Cum funcționează LED-ul: cum funcționează

Traducere de la abrevierea în limba engleză LEDînseamnă "dioda care emite lumină". Este un dispozitiv semiconductor capabil să transforme curentul electric în radiații luminoase. Acesta este un dispozitiv simplu, al cărui design este cu totul diferit de produsele uzuale pentru iluminat (lămpi cu incandescență, lămpi cu descărcare, lămpi fluorescente etc.).

Cum funcționează LED-ul va fi interesant de știutfiecare. Acest dispozitiv nu are elemente structurale fragile inițial nesigure și un bec de sticlă (spre deosebire de alte lămpi). Costul diodelor este atât de mic încât nu este mult diferit de bateriile care servesc drept sursă de energie. Popularitatea acestor produse se explică printr-o serie de factori, inclusiv designul acestora.

Istoria apariției

Având în vedere întrebarea de ce funcționează LED-urile,ar trebui să studieze istoricul apariției lor. Pentru prima dată, un astfel de dispozitiv a fost creat în 1962 de către omul de știință N. Holonyak. Era o diodă roșie monocromă. Avea o serie de deficiențe, însă tehnologia însăși a fost recunoscută ca fiind promițătoare.

Zece ani după crearea diodei roșiiau apărut soiuri verzi și galbene. Ele au fost folosite ca indicatori în multe dispozitive electronice. Intensitatea fluxului luminos al diodelor datorată evoluțiilor științifice a crescut constant. În anii '90, a fost creat un iluminator cu o eficiență a fluxului de 1 lumen.

În 1993, S. Nakamura a creat prima diodă albastră, caracterizată printr-o luminozitate ridicată. Din acest moment a devenit posibil să se creeze orice spectru de culori (inclusiv alb). Tehnologia se dezvoltă neîncetat.

Când conectați tipul albastru și ultravioletediode, se obține un iluminator de fosfor alb. Ei au început treptat să înlocuiască lămpile cu incandescență. Până în 2005, diodele au fost produse cu un flux luminos de până la 100 lm și chiar mai ridicate. Oțelul a început să producă iluminare albă cu nuanțe diferite (calde, reci).

Dispozitiv LED

Pentru a înțelege cum funcționează un punct LED,este necesar să se ia în considerare în detaliu dispozitivul său. Acest dispozitiv de iluminat, potrivit reprezentantilor Asociatiei de Dezvoltare a Industriei Optoelectronice si Departamentului de Energie, va deveni in curand cea mai populara sursa de iluminat in casele, birourile si institutiile obisnuite.

LED-ul are o bază semiconductoarecristal. El trece un curent electric într-o singură direcție. Cristalul este amplasat pe un substrat special. Nu conduce curent. Cazul protejează cristalul de influențele externe. Are ieșiri sub formă de contacte, precum și un sistem optic.

Pentru a mări durata de funcționaredispozitivul, spațiul dintre lentila din plastic și cristalul în sine este umplut cu o componentă siliconică transparentă. Pentru a elimina excesul de căldură, se folosește o bază de aluminiu. Acesta este dispozitivul obișnuit al unei diode moderne. Când lucrează, eliberează o cantitate relativ mică de căldură. Acesta este, de asemenea, un avantaj al dispozitivului.

Principiul de funcționare

Având în vedere modul în care LED-ul funcționează, trebuie să facețise încadrează în principiul de bază al funcționării acestor dispozitive. Dispozitivul prezentat are o tranziție perforată pe cale electronică. Acest lucru se datorează principiului diferit al conductivității componentelor iluminatorului. Un semiconductor are un exces de electroni, iar celălalt are un exces de găuri.

Cu ajutorul procesului de găurire a dopuluiîmbogățită de purtători de sarcină negativi. Dacă, în locul îmbogățirii semiconductorilor cu încărcătură opusă pentru a aplica un curent, va rezulta o deplasare directă. Prin tranziția acestor două materiale, electricitatea va funcționa.

În acest caz, fuziunea are loc în cazul diodei.încărcătoare de încărcare cu starea electrică diferită. Atunci când găurile și electronii se ciocnesc, se eliberează o anumită cantitate de energie. Acesta este un cuantum al fluxului luminos. Se numește foton.

Culoare LED

Când se creează diode, se aplică diversemateriale semiconductoare. Aceasta determină culoarea pe care dispozitivul prezentă o emite în timpul funcționării. Diferite materiale sunt capabile să transmită în spațiu valuri de diferite lungimi. Acest lucru permite ochiului uman să vadă o anumită culoare a spectrului vizibil.

Studiind problema modului în care funcționează LED-ulia în considerare materiale semiconductoare. Anterior, fosfid de galiu, compuși ternari GaAsP, AlGaAs au fost utilizați în astfel de scopuri. În acest caz, dispozitivul ar putea trimite în spațiu un flux luminos roșu, galben-verde.

Tehnologia prezentată este utilizată acum numaipentru dispozitivele indicator. Astăzi, aluminiu de indiu-galiu (AllnGaP) și nitrură de indiu de galiu (InGaN) sunt utilizate pentru astfel de produse. Acestea mențin un nivel destul de ridicat al debitului curent, niveluri ridicate de umiditate și căldură. O combinație de diferite tipuri de LED-uri este posibilă.

Amestecarea culorilor

Benzile de diode moderne pot produce diferitenuanțe de flux luminos. Un dispozitiv poate produce o culoare monotonă. Când creați un dispozitiv multichip, este posibil să obțineți un număr uriaș de nuanțe diferite. Ca un monitor TV sau calculator, o diodă poate crea orice culoare folosind modelul RGB (înseamnă roșu, verde, albastru).

Acesta este un principiu simplu pentru a înțelege modul în care funcționează LED-urile RGB. Cu această tehnologie, puteți crea iluminare albă. Pentru a face acest lucru, toate cele trei culori sunt amestecate în proporții egale.

Cu toate acestea, în plus față de tehnologia prezentată, putețiobțineți o strălucire albă când conectați dioda de radiație cu unde scurte (ultraviolete, albastre) împreună cu o acoperire de tip galben de fosfor. Cu o combinație de fotoni galbeni și albastri, se obține o strălucire albă.

producere

Pentru a înțelege câte volți funcționeazăLED-uri, trebuie să luați în considerare producția acestor dispozitive. În primul rând, trebuie remarcat faptul că dispozitivele cu matrice de tip RGB sunt mai scumpe decât fosforurile. În plus, acestea din urmă permit realizarea unui iluminat de înaltă calitate.

Dezavantajul fosforilor este mai micieșirea luminii, precum și diferite culori (temperatura) fluxului. Acest dispozitiv îmbătrânește mai repede decât LED-ul. Prin urmare, produsele de iluminat de ambele principii de funcționare sunt în vânzare. Pentru a crea indicatoare, se produc diode cu un consum de 2-4 V de tensiune de tip constant (la un curent de 50 mA).

Pentru a crea o acoperire completă necesarădispozitive cu același consum de tensiune, dar cu un nivel de curent mai ridicat - până la 1 A. Dacă o diodă este conectată în serie într-un singur modul, tensiunea totală va ajunge la 12 sau 24 V.

Luminozitate sporită

Luând în considerare problema a ceea ce tensiuneLED-urile funcționează, ar trebui spus despre creșterea luminozității dispozitivelor prezentate. Puterea acestor dispozitive atinge 60 mW. Dacă astfel de diode sunt instalate într-o carcasă de dimensiuni medii, atunci vor fi instalate 15-20 bucăți de elemente luminoase.

Sunt posibile diode cu luminozitate sporităimaginați puterea de până la 240 de wați. Pentru a asigura iluminarea normală, aceste elemente vor necesita 4-8 bucăți. Dispozitivele capabile să lumineze complet spațiile, publicitatea exterioară, vitrinele etc. sunt în vânzare. Unele panglici sunt create pentru a realiza iluminarea cu intensitate medie sau mică.

Pentru a conecta echipamentul prezentataplicați blocuri de control ale puterii corespunzătoare. Pentru panglici de culoare este posibil să se utilizeze controale care să controleze nu numai intensitatea iluminării, ci și nuanțele și modurile de operare ale dispozitivului.

Controlul strălucirii

Există o mare varietate de opțiuni.echipamentele prezentate. Există LED-uri alimentate de baterii (de exemplu, în lanterne) alimentate într-o rețea fixă. Ele sunt folosite atât pentru munca internă, cât și pentru cea externă. În funcție de condițiile de aplicare, se selectează clasa corespunzătoare de protecție diodă.

Pentru a regla luminozitatea strălucirii, tensiunea de alimentare nu este redusă. Modularea lățimii impulsurilor (PWM) este utilizată pentru a reduce intensitatea luminii. În acest caz, unitatea de comandă este achiziționată.

Metoda prezentată este de a alimenta o diodăimpuls modulate de curent. Frecvența semnalului atinge în același timp mii de hertzi. Intervalele lățimii impulsului și pauzelor pot varia. În acest caz, puteți controla luminescența dispozitivului. Dioda în acest caz nu iese.

durabilitate

Diodele sunt considerate a fi dispozitive durabile. Acest lucru se datorează designului lor. Cu toate acestea, dacă LED-urile de pe lampă nu funcționează, este posibil ca durata lor de viață să fi expirat. Acest lucru poate fi determinat de saturația strălucirii și a schimbării culorii.

De asemenea, experții notă că durata de viațădispozitive cu putere redusă sunt mult mai lungi. Dar chiar și în cele mai strălucitoare benzi sau lămpi, diodele sunt garantate să funcționeze între 20 și 50 de mii de ore. Deoarece nu au elemente structurale fragile, este mai probabil ca acțiunile mecanice să nu dăuneze acestor iluminatoare.

După ce studiați modul în care funcționează LED-ul, puteți înțelege principiul dispozitivului acestui dispozitiv, precum și caracteristicile sale de performanță. Acest echipament este considerat a fi iluminatoarele de ultima generatie.