LED je poluvodički uređaj koji električnu struju pretvara izravno u svjetlosno zračenje. LED se sastoji od poluvodičkog čipa (čipa) na podlozi, kućišta s kontaktnim pinovima i optičkog sistema. Svjetlost koju emitira poluvodički kristal ulazi u minijaturni optički sustav koji se sastoji od reflektora i prozirnog LED kućišta. Promjenom konfiguracije reflektora i sočiva, oni postižu potrebnu usmjerenost zračenja: LED-ovi su uski i široko usmjereni.
Zašto LED svijetli
LED kristal, poput uobičajenih dioda, sastoji se od dvije vrste poluvodiča - s elektroničkom (n-tipa) i rupnom (p-tip) provodljivošću.Na granici različitih vrsta poluvodiča nalazi se energetska barijera („zazor remena“), koja sprečava p-n spojeve. Pod uticajem električnog polja dolazi do rekombinacijepar elektrona-rupa zračenjem kvantne svetlosti. Međutim, nije svako pn spajanje ne emitira svjetlost. Za to moraju biti ispunjena 2 uvjeta: prvo, jaz u opsegu u aktivnom području LED-a trebao bi biti blizu energije kvanta vidljive svjetlosti, a drugo, vjerojatnost zračenja tijekom rekombinacije parova elektrona-rupa trebala bi biti velika, za što mora sadržavati kristal s poluvodičem. malo oštećenja, zbog kojih dolazi do rekombinacije bez zračenja. U praksi, jedan pn spoj u kristalu nije dovoljan da ispuni oba uvjeta, pa je potrebno izraditi višeslojne poluvodičke strukture („heterostrukture“). Za proučavanje takvih heterostruktura, ruski fizičar akademik Zoreš Alferov dobio je Nobelovu nagradu 2000. godine.
Boja LED-a ovisi o razmaku pojasa u kojem su rekombinirani parovi elektrona-rupa, tj. O materijalu poluvodiča i o dopantima. Upravo je s tim bila povezana kasna pojava plavih LED-ova.
Osvjetljenje LED-a ovisi o struji koja prolazi kroz njega. Što je veća struja, više elektrona i rupa ulazi u zonu rekombinacije po jedinici vremena. Ali struja se ne može povećavati u nedogled. Zbog unutrašnjeg otpora poluvodiča i pn spajanja, dioda će se pregrijati i propasti.
Zasebno treba reći i o bijelim LED-ima. Kao što znate, čista bijela svjetlost ne postoji u prirodi, a ono što nazivamo bijelom svjetlošću je zapravo kombinacija zelene, plave i crvene. Budući da LED kristal emitira čistu svjetlost, ne može emitirati bijelu. Stoga, da bi dobili bijelo svjetlo, proizvođači moraju pribjeći nekim trikovima. Postoje dva načina za dobivanje bijele svjetlosti sa LED-a:
- miješanje boja pomoću RGB tehnologije, kada su 3 kristala smještena blizu LED-a: crvena, zelena i plava. Istovremeni sjaj svih 3x s istom svjetlinom će dati bijelu svjetlost na izlazu. Prilagođavanjem svjetline pojedinih boja možete dobiti željenu nijansu bijele. Ova metoda se obično koristi u proizvodnji LED ekrana.
- Plavim ili ultraljubičastim LED-om premažite slojeve fosfora.
LED karakteristike
- Pravilnim rasipanjem topline, LED se malo zagrijava;
- lED emitira svjetlost u uskom dijelu spektra, zbog čega je njegova boja jasna, a UV i IR zračenje, u pravilu, nema.
- U LED-u nema krhkih staklenih elemenata. Mehanički je snažan i pouzdan, a njegov vijek trajanja može dostići 100.000 sati, što je skoro 100 puta duže od žarulje sa žarnom niti, a 5-10 puta duže od fluorescentne žarulje.
- LED je električni uređaj niskog napona, što znači da je siguran.
Sve veći interes za LED diodama se povećava svakim danom, a to se događa mnogo brže od obima njihove primjene. No čini se da potrošači i proizvođači, kupci i prodavci ne razumiju baš trendove u ovoj oblasti. A samo hrabre odluke dizajnera u potpunosti koriste svoj potencijal LED-ova.
Prošlo je vreme kada su se samo naučnici bavili LED-ovima. Sada čak i školarci znaju za ovaj proizvod. LED je karakterističan po tome što emituje svjetlost koja se razlikuje po karakteristikama i izgledima u svom području primjene. Aktivno uvođenje LED dioda u dizajn enterijera i dizajn rasvjete.
Da biste u potpunosti zamislili puni značaj takvog razvoja događaja kao što su LED-ovi, morate shvatiti što je LED, saznati njegove nedostatke i pozitivne aspekte.
Šta je LED?
LED je uređaj koji se sastoji od poluvodiča. Zamišljen je da obrađuje električnu struju u svjetlosno zračenje, odnosno elektromagnetsko zračenje vidljivog dijela spektra. Što se tiče naziva, skraćenica "LEG" znači "dioda koja emitira svjetlost" i znači isto "LED".
Od čega se sastoji LED?
LED se sastoji od poluvodičkog čipa sa optičkim sistemom i kontaktnim pinom. Sav ovaj jednostavan dizajn je u slučaju. Moderne LED diode uopće nisu slične onima koje su prethodno korištene samo za indikaciju.
Glavne prednosti LED dioda
LED pretvara električnu struju u svjetlosno zračenje gotovo bez topline, zbog čega je efikasnost LED-a prilično visoka.
Stvoreno LED svjetlo, sa stanovišta dizajnera, čistije je.
U usporedbi s drugim svjetiljkama, vijek trajanja LED-a je mnogo duži.
LED dizajn je snažan i pouzdan.
Za rad LED-a nisu potrebni visoki naponi, što znači da su sigurni.
Dobijanje bele svetlosti pomoću LED-a.
lED - bela svetlost
Tri načina da se dobije bijelo svjetlo pomoću LED-a.
1. Korištenjem RGB tehnologije (skraćenica je kratica „CRVENA ZELENA PLAVA“), odnosno miješanjem tri boje - zelene, plave i crvene. Blizu matrice su nasumično postavljene LED diode u tri boje. Pomoću optičkog sistema te boje se mešaju.
2. Na površini LED-a koji djeluje u ultrazvučnom rasponu nanose se fosfori tri iste boje - crvena, zelena, plava. Po svom principu metoda rada u ovom je slučaju slična djelovanju fluorescentne svjetiljke.
3. Žuta-zelena-fosforna ili crveno-zelena boja primenjuje se na plavu LED. Nakon mešanja boja, dobija se belo svetlo.
Optičke i električne karakteristike LED dioda
LED su uređaji niskog napona. Ako ovaj uređaj koristite za indikaciju, tada će biti dovoljno 2-4 volta napona sa strujnom snagom do 50 mA. Ako koristite LED za osvjetljenje, struja u krugu će se mijenjati od nekoliko stotina mA do jednog mA pri naponu od 2-4 volta. U LED modulima LED-ovi u električnom krugu su serijski povezani, poput vijenca, a za njihov rad je potreban napon od 12 ili 24 volta.
LED diode rade na istosmjernoj struji u krugu, pa je pri povezivanju vrlo važno promatrati njegovu polarnost, jer u protivnom uređaj jednostavno neće raditi ili potpuno neće raditi. Često proizvođači na kućištu LED modula naznačuju svoj radni napon. Prema pravilima za jednu diodu ne smije prelaziti 5 volti.
Osvjetljenje LED zavisi od uzorka zračenja i aksijalne snage svetlosnog toka. Svjetlost koja se emitira iz LED-a je u čvrstom kutu od 4є do 140є, što ovisi o dizajnu LED-a. Parametri boje određuju se koordinatama boje, takozvanom valnom duljinom svjetlosti i temperaturom boje. Učinkovitost LED-a određuje se omjerom svjetlosnog toka i potrošnje energije na njemu.
Zašto trebam stabilizirati struju za LED
Kao što znate, u radnom krugu jačina struje izravno je proporcionalna naponu, odnosno svaka promjena napona dovest će do povećanja struje. Ako su prekoračene dopuštene vrijednosti struje, moguće je smanjiti vijek trajanja LED-a ili ih potpuno onemogućiti. Takođe, uz nestabilnu struju, osvetljenje LED će neprestano fluktuirati.
Je li prihvatljivo podešavanje svjetline LED-ova?
Možete podesiti svjetlinu LED-a, ali s jednom napomenom. Podešavanje svjetline moguće je korištenjem metode modulacije širine impulsa, ali ni u kojem slučaju smanjenjem napona. Modulacija širine impulsa može se postići pomoću upravljačke jedinice PWM (često je ova jedinica kombinirana sa kolektorom za upravljanje bojom i napajanjem). Metoda se sastoji u stvaranju impulzno-modulirane struje umjesto konstantne struje u krugu, a svjetlina sjaja ovisit će o širini i učestalosti trenutnih impulsa. Sada se može podesiti svjetlina LED-a. Takođe možete promijeniti temperaturu boje LED-a pomoću metode zatamnjenja.
Šta određuje život LED-a
Vjeruje se da su LED diode izdržljive. Ali ovo nije sasvim ispravno mišljenje. Rok upotrebe LED dioda ovisi o njihovom zagrijavanju, a to direktno ovisi o tome koliko struje prolazi kroz njih. Iz toga proizilazi da će LED-ovi s većom snagom trajati manje od onih s manje snage. U prosjeku vijek trajanja LED-a velike snage iznosi od 20 tisuća sati do 50. Ako se svjetlina LED-a smanji, to je znak starenja. Ako se svjetlina smanji za 30% ili više, trebali biste promijeniti LED na novi.
Jesu li LED-ovi štetni za vid?
Po svojim svojstvima svetlost koju emituje LED veoma je slična karakteristikama svetlosti fluorescentne lampe. To znači da je LED zračenje slično monohromatskoj svjetlosti, što je glavna razlika od sunčeve svjetlosti ili žarulje sa žarnom niti. Trenutno nema dubinskih studija u ovoj oblasti, pa je teško reći je li to dobro ili loše. Nema i podataka o opasnosti svjetlosti koju emituju LED.
Gdje je najisplativija upotreba LED rasvjete
Područje gdje se koriste LED-ovi je prilično obimno. Mogu se koristiti gotovo svugdje, možete isključiti samo proizvodne pogone u kojima je dopušteno da se koriste kao rasvjeta u nuždi.
Dizajneri široko koriste LED diode u svojim dizajnima zbog svoje čiste boje. Također, LED rasvjeta bit će neophodna u uvjetima štednje električne energije ili s visokim zahtjevima za električnom sigurnošću.
LED aplikacije i funkcije
LED-ovi su prvi put izumljeni oko 60-ih godina 20. vijeka. Ali masovna proizvodnja i njihova upotreba kao glavni izvor svjetlosti bili su prilično ograničeni, jer je za njihovu proizvodnju bilo potrebno mnogo novca, a nije bilo bijele i plave boje. Zbog ovih faktora upotreba LED dioda bila je ograničena. Koriste se uglavnom za kontrolu saobraćaja, u medicinskoj opremi i za prenos informacija u optičkim sistemima.
Tek sredinom 90-ih počeli su se pojavljivati \u200b\u200bsuper svijetli LED-ovi, a početkom 2000-ih plavo-bijeli. Postepeno, troškovi LED dioda smanjivali su se, što je privuklo pažnju proizvođača i sponzora na ovaj izvor svjetla. Nakon toga područje na kojem se koriste LED-ovi znatno se proširilo. U početku su se koristili kao indikatori u kućnim elektronskim uređajima i kao pozadinsko osvjetljenje u ekranima sa tečnim kristalima. Nakon što je postalo moguće dobiti bilo koje nijanse pomoću primarnih boja, LED-ovi su se počeli koristiti za dizajniranje zaslona koji vam omogućuju prikazivanje animacije i grafike u boji.
Zbog niske potrošnje električne energije, LEG tehnologije su najoptimalniji materijal za dekorativnu rasvjetu. Za razliku od fluorescentnih svjetiljki, vijek trajanja LED dioda je mnogo duži, oko 6-8 puta. Jednostavnost montaže i anti-vandalski kvaliteti čine LED-ove konkurentnim zajedno s drugim umjetnim izvorima.
LED ili dioda koja emitira svjetlost (LED, LED, LED s engleskog " Svetleća dioda”), Je poluvodički uređaj s prijelazom elektrona-rupa (pn spoj) ili kontakt metalnog vodiča koji stvara optičko zračenje kad električna struja prolazi kroz njega u smjeru prema naprijed. LED kristal stvara optičko zračenje u prilično uskom spektru. Njegove spektralne karakteristike prvenstveno ovise o kemijskom sastavu poluvodiča koji se koriste u njegovoj proizvodnji. Drugim riječima, LED kristal emitira određenu boju (ako govorimo o LED-ima u vidljivom rasponu), za razliku od lampe koja emitira širi spektar i gdje se određena boja prikazuje vanjskim filtrom.
Priča
Elektroluminescens je prvi put otkrio i opisao 1907. godine naučnik Henry Joseph Round, koji je otkrio dok je proučavao prolaz struje u paru metal-silicijum karbid (carborundum, SiC), te primijetio žuti, zeleni i narandžasti sjaj na katodi.
Te su eksperimente kasnije, bez obzira na Okrugli krug, ponovili O. V. Losev 1923. godine, koji je, eksperimentirajući sa ispravljanjem kontakta iz para karborunduma - čelične žice, pronašao slab sjaj na mjestu kontakta dva različita materijala - elektroluminescencija poluvodičkog prijelaza (u to vrijeme koncepti „Poluvodički spoj“ još nije postojao). To je zapažanje objavljeno, ali tada važan značaj ovog zapažanja nije shvaćen i zbog toga nije proučavan već mnogo desetljeća.
Vjerovatno je prva LED emitovana svjetlost u vidljivom spektru napravljena 1962. na Univerzitetu u Illinoisu (SAD) od strane tima koji je vodio Nick Holonyak.
Diode napravljene od poluvodiča sa indirektnim zazorom (npr. Silicijum, germanijum ili silicijev karbid) praktično ne emituju svjetlost. Međutim, u vezi s razvojem silicijumske tehnologije, u tijeku je rad na stvaranju LED-a na bazi silikona. Sovjetska žuta KL 101 LED bazirana na silicijum-karbidu proizvedena je još 70-ih godina, ali imala je vrlo malu svjetlinu. U posljednje vrijeme velike su nade povezane sa tehnologijom kvantnih točkica i fotonskih kristala.
U čemu je razlika?
LED tehnologija emisije svjetla radikalno se razlikuje od tradicionalne tehnologije luminiscencije izvora svjetlosti, kao što su žarulje sa žarnom niti, fluorescentne i visokotlačne žarulje. LED nema gas ili žarulje, nema krhku staklenu žarulju i potencijalno nepouzdane pokretne dijelove.
Glavna razlika između LED izvora i tradicionalnih je u tome što LED koriste potpuno različit princip stvaranja svjetla i koriste potpuno različite materijale. Manje očigledna razlika je u tome što se u LED rasvjetnom tijelu briše granica između lampe i svjetiljke. U tehnologiji LED osvetljenja, „lampe“, koje su LED-ji, neodvojive su od „lampe“, naime: kućišta, elektronika i sočiva.
LED karakteristike
Karakteristika napona struje za LED u smjeru prema naprijed je nelinearna. Dioda počinje provoditi struju, počevši od određenog praga napona. Ovaj napon omogućava vam da precizno odredite materijal poluvodiča.
Moderne super svijetle LED diode imaju manje izraženu poluvodičnost od klasičnih dioda. Visokofrekventne mreškanje u dovodnom krugu (tzv. "Igle") i povratni naponski naponi dovode do ubrzane razgradnje kristala. Brzina degradacije također ovisi o dovodnoj struji (nelinearnoj) i temperaturi kristala (nelinearno).
Trošak
Cijena LED indikatora velike snage koji se koriste u prijenosnim reflektorima i farovima automobila trenutno je prilično visoka - oko 8-10 dolara ili više po komadu. U pravilu se u malim svjetiljkama i sklopovima svjetiljki u domaćinstvu koristi nekoliko desetaka ne previše moćnih LED dioda.
Početkom 2011. godine troškovi LED-a velike snage (1 W ili više) su se smanjili i počinju od 0,9 USD. Cijena teške radne snage (10 W ili više P7 i CREE M-CE 15-20 $ CREE XM-L 10W 1000Lm) iznosi oko 10 $.
Prednosti
U usporedbi s drugim električnim izvorima svjetlosti (pretvarači električne energije u elektromagnetsko zračenje vidljivog raspona), LED-ovi imaju sljedeće razlike:
Visok nivo svetlosti. Moderne LED diode jednake su ovom parametru sa natrijumskim plinskim svjetiljkama i metalnim halogenidnim lampama, dostižući 150 lumena po vatu;
Visoka mehanička čvrstoćaotpornost na vibracije (nedostatak žarulja sa žarnom niti i drugih osjetljivih komponenti);
Dug radni vek - od 30.000 do 100.000 sati (kada se radi 8 sati dnevno - 34 godine). Ali nije beskonačno - s produženim radom i / ili slabim hlađenjem, kristal se "otrova" i svjetlina postepeno opada;
Raspon suvremenih LED dioda je različit - od tople bijele (2700 K) do hladno bijele (6500 K);
Mala inercija - uključite se odmah pri punoj svjetlini, dok je za živo-fosforne (fluorescentno ekonomične) žarulje vrijeme uključivanja od 1 sekunde do 1 minute, a svjetlina se povećava od 30% do 100% za 3-10 minuta, ovisno o temperaturi okoline okolina;
Broj ciklusa uključenja ne utječu značajno na vijek trajanja LED-a (za razliku od tradicionalnih izvora svjetlosti - žarulje sa žarnom niti, plinske žarulje);
Različiti kut zračenja - od 15 do 180 stepeni;
LED niske cijeneali relativno visoki trošak kada se koristi u rasvjeti, koji se smanjuje s povećanjem proizvodnje i prodaje (ekonomije razmjera);
Sigurnost - nema potrebe za visokim naponom;
Neosjetljivo na niske i vrlo niske temperature. Međutim, visoke temperature su kontraindicirane na LED diodama, kao i u bilo kojem poluvodiču;
Ekološka ekologija - nedostatak žive, fosfora i ultraljubičastog zračenja, za razliku od fluorescentnih žarulja.
LED aplikacija
Ulična, industrijska, kućna rasvjeta (uključujući LED traku);
Kao indikatori - kako u obliku pojedinačnih LED (na primjer, indikatora napajanja na ploči s instrumentima), tako i u obliku digitalnog ili alfanumeričkog prikaza (na primjer, brojevi na satu);
Niz LED dioda koristi se na velikim uličnim ekranima, u tekućim linijama. Takvi se nizovi često nazivaju LED klasteri ili jednostavno klasteri;
U optoelementi;
Snažne LED diode koriste se kao izvori svjetla na svjetlima i semaforima;
LED se koriste kao izvori moduliranog optičkog zračenja (prijenos signala putem optičkog vlakna, daljinskih upravljača, Interneta);
Sa pozadinskim osvjetljenjem LCD ekrana (mobilni telefoni, monitori, televizori itd.);
U igrama, igračkama, ikonama, USB uređajima i još mnogo toga;
U LED putnim znakovima;
U fleksibilnim PVC svetlosnim kablovima Duralight.
Ako nakon čitanja ovog članka i dalje imate pitanja o LED opremi, rado ćemo vam pomoći u odabiru lampe koja odgovara baš vama!