LED'er erstatter hurtigt glødepærer fra næsten alle områder, hvor deres positioner virkede urokkelige. Konkurrencemæssige fordele ved halvlederelementer viste sig at være overbevisende: lave omkostninger, lang levetid og, vigtigst af alt, højere effektivitet. Hvis det for lamper ikke oversteg 5%, så erklærer nogle LED-producenter transformationen til lys af mindst 60% af den forbrugte elektricitet. Sandheden af disse udsagn forbliver på marketingfolks samvittighed, men den hurtige udvikling af forbrugeregenskaber for halvlederelementer er uden tvivl.
Indhold
Hvad er en LED, og hvordan virker den
Lysdiode (LED, LED) er en konventionel halvleder diode, lavet på basis af krystaller:
- galliumarsenid, indiumphosphid eller zinkselenid - til emittere af det optiske område;
- galliumnitrid - til enheder i den ultraviolette sektion;
- blysulfid - til grundstoffer, der udsender i det infrarøde område.
Valget af disse materialer skyldes det faktum, at p-n-forbindelsen af dioder lavet af dem udsender lys, når der påføres en fremadspænding. For almindelige silicium- eller germaniumdioder er denne egenskab meget svagt udtrykt - der er praktisk talt ingen glød.
Emissionen af LED er ikke relateret til graden af opvarmning af halvlederelementet, det er forårsaget af overgangen af elektroner fra et energiniveau til et andet under rekombinationen af ladningsbærere (elektroner og huller). Det lys, der udsendes som et resultat, er monokromatisk.
Et træk ved sådan stråling er et meget smalt spektrum, og det er svært at vælge den ønskede farve med lysfiltre. Og nogle farver af gløden (hvid, blå) med dette fremstillingsprincip er uopnåelige. Derfor er der på nuværende tidspunkt en teknologi udbredt, hvor den ydre overflade af LED'en er dækket af en fosfor, og dens glød initieres af p-n junction-stråling (som kan være synlig eller ligge i UV-området).
LED-enhed
LED'en blev oprindeligt arrangeret på samme måde som en konventionel diode - en p-n-forbindelse og to udgange. Eneste kuffert lavet af gennemsigtig forbindelse eller lavet af metal med et gennemsigtigt vindue til at observere gløden. Men de lærte at indlejre yderligere elementer i enhedens skal. For eksempel, modstande - for at tænde LED'en ind i kredsløbet af den nødvendige spænding (12 V, 220 V) uden eksternt rør. Eller en generator med en skillevæg til at skabe blinkende lysemitterende elementer. Også sagen begyndte at blive dækket af en fosfor, som lyser, når p-n-krydset tændes - sådan var det muligt at udvide LED'ens muligheder.
Tendensen mod overgangen til blyfri radioelementer er ikke gået uden om LED'erne. SMD-enheder fanger hurtigt belysningsmarkedet med fordele inden for produktionsteknologi. Sådanne elementer har ingen konklusioner. P-n-forbindelsen er monteret på en keramisk base, fyldt med en forbindelse og belagt med en fosfor. Spænding påføres gennem kontaktpuder.
I øjeblikket begyndte belysningsenheder at blive udstyret med LED'er fremstillet ved hjælp af COB-teknologi. Dens essens er, at flere (fra 2-3 til hundredvis) p-n-kryds er monteret på en plade, forbundet til en matrix. Ovenfra er alt placeret i en enkelt sag (eller et SMD-modul er dannet) og dækket med en fosfor. Denne teknologi har store udsigter, men det er usandsynligt, at den helt vil erstatte andre versioner af SD.
Hvilke typer lysdioder findes, og hvor de bruges
LED'er i det optiske område bruges som displayelementer og som belysningsenheder. Hver specialisering har sine egne krav.
Indikator LED'er
Indikatorens opgave er at vise enhedens status (strømforsyning, alarm, sensordrift osv.). I dette område er LED'er med p-n junction glød meget brugt. Det er ikke forbudt at bruge enheder med en fosfor, men der er ikke meget mening.Her er lysstyrken af gløden ikke i første omgang. Prioriteten er kontrast og en bred betragtningsvinkel. Output LED'er (true hole) bruges på instrumentpaneler, output LED'er og SMD bruges på boards.
Lysdioder
Til belysning anvendes tværtimod hovedsagelig elementer med en fosfor. Dette giver dig mulighed for at få tilstrækkeligt lysudbytte og farver, der er tæt på naturlige. Lead-out LED'er fra dette område presses praktisk talt ud af SMD-elementer. COB LED'er er meget udbredt.
I en separat kategori kan vi skelne mellem enheder designet til at transmittere signaler i det optiske eller infrarøde område. For eksempel til fjernbetjeninger til husholdningsapparater eller til sikkerhedsanordninger. Og elementer i UV-serien kan bruges til kompakte ultraviolette kilder (detektorer til valutaer, biologiske materialer osv.).
Hovedkarakteristika for LED'er
Som enhver diode har LED generelle "diode"-egenskaber. Grænseparametre, hvis overskridelse fører til fejl på enheden:
- maksimal tilladt fremadgående strøm;
- maksimal tilladt fremadspænding;
- maksimal tilladt omvendt spænding.
De resterende karakteristika er af en specifik "LED"-karakter.
Glød farve
Glødefarve - denne parameter karakteriserer LED'erne i det optiske område. I belysningsarmaturer, i de fleste tilfælde, hvid med forskellige lystemperatur. Indikatorerne kan have en hvilken som helst af de synlige farver.
Bølgelængde
Denne parameter duplikerer til en vis grad den forrige, men med to forbehold:
- enheder i IR- og UV-området har ikke synlig farve, derfor er denne egenskab for dem den eneste, der karakteriserer strålingsspektret;
- denne parameter er mere anvendelig for LED'er med direkte emission - elementer med en fosfor udsender i et bredt bånd, så deres bølgelængde kan ikke entydigt karakteriseres (hvilken bølgelængde kan en hvid farve have?).
Derfor er bølgelængden af den udsendte bølge et ret informativt tal.
Nuværende forbrug
Den forbrugte strøm er den driftsstrøm, hvor lysstyrken af strålingen er optimal. Hvis det overskrides lidt, vil enheden ikke hurtigt fejle - og dette er dens forskel fra den maksimalt tilladte. At reducere den er også uønsket - strålingsintensiteten vil falde.
Strøm
Strømforbrug - alt er enkelt her. Ved jævnstrøm er det simpelthen produktet af den forbrugte strøm og den påførte spænding. Producenter af lysteknologi introducerer forvirring i dette koncept ved at angive den ækvivalente effekt på emballagen i stort antal - styrken af en glødelampe, hvis lysstrøm er lig med fluxen af en given lampe.
Synlig solid vinkel
Den tilsyneladende rumvinkel er nemmest repræsenteret som en kegle, der udgår fra midten af lyskilden. Denne parameter er lig med åbningsvinklen for denne kegle. For indikator-LED'er bestemmer den, hvordan alarmen vil blive set udefra. For belysningselementer afhænger lysstrømmen af den.
Maksimal lysintensitet
Den maksimale lysstyrke i enhedens tekniske egenskaber er angivet i candela. Men i praksis viste det sig at være mere bekvemt at arbejde med begrebet lysstrøm. Lysstrømmen (i lumen) er lig med produktet af lysstyrken (i candela) og den tilsyneladende rumvinkel.To LED'er med samme lysstyrke giver forskellig belysning i forskellige vinkler. Jo større vinkel, jo større lysstrøm. Så det er mere bekvemt til beregning af belysningssystemer.
Spændingsfald
Fremadgående spændingsfald er den spænding, der falder over LED'en, når den er tændt. Ved at vide det, kan man beregne den spænding, der kræves, for eksempel for at åbne en serie kæde af lys-emitterende elementer.
Sådan finder du ud af, hvilken spænding en LED er klassificeret til
Den nemmeste måde at finde ud af den nominelle spænding for en LED er at konsultere referencelitteraturen. Men hvis du støder på en enhed af ukendt oprindelse uden markering, kan du tilslutte den til en justerbar strømkilde og jævnt hæve spændingen fra nul. Ved en bestemt spænding vil LED'en blinke kraftigt. Dette er elementets driftsspænding. Der er et par ting, du skal huske på, når du udfører dette tjek:
- enheden, der testes, kan være med en indbygget modstand og er designet til en tilstrækkelig høj spænding (op til 220 V) - ikke hver strømkilde har et sådant justeringsområde;
- LED-stråling kan ligge uden for den synlige del af spektret (UV eller IR) - så kan tændingsøjeblikket ikke bestemmes visuelt (selvom gløden fra en IR-enhed i nogle tilfælde kan ses gennem et smartphone-kamera);
- det er nødvendigt at forbinde elementet til en konstant spændingskilde med nøje overholdelse af polaritet, ellers er det let at deaktivere LED'en med en omvendt spænding, der overstiger enhedens muligheder.
Hvis der ikke er tillid til at kende elementets pinout, er det bedre at hæve spændingen til 3 ... 3,5 V, hvis LED'en ikke lyser, fjern spændingen, skift tilslutningen af kildepolerne og gentag procedure.
Sådan bestemmes polariteten af en LED
Der er flere metoder til at bestemme ledningernes polaritet.
- For blyløse elementer (inklusive COB) er polariteten af forsyningsspændingen angivet direkte på kabinettet - med symboler eller tidevand på skallen.
- Da LED'en har et regulært p-n kryds, kan det kaldes med et multimeter i diode test mode. Nogle testere har en målespænding, der er tilstrækkelig til at tænde LED'en. Derefter kan korrektheden af forbindelsen kontrolleres visuelt af elementets glød.
- Nogle enheder fremstillet af CCCP i en metalkasse havde en nøgle (fremspring) i katodeområdet.
- For udgangselementer er katodeoutput længere. På dette grundlag er det kun muligt at bestemme pinout for ikke-loddede elementer. Brugte LED-ledninger afkortes og bøjes til montering på enhver måde.
- Find endelig ud af placeringen anode og katode måske samme metode som til at bestemme spændingen på LED'en. Gløden vil kun være mulig, når elementet er tændt korrekt - katoden til minus af kilden, anoden til plus.
Teknologiudviklingen står ikke stille. Indtil for få årtier siden var LED et dyrt legetøj til laboratorieforsøg. Nu er det svært at forestille sig livet uden ham. Hvad der sker næste gang - det må tiden vise.
Lignende artikler:
