина волны свечения светодиодов составляет 630 нм для красного, 590 нм для желтого и 505 нм для зеленого цветов. Проблема, которую следует отметить сейчас, заключается в том, что ток возбуждения не должен быть слишком большим, иначе высокие температурные условия на летнем солнце повлияют на срок службы светодиода.

7.3 Автоматическая лампа

Суперяркие светодиоды можно использовать в качестве стоп-сигналов, задних фонарей и указателей поворота для автомобилей. Также их можно использовать для подсветки приборов и внутреннего освещения. Они имеют очевидные преимущества перед лампами накаливания с точки зрения вибростойкости, энергосбережения и длительного срока службы.При использовании в качестве стоп-сигналов время срабатывания составляет 60 нс, что намного меньше, чем 140 мс у ламп накаливания. Кроме того, на типичной трассе это увеличивает безопасное расстояние на 4-6 м.

7.4 Подсветка ЖК-дисплея

В качестве подсветки жидкокристаллического дисплея светодиод может использоваться не только как зеленая, красная, синяя, белая подсветка, но также как подсветка, меняющая цвет.

7.5 Декоративное освещение

Из-за увеличения яркости и падения цен на светодиоды в сочетании с длительным сроком службы, энергосбережением, легким вождением и управлением он не только может мигать, но и изменять цвет, так что монохромный, многоцветный цвет и даже обесцвечивание за счет сверхвысокой яркости. Светодиод оснащен светоизлучающими блоками других форм для украшения высотных зданий, мостов, улиц и площадей.Пейзаж работает хорошо, показывая красочную, усеянную звездами и красочную сцену.

7.6 Источник освещения

Поскольку светодиодный источник света не имеет инфракрасного излучения, его легко скрыть, а также он обладает такими преимуществами, как устойчивость к вибрации, питание от батареи, структурное затвердевание и портативность и т. Д. Он будет иметь большое развитие. в специальных источниках освещения. Лампы и заглубленные светильники производятся в больших масштабах. Они также используются в качестве освещения поля микроскопа, фонарей, фар хирургов, освещения музеев или выставок и ламп для чтения.Постепенно они превратились в мир общего освещения.

Ⅷ Требования к характеристикам

1. Для светодиодных уличных фонарей очень важна высокая надежность. Они устанавливаются на большой высоте, поэтому их неудобно обслуживать, да и стоит дорого.

2. Высокоэффективные светодиоды – это энергоэффективные продукты, которые обеспечивают высокую эффективность источников питания. Это особенно важно для конструкции, в которой в светильнике установлен блок питания.Поскольку световая отдача светодиода уменьшается с увеличением температуры светодиода, теплоотвод светодиода очень важен. Источник питания имеет высокий КПД, его энергопотребление невелико, а выделяемое в лампе тепло мало, что снижает повышение температуры лампы. Это полезно для задержки затухания света светодиодов.

3. Коэффициент мощности – это требования к нагрузке сети. Как правило, для электроприборов мощностью ниже 70 Вт обязательных показателей нет.Хотя коэффициент мощности одиночного силового электрооборудования с небольшой мощностью имеет небольшое влияние на электросеть, но большая площадь находится под напряжением в ночное время, аналогичная нагрузка слишком сконцентрирована, что вызовет серьезное загрязнение электросети.

4. Существует два типа режимов управления: один – это источник постоянного напряжения для нескольких источников постоянного тока, и каждый источник постоянного тока подает питание на каждый светодиод отдельно. Таким образом, комбинация получается гибкой, и все неисправности светодиодов не влияют на работу других светодиодов, но стоимость будет немного выше.Другой – источник постоянного постоянного тока, при котором светодиоды работают последовательно или параллельно. Его преимущество в том, что стоимость ниже, но гибкость невелика, и необходимо устранять определенный сбой светодиода, не влияя на работу других светодиодов.

5. Способность светодиодов защиты от перенапряжения противостоять скачкам напряжения относительно невысока, особенно в отношении обратного напряжения. Также важно усилить защиту в этой области. Некоторые светодиодные фонари устанавливаются на открытом воздухе, например, светодиодные уличные фонари.Из-за начала нагрузки на сетку и возникновения ударов молнии из системы электросети будут вторгаться различные скачки, и некоторые скачки вызовут повреждение светодиода. Следовательно, источник питания драйвера светодиодов должен иметь возможность подавлять проникновение скачков напряжения и защищать светодиоды от повреждений.

6. Измерение спектрального распределения мощности светодиода предназначено для определения спектральных характеристик и цветности светодиода и предназначено для корректировки измеренной метрики светодиода.

При измерении спектрального распределения мощности светодиодов следует учитывать следующие моменты.Во-первых, потому что спектральная интенсивность стандартной лампы намного выше, чем у светодиода, по сравнению со стандартной спектральной освещенностью. Чтобы избежать этой проблемы, лучше быть перед стандартной лампой, добавив нейтральный фильтр, чтобы приблизить его спектральную интенсивность к светодиоду.

Спектральная ширина светодиода очень мала. Чтобы точно отобразить профиль спектрального распределения светодиода, лучше проводить измерения с помощью узкополосного монохроматора с диапазоном длин волн 1 нм.

7. Хотя функция защиты обеспечивает питание стандартной функции защиты, лучше увеличить отрицательную обратную связь по температуре светодиода на выходе постоянного тока, чтобы предотвратить слишком высокую температуру светодиода.

8. С точки зрения защиты лампы конструкция источника питания должна быть водонепроницаемой и влагонепроницаемой, а внешний кожух должен быть светостойким.

9. Срок службы блока питания привода должен соответствовать сроку службы светодиода.

10. При использовании светодиодов важно соблюдать требования безопасности и электромагнитной совместимости.

Ⅸ Проблема: причины выцветания

1. Проблема качества

1) Качество светодиодного чипа плохое, яркость приглушается быстрее.

2) Имеются дефекты в производственном процессе, и тепловыделение светодиодной микросхемы не может быть хорошо определено контактом PIN, что приводит к чрезмерной температуре светодиодной микросхемы, что усиливает затухание микросхемы.

2. Рабочее состояние

1) Светодиод управляется постоянным током, а некоторые светодиоды работают под напряжением, что приводит к слишком быстрому затуханию светодиода.

2) Ток привода превышает номинальное состояние привода.

Три фактора, влияющие на качество светодиодных ламп

Во-первых, какой светодиодный белый свет выбрать?

Во-вторых, температура рабочей среды светодиодной лампы.

Наконец, расчет рабочих параметров светодиодной лампы.

Часто задаваемые вопросы по основам работы со светодиодами

1. Что означает светодиод?
Проще говоря, светоизлучающий диод (LED) – это полупроводниковое устройство, которое излучает свет, когда через него проходит электрический ток. Свет образуется, когда частицы, переносящие ток (известные как электроны и дырки), объединяются в полупроводниковом материале.

2. Что такое светодиод и как он работает?
Светоизлучающий диод (LED) – это полупроводниковый источник света, который излучает свет, когда через него протекает ток.Электроны в полупроводнике рекомбинируют с электронными дырками, высвобождая энергию в виде фотонов. … Последние разработки позволили создать мощные светодиоды белого света, подходящие для освещения помещений и открытых площадок.

3. Каков основной принцип работы светодиода?
LED – это полупроводниковый оптоэлектронный прибор. … Основной принцип заключается в том, что электроны и дырки в полупроводниках рекомбинируют и испускают фотоны под прямым смещением.

4. Можно ли использовать светодиод как диод?
Да, светодиод работает как фотодиод (как и большинство диодов), но всегда упакован так, чтобы пропускать свет.Поэтому, если вам нужен довольно плохой фотодиод, вы можете использовать светодиод, и если он достаточно хорош для применения, он, вероятно, будет дешевле, чем «настоящий» фотодиод, который производится в гораздо меньших количествах.

5. Почему светодиод смещен вперед?
Когда светоизлучающий диод (LED) смещен в прямом направлении, свободные электроны в зоне проводимости рекомбинируют с дырками в валентной зоне и высвобождают энергию в виде света. … В обычных диодах с p-n переходом наиболее широко используется кремний, поскольку он менее чувствителен к температуре.

6. В чем разница между лазерным диодом и светодиодом?
ЛАЗЕРЫ (также известные как лазерные диоды или LD) и светодиоды (светоизлучающие диоды) имеют разные характеристики в том, как они излучают свет. В то время как ЛАЗЕР излучает сходящийся свет, светодиоды сильно расходятся. … Спектральная ширина светодиода больше, чем у светодиода.

7. Есть ли у светодиодов сопротивление? Светодиоды
не имеют линейной зависимости между током и напряжением, поэтому их нельзя смоделировать так же просто, как резистор, используя закон Ома, V = IR.Светодиод можно представить как резистор с фиксированным источником напряжения.

8. Что произойдет, если подключить светодиод наоборот? Светодиоды
, будучи диодами, пропускают ток только в одном направлении. А когда нет тока, нет света. К счастью, это также означает, что вы не можете сломать светодиод, подключив его обратной стороной. … Перевернутый светодиод может препятствовать правильной работе всей схемы, блокируя прохождение тока.

9. Почему светодиод не сделан из кремния или германия? Светодиоды
представляют собой устройства с p-n-переходом, изготовленные из арсенида галлия (GaAs), фосфида арсенида галлия (GaAsP) или фосфида галлия (GaP).Кремний и германий не подходят, потому что эти переходы выделяют тепло и не дают заметного ИК или видимого света. … Открытая поверхность полупроводника может излучать свет.

10. Почему светодиоды не подчиняются закону Ома?
Лампочка – простой пример; нить накала испытывает огромные перепады температуры, когда через нее проходит ток. Следовательно, сопротивление нити накала непостоянно, оно увеличивается с увеличением тока. неомический резистор не подчиняется закону Ома.

Вам также может понравиться

Функция и принцип действия диода

Принцип работы стабилитрона и определение положительного и отрицательного полюсов

Физические карты и символы диодов

Лавинный фотодиод

Характеристики светодиодов »Примечания к электронике

Как и все другие электронные компоненты, светодиоды, светодиоды имеют свои технические характеристики, кратко описанные в технических описаниях.Поймите, что они означают.

---

Учебное пособие по светодиодам Включает:
Светоизлучающие диоды Как работает светодиод Как делается светодиод Технические характеристики светодиодов Срок службы светодиода Светодиодные пакеты Светодиоды высокой мощности / яркости Светодиодное освещение Органические светодиоды, OLED

Другие диоды: Типы диодов

---

При выборе светодиодов необходимо понимать технические характеристики, чтобы можно было выбрать оптимальную светодиодную часть для конкретного применения.

Доступно огромное количество различных светодиодов, каждый из которых имеет свое техническое описание и спецификации. Все: от цвета до упаковки, светоотдачи до падения напряжения и многих других технических характеристик.

Эта страница поможет понять значение основных технических характеристик светодиодов и внести некоторую ясность в понимание технических характеристик светодиодов.

Цвет светодиода

Цвет светодиода, очевидно, имеет большое значение при выборе светодиода.

Светодиоды

, как правило, дают то, что фактически является одним цветом. Фактически световое излучение распространяется в относительно узком световом спектре.

Цвет, излучаемый светодиодом, определяется в терминах его максимальной длины волны (lpk), то есть длины волны, которая имеет максимальный световой поток. Это измеряется в нанометрах (нм).

Цвет светодиода, то есть пиковая длина волны излучения светодиода, в основном определяется материалом, используемым для светодиода, а также процессом изготовления микросхемы.Изменения в процессе могут привести к изменению максимальной длины волны до значений около ± 10 нм.

При выборе цветов в рамках общей спецификации светодиода следует помнить, что человеческий глаз наиболее чувствителен к оттенку или цветовым изменениям в желто-оранжевой области спектра, то есть между 560 и 600 нм. Незначительные изменения процесса могут вызвать небольшие цветовые вариации, которые могут быть заметны, если выбрать оранжевые светодиоды, расположенные рядом друг с другом на передней панели.Это может повлиять на выбор цвета или положения светодиодов, если это может быть проблемой.

Длина волны Диапазон (нм)	Цвет	В F при 20 мА	Материал
<400	Ультрафиолет	3,1 – 4,4	Нитрид алюминия (AlN) Нитрид алюминия-галлия (AlGaN) Нитрид алюминия-галлия-индия (AlGaInN)
400–450	фиолетовый	2.8 – 4,0	Нитрид индия-галлия (InGaN)
450-500	Синий	2,5 – 3,7	Нитрид индия-галлия (InGaN) Карбид кремния (SiC)
500–570	Зеленый	1,9 – 4,0	Фосфид галлия (GaP) Фосфид алюминия-галлия-индия (AlGaInP) Фосфид алюминия-галлия (AlGaP)
570–590	Желтый	2.1 – 2,2	Фосфид арсенида галлия (GaAsP) Фосфид алюминия-галлия-индия (AlGaInP) Фосфид галлия (GaP)
590–610	оранжевый / янтарный	2,0 ​​- 2,1	Фосфид арсенида галлия (GaAsP) Фосфид алюминия-галлия-индия (AlGaUInP) Фосфид галлия (GaP)
610-760	Красный	1,6 – 2,0	Арсенид алюминия-галлия (AlGaAs) Фосфид арсенида галлия (GaAsP) Фосфид алюминия-галлия-индия (AlGaInP) Фосфид галлия (GaP)
> 760	Инфракрасный	<1.9	Арсенид галлия (GaAs) Арсенид алюминия-галлия (AlGaAs)

Значение силы света светодиода, Iv

Технические характеристики светодиода для интенсивности света важны. Интенсивность света зависит от множества факторов, включая сам светодиодный чип (включая дизайн, индивидуальную пластину, материалы и т. Д.), Текущий уровень, герметичность и другие факторы.

Спецификация интенсивности света светодиодов не имеет решающего значения для большинства индикаторных приложений, но, если светодиоды используются для освещения, этот параметр необходим, чтобы иметь возможность точно указать, что требуется во многих ситуациях.

Светоотдача светодиода количественно выражается в виде одной точки на оси значения силы света (Iv). Он обозначается как millicandella, mcd.

Измерение lv для светодиодов нелегко сравнить со значениями средней мощности сферической свечи, MSCP, используемой для ламп накаливания.

Значение силы света светодиода должно быть указано для данного тока. Многие светодиоды работают при токе около 20 мА, но световой поток светодиода увеличивается с увеличением тока.

Спецификация тока / напряжения светодиода

Светодиоды

– это устройства, управляемые током, и уровень яркости является функцией тока – увеличение тока увеличивает светоотдачу. Необходимо следить за тем, чтобы не превышался максимальный номинальный ток. Это может привести к чрезмерному рассеиванию тепла внутри самого светодиодного чипа, что может привести к снижению светоотдачи и сокращению срока службы.

Типичные приблизительные кривые напряжения светодиодов

Во время работы светодиоды будут иметь заданное падение напряжения на них, которое зависит от используемого материала.Напряжение также будет немного зависеть от уровня тока, поэтому ток будет указан для этого.

Для большинства светодиодов требуется внешний резистор, ограничивающий последовательный ток. Некоторые светодиоды могут включать в себя последовательный резистор и отображать общее рабочее напряжение.

Светодиод обратного напряжения

Светодиоды

не терпят больших обратных напряжений. Они никогда не должны работать выше заявленного максимального обратного напряжения, которое обычно довольно мало. Если они возникнут, то это почти наверняка приведет к необратимому разрушению устройства.

Если есть вероятность появления обратного напряжения на светодиоде, то всегда лучше встроить защиту в схему, чтобы предотвратить это. Обычно можно использовать простые диодные схемы, которые будут адекватно защищать любой светодиод.

Спецификация угла обзора светодиода

Ввиду того, как работают светодиоды, свет излучается только под определенным углом. Хотя эта спецификация светодиода может быть не важна для некоторых приложений, она имеет большое значение для других.

Угол обзора обычно определяется в градусах – °. Для ранних устройств угол обзора обычно был относительно небольшим. Более современные устройства могут иметь гораздо более широкий угол обзора.

Спецификация светодиода на срок службы

Интенсивность света светодиода со временем постепенно уменьшается. Это означает, что светодиод имеет срок службы.

Эта спецификация светодиодов имеет особое значение, когда светодиод или светодиоды должны использоваться для освещения. Обычно это не так важно, когда светодиод используется в качестве индикатора – здесь катастрофический отказ имеет большее значение.

Срок службы светодиода обычно определяется следующим образом:

L _70% = Время до 70% освещенности (поддержание светового потока)

L _50% = Время до 50% освещенности (поддержание светового потока)

В стандартах указано, что в это время светодиоды не должны показывать каких-либо значительных сдвигов цветности.

Обоснование этих цифр заключается в том, что сохранение светового потока на 70% означает снижение светоотдачи на 30%.Это примерно соответствует пороговому значению для обнаружения постепенного уменьшения светоотдачи.

В тех случаях, когда светоотдача не критична, может быть более применимо значение сохранения светового потока 50%. Однако для приложений, где источники света могут быть размещены рядом, любые различия будут очень заметны, и поэтому показатель сохранения светового потока 80% может быть более подходящей спецификацией.

Срок службы светодиода может составлять порядка 50 000 часов и более в зависимости от используемого значения светового потока.Существует мнение, что светодиоды не являются предметами для жизни, но особенно там, где светодиоды используются для освещения, необходимо очень внимательно следить за сроком службы компонентов.

Это некоторые из основных характеристик светодиодов, которые, вероятно, можно увидеть в таблицах данных. Перед тем, как выбрать конкретный светодиод, необходимо изучить все параметры, чтобы убедиться, что он подходит, и обеспечить хороший запас для разброса параметров в пределах спецификации.

Другие электронные компоненты:
Резисторы Конденсаторы Индукторы Кристаллы кварца Диоды Транзистор Фототранзистор Полевой транзистор Типы памяти Тиристор Разъемы Разъемы RF Клапаны / трубки Аккумуляторы Переключатели Реле
Вернуться в меню «Компоненты».