Një LED është një pajisje gjysmëpërçuese që konverton rrymën elektrike direkt në rrezatim të dritës. Një LED përbëhet nga një çip gjysmëpërçues (çip) në një substrat, një strehim me kunja kontakti dhe një sistem optik. Drita e emetuar nga kristali i gjysmëpërçuesit hyn në sistemin optik miniaturë të përbërë nga një reflektor dhe një strehim transparent LED. Duke ndryshuar konfigurimin e reflektorit dhe lenteve, ato arrijnë drejtimin e nevojshëm të rrezatimit: LED-të janë të ngushta dhe të drejtuara me gjerë.
Pse LED është ndezur
Kristali LED, si diodat konvencionale, përbëhet nga dy tipe të gjysmëpërçuesit - me përçueshmëri elektronike (n-tip) dhe me përçueshmëri të vrimave (p-tip).Në kufirin e llojeve të ndryshme të gjysmëpërçuesve ekziston një pengesë energjetike ("hendeku band"), i cili parandalon nyjet p-n. Nën ndikimin e një fushe elektrike ndodh rekombinimipalë elektronike me vrimë me rrezatim të një kuantike të dritës. Sidoqoftë, jo çdo kryqëzim pn lëshon dritë. Për këtë, duhet të përmbushen 2 kushte: së pari, hendeku i brezit në rajonin aktiv të ZHEL-it duhet të jetë afër energjisë së kuantës së dritës së dukshme, dhe së dyti, probabiliteti i rrezatimit gjatë rekombinimit të çifteve të vrimave elektronike duhet të jetë i lartë, për të cilin një kristal gjysmëpërçues duhet të përmbajë pak defekte, për shkak të të cilave rekombinimi ndodh pa rrezatim. Në praktikë, një kryqëzim i vetëm pn në një kristal nuk është i mjaftueshëm për të përmbushur të dy kushtet, dhe për këtë arsye është e nevojshme të fabrikohen struktura gjysmëpërçuese shumë shtresore ("heterostrukturat"). Për studimin e heterostrukturave të tilla, fizikani rus Akademik Zhores Alferov mori çmimin Nobel 2000.
Ngjyra e LED varet nga hendeku i brezit në të cilin rekombinohen çifte elektronikë-vrimë, domethënë, në materialin e gjysmëpërçuesit dhe në dopantët. Ishte me këtë që shfaqja e vonë e LED-ve blu u shoqërua.
Shkëlqimi i LED varet nga rryma që kalon nëpër të. Sa më i madh të jetë rryma, aq më shumë elektrone dhe vrima hyjnë në zonën e rekombinimit për njësi me kohën. Por rryma nuk mund të rritet pafundësisht. Për shkak të rezistencës së brendshme të gjysmëpërçuesit dhe kryqëzimit të pn, dioda do të nxehet dhe do të dështojë.
Më vete, duhet të thuhet për LED të bardhë. Siç e dini, drita e bardhë e pastër nuk ekziston në natyrë, dhe ajo që ne e quajmë dritë të bardhë është në të vërtetë një kombinim i gjelbër, blu dhe i kuq. Meqenëse kristali LED lëshon dritë të pastër, nuk mund të lëshojë të bardhë. Prandaj, për të marrë dritën e bardhë, prodhuesit duhet të përdorin disa hile. Ka 2 mënyra për të marrë dritën e bardhë nga një LED:
- përzierja e ngjyrave duke përdorur teknologjinë RGB, kur 3 kristale janë të vendosura afër njëra-tjetrës brenda LED: e kuqe, jeshile dhe blu. Shkëlqimi i njëkohshëm i të gjithë 3x me të njëjtën shkëlqim do të japë një dritë të bardhë në dalje. Duke rregulluar shkëlqimin e ngjyrave individuale, mund të merrni hijen e dëshiruar të bardhë. Kjo metodë zakonisht përdoret në prodhimin e ekraneve LED.
- Vish një LED blu ose ultravjollcë me shtresa fosfori.
Karakteristikat LED
- Me shpërndarjen e duhur të nxehtësisë, LED nxehet pak;
- lED lëshon dritë në një pjesë të ngushtë të spektrit, gjë që e bën të qartë ngjyrën e saj, dhe rrezatimi UV dhe IR, si rregull, mungojnë.
- Nuk ka elementë të brishtë qelqi në LED. Isshtë mekanikisht i fortë dhe i besueshëm, dhe jeta e tij e shërbimit mund të arrijë 100,000 orë, e cila është pothuajse 100 herë më e gjatë se një llambë flaktë, dhe 5-10 herë më e gjatë se një llambë fluoreshente.
- LED është një pajisje elektrike me tension të ulët, që do të thotë se është i sigurt.
Interesi në rritje për LED po rritet çdo ditë, dhe kjo ndodh shumë më shpejt sesa fusha e aplikimit të tyre. Por duket se konsumatorët dhe prodhuesit, blerësit dhe shitësit nuk i kuptojnë fare tendencat në këtë fushë. Dhe vetëm vendimet e guximshme të projektuesve përdorin potencialin e plotë të LED-ve në potencialin e tyre të plotë.
Koha ka kaluar kur vetëm shkencëtarët ishin angazhuar me LED. Tani edhe nxënësit e shkollës e dinë këtë produkt. LED karakterizohet në atë që lëshon dritë që ndryshon në karakteristikat dhe perspektivat e saj në fushën e tij të aplikimit. Prezantoni në mënyrë aktive LED në dizajnin e brendshëm dhe dizajnin e ndriçimit.
Në mënyrë që të imagjinoni plotësisht domethënien e plotë të një zhvillimi të tillë si LED, ju duhet të kuptoni se çfarë është një LED, të zbuloni mangësitë dhe aspektet pozitive të tij.
Farë është një LED?
LED është një pajisje e përbërë nga gjysmëpërçuesit. Isshtë krijuar për të përpunuar rrymën elektrike në rrezatim të dritës, domethënë rrezatimin elektromagnetik të pjesës së dukshme të spektrit. Sa i përket emrit, shkurtimi "LEG" nënkupton "Diodë që lëshon dritën" dhe nënkupton të njëjtën "LED".
Farë përbëhet nga një LED?
LED përbëhet nga një çip gjysmëpërçues me një sistem optik dhe një pin kontakti. I gjithë ky dizajn i thjeshtë është në rast. LED-et moderne nuk janë aspak të ngjashme me ato që më parë përdoren vetëm për tregues.
Përparësitë kryesore të LED-ve
LED konverton rrymën elektrike në rrezatim të dritës pothuajse pa nxehtësi, si rezultat i së cilës efikasiteti i LED është mjaft i lartë.
Drita LED e gjeneruar, nga këndvështrimi i projektuesve, është më e pastër.
Krahasuar me llampat e tjera, jeta e LED është shumë më e gjatë.
Dizajni LED është i fortë dhe i besueshëm.
LED nuk kërkojnë tension të lartë për të vepruar, që do të thotë se ato janë të sigurta.
Marrja e dritës së bardhë duke përdorur një LED.
lED - duke marrë dritë të bardhë
Tre mënyra për të marrë dritën e bardhë duke përdorur LED.
1. Duke përdorur teknologjinë RGB (shkurtesa nënkupton "RED GREEN BLUE"), domethënë, duke përzier tre ngjyra - jeshile, blu dhe të kuqe. Mbyllur në matricë vendosen LED rastësisht në tre ngjyra. Duke përdorur një sistem optik, këto ngjyra janë të përziera.
2. Në sipërfaqen e LED, e cila funksionon në varg ultrasonik, aplikohen fosforët e tre ngjyrave të të njëjtave - të kuqe, jeshile, blu. Sipas parimit të tij, metoda e punës në këtë rast është e ngjashme me veprimin e një llambë fluoreshente.
3. Një fosfor me ngjyrë të verdhë të gjelbër ose të kuqe të gjelbër zbatohet në LED që lëshon blu. Pas përzierjes së ngjyrave, merret një dritë e bardhë.
Karakteristikat optike dhe elektrike të LED-ve
LED janë pajisje me tension të ulët. Nëse e përdorni këtë pajisje për tregues, atëherë 2-4 volt voltazh me një forcë aktuale deri në 50 mA do të jetë e mjaftueshme. Nëse përdorni LED për ndriçim, rryma në qark do të luhatet nga disa qindra mA në një mA me një tension prej 2-4 volt. Në modulet LED, LED-të në një qark elektrik janë të lidhur në seri, si një garland, dhe për funksionimin e tyre, nevojitet një tension prej 12 ose 24 volt.
LED funksionojnë me rrymë direkte në qark, kështu që kur lidheni është shumë e rëndësishme të vëzhgoni polaritetin e tij, përndryshe pajisja thjesht nuk do të funksionojë ose do të dështojë plotësisht. Shpesh prodhuesit në strehimin e modulit LED tregojnë tensionin e tyre të funksionimit. Sipas rregullave për një diodë, nuk duhet të kalojë 5 volt.
Shkëlqimi i LED varet nga modeli i rrezatimit dhe forca boshtore e fluksit të dritës. Drita që lëshon dritën LED është në një kënd të ngurtë nga 4є në 140є, kjo e fundit në varësi të modelit të ZHEL. Parametrat e ngjyrave përcaktohen nga koordinatat e ngjyrës, të ashtuquajturat gjatësi vale të dritës dhe temperaturës së ngjyrave. Efikasiteti i LED përcaktohet nga raporti i fluksit të ndritshëm me energjinë e shpenzuar në të.
Pse më duhet të stabilizoj rrymën për LED
Siç e dini, në qarkun e punës, forca e rrymës është drejtpërdrejt proporcionale me tensionin, domethënë, çdo ndryshim i tensionit do të çojë në një rritje të rrymës. Nëse tejkalohen vlerat e lejuara aktuale, është e mundur të zvogëlohet jeta e LEDs ose t'i çaktivizoni plotësisht ato. Gjithashtu, me një rrymë të paqëndrueshme, shkëlqimi i LED do të luhatet vazhdimisht.
A është e pranueshme të rregulloni shkëlqimin e LED-ve?
Mund të rregulloni shkëlqimin e LED-ve, por me një shënim. Rregullimi i shkëlqimit është i mundur duke përdorur metodën e modulimit të gjerësisë së pulsit, por në asnjë rast duke zvogëluar tensionin. Modulimi i gjerësisë së pulsit mund të arrihet duke përdorur një njësi kontrolli PWM (shpesh kjo njësi është e kombinuar me një koleksionues të menaxhimit të ngjyrave dhe një furnizim me energji elektrike). Metoda konsiston në krijimin e një rryme të moduluar pulsi në vend të një rryme të vazhdueshme në qark, dhe shkëlqimi i shkëlqimit do të varet nga gjerësia dhe frekuenca e pulseve të rrymës. Tani shkëlqimi i LED mund të rregullohet. Ju gjithashtu mund të ndryshoni temperaturën e ngjyrave të LED duke përdorur metodën e errësimit.
Farë përcakton jetën e LED
Besohet se LED janë të qëndrueshëm. Por ky nuk është opinioni i duhur. Afati i përdorimit të LEDs varet nga ngrohja e tyre, dhe kjo varet drejtpërdrejt nga sa rrymë rrjedh nëpër to. Nga kjo rrjedh se LED me fuqi më të lartë do të zgjasin më pak se ato me më pak energji. Mesatarisht, jeta e LED me fuqi të lartë është nga 20 mijë orë në 50. Nëse shkëlqimi i LED zvogëlohet, kjo është një shenjë e plakjes. Nëse shkëlqimi zvogëlohet me 30% ose më shumë, ju duhet të ndryshoni LED në një të re.
A janë LED të dëmshëm për shikimin?
Në vetitë e tij, drita e lëshuar nga LED është shumë e ngjashme me karakteristikat e dritës nga një llambë fluoreshente. Kjo do të thotë që rrezatimi LED është i ngjashëm me dritën monokromatike, që është ndryshimi kryesor nga rrezet e diellit ose nga një llambë inkandeshente. Për momentin, nuk ka studime të thella në këtë fushë, kështu që është e vështirë të thuhet nëse kjo është e mirë apo e keqe. Nuk ka gjithashtu të dhëna për rreziqet e dritës së emetuar nga LED.
Ku është përdorimi më fitimprurës i ndriçimit LED
Zona ku përdoren LED janë mjaft të gjera. Ato mund të përdoren pothuajse kudo, mund të përjashtoni vetëm objektet e prodhimit në të cilat lejohen të përdoren si ndriçim emergjent.
Designers përdorin gjerësisht LED-të në modelet e tyre për shkak të ngjyrës së tyre të pastër. Gjithashtu, ndriçimi LED do të jetë i domosdoshëm në kushtet e shtrëngimit të energjisë elektrike ose me kërkesa të larta për sigurinë elektrike.
Aplikimet dhe veçoritë LED
LED u shpikën për herë të parë rreth viteve 60 të shekullit të 20-të. Por prodhimi masiv dhe përdorimi i tyre si burimi kryesor i dritës ishte mjaft i kufizuar, pasi prodhimi i tyre kërkonte mjaft para, dhe nuk kishte asnjë ngjyrë të bardhë dhe blu. Për shkak të këtyre faktorëve, përdorimi i LED-ve ishte i kufizuar. Ato u përdorën kryesisht për kontrollin e trafikut, në pajisjet mjekësore dhe për transmetimin e informacionit në sistemet e fibrave optike.
Vetëm në mes të viteve '90 filluan të shfaqen LED super të ndritshme, dhe në fillim të viteve 2000, blu dhe të bardhë. Gradualisht, kostoja e LEDs u ul, gjë që tërhoqi vëmendjen e prodhuesve dhe sponsorëve për këtë burim drite. Pas kësaj, zona ku përdoren LED janë zgjeruar ndjeshëm. Në fillim ato u përdorën si tregues në pajisjet elektronike shtëpiake dhe si dritë prapa në ekranet e kristalit të lëngshëm. Pasi u bë e mundur për të marrë ndonjë hije duke përdorur ngjyrat kryesore, LED filluan të përdoren për të hartuar ekrane që ju lejojnë të shfaqni animacion dhe grafika me ngjyra të plota.
Për shkak të nivelit të ulët të konsumit të energjisë, teknologjitë LEG janë materiali më optimal për ndriçimin dekorativ. Për dallim nga llambat fluoreshente, jeta e LED është shumë më e gjatë, rreth 6-8 herë. Thjeshtësia e montimit dhe cilësitë anti-vandal i bëjnë LED-të konkurruese së bashku me burimet e tjera artificiale.
LED, ose diodë që lëshon dritë (LED, LED, LED nga anglishtja " Diodë që lëshon dritë"), Është një pajisje gjysmëpërçuese me një tranzicion elektronik-vrimë (kryqëzim pn) ose një kontakt-përçues metalik që gjeneron rrezatim optik kur një rrymë elektrike kalon përmes saj në drejtimin përpara. Kristali LED krijon rrezatim optik në një spektër mjaft të ngushtë. Karakteristikat e saj spektrale varen kryesisht nga përbërja kimike e gjysmëpërçuesve të përdorur në prodhimin e saj. Me fjalë të tjera, kristali LED lëshon një ngjyrë specifike (nëse flasim për LED në varg të dukshëm), në kontrast me një llambë që lëshon një spektër më të gjerë, dhe ku një ngjyrë specifike ekranizohet nga një filtër i jashtëm.
Historia
Elektrolumineshenca u zbulua dhe u përshkrua për herë të parë në 1907 nga shkencëtari Henry Joseph Round, i cili e zbuloi atë ndërsa studionte kalimin e rrymës në një palë karbide metalike-silikoni (karborundum, SiC), dhe vuri në dukje një shkëlqim të verdhë, jeshil dhe portokalli në katodë.
Këto eksperimente u përsëritën më vonë, pavarësisht nga Round, nga O.V. Losev në 1923, i cili, duke eksperimentuar me një kontakt ndreqësues nga një palë karborundum - tela çeliku, gjeti një shkëlqim të dobët në pikën e kontaktit të dy materialeve të ndryshme - elektroluminizmin e një tranzicioni gjysmëpërçues (në atë kohë, konceptet "Kryqëzimi gjysmëpërçues" nuk ekzistonte ende). Ky vëzhgim u botua, por më pas rëndësia me peshë e këtij vëzhgimi nuk u kuptua dhe për këtë arsye nuk është studiuar për shumë dekada.
Ndoshta drita e parë që lëshon LED në spektër të dukshëm është bërë në vitin 1962 në Universitetin e Illinois (SHBA) nga një ekip i udhëhequr nga Nick Holonyak.
Diodat e bëra nga gjysmëpërçuesit me hendek të tërthortë (p.sh. silic, germanium ose karbid silikoni) praktikisht nuk lëshojnë dritë. Sidoqoftë, në lidhje me zhvillimin e teknologjisë së silikonit, po punohet për të krijuar LED me bazë silikoni. KLV LED verdhë sovjetike KL 101 bazuar në karbid silikoni u prodhua në vitet 70, por kishte një shkëlqim shumë të ulët. Kohët e fundit, shpresa të mëdha janë shoqëruar me teknologjinë e pikave kuantike dhe kristaleve fotonikë.
Cili është ndryshimi?
Teknologjia LED e emetimit të dritës është rrënjësisht e ndryshme nga teknologjia tradicionale e ndriçimit të burimeve të dritës siç janë llambat inkandeshente, llambat fluoreshente dhe llambat shkarkuese me presion të lartë. LED nuk ka gaz ose fije e hollë; nuk ka një llambë të brishtë qelqi dhe pjesë lëvizëse potencialisht jo të besueshme.
Dallimi kryesor midis burimeve të dritës LED dhe atyre tradicionale është se LED përdorin një parim krejtësisht të ndryshëm të gjenerimit të dritës dhe përdorin materiale krejtësisht të ndryshme. Një ndryshim më pak i dukshëm është se në ndeshjen e dritës LED, kufiri midis llambës dhe ndriçuesit fshihet. Në teknologjinë e ndriçimit LED, "llambat", të cilat janë LED, janë të pandashme nga "llamba", domethënë: pajisjet e shtëpisë, elektronika dhe lentet.
Karakteristikat e LED
Karakteristika e tensionit aktual të LED-ve në drejtimin përpara është jo-lineare. Dioda fillon të zhvillojë rrymë, duke filluar nga një tension i caktuar i pragut. Ky tension ju lejon të përcaktoni me saktësi materialin e gjysmëpërçuesit.
LED moderne superbright kanë gjysmëpërçueshmëri më pak të theksuar sesa diodat konvencionale. Rrjedhat e frekuencës së lartë në qarkun e furnizimit (të ashtuquajturat "gjilpëra") dhe rritjet e tensionit të kundërt çojnë në degradim të përshpejtuar të kristalit. Shkalla e degradimit varet gjithashtu nga rryma e furnizimit (jo-lineare) dhe temperatura e kristalit (jo-lineare).
kostoja e
Kostoja e LED-ve me fuqi të lartë të përdorura në dritat e lëvizshme të dritave të kërkimit dhe dritat e makinave aktualisht është mjaft e lartë - rreth 8-10 dollarë ose më shumë pjesë. Si rregull, në dritat e dritave të lehta dhe asambletë e llambave shtëpiake, përdoren disa dhjetëra LED jo shumë të fuqishëm.
Me fillimin e 2011, kostoja e LED-ve me fuqi të lartë (1 W ose më shumë) u ul dhe fillon me 0.9 $. Kostoja e detyrës së rëndë (10W ose më shumë P7 dhe CREE M-CE 15-20 $ CREE XM-L 10W 1000Lm) është rreth 10 $.
Përfitimet
Krahasuar me burimet e tjera elektrike të dritës (konvertuesit e energjisë elektrike në rrezatim elektromagnetik të diapazonit të dukshëm), LED-të kanë këto ndryshime:
Prodhimi i dritës së lartë. LED-të modernë janë të barabartë në këtë parametër me llampat e shkarkimit të gazit të natriumit dhe llambat halide metalike, duke arritur në 150 Lumens për watt;
Fortësi e lartë mekanikerezistenca ndaj vibrimit (mungesa e filamentit inkandeshente dhe përbërësve të tjerë të ndjeshëm);
Jetë e gjatë shërbimi - nga 30,000 në 100,000 orë (kur punoni 8 orë në ditë - 34 vjet). Por nuk është e pafund - me funksionim të zgjatur dhe / ose ftohje të dobët, kristali "helmohet" dhe shkëlqimi gradualisht zvogëlohet;
Gama e LED-ve moderne është e ndryshme - nga e bardha e ngrohtë (2700 K) tek e bardha e ftohtë (6500 K);
Inertia e ulët - ndizeni menjëherë në shkëlqim të plotë, ndërsa për llambat e mërkurit-fosforit (fluoreshencë-ekonomikë), koha e ndezjes është nga 1 sekondë në 1 minutë, dhe shkëlqimi rritet nga 30% në 100% në 3-10 minuta, në varësi të temperaturës së ambientit mjedisi;
Numri i cikleve të mbyllura nuk ndikojnë dukshëm në jetën e LED-ve (ndryshe nga burimet tradicionale të dritës - flaktë, llambat e shkarkimit të gazit);
Kënd i ndryshëm i rrezatimit - nga 15 në 180 gradë;
LED me kosto të ulëtpor një kosto relativisht e lartë kur përdoret në ndriçim, e cila zvogëlohet me rritjen e prodhimit dhe shitjeve (ekonomitë e shkallës);
siguri - nuk ka nevojë për tension të lartë;
I pandjeshëm ndaj temperaturave të ulëta dhe shumë të ulëta. Sidoqoftë, temperaturat e larta janë kundërindikuar në LED, si në çdo gjysmëpërçues;
Mirësia e mjedisit - mungesa e merkurit, fosforit dhe rrezatimit ultravjollcë, në kontrast me llambat fluoreshente.
Aplikimi LED
Në rrugë, ndriçim industrial, shtëpiak (përfshirë rrip LED);
Si tregues - si në formën e LED-ve të vetme (për shembull, treguesin e energjisë në panelin e instrumenteve), ashtu edhe në formën e një ekrani dixhital ose alfanumerik (për shembull, numrat në orën);
Një grup i LED-ve përdoret në ekranet e mëdha të rrugës, në linja drejtimi. Vargje të tilla shpesh quhen grupe LED ose thjesht grupe;
Në optocouplers;
LED të fuqishëm përdoren si burime drite në dritat dhe semaforët;
LED përdoren si burime të rrezatimit optik të moduluar (transmetimi i sinjalit përmes fibrës optike, telekomandat, Interneti);
Në dritën e prapme të ekraneve LCD (telefonat mobil, monitorët, TV, etj.);
Në lojëra, lodra, ikona, pajisje USB dhe më shumë;
Në shenjat rrugore LED;
Në litarët fleksibël të dritës PVC Duralight.
Nëse pasi të keni lexuar këtë artikull keni akoma pyetje në lidhje me pajisjet LED, ne do të jemi të lumtur t'ju ndihmojmë të zgjidhni një llambë që është e përshtatshme për ju!