LED diódy rýchlo nahrádzajú klasické žiarovky takmer zo všetkých oblastí, kde sa ich pozície zdali neotrasiteľné. Konkurenčné výhody polovodičových prvkov sa ukázali ako presvedčivé: nízka cena, dlhá životnosť a hlavne vyššia účinnosť. Ak to u svietidiel nepresiahlo 5%, tak niektorí výrobcovia LED deklarujú premenu na svetlo aspoň 60% spotrebovanej elektriny. Pravdivosť týchto tvrdení zostáva na svedomí obchodníkov, ale rýchly vývoj spotrebiteľských vlastností polovodičových prvkov je nepochybný.
Obsah
Čo je to LED a ako to funguje
Svetelná dióda (LED, LED) je konvenčná polovodičová diódavyrobené na báze kryštálov:
- arzenid gália, fosfid india alebo selenid zinku - pre žiariče optického rozsahu;
- nitrid gália - pre zariadenia ultrafialovej sekcie;
- sulfid olovnatý - pre prvky vyžarujúce v infračervenej oblasti.
Voľba týchto materiálov je spôsobená skutočnosťou, že p-n prechod diód z nich vyrobených vyžaruje svetlo, keď je aplikované priepustné napätie. Pre bežné kremíkové alebo germániové diódy je táto vlastnosť vyjadrená veľmi slabo - prakticky neexistuje žiadna žiara.
Vyžarovanie LED nesúvisí so stupňom ohrevu polovodičového prvku, je spôsobené prechodom elektrónov z jednej energetickej hladiny na druhú pri rekombinácii nosičov náboja (elektrónov a dier). Svetlo vyžarované ako výsledok je monochromatické.
Charakteristickým rysom takéhoto žiarenia je veľmi úzke spektrum a je ťažké vybrať požadovanú farbu pomocou svetelných filtrov. A niektoré farby žiary (biela, modrá) s týmto výrobným princípom sú nedosiahnuteľné. Preto je v súčasnosti rozšírená technológia, pri ktorej je vonkajší povrch LED pokrytý fosforom a jeho žiara je iniciovaná žiarením p-n prechodu (ktoré môže byť viditeľné alebo ležať v UV oblasti).
LED zariadenie
LED bola pôvodne usporiadaná rovnakým spôsobom ako konvenčná dióda - p-n prechod a dva výstupy. Iba puzdro vyrobené z priehľadnej zmesi alebo vyrobené z kovu s priehľadným okienkom na pozorovanie žiary. Naučili sa však vkladať ďalšie prvky do plášťa zariadenia. Napríklad, odpory - na zapnutie LED do okruhu požadovaného napätia (12 V, 220 V) bez vonkajšieho potrubia. Alebo generátor s deličom na vytvorenie blikajúcich prvkov vyžarujúcich svetlo. Puzdro sa tiež začalo pokrývať fosforom, ktorý svieti pri zapálení p-n prechodu - takto bolo možné rozšíriť možnosti LED.
Trend prechodu na bezolovnaté rádiové prvky neobišiel ani LED diódy. Zariadenia SMD rýchlo získavajú trh s osvetlením s výhodami vo výrobnej technológii. Takéto prvky nemajú závery. Prechod P-n je namontovaný na keramickom podklade, vyplnený zmesou a potiahnutý fosforom. Napätie sa privádza cez kontaktné podložky.
V súčasnosti sa osvetľovacie zariadenia začali vybavovať LED diódami vyrábanými technológiou COB. Jeho podstatou je, že niekoľko (od 2-3 do stoviek) p-n križovatiek je namontovaných na jednej doske, spojených do matice. Zhora je všetko umiestnené v jedinom puzdre (alebo je vytvorený SMD modul) a pokryté fosforom. Táto technológia má veľkú perspektívu, no je nepravdepodobné, že úplne nahradí iné verzie SD.
Aké typy LED diód existujú a kde sa používajú
LED diódy optického rozsahu sa používajú ako zobrazovacie prvky a ako osvetľovacie zariadenia. Každá špecializácia má svoje vlastné požiadavky.
Indikačné LED diódy
Úlohou indikačnej LED je ukazovať stav zariadenia (napájanie, alarm, činnosť snímača atď.). V tejto oblasti sú široko používané LED diódy s p-n prechodom. Nie je zakázané používať zariadenia s fosforom, ale nemá to veľký význam.Tu jas žiary nie je na prvom mieste. Prioritou je kontrast a široký pozorovací uhol. Výstupné LED diódy (true hole) sú použité na prístrojových doskách, výstupné LED a SMD sú použité na doskách.
Osvetľovacie LED diódy
Na osvetlenie sa naopak používajú najmä prvky s fosforom. To vám umožní získať dostatočný svetelný výkon a farby, ktoré sú blízke prirodzeným. Vývodové LED z tejto oblasti sú prakticky vytlačené SMD prvkami. COB LED sú široko používané.
V samostatnej kategórii môžeme rozlíšiť zariadenia určené na prenos signálov v optickom alebo infračervenom rozsahu. Napríklad pre diaľkové ovládače domácich spotrebičov alebo pre zabezpečovacie zariadenia. Prvky z radu UV možno použiť pre kompaktné zdroje ultrafialového žiarenia (detektory mien, biologických materiálov atď.).
Hlavné vlastnosti LED diód
Ako každá dióda, aj LED má všeobecné, "diódové" charakteristiky. Limitné parametre, ktorých prekročenie vedie k poruche zariadenia:
- maximálny povolený dopredný prúd;
- maximálne povolené dopredné napätie;
- maximálne povolené spätné napätie.
Zvyšné charakteristiky sú špecifického „LED“ charakteru.
Žiarivá farba
Farba žiary - tento parameter charakterizuje LED diódy optického rozsahu. V svietidlách vo väčšine prípadov biela s rôznymi teplota svetla. Indikátorové môžu mať ktorúkoľvek z viditeľných farieb.
Vlnová dĺžka
Tento parameter do určitej miery duplikuje predchádzajúci, ale s dvoma upozorneniami:
- zariadenia v rozsahu IR a UV nemajú viditeľnú farbu, preto je pre nich táto charakteristika jediná, ktorá charakterizuje spektrum žiarenia;
- tento parameter je skôr použiteľný pre LED s priamou emisiou - prvky s fosforom vyžarujú v širokom pásme, takže ich vlnová dĺžka sa nedá jednoznačne charakterizovať (akú vlnovú dĺžku môže mať biela farba?).
Preto je vlnová dĺžka emitovanej vlny pomerne informatívny údaj.
Terajšia konzumácia
Spotrebovaný prúd je prevádzkový prúd, pri ktorom je jas žiarenia optimálny. Ak je mierne prekročená, zariadenie rýchlo nezlyhá - a to je jeho rozdiel od maximálneho povoleného. Jeho zníženie je tiež nežiaduce - intenzita žiarenia klesne.
Moc
Spotreba energie - tu je všetko jednoduché. Pri jednosmernom prúde je to jednoducho súčin spotrebovaného prúdu a použitého napätia. Výrobcovia osvetľovacej techniky vnášajú do tohto pojmu zmätok tým, že na obale uvádzajú veľkými číslami ekvivalentný výkon - výkon žiarovky, ktorej svetelný tok sa rovná toku danej žiarovky.
Viditeľný pevný uhol
Zdanlivý priestorový uhol je najjednoduchšie reprezentovaný ako kužeľ vychádzajúci zo stredu svetelného zdroja. Tento parameter sa rovná uhlu otvorenia tohto kužeľa. Pre indikačné LED diódy určuje, ako bude alarm vidieť zvonku. Pri osvetľovacích prvkoch od toho závisí svetelný tok.
Maximálna intenzita svetla
Maximálna svietivosť v technických charakteristikách zariadenia je uvedená v kandelách. V praxi sa však ukázalo, že je pohodlnejšie pracovať s konceptom svetelného toku. Svetelný tok (v lúmenoch) sa rovná súčinu svietivosti (v kandelách) a zdanlivého priestorového uhla.Dve LED diódy s rovnakou svietivosťou poskytujú rôzne osvetlenie v rôznych uhloch. Čím väčší je uhol, tým väčší je svetelný tok. Takže je to pohodlnejšie pre výpočet osvetľovacích systémov.
Pokles napätia
Dopredný pokles napätia je napätie, ktoré klesne na LED, keď je zapnutá. Na základe toho je možné vypočítať napätie potrebné napríklad na otvorenie sériového reťazca prvkov vyžarujúcich svetlo.
Ako zistiť, na aké napätie je LED dimenzovaná
Najjednoduchší spôsob, ako zistiť menovité napätie LED, je nahliadnuť do referenčnej literatúry. Ak však narazíte na zariadenie neznámeho pôvodu bez označenia, môžete ho pripojiť k nastaviteľnému zdroju napájania a plynulo zvyšovať napätie z nuly. Pri určitom napätí bude LED jasne blikať. Toto je prevádzkové napätie prvku. Pri vykonávaní tejto kontroly je potrebné mať na pamäti niekoľko vecí:
- testované zariadenie môže byť so vstavaným odporom a je navrhnuté pre dostatočne vysoké napätie (do 220 V) - nie každý zdroj má taký rozsah nastavenia;
- Žiarenie LED môže ležať mimo viditeľnej časti spektra (UV alebo IR) - vtedy nie je možné vizuálne určiť moment vznietenia (hoci žiaru IR zariadenia možno v niektorých prípadoch vidieť cez kameru smartfónu);
- prvok je potrebné pripojiť ku zdroju konštantného napätia s prísnym dodržaním polarity, inak je ľahké vypnúť LED spätným napätím, ktoré presahuje možnosti zariadenia.
Ak nie je dôvera v znalosť pinoutov prvku, je lepšie zvýšiť napätie na 3 ... 3,5 V, ak sa LED nerozsvieti, odstráňte napätie, zmeňte zapojenie zdrojových pólov a zopakujte postup postup.
Ako určiť polaritu LED
Existuje niekoľko metód na určenie polarity vodičov.
- Pri bezolovnatých prvkoch (vrátane COB) je polarita napájacieho napätia vyznačená priamo na puzdre - symbolmi alebo prílivmi na plášti.
- Keďže LED má pravidelný p-n prechod, možno ho volať pomocou multimetra v režime testu diód. Niektoré testery majú meracie napätie dostatočné na rozsvietenie LED. Potom môže byť správnosť spojenia kontrolovaná vizuálne žiarou prvku.
- Niektoré zariadenia vyrábané CCCP v kovovom puzdre mali kľúč (výstupok) v oblasti katódy.
- Pre výstupné prvky je výstup katódy dlhší. Na tomto základe je možné určiť pinout len pre nespájkované prvky. Použité LED vývody sú skrátené a ohnuté pre montáž akýmkoľvek spôsobom.
- Nakoniec zistite polohu anóda a katóda možno rovnaká metóda ako na určenie napätia LED. Žiarenie bude možné iba vtedy, keď je prvok správne zapnutý - katóda na mínus zdroja, anóda na plus.
Technologický vývoj nestojí na mieste. Ešte pred niekoľkými desaťročiami bola LED dióda drahá hračka na laboratórne experimenty. Teraz je ťažké si predstaviť život bez neho. Čo bude ďalej - čas ukáže.
Podobné články:
