Лампы светодиодные принцип работы: Принцип работы светодиодных ламп

Содержание

Принцип работы светодиодной (LED) лампы

Светодиодные светильники стали актуальными в бытовом пользовании и для различных предприятий. Принцип работы светодиодной лампы более сложный с точки зрения физических процессов, чем у лампы накаливания. Преимуществом использования является экономия электроэнергии, высокий эксплуатационный срок и безопасность.

Принцип работы

Источники света такого типа преобразовывают до 90% света, когда у ламп накаливания такой параметр в пределах 5%. Устройство светильника представляет собой компоненты, которые взаимодействуют между собой и выдают максимальные показатели освещенности:

— Основа или подложка. В данном элементе конструкции монтируется кристалл. Изготавливается из материалов, обладающих высокой теплопроводностью;

— Все элементы светодиодного светильника собираются в корпусе. Обладает дополнительной защитой от влияния погодных условий, температуры, влаги и пыли;

— Токопроводящий узел. Состоит из анода и катода, которые одной частью подключены к кристаллу, а другой – к электросхеме;

— Распространение пучка света происходит за счет линзы. Чем качественнее она, тем ярче будет освещение;

— Люминофор представляет собой вяжущее вещество, покрывающее кристалл. Чаще всего – желтого цвета, но он защищает конструкцию

Принцип работы заключается в том, что при прохождении токопроводящего слоя, свет подается на излучатель, т.е. диод. Контролирует данные процессы микросхема, на которой расположены основные элементы. Примечательно то, что в конструкции лампы входит несколько не проводящих ток элементов. Например, кремний, пропускающий ток только в одну сторону. Для его эффективной работы необходимы положительно и отрицательно заряженные ионы.

Плата питания

Рассматривая принцип работы, нельзя не упомянуть про плату, подающую питание на все компоненты. В её задачи входит выпрямить и распределить ток на все компоненты. При использовании лампочки на 220 Вольт, диоды попросту сгорят от воздействия напряжения такого типа.

От качества платы зависит долговечность работы осветительного прибора. В дешевых вариантах присутствует только резистор и диодный мост. Удивительными считаются варианты, где нет и этих элементов. Светят лампочки ярко, но не продолжительно. Распространенными считаются платы, где дополнительно находятся сглаживающий фильтр. Относятся к среднему сегменту и обладают невысокой стоимостью.

В дорогих используется уже встроенный блок питания. При любых изменения напряжения, он реагирует и подает необходимый ток на компоненты. Единственная проблема, которая может возникнуть – повышение температуры и соответственно, снижение рабочего ресурса. Покупая светодиодный источник, нужно тщательно проверять характеристики, указанные на упаковке.

Размещение светодиодов

Принцип работы светодиодных ламп не изменим с годами. Чтобы достичь максимального свечения, используется сразу от десяти и более диодов. Они расположены на плате из диэлектрика, выполняющая роль понижающего трансформатора. Но отдельного такого компонента в схеме нет, за счет чего и происходит экономия электроэнергии. Выбирается светодиодная лампа по мощности освещения и току, потребляемому во время работы.

Недостатком работы такой схемы является отключение всех источников, если один вышел из строя. Справиться с этой проблемой можно двумя способами: заменить плату или же перепаять неработающий компонент. Во второй ситуации, необходимо иметь соответствующие знания и опыт, чтобы не испортить плату.

Драйвер или блок питания

Недорогие лампы не обладают собственным драйвером. Это влияет на общую функциональность и может стать проблемой, если перепады напряжения наблюдаются часто. Владельцы светодиодных устройств отдельно приобретают БП, чтобы продлить срок эксплуатации устройств. Блоки питания могут быть трех типов:

— Открытые;

— Закрытые;

— Универсальные

Выбирается относительно тока, который могут стабилизировать и необходимого напряжения для стабилизации. Стоимость оборудования может быть выше, чем у нескольких дорогих лампочек, но при этом значительно увеличивается время эксплуатации. Поделитесь данной информацией в социальных сетях со своими знакомыми, если считаете ее полезной.

Принципы работы светодиодов и светодиодных светильников

Светодиод – полупроводниковый кристалл, генерирующий свет конкретного цвета. Диапазон спектра излучения светодиода в значительной степени зависит от химического состава использованных полупроводников. Он кардинально отличается от традиционных источников освещения (ламп накаливания, люминесцентных и газоразрядных ламп). В светодиоде нет нити накала и газа, а также отсутствуют хрупкая стеклянная колба и ненадежные подвижные детали.

 

История развития светодиодов

Первый светодиод с красным спектром излучения создан в 1962 г. Ником Холоньяком в корпорации General Electric. Монохромные красные светодиоды в 60-е годы XX века применялись для производства маленьких световых индикаторов в различных электроприборах. Первые светодиоды испускали слабый свет, имели относительно высокое энергопотребление, однако, данное направление оказалось очень перспективным и получило бурное развитие. В 70-х годах XX века появились светодиоды, излучающие желтый и зеленый свет. Их начали применять в различной мелкой электронике — калькуляторах, часах, аварийных указателях и т.п. Световой поток светодиодов постоянно улучшался, и к 1990 году вырос до значения 1 люмен (Лм).

В 1993 году в японской компании Nichia инженер Суджи Накамура впервые создал первый синий светодиод повышенной яркости. Так как синий, красный и зеленый цвета — главные составляющими света, то после этого изобретения, можно было получить любой цвет излучения светодиодов, в том числе и белый. Первые белые светодиоды изготовлены в 1996 году. В конце 90-х годов светодиодное освещение постепенно сменяет традиционные лампы с вольфрамовой нитью накала там, где необходим окрашенный свет.

В 2001 – 2005 годах световой поток светодиодов значительно увеличился и достиг значений в 100 лм и выше. Белые светодиоды обрели оттенки — теплые и холодные, приближенные к естественному освещению. Высокоэффективные светодиодные источники освещения составили конкуренцию традиционным практически во всех областях,

уличное освещение в городах начали переводить на светодиодное. Получили распространение такие изделия как прожектор светодиодный и офисный светодиодный светильник. В настоящее время светодиодные источники освещения производятся различных форм, характеристик и назначения, например, светодиодные прожекторы, офисные светильники, светильники для бытового освещения, промышленные и уличные светодиодные светильники.

 

Принцип работы светодиодов

Светодиод состоит из одного полупроводникового p-n-перехода. В результате легирования, материал n-типа собирает отрицательные заряды, а материал р-типа – положительные. Атомы в материале n-типа обогащаются дополнительными электронами, а атомы в материале р-типа обогащаются вакантными местами на внешних электронных орбитах атомов.

При попадании диода в электрическое поле, электроны и дырки стремятся к p-n-переходу. При приближении носителей зарядов к p-n-переходу, электроны проникают в материал р-типа. При подключении отрицательного напряжения к материалу n-типа через диод протекает электрический ток в направлении от материала n-типа в материал р-типа, данный эффект назван прямым смещением.

Все светодиоды освещения схожи по строению. Они состоят из полупроводникового кристалла, установленного на подложку, контактов для подключения к сети, соединительных проводников для подсоединения контактов к кристаллу, теплоотводящего элемента, оптической линзы и корпуса.

Индикаторные светодиоды являются маломощными, поэтому все генерируемое в них тепло рассеивается внутри них самих. Осветительные же светодиоды выделяют значительно больше тепла, поэтому им дополнительно требуется корпус с прямым припаиванием к поверхности для обеспечения интенсивного отвода тепла (типичный пример массивного теплоотводящего корпуса —

уличный светодиодный светильник)

 

Основные элементы и строение светодиодных приборов

Для использования в освещении, светодиоды должны быть объединены в единую систему, состоящую из драйвера, оптических линз, источника питания и теплоотводящего материала. Данные компоненты присутствуют в любом светодиодном светильнике.

Типовые светодиодные светильники включают в себя следующие составляющие:

  • Светодиодные элементы.

  • Блок питания, схемы управления и преобразователи напряжения.

  • Вентиляционные отверстия и радиаторы и другие устройства для отвода тепла.

  • Оптические линзы для смешивания, направления и рассеивания света.

 

 

Также светодиодные светильники включают в себя кабели для подключения к электропитанию. Линейные светильники, например, светильники для подсветки рабочей зоны на кухне, обычно снабжены соединительными элементами и перемычками для установки устройств в различной конфигурации.

 

Читайте также: Основные преимущества светодиодного освещения и светильников

Филаментные лампы. Принцип работы, особенности, преимущества и недостатки

Что такое филаментная лампа и почему она лучше? Чем она отличается от ламп накаливания и светодиодных ламп? В этой статье вы найдете ответы на эти вопросы. Мы подробно расскажем о принципе работы, особенностях, преимуществах и недостатках филаментных ламп.

Филаментные лампы: что это?

Что же такое филаментная лампа? Это светодиодная лампа особого типа, которая внешне очень напоминает лампу накаливания (ЛН). Она имеет такую же прозрачную стеклянную колбу, но внутри расположена не вольфрамовая нить, а светодиоды особой конструкции, по виду напоминающие нити. Отсюда и произошло название этого типа ламп – «filament», которое с английского языка переводится как «нить».

Каталог: Филаментные лампы

В выключенном состоянии филаментную лампу легко отличить от ЛН по форме и характерному жёлтому цвету светодиодных нитей, но во включенном состоянии отличия становятся не столь очевидны. Несмотря на большое внешнее сходство, по параметрам филаментная лампа намного лучше ламп накаливания и эффективнее обычных светодиодных ламп.

Конструкция филаментной лампы

В конструкции филаментных ламп применяются отработанные и проверенные годами элементы ламп накаливания в сочетании с современными светодиодными технологиями. Основные части филаментной лампы показаны на рисунке ниже.

Конструкция филаментной лампы

Колба

Стеклянная герметичная прозрачная колба может иметь различную форму. В декоративных сериях ламп может применяться стекло со специальным напылением, чтобы создать более мягкий и тёплый оттенок свечения. Колба заполнена инертным газом, как правило, гелием, который быстро переносит выделяемое светодиодами тепло к стенкам колбы. Тепло равномерно распределяется по всей поверхности колбы и рассеивается в окружающую среду. Так как площадь колбы во много раз больше площади светодиодных нитей, она не нагревается выше 50-60°С.

Светодиодный филамент

Филаментная нить производится по технологии Chip-on-Glass (COG), применяемой при изготовлении дисплеев для мобильных устройств. Она представляет собой подложку из сапфирового стекла, на которой цепочкой расположены кристаллы светодиодов. Благодаря прозрачной подложке свет от светодиодов распространяется во все стороны. На концах подложки закреплены контакты для подачи электропитания и закрепления нити в лампе. Снаружи нить покрывают специальным веществом – люминофором, который и задаёт требуемый цвет свечения (цветовую температуру) нити. Для декоративных серий ламп изготавливают нити различной формы, например, в виде дуг или спиралей.

Стеклянная ножка

Этот важный элемент конструкции является опорой для крепления филаментных нитей. Также в ножке проложены проводники, через которые подводится электропитание к светодиодам.

Цоколь

Служит для закрепления лампы в электрическом патроне и подвода к ней электропитания. Самые распространённые типы цоколей – E27 и E14. Цоколь филаментной лампы – единственное место, где может быть размещён драйвер питания светодиодов.

Драйвер

Драйвер светодиодной лампы представляет собой специальную электронную схему, собранную на печатной плате. Основная функция драйвера – обеспечить правильный режим работы светодиодов при изменении внешних факторов, таких как напряжение питания и температура окружающей среды. Современные схемы светодиодных драйверов способны работать в очень широком диапазоне напряжений сети, имеют различные виды защит и высокий КПД, гарантируют отсутствие мерцания и пульсаций света. Как правило, основой схемы драйвера является специализированная микросхема, обеспечивающая его высокие показатели.

Интересно знать.Цветовую температуру филаментной лампы можно приблизительно определить по оттенку цвета нитей. Если нити имеют лимонный оттенок, то такая лампа будет создавать дневной (белый) свет, а лампа с нитями насыщенного жёлтого или оранжевого цвета – более тёплый (жёлтый). Форма, длина и количество филаментных нитей влияют на качество освещения. Чем больше цепочек и чем они длиннее, тем больше светодиодов на них можно разместить и тем ярче будет лампа. От расположения нитей зависит также и равномерность освещения.

Совет. Качество люминофора напрямую влияет на качество света. Производители недорогих брендов могут экономить на люминофоре. Дешёвый люминофор быстро теряет свои свойства в процессе эксплуатации (деградирует), что отрицательно сказывается на качестве света – появляется неприятный и вредный для глаз синий оттенок. По этой причине, нужно правильно подходить к выбору производителя ламп.

Особенности и преимущества филаментных ламп

Филаментные лампы имеют ряд преимуществ не только перед ЛН, но и перед обычными светодиодными лампами:

  • Ввиду того, что вся поверхность лампы представляет собой прозрачную колбу, а также из-за особенной конструкции филаментной нити, лампа обеспечивает очень широкий угол рассеивания света – практически 360 градусов. Она способна равномерно освещать окружающее пространство, чего трудно добиться в обычных светодиодных лампах;
  • В обычных светодиодных лампах для увеличения угла рассеивания применяют колбы (оптические системы) из специальных полупрозрачных материалов, которые поглощают часть света. Колба филаментной лампы полностью прозрачна, что приводит к увеличению энергоэффективности лампы;
  • Во время работы светодиоды могут нагреваться до высоких температур, и именно температура является препятствием к дальнейшему увеличению их светоотдачи. Особенности конструкции филаментной нити способствуют равномерному распределению тепла между всеми кристаллами светодиодов и эффективному отведению тепла от всей поверхности нити. При этом, за счёт газа, заполняющего колбу, тепло быстро переносится к ее стенкам и рассеивается в окружающую среду, а из-за большой площади поверхности колба не нагревается до высокой температуры. Эффективное отведение тепла от светодиодов позволяет подводить к ним большую мощность без риска выхода из строя, что также способствует повышению энергоэффективности лампы и увеличению ее срока службы.

Таким образом, основным преимуществом филаментных ламп является их высокая эффективность, но на этом их преимущества не заканчиваются. Эти источники света одинаково хорошо подходят для освещения домов, магазинов, кафе, учебных и общественных заведений. Благодаря широкому углу рассеивания света, филаментные лампы можно применять для общего и местного освещения интерьеров. Филамент отлично сочетается с хрустальными светильниками и люстрами, открытыми и прозрачными плафонами, бра в форме фонарей и другими моделями в классическом и старинном стилях. Стеклянная колба не нагревается до высоких температур, поэтому филаментные лампы можно устанавливать возле натяжных или гипсокартонных потолков и других поверхностей, которые не допускают сильного нагрева.

Сравнение ламп разных типов

  ЛАМПА НАКАЛИВАНИЯ (ЛН) КОМПАКТНАЯ ЛЮМИНЕСЦЕНТНАЯ ЛАМПА ОБЫЧНАЯ СВЕТОДИОДНАЯ ЛАМПА ФИЛАМЕНТНАЯ ЛАМПА
Свет комфортный для глаз; угол освещения – 360° некомфортный для глаз; угол освещения – 360°

менее комфортный для глаз; угол освещения – 180…270°

комфортный для глаз; угол освещения – 360°

Здоровье безопасна – не содержит ртуть небезопасна – содержит ртуть безопасна – не содержит ртуть безопасна – не содержит ртуть
Стоимость низкая средняя выше средней высокая, но быстрая окупаемость
Электроэнергия

высокое потребление электроэнергии

в 5 раз меньше, чем ЛН в 7 раз меньше, чем ЛН в 10 раз меньше, чем ЛН
Срок службы небольшой срок службы (1000 часов) средний срок службы большой срок службы большой срок службы

Декоративные модели с прозрачной стеклянной колбой подойдут для оформления залов кофеен, баров и ресторанов

Филаментная лампа в форме свечи — отличный выбор для хрустальной люстры

Виды филаментных ламп

Существует несколько видов филаментных ламп для различных областей применения. В зависимости от этого внешний вид лампы и конструкция ее нитей выглядят по-разному. Прямая нить используется для максимально яркого освещения дома, офиса либо улицы. Нить в виде спирали применяется в декоративных лампах для создания мягкого света, уютной и приглушенной атмосферы в спальнях, кафе, барах и ресторанах. Специальное напыление внутри колбы делает филаментную лампочку уникальной, а ее свечение – особенным.

Применение филаментных ламп в декоративных целях позволяет создать неповторимый интерьер

Форма, размеры и внешний вид филаментных ламп настолько разнообразны, что позволяют удовлетворить практически любые потребности и подобрать лучший вариант.

ММодели с прозрачной колбой стильно смотрятся не только в классических или винтажных, но и в современных интерьерах

Лампы филамент в форме свечи с теплым светом создадут уют в гостиной

Чтобы получить уверенность в том, что вы покупаете качественные и долговечные филаментные лампы, дающие комфортный свет, заходите в магазин Maxus!

Мы предлагаем модели, которые прошли тестирование и одобрены офтальмологами как безопасные для зрения. Наши филаментные лампы  имеют ресурс работы до 30 000 часов и отлично адаптированы к нашим электросетям. Мы уверены в качестве своей продукции и предоставляем трёхлетнюю гарантию на филаментные лампы MAXUS!

Покупайте лампы в брендовом магазине «Максус», потому что у нас:

  • работают приветливые консультанты, которые ответят на любые вопросы и помогут подобрать правильную модель;
  • есть бесплатная услуга расчета освещения;
  • созданы условия для удобных покупок: доставка по всей Украине и разные способы платежа.

Чтобы покупать лампы и светильники по выгодным ценам, следите за нашим блогом, подписывайтесь на страничку в ФБ и участвуйте в акциях и выгодных предложениях!

Выбирайте качественный и современный свет с MAXUS!

LED — технология, принцип работы. Плюсы и минусы LED.

LED (Light-emitting diode) — технология, которая позволяет получить световое излучение в месте соприкосновения катода и полупроводника соединённого с анодом (электроны взаимодействуют с излучением фотонов при переходе через полупроводник на катод).

Для достижения всевозможных типов излучения, применяются различные типы полупроводников. Считается, что первый светодиод, излучающий в видимом диапазоне, был разработан в университете Иллинойса под руководством Ника Холоньяка («отец современного диода») в 1962 году. Но первое упоминание о подобном эффекте было ещё в 1907 году от Генри Раунда, экспериментирующего с различными материалами.

Светодиод был открыт случайно, когда во время экспериментов было обнаружено, что в определённых случаях при переносе заряда возникает свечение в видимом диапазоне. Позже были открыты диоды излучающие и в других спектрах. Развитие диоды получили лишь в середине 80-х, когда начали требоваться компактные и долговечные источники света для индикаторов, освещения и в тех местах где невозможно использовать лампы накаливания и лампы холодного катода. Диоды выгодно отличаются от них малыми габаритами, малым энергопотреблением, отсутствием необходимости особой подготовки напряжения, практически отсутствием нагрева, высокой выносливостью к ударам и перегрузкам.

Стоимость светодиодов постоянно падает из-за улучшения технологии и удешевления производства. Они применяются в карманных фонарях, прожекторах, фарах автомобилей, индикаторах, подсветках ЖК — матриц, телескопах, приборах ночного видения и многих других приборах.

У LED технологии есть несколько неоспоримых преимуществ в сравнении с другими источниками света:

  • · Способность выдерживать относительно тяжёлые условия эксплуатации (вибрации, небольшие удары, попадание воды, низкие температуры, давление).
  • · Низкое энергопотребление (примерно в 7-10 раз меньше чем у стандартных ламп накаливания) и высокий уровень КПД.
  • · Практически не содержат вредных для здоровья и окружающей среды соединений (в отличии от люминисцентных ламп и CCFL, которые содержат ртуть).
  • · Долговечность (в 70-80 раз выше чем обычные лампы с нитью накаливания, до 80 000 часов и до 2-х раз долговечнее ламп с холодным катодом).

Минусы LED технологии:

  • · Плохая переносимость высоких температур, что вызывает помутнение источника света и окружающего материала по причине распада полупроводника.
  • · Узкий спектр излучения (хотя в определённых случаях, это может быть и плюсом). Сейчас ведётся довольно успешная работа по расширению спектра для ЖК мониторов и ТВ.

Мировыми лидерами по производству светодиодов являются компании Philips и Osram (подразделение Siemens).

Также, активным изучением и производством светодиодов занимается немало известная TSMC.

Существует разновидность дисплейной технологии под названием OLED, диоды которой, излучают свет благодаря органическим соединениям. Применяются в сверх-контрастных и гибких экранах мобильных устройств, имеют великолепную яркость и контрастность, но имеют один существенный минус – малая долговечность. Каждый суб пиксель в OLED дисплеях это отдельный органический светодиод.

Принцип работы светодиодных ламп | LED Navigator

Светодиодные лампы с каждым днем становятся все популярней. Частные и корпоративные потребители выбирают изделия из-за их экономности, долговечности, хорошего влияния на настроение и самочувствие. Покупателя, разобравшегося в теме, не пугает высокая цена устройств, так как он понимает, что может сэкономить на них в разы больше потраченного.

Светодиод или light-emitting diode (LED) – это диод со специальным элементом, который излучает свет. Его низкое энергопотребление связано с высоким КПД – практически вся получаемая энергия сразу преобразуется в освещение. В лампах накаливания большая часть электричества расходуется на нагрев вольфрамовой нити, которая светится при высокой температуре.

Почему светодиодные лампы такие дорогие?

Обычные единичные светодиоды известны достаточно давно: они есть в большинстве телевизоров, видеомагнитофонах и в другой технике. Но между созданием единичного прибора и полноценной лампочки прошло достаточно много времени. Это связанно с тем, что производство LED-устройств освещения наталкивалось на несколько трудностей. Во-первых, необходимо было создать систему отвода излишков тепла. Дело в том, что диоды потребляют столько напряжения, сколько на них подадут, а в реальности им нужно всего несколько вольт. При подключении к сети 220 вольт устройство очень быстро перегорает, потребляя излишнюю энергию. Чтобы избежать этого, в них устанавливают специальные элементы, называемые радиаторами, которые отводят тепло. Вторая проблема заключается в том, что любой диод питается от постоянного тока, а в сети – переменный. Поэтому необходимо было создать достаточно компактный трансформатор, который бы позволил изменять тип энергии.

Также важной особенностью светодиода является тип его свечения, называемый ламбертовским. Каждый луч света, выдаваемый устройством, отдаляется от него на определенное расстояние. Если взять светодиод и направить его кристалликом вверх, то его свечение можно представить в виде шара. Таким шаром сложно осветить помещение, так как свет будет неравномерным. Поэтому для создания качественной лампочки потребовалось также разработка хорошей оптики, которая бы перераспределяла свет.

Технология создания изделий диктует их высокую стоимость. В ближайшие десять лет ученые планируют снизить себестоимость производства устройств примерно в 10 раз.

Лампы с датчиком движения: принцип работы и преимущества

Автор: Александр Старченко

На сегодняшний день использование лампочек с датчиком движения является экономичным вариантом замены обычных ламп в подъездах, лестничных площадках, и других общественных местах. Также подобные лампы находят применение в квартирах и частных домах – благодаря использованию датчика движения можно значительно снизить потребление электроэнергии, а также продлить срок эксплуатации самих ламп. Встраивание датчиков движения в лампы позволяет осуществлять автоматическое включение и отключение света при появлении движущихся объектов в зависимости от уровня освещенности.

Содержание:

  1. Принцип работы датчика
  2. Светодиодные лампы с датчиком движения
  3. Где не стоит устанавливать лампу с детектором движения?

Принцип работы датчика

Сегодня в большинстве случаев используются инфракрасные датчики движения принцип работы которых заключается во включении света при появлении в области контроля датчика источника тепла (человека, животных, и т. д.). Любой объект, имеющий положительную температуру, испускает ИК излучение, которое проходит через линзу Френеля датчика, и попадает на ИК-сенсор, чувствительный к данному излучению.

После того, как сенсор зафиксировал излучение объекта, свет включается на определенный промежуток, затем лампочка автоматически гаснет. Также в большинстве случаев подобные устройства способны фиксировать уровень освещенности, что позволяет исключить срабатывание датчика в светлое время суток.

Главным недостатком подобных датчиков является возможность ложного срабатывания, т. к. они без разбора реагируют на любой источник тепла, будь то человек или просто теплый воздух, исходящий от кондиционера или радиатора отопления. Но при правильной настройке чувствительности можно свести вероятность ложных срабатываний к минимуму.

Светодиодные лампы с датчиком движения

Самыми распространенными на сегодняшний день лампочками, имеющими датчик движения, являются светодиодные лампы. Их основными преимуществами являются:

  • Устойчивость к износу при частом срабатывании датчика движения;
  • Низкое энергопотребление;
  • Повышенный срок службы по сравнению с обычными светодиодными светильниками без датчика движения;
  • Не вызывают перегрузки сети при включении;
  • В некоторых моделях имеется постоянная дежурная подсветка;
  • Не содержат вредных и токсичных для человека и природы веществ.

По цвету излучения светодиодные лампы подразделяются на 4 типа:

  • Белые – для уличного освещения;
  • Нейтрально-белые – предназначены для освещения производственных помещений;
  • Желтые – излучают теплый свет и подходят для установки в квартире или частном доме вместо обычных ламп накаливания;
  • Разноцветные – для декоративного освещения.

В основе LED ламп лежит матрица с мощными светодиодами, работающими на низком напряжении. Для получения рассеянного заполняющего света в лампе предусмотрена установка оптического рассеивателя, который закрывает матрицу со светодиодами. Светодиоды имеют свойство нагреваться при работе, поэтому в LED лампах устанавливаются специальный радиатор охлаждения, который отводит избыточное тепло.

Устанавливать светодиодную лампу с датчиком движения необходимо на высоте не менее чем 2м от уровня пола, желательно на потолке, т. к. при настенной установке светильника угол обзора датчика снижается вдвое.

При подборе места монтажа необходимо учитывать причины, приводящие к ложным срабатываниям датчика:

  • Наличие поблизости радиаторов отопления, кондиционеров, вентиляторов;
  • Колебания ветвей деревьев, и прочих факторов, которые могут привести к срабатыванию датчика.

Все источники света подобного типа имеют стандартный размер цоколя E27, и излучают холодный свет, при этом мощность их может быть меньше, чем у некоторых обычных ламп в 10 раз, что, впрочем, не влияет на интенсивность свечения. Большинство подобных ламп имеют индикатор освещенности, благодаря наличию которого лампа не будет включаться в светлое время суток.

Основными характеристиками светодиодных ламп со встроенным датчиком движения являются:

  • Отсутствие шума при срабатывании датчика движения;
  • Яркость свечения;
  • Температурный диапазон света 5700-6300К;
  • Рабочие температуры от -20 до +50°C;
  • Небольшая мощность – к примеру, светодиодная лампа мощностью 5Вт способно легко заменить обычную лампу накаливания на 60Вт;
  • Минимальное напряжение питания 180В, максимальное 240В;
  • Повышенный срок службы.

Основной характеристикой любого источника света является яркость свечения, единицей измерения которой принято считать Люмены. Благодаря знанию значений единицы измерения яркости можно рассчитать эффективность различных ламп. Например, обычная лампа накаливания мощностью 100 Вт имеет яркость свечения 1300 Люменов. Лампа накаливания излучает свет в широком диапазоне частот, большая часть которого не попадает в видимый для человеческого глаза спектр. Излучение светодиодных ламп практически полностью находится в видимом спектре, поэтому и потери на бесполезное свечение отсутствуют. Так, LED лампа мощностью 10 Вт способна излучать свет яркостью 1000-1300 Люменов. Таким образом, светодиодная лампа потребляет в 10 раз меньше энергии по сравнению с обычной лампой накаливания, а светит с той же яркостью. При нескольких включенных лампах экономия на оплате электричества получается весьма значительной.

Где не стоит устанавливать лампу с детектором движения?

Существует ряд ограничений на места установки ламп с детектором движения, в которых вероятность частых ложных срабатываний прибора приближается к 100%. Лампы не рекомендуется устанавливать:

  • Вблизи труб отопления и кондиционеров – воздействие положительных и отрицательных температур;
  • В местах частого прохождения транспорта – тепло от двигателей;
  • Рядом с вентиляторами и деревьями – движущиеся лопасти и качающиеся ветви;
  • В зонах наличия электромагнитных помех.

При установке на потолке угол обзора датчика будет составлять 360°, что обеспечит 100% покрытие всей площади помещения. При установке лампы с датчиком движения на стене, угол обзора сокращается до 120-180°.

С этим читают:

Понравилась статья? Поделись с друзьями в соц сетях!

Как работают светодиодные лампы. Коротко о принципе работы светодиода и его преимуществах


Лампы светодиодные — принцип работы и виды приборов

Потребность в мощных, но экономичных источниках света – это один из приоритетов сегодняшнего дня. В связи с этим растёт интерес к светодиодам, СИД или LED-лампам.

Производители называют их самыми долговечными (от 25 до 100 тыс. часов работы), и обещают экономичность в 5, а то и 10 раз превышающую классическую лампу накаливания.

Кроме того, LED технологии дают огромный простор для дизайна освещения, поскольку могут быть самых разных форм и размеров. Выпускаются в виде гибких лент с разным цветом свечения и возможностью плавно менять яркость и цвет.

Чем же так хороши лампы светодиодные? Принцип работы, виды, схемы, особенности, и всё, что нужно знать, выбирая LED, в статье далее.

Принцип работы светодиодных ламп

Рассмотрим, как работает светодиодная лампа. Светодиодные кристаллы являются полупроводниками. Они испускают свет при пропускании через них электрического тока в одном направлении.

Многих интересует, при какой температуре работают светодиодные лампы. От лампы накаливания, которая чтобы засветиться должна накалиться более чем до 2000 °C, здесь есть принципиальное отличие.

Простая схема диодной лампы

Свет получается за счёт движения свободных электронов, которые стремятся от минуса к плюсу (к дыркам). Температура нагрева светодиода всего 38 °C.

Лампа накаливания тратит 96 % потреблённой энергии на разогрев вольфрама. У светодиода на нагрев уходит 4 % энергии.

Конструкция ламп на светодиодах

Лед-лампочек огромное множество видов, все они очень непохожи внешне друг на друга. И технологии продолжают развиваться, так что видовое разнообразие в будущем будет только возрастать. Но базовый состав элементов и принцип работы примерно одинаков для всех них.

В конструкцию лампы входит:

  • Цоколь. Элемент, вкручивающийся в патрон должен ему соответствовать. Цоколи могут быть резьбовыми и штырьковыми. Существ более 10 видов цоколей, с которыми выпускаются светодиоды. Подробнее о них в разделе «Выбор цоколя».
  • Основание цоколя. Полимерное основание защищает корпус от пробоя тока.
  • Драйвер. На миниатюрной печатной плате располагаются устройства, обеспечивающие стабилизацию напряжения, преобразование переменного тока в постоянный.
  • Радиатор. Это ребристый элемент, предназначенный для отвода тепла от светодиодов. Ведь отличие светодиодов от всех остальных типов ламп в том, что их зона максимальной температуры располагается внутри, под чипами светодиодов. Промежуточным звеном здесь является металлическая плата, которая передаёт тепло дальше на радиатор. Хорошее «проветривание» — важное условие для долговечной работы светодиода.
  • Светодиоды. Полупроводниковый многослойный кристалл с основой для подключения питания. В одном осветителе их может быть от нескольких штук до нескольких десятков.
  • Рассеиватель. Призван распределять свет от кристалла. Это может быть направленный пучок, или полусфера, рассеивающая свет под большим углом. Поскольку светодиоды не греют рассеиватель, его делают из поликарбоната или пластика.

Конструкция светодиодной лампочки

В «составе» светодиодной лампы нет стекла и опасных элементов (ртути, свинца и т. д.).

В отличие от обычных энергосберегающих лампочек, для LED не требуется специальная утилизация! Они более прочны и могут «пережить» падение с небольшой высоты.

Схемы светодиодных источников света

Схема светодиодной лампы может быть полезна тем, кто задумал сделать такой осветитель своими руками.

Понадобятся:

  • цоколь от ненужной лампочки;
  • светодиоды;
  • и схема питания.

Простая схема источника питания светодиодной лампы

На входе конденсатор C1 пропускает напряжение на диодный мост. Параллельно установлен резистор для ограничения тока подачи. За диодным мостом впаян фильтр из конденсатора C2. Резисторы R2 и R3 нужны для разряда конденсаторов после выключения.

Для защиты конденсатора установлен шунт из стабилитронов VD2, VD3, защищающий конденсатор от пробоя. Параллельно стабилитрону располагаются 20 светодиодов.

Виды светодиодных ламп

Питание 4 В

Отдельные светодиоды могут использоваться для шопмоддинга, или любителями самодельных альтернативных источников энергии, например для запитывания от маломощных ветряных установок, для ремонта при замене вышедших из строя элементов в лампах и т. д. Выпускаются светодиоды рассчитанные на напряжение от 1 до 4,5 В и дающие разный цвет, от инфракрасного до ультрафиолетового.

Световая температура ламп

Питание 12 В

Лампы, с напряжением 12 Вольт относятся к категории безопасного оборудования, не способного причинить серьёзного вреда человеку, поэтому их можно применять в помещениях с повышенной влажностью. А также в спальнях, детских, погребах и кухнях.

Такие лампы выпускают в основном в безцокольном штырьковом исполнении.

Усложняет процесс монтажа лампочек то, что требуется специальное устройство, блок питания, который будет понижать напряжение сети с 220 до 12 В. Кроме того, такое устройство в цепи берёт на себя часть энергии, а КПД падает. А любое дополнительное устройство – это потенциально слабое звено, которое может выйти из строя.

Лампочка 12W

Обратить внимание на 12-вольтовые лампы стоит потребителям автономных и альтернативных источников энергии (солнечных батарей, ветряков и т. д.), а также автолюбителям и путешественникам, тем, кто организовывает освещение любого помещения от аккумуляторов.

Питание 220 В

Светодиоды, рассчитанные на 220 В уже снабжены всем необходимым для стабилизации напряжения (сложностью внутренних деталей и технологии их производства, объясняется высокая цена ламп). Такие осветители – самые распространённые среди обычных потребителей электроэнергии.

Также существует деление по назначению светодиодов:

  1. Осветительные.
  2. Индикаторные.

Последние, — маломощные источники света, пригодные только для подсветки дисплеев электроприборов и индикаторов в технике.

По способу сборки выделяются следующие типы:

  • DIP – состоит из кристалла и линзы над ним. Выводов у DIP-светодиода, два.
  • «Пиранья» — кристалл, линза, но выхода – четыре. Надёжнее монтируется, лучше отводит тепло.
  • SMD – поверхностный светодиод. Малые размеры, хороший теплоотвод, большое разнообразие вариантов исполнения. На сегодняшний день – это самые востребованные приборы.
  • СОВ – чип, встроенный в плату. Высокая интенсивность света. Контакты защищены от чрезмерного нагрева и окислительных процессов.

Как выбрать светодиодную лампу

Форма

Для декоративной люстры подойдёт свечевидная форма, или так называемая «кукуруза». Особенно если патроны направлены вверх.

В плафонах хорошо смотрятся шарообразные и грушевидные осветители.

Рефлекторы создают акцентное освещение.

Выбор цоколя

Список распространённых цоколей для светодиодных ламп:

  • E27 Самый привычный цоколь Эдисон диаметром 27 мм.
  • E14 Народное название «Миньон». Винтовой Эдисон 14 мм. Ставят на маломощные лампы.
  • E40 применяется для крупных мощных ламп (в основном для уличного освещения).

Штырьковые модели (безцокольные) G для галогеновых ламп, также скопированы и в светодиодных устройствах, чтобы заменить ими галогены.

  • G4 – для миниатюрных ламп.
  • GU5.3 – ими оснащены популярные лампы MR16 для мебели и потолков. Такие же, как галогеновые MR16.
  • GU10 – похожий на предыдущий, только с расстоянием между контактами в 10мм. Примечательная особенность – увеличенный диаметр на кончиках штырьков.
  • GX53 – светильники, встраиваемые и накладные для потолков и мебели, которые имеют плоскую широкую форму.
  • G13 – цоколь, аналогичный линейным люминесцентным лампам. Поворотный цоколь, применялся в аналогичных трубчатых лампах T8.

Времена, когда все пользовались лампами накаливания, давно прошли. Сегодня в продаже можно найти самые разные виды ламп освещения — люминесцентные, светодиодные, галогенные и другие.

Устройство люминесцентной лампы разберем в этой теме.

Пульсация

Чем меньше мерцание лампочки, тем лучше для глаз человека. Особенно этот показатель важен, когда речь идёт о выборе освещения для рабочего места. Существуют специальные измерительные приборы, показывающие уровень пульсации в цифровом обозначении. Но если прибора нет.

Определить мерцание можно двумя бытовыми методами:

  1. Поднести к лампочке карандаш и быстро подвигать им из стороны в сторону. Если глаз отчётливо видит несколько карандашей – лампочку можно ставить только в помещения общего назначения. Например, коридор, туалет или лестничную клетку. В стабильном, немерцающем потоке, будет видно карандаш в крайних точках и размытое изображение между ними.
  2. Навести на лампу камеру любого цифрового устройства. Хорошие лампочки светят ровно, а мерцающие дают тёмные полосы на экране. Глаза будут утомляться от такого освещения.
Радиатор

Как уже говорилось, хорошее отведение тепла – залог долгой работы лампочки.

Радиатор должен быть выполнен из алюминия.

Однако стремясь к неоправданной экономии, некоторые производители делают пластиковый радиатор и покрывают его серебристой краской.

При покупке слегка постучите по радиатору металлическим предметом. По звуку можно определить, какой использован материал.

Интенсивность свечения

Диммируемые лампы (светодиодные лампы работающие с диммером) можно регулировать по яркости, приглушая или добавляя света. О том, что лампочка способна на это, скажет пиктограмма в виде регулятора, на упаковке.

Заключение

Если Вы задаётесь вопросом: «Что я могу сделать для окружающей среды?», одним из ответов может быть переход на LED-оборудование! Будущее – за светодиодными лампами! Они бережно расходуют ресурсы, безопасны, просты в утилизации и экономически выгодны своему владельцу. К тому же заоблачные цены на них, будут снижаться с наращиванием объёмов производства. Уже сейчас стоимость LED приближается к обычной энергосберегающей.

Видео на тему

proprovoda.ru

Как устроена светодиодная лампа и принцип ее работы

Задача снижения количества потребляемой энергии перестала быть только технической проблемой и перешла в область стратегического направления политики государств. Для рядового потребителя эта титаническая борьба выливается в то, что его просто насильно заставляют переходить от привычной и простой как яйцо лампы накаливания к другим источникам света. Например, к светодиодным лампам. Для большинства людей вопрос о том, как устроена светодиодная лампа сводится только к возможности ее практического применения – можно ли ее вкрутить в стандартный патрон и подключить к бытовой сети 220 вольт. Небольшой экскурс по принципам ее действия и устройству поможет сделать вам осознанный выбор.

Почему она светит?

Принцип работы светодиодной лампы основан на гораздо более сложных физических процессах, чем той, которая испускает свет посредством раскаленной металлической нити. Он настолько интересен, что есть смысл познакомиться с ним поближе. В его основе феномен испускания света, возникающем в точке соприкосновения двух разнородных веществ при прохождении через них электрического тока.

Самое парадоксальное в этом то, что материалы, используемые для провокации эффекта излучения света, вообще не проводят электрического тока. Один из них, например, кремний – вещество вездесущее и перманентно попираемое нашими ногами. Эти материалы пропустят ток, да и то в одну сторону (потому они и названы полупроводниками), только если их соединить вместе. Для этого в одном из них должны преобладать положительно заряженные ионы (дырки), а в другом – отрицательные (электроны). Их наличие или отсутствие зависит от внутренней (атомной) структуры вещества и неспециалисту не стоит заморачиваться вопросом разгадывания их природы.Возникновение электрического тока в соединении веществ с преобладанием дырок или электронов – только половина дела. Процесс перехода одного в другое сопровождается выделением энергии в виде тепла. Но в середине прошлого века были найдены такие механические соединения веществ, у которых выделение энергии сопровождалось еще и свечением. В электронике устройство, которое пропускает ток в одном направлении, принято называть диодом. Полупроводниковые приборы, созданные на основе материалов, которые умеют испускать свет, названы светодиодами.Первоначально эффект испускания фотонов из соединения полупроводников был возможен лишь в узкой части спектра. Они светились красным, зеленым или желтым. Сила этого свечения была чрезвычайно мала. Светодиод использовался лишь как индикаторная лампа очень долго. Но сейчас найдены материалы, соединение которых излучает свет гораздо большей силы и в широком диапазоне, почти полном видимом спектре. Почти, потому что какая-то длина волны в их свечении преобладает. Поэтому есть лампы с преобладанием синего (холодного) и желтого или красного (теплого) свечения.

Теперь, когда вам в общих чертах понятен принцип работы светодиодной лампы, можно перейти к ответу на вопрос про устройство светодиодных ламп на 220 В.

Конструкция ламп на светодиодах

Внешне источники света, использующие эффект испускания фотонов при прохождении электрического тока через полупроводник, почти не отличаются от ламп накаливания. Главное то, что у них есть привычный металлический цоколь с резьбой, который в точности повторяет все типоразмеры ламп накаливания. Это позволяет ничего не менять в электрооборудовании помещения для их подключения.Однако внутреннее устройство светодиодной лампы 220 вольт очень сложное. Она состоит из следующих элементов:

1) контактного цоколя;

2) корпуса, одновременно играющего роль радиатора;

3) платы питания и управления;

4) платы со светодиодами;

5) прозрачного колпака.

Плата питания и управления

Разбираясь как устроены светодиодные лампы 220 вольт, в первую очередь стоит понять, что полупроводниковые элементы не могут быть запитаны от переменного тока и напряжения такой величины. Иначе они попросту сгорят. Поэтому в корпусе этого источника света обязательно находится плата, которая снижает напряжение и выпрямляет ток.От устройства этой платы во многом зависит долговечность лампы. Точнее, какие элементы стоят на ее входе. В дешевых, кроме резистора перед выпрямляющим диодным мостом, ничего нет. Нередко случаются чудеса (обычно в лампах из Поднебесной), когда нет даже этого резистора и диодный мост напрямую подключен к цоколю. Такие лампы светят очень ярко, но срок их службы чрезвычайно низок, если они не подключены через стабилизирующие устройства. Для этого можно использовать, например, балластные трансформаторы.

Наиболее распространены схемы, в которых в цепи питания управляющей схемы лампы создан сглаживающий фильтр из резистора и конденсатора. В самых дорогих светодиодных лампах блок питания и управления построен на микросхемах. Они хорошо сглаживают броски напряжений, но их рабочий ресурс не слишком высок. В основном, из-за невозможности наладить эффективное охлаждение.

Плата светодиодов

Как бы ученые ни старались, изобретая все новые вещества с высокой эффективностью излучения в видимой части спектра, принцип работы светодиодной лампы остается прежним, и каждый её отдельный светящийся элемент очень слаб. Чтобы достичь требуемого эффекта, их группируют по несколько десятков, а иногда и сотен штук. Для этого используется плата из диэлектрика, на которую нанесены металлические токопроводящие дорожки. Она очень похожа на те, что используются в телевизорах, материнских платах компьютеров и других радиотехнических устройствах.Плата светодиодов выполняет еще одну важную функцию. Как вы уже заметили, в блоке управления нет понижающего трансформатора. Поставить его, конечно, можно, но это приведет к увеличению габаритов лампы и ее стоимости. Проблема понижения питающего напряжения до номинала, являющегося безопасным для светодиода, решается просто, но экстенсивно. Все светящиеся элементы включены последовательно, как в елочной гирлянде. Например, если в цепь 220 вольт включить последовательно 10 светодиодов, то каждому достанется 22 V (правда, величина тока при этом останется прежней).Недостатком этой схемы является то, что перегоревший элемент обрывает всю цепь и лампа перестает светить. У нерабочей лампы из десятка светодиодов могут быть неисправными лишь один или два. Есть умельцы, которые перепаивают их и живут спокойно дальше, но большинство неискушенных пользователей выбрасывают всё устройство на помойку.

Кстати, утилизация светодиодных ламп – отдельная головная боль, поскольку смешивать их с обычным бытовым мусором нельзя.

Прозрачный колпак

В основном этот элемент играет роль защиты от пыли, влаги и шаловливых ручек. Однако есть у него и утилитарная функция. Большинство колпаков светодиодных ламп выглядят матовыми. Это решение могло бы показаться странным, ведь сила излучения светодиода ослабляется. Но его полезность для специалистов очевидна.Колпак матовый потому, что на его внутреннюю стороны нанесен слой люминофора – вещества, начинающего светиться под воздействием квантов энергии. Казалось бы, тут, что называется, масло масляное. Но люминофор имеет спектр излучения в несколько раз более широкий, чем у светодиода. Он приближен к естественному солнечному. Если оставить светодиоды без такой «прокладки», то от их свечения глаза начинают уставать и болеть.

В чем выгода таких ламп

Теперь, когда вы уже многое знаете о том, как работает светодиодная лампа, стоит остановиться и на ее преимуществах. Главное и бесспорное – низкое энергопотребление. Десяток светодиодов дает излучение той же силы, что и традиционная лампа накаливания, но при этом полупроводниковые приборы потребляют в несколько раз меньше электричества. Есть и еще одно преимущество, но оно не столь очевидно. Лампы с таким принципом работы более долговечны. Правда, при условии, что питающее напряжение будет максимально стабильно.

Нельзя не упомянуть и о недостатках таких ламп. В первую очередь это касается спектра их излучения. Он значительно отличается от солнечного – того, что человеческий глаз привык воспринимать тысячелетиями. Поэтому для дома выбирайте те лампы, которые светят желтым или красноватым (теплым) и имеют матовые колпаки.

electricdoma.ru

Как работает светодиод: принцип работы

В переводе с английского сокращение LED дословно означает «диод, который излучает свет». Это полупроводниковое устройство, способное трансформировать электрический ток в световое излучение. Это простое приспособление, конструкция которого довольно сильно отличается от привычных нам изделий для освещения (лампы накаливания, разрядные, люминесцентные лампы и т. д.).

Как работает светодиод, будет интересно узнать каждому. Этот прибор не имеет изначально ненадежных хрупких элементов конструкции и стеклянной колбы (в отличие от других ламп). Стоимость диодов настолько мала, что ненамного отличается от батареек, которые служат их источником питания. Популярность подобных изделий объясняется рядом факторов, в том числе и их конструкцией.

История возникновения

Рассматривая вопрос, почему работают светодиоды, следует изучить историю их возникновения. Впервые подобное устройство было создано в 1962 г. ученым Н. Холоньяком. Это был монохромный диод красного свечения. Он имел ряд недостатков, но сама технология была признана перспективной.

Спустя 10 лет после создания красного диода появились зеленые и желтые разновидности. Их применяли в качестве индикаторов во многих электронных приборах. Интенсивность светового потока диодов благодаря научным разработкам постоянно возрастала. В 90-х годах был создан осветитель с эффективностью потока 1 люмен.

В 1993 году С. Накамура создал первый синий диод, который характеризовался высокой яркостью. С этого момента стало возможным создавать любой цвет спектра (в том числе белый). Технологии неустанно развивались.

При соединении синего и ультрафиолетового типа диодов получается белый люминофорный осветитель. Они стали постепенно вытеснять лампы накаливания. К 2005 году выпускались диоды с мощностью светового потока до 100 лм и даже выше. Стали изготавливать белые осветительные приборы с разными оттенками (теплые, холодные).

Устройство светодиода

Чтобы понять, как работает точечный светодиод, необходимо подробно рассмотреть его устройство. Этот осветительный прибор, по мнению представителей Ассоциации развития оптоэлектронной индустрии и департамента энергетики, в скором времени станет самым востребованным источником освещения в обычных домах, офисах, учреждениях.

Светодиод имеет основой полупроводниковый кристалл. Он пропускает электрический ток только в одну сторону. Кристалл расположен на особой подложке. Она не проводит ток. Корпус защищает кристалл от внешних воздействий. Он имеет выходы в виде контактов, а также оптическую систему.

Чтобы повысить продолжительность эксплуатации прибора, пространство между пластиковой линзой и самим кристаллом заполнили прозрачным силиконовым компонентом. Чтобы отводить избыточное тепло, применяется алюминиевая основа. Это обычное устройство современного диода. При работе он выделяет относительно небольшое количество теплоты. Это также является преимуществом прибора.

Принцип работы

Рассматривая, как работает светодиод, необходимо вникнуть в основной принцип работы подобных устройств. Прибор представленного типа имеет один электронно-дырчатый переход. Это связано с разным принципом проводимости компонентов осветителя. Один полупроводник имеет излишек электронов, а другой – излишек дырок.

При помощи процесса легирования дырчатый материал обогащается носителями отрицательного заряда. Если в месте обогащения полупроводников противоположными зарядами приложить ток, получится прямое смещение. Через переход этих двух материалов побежит электричество.

При этом в корпусе диода происходит сплавление носителей зарядов с различным электрическим статусом. Когда дырки и электроны сталкиваются, выделяется определенное количество энергии. Это квант светового потока. Его называют фотоном.

Цвет светодиода

При создании диодов применяются различные полупроводниковые материалы. Это определяет цвет, который испускает при работе представленное устройство. Разные материалы способны посылать в пространство волны разной длины. Это позволяет человеческому глазу увидеть тот или иной цвет видимого спектра.

Изучая вопрос, как работает светодиод, следует рассмотреть материалы полупроводников. Раньше в подобных целях применялись фосфид галлия, тройные соединения GaAsP, AlGaAs. При этом прибор мог посылать в пространство красный, желто-зеленый световой поток.

Представленная технология ныне применяется только для индикаторных устройств. Сегодня для таких изделий используют алюминий индий-галлий (AllnGaP) и индий-нитрид галлия (InGaN). Они выдерживают довольно высокий уровень проходящего тока, высокие показатели влажности и нагрева. Возможна комбинация светодиодов разных типов.

Смешение цветов

Современные диодные ленты могут выдавать разные оттенки светового потока. Один прибор может производить монотонный цвет. При создании многокристального устройства возможно получить огромное количество различных оттенков. Подобно монитору телевизора или компьютера, диод может создать любой цвет при помощи модели RGB (расшифровывается как красный, зеленый, синий).

Это простой принцип, позволяющий понять, как работают RGB-светодиоды. При помощи этой технологии можно создавать и белое освещение. Для этого все три цвета смешиваются в равной пропорции.

Однако, помимо представленной технологии, можно получить белое свечение при соединении диода коротковолнового излучения (ультрафиолетовый, синий) вместе с желтым покрытием люминофорного типа. При комбинации фотонов желтого и синего цвета в итоге получается белое свечение.

Производство

Чтобы понять, от скольких вольт работают светодиоды, необходимо рассмотреть производство этих устройств. В первую очередь следует отметить, что приборы с матрицей типа RGB стоят дороже, чем люминоформы. Причем последние позволяют добиться освещения высокого качества.

Недостатком люминофоров является меньшая светоотдача, а также различная окраска (температура) потока. Это устройство стареет быстрее, чем светодиод. Поэтому в продажу поступают осветительные приборы обоих принципов работы. Для создания индикаторов производятся диоды с потреблением 2-4 В напряжения постоянного типа (при токе 50 мА).

Для создания полноценного освещения необходимы устройства с таким же потреблением напряжения, но более высоким уровнем тока — до 1 А. Если в одном модуле диоды подключить последовательно, суммарное напряжение будет достигать 12 или 24 В.

Усиление яркости

Рассматривая вопрос, от какого напряжения работают светодиоды, следует сказать о повышении яркости представленных устройств. Мощность таких приборов достигает 60 мВт. Если подобные диоды установить в средний по габаритам корпус, световых элементов потребуется установить 15-20 шт.

Диоды с усиленной яркостью свечения могут нести в себе мощность до 240 Вт. Чтобы обеспечить нормальную подсветку, подобных элементов потребуется 4-8 шт. В продаже представлены устройства, способные полноценно освещать помещения, наружную рекламу, витрины и т. д. Некоторые ленты создаются для выполнения подсветки средней или малой интенсивности.

Для подключения представленного оборудования применяют блоки управления соответствующей мощности. Для цветных лент возможно применять контроллеры, управляющие не только интенсивностью освещения, но и задающие оттенки и режимы работы устройства.

Управление свечением

Существует огромное количество вариантов представленного оборудования. Есть светодиоды, работающие от батареек (например, в фонариках), запитанные в стационарную сеть. Их применяют как для внутренней, так и внешней работы. В зависимости от условий применения подбирается соответствующий класс защиты диода.

Чтобы отрегулировать яркость свечения, напряжение питания не снижают. Для уменьшения интенсивности свечения применяется широтно-импульсная модуляция (ШИМ). В этом случае приобретается блок управления.

Представленный метод заключается в подаче на диод импульсно-модулированного тока. Частота сигнала при этом достигает тысяч герц. Может изменяться ширина импульсов и интервалов пауз. При этом можно управлять свечением прибора. Диод в этом случае не погаснет.

Долговечность

Диоды считаются долговечными устройствами. Это объясняется их конструкцией. Однако если не работают светодиоды на лампе, возможно, срок их эксплуатации вышел. Это можно определить по насыщенности свечения и изменению цвета.

Также специалисты отмечают, что срок эксплуатации маломощных устройств гораздо продолжительнее. Но даже в самых ярких лентах или лампах диоды гарантированно работают 20-50 тыс. часов. Так как они не имеют хрупких элементов конструкции, механические воздействия с большей вероятностью не нанесут вреда подобным осветителям.

Изучив, как работает светодиод, можно понять принцип устройства этого прибора, а также его эксплуатационные характеристики. Это оборудование считается осветителями будущего поколения.

fb.ru

способы сборки и конструктивные элементы

По сравнению с обычными лампами накаливания устройство светодиодной лампы с технической точки зрения сложнее. Если для первых используется прозрачный стеклянный корпус, то в случае со вторыми разглядеть что-либо находящееся внутри не выйдет. Для того чтобы узнать, из чего состоит такой источник света, необходимо разобрать его на части.

Общее устройство светодиодных лампочек, независимо от производителя, практически идентичное (с небольшими отличиями). Ассортимент стандартных изделий с цоколем E14 или E27 делится на три категории — фирменные, низкосортные китайские и филаментные.

Низкокачественные китайские лампочки

При разборе фирменной лампы можно обнаружить все необходимые для надежности и долговечности конструктивные элементы. Но если заглянуть под корпус дешевого китайского изделия, то первое, чего вы не обнаружите — радиатор и драйвер.

Драйвер обычно заменяют блоком питания с неполярным конденсатором, неспособным стабилизировать ток на выходе. Устанавливают такой блок в центр платы с диодами. Если взглянуть на нее сверху, то можно увидеть диодный мост с резисторами, снизу — два конденсатора. Это позволяет существенно уменьшить стоимость и качество изделия.

Для охлаждения прибора в корпусе проделывают небольшие отверстия. Эффективность низкая, кристаллы очень быстро перегорают. Плата установлена на пластиковом корпусе и закреплена защелками. Для соединения с цоколем используют два спаянных провода.

Филаментные лампы

Филаментный источник света внешне напоминает лампу накаливания, но конструктивно остается светодиодным изделием. В таком случае пропадает необходимость в отводе тепла, но применение устройств в бытовой сфере связано с исключительно эстетическими соображениями.

Основной элемент филаментного прибора — светодиодная нить. В зависимости от количества таких нитей производят изделия разной мощности. Филамент — тонкий стержень из стекла, на поверхности которого имеются SMD-диоды. Верхняя часть покрывается люминофором, дающим желтый оттенок. Для отвода тепла применяют стеклянную колбу, внутренняя часть которой заполняется газом.

Из-за отсутствия места для драйвера внутри производители размещают низкокачественный модуль питания. Это повышает пульсацию, негативно сказывающуюся на зрительных органах. Для избавления от мерцания между цоколем и колбой добавляется пластиковое кольцо с качественным драйвером.

Принцип действия светодиодных ламп

Принцип работы этих приборов построен на сложных физических процессах. При подаче электрического тока происходит соприкосновение двух веществ, изготовленных из разносортных материалов. Это приводит к образованию светового потока.

Парадоксальность системы связана с тем, что ни один из материалов, используемых для изготовления двух веществ, не относится к проводникам электрического тока. Это полупроводники, способные пропускать ток только в одном направлении. Поэтому при подключении светодиодов важно соблюдать полярность. Один материал наделен отрицательными электронами, а другой — положительными ионами.

Также в полупроводниках активизируются иные процессы. В момент смены состояния выделяется тепловая энергия. Экспериментальным методом изобретатели нашли нужное сочетание веществ, при котором помимо энергии появляется и световое излучение.

Все приборы, которые пропускают ток в одном направлении, называются диодами. Светодиоды — диоды, способные выделять световой поток.

Первые LED-диоды излучали свет в узком спектре — красном, желтом или зеленом. При этом сила свечения была минимальной. В течение продолжительного отрезка времени светодиоды использовались исключительно как индикаторы. Сегодня диапазон излучения значительно расширен и охватывает едва ли не весь спектр. С другой стороны, определенные волны всегда длиннее, поэтому данные устройства делятся на источники холодного и теплого света (в зависимости от тепловой температуры).

Способы сборки

По способу сборки изделия делятся на несколько категорий.

DIP

DIP расшифровывается как Dual In-line Package. Конструкция приборов интересна, но существенно устарела. Выделяют следующие размеры светодиодов:

Также полупроводниковые изделия различаются цветом, материалом изготовления, формой чипа. Из преимуществ DIP-сборки выделим малый нагрев и высокую яркость. Бывают одноцветные и многоцветные (RGB-технология). Можно распознать по характерной цилиндрической форме и встроенной линзе выпуклого типа.

«Пиранья»

Данная группа осветительных устройств характеризуется высоким световым потоком. Изготавливаются прямоугольной формы, имеют четыре PIN-вывода, бывают красными, синими, белыми или зелеными.

По сравнению с DIP-технологией изделия более жестко и прочно «сидят» на плате. Свинцовая подложка повышает теплопроводность, но в то же время понижает общую безопасность при эксплуатации. Широкая распространенность обусловлена большим диапазоном рабочих температур.

SMD-технология

SMD расшифровывается как Surface Mounting Device (в переводе с англ. — «устройство, фиксируемое на поверхности»). Эти светодиоды характеризуются мощностью в диапазоне 0,01–0,2 Вт. Главная особенность связана с наличием нескольких кристаллов (1–3), монтируемых на керамическую подложку.

Корпус покрыт люминофором. Стандартный припой используется для соединения основной платы и контактных площадок.

Из недостатков выделим низкую ремонтопригодность: если выйдет из строя хотя бы один диод, то придется заменять целую плату.

COB-технология

Последняя и наиболее надежная технология изготовления светодиодов получила название Chip On Board (COB). Полупроводники крепятся на плату без корпуса и какой-либо подложки, после чего покрываются люминофором.

Главное преимущество связано с небольшой площадью свечения при высокой мощности. Равномерное свечение изделия гарантируется высокой плотностью светодиодов и наличием люминофора. Такие светодиоды чаще применяются в наши дни.

Устройство светодиодных источников света

Светодиодный источник состоит из следующих конструктивных элементов:

  • LED-диоды;
  • драйверы;
  • корпус;
  • радиатор;
  • цоколь.

Светодиоды

Несколько лет назад конструкция светодиодной лампы незначительно отличалось из-за отсутствия широкого ассортимента LED-диодов. Самыми распространенными были чипы на 3–5 мм. Позже появились изделия на 10 мм.

Сегодня светодиодов намного больше. Чаще всего используются SMD 5050, SMD 3528, SMD 5730, SMD 2835, 1W, 3W и 5W.

Количество светодиодов бывает разным, его задает производитель. При монтаже нескольких диодов производят специальные расчеты, чтобы вывести оптимальный ток потребления. Припой осуществляется к текстолитовым или алюминиевым платам. Светодиоды собираются в группы, соединяемые последовательно. Опять же, количество групп неограниченно.

Последовательное соединение обеспечивает постоянный ток, но есть существенный недостаток — если выйдет из строя хотя бы один LED-диод, то перестает работать все изделие. С другой стороны, диод можно без проблем заменить на новый.

Платы, к которым припаиваются источники света, классифицируются по форме и бывают круглыми, прямоугольными, овальными, многоугольными и т. д.

Драйверы

Драйверы предназначены для преобразования входящего напряжения в пригодную для питания устройства величину. Причем питание для каждой группы светодиодов может быть разным. Самыми распространенными являются трансформаторные схемы с драйверами.

Конструктивные элементы могут быть двух типов — открытыми и закрытыми (в корпусе). Монтируют их в корпус ламп, осветительных приборов.

Дешевые драйверы применяют в обычных фонариках, в которых светодиоды питаются от батареек. В таком случае нет необходимости в резисторе, ограничивающем ток. Из-за этого диоды могут получать повышенный ток, что приводит к их скорому выходу из строя.

Китайские производители нередко пытаются сэкономить на приборах, устанавливая вместо драйверов обычные ограничители тока со схемой на основе конденсатора. Избегайте покупки таких изделий, поскольку помимо крайней неэкономичности они негативно воздействуют на здоровье человека (высокая пульсация).

Цоколь

Поскольку светодиодные изделия позиционируются как лучшие аналоги лампам накаливания, то нет ничего удивительного в том, что они изготавливаются со стандартными цоколями — E27 и E14. Последние часто применяются в ночных и настенных светильниках.

За рубежом иные стандарты, поэтому там чаще можно встретить светодиодные лампы E26.

Корпус

В отличие от ламп накаливания для светодиодных нет необходимости в полной герметичности колб, да и газовая среда внутри отсутствует. Одна из разновидностей светодиодных светильников — филаментный источник, повторяющий устройство лампы накаливания и нуждающийся в газовой среде.

Потребляя то же количество электроэнергии, изделия светят намного ярче аналогов. Обычная светодиодная лампа имеет закрытую колбу, производимую из стекла или пластика. Матовое покрытие понижает светопропускаемость, но это незначительные издержки производства.

Радиаторы

Данные электротехнические изделия боятся высокой температуры и перегрева. По этой причине для повышения срока эксплуатации необходимо устройство для отвода тепла. Алюминиевые платы частично снижают влияние перегрева, но этого недостаточно. Дорогие и качественные лампы обязательно используют радиаторы, размер которых зависит от количества светодиодов в приборе.

Наличие радиатора повышает стоимость и габариты изделия, но является обязательным условием для создания качественного и долговечного прибора.

Компоновка составных частей

В зависимости от производителя, устройство и конструкция лампы разные. С другой стороны, общий принцип компоновки остается одинаковым. Сборка начинается с цоколя, куда последовательно устанавливают драйвер, радиатор, плату с LED-диодами и колбу.

Для сравнения рассмотрим устройство изделия от двух производителей.

Светодиодная лампа BBK

Цоколь изготавливается из пластика. Внутри установлен качественный драйвер. Для корпуса используется алюминий, выполняющий функции радиатора. Туда крепится плата с диодами и линза. Наличие данной линзы понижает световую отдачу прибора.

Лампа Gauss

Опять же цоколь изготовлен из пластика, имеются драйвер и алюминиевый корпус с установленной диодной платой. Конструкция гарантирует долговечность изделия.

Как проверить светодиодную лампу при покупке

Возьмите в руки светодиодную лампу и осмотрите ее внешне, чтобы убедиться в отсутствии каких-либо изъянов. Выполнить это можно только при условии применения прозрачной колбы. Для начала проверьте радиатор (он выпускается литого или наборного типа). Чем выше мощность изделия, тем объемнее должен быть радиатор. Отличным вариантом станет применение алюминиевых или керамических охладителей.

В идеале электротехнический элемент нужно покрыть термопластиком. Убедитесь, что в цоколе отсутствуют люфты и механические дефекты. Также в любом магазине есть возможность подключить лампу к электрической сети, чтобы проверить ее работоспособность. Сделав это, взгляните на излучаемый свет. Используйте фотокамеру на смартфоне, чтобы убедиться в отсутствии мерцания и пульсации. Ни в коем случае не покупайте лампу, которая мерцает при работе.

Полученной информации по устройству и принципу работы светодиодной лампы может быть недостаточно для выбора качественного осветительного прибора, характеризующегося безопасностью, надежностью и долговечностью. Также нужно учитывать другие критерии, включая характеристики и производителя, о чем подробно описано в этой статье.

220.guru

Лампочка светодиодная. Принцип работы и преимущества :: SYL.ru

Одной из основных причин, почему на правительственном уровне было обращено внимание на необходимость замены ламп накаливания светодиодными, является экономия электроэнергии. Но это не единственное их достоинство.

Преимущества светодиодов

Говоря об обычных лампах, люди сразу вспоминают о том, что они недолговечны. Правда, цена на них вполне приемлемая, а замена одного освещающего элемента другим чрезвычайно проста. Но не все знают, что, например, люминесцентные осветительные приспособления еще и вредны из-за постоянного мерцания, которое становится причиной раздражительности и повышенной утомляемости человека.

Лампочка светодиодная создана по другой технологии. Она вырабатывает свет, близкий к дневному. Это обеспечивает больший комфорт для глаз человека. Помимо удобства, также важна и экономия. Потребление электроэнергии в светодиодных лампах практически в 10 раз меньше, чем в обычных. Кроме того, они более долговечны.

Такие осветительные приборы предпочтительнее устанавливать в охраняемых помещениях, так как они не создают помех для камер ночного видения и других устройств.

Немаловажно и то, что лампочка светодиодная практически не греется. Благодаря этому у нее отсутствует тепловое излучение, и она является пожаробезопасной. К достоинствам можно отнести и то, что такие осветительные приспособления не требуют специальной утилизации.

Классификация

Сейчас производители выпускают разные светодиодные лампочки для дома. Они различаются по форме, способу вкручивания и мощности. Так, в продаже можно найти варианты с обычным цоколем, заменители для галогенных или люминесцентных ламп.

Каждая лампочка светодиодная должна проработать не менее 40-50 тыс. часов. В пересчете это получится 6 лет непрерывного освещения. При условии, что она будет работать около 8 часов, ее может хватить более чем на 15 лет. Преимущества становятся очевидными, если учесть тот факт, что привычные лампы накаливания рассчитаны на 1 тыс. часов работы, а люминесцентные – не более чем на 15 тыс.

Производители предлагают как обычные варианты для дома, рассчитанные на напряжение 220 вольт, так и автомобильные экземпляры, для которых достаточно двенадцати. Практически все изготовители дают на свою продукцию двухлетнюю гарантию.

Принцип работы

Говоря о том, почему лампочка светодиодная предпочтительнее, надо разобраться, как именно она функционирует. Современные технологии позволили сделать так, что 90% тока преобразовывается в них в свет. В то время как в обычных лампах накаливания этот показатель составляет всего 5%, в люминесцентных вариантах – 25%.

Это достигается благодаря специальной технологии производства светодиодов. Они состоят из нескольких прослоек, в которые входит сапфировая подложка, буферный Gan, токопроводящий n-GaN, активный InGaN, еще один токопроводящий p-GaN слои. Также в каждый светодиод включен анод и катод. Активная часть состоит из тонких слоев полупроводников n- и p-типов. Это все позволяет преобразовывать электроны в фотоны. Правда, достигнуть 100% конверсии не под силу даже этой технологии.

Но для получения белого света необходимо его преобразование из других спектров, а это влечет за собой повышение себестоимости. Конечно, такие светодиодные лампочки для дома достаточно дороги. Но если высчитать себестоимость часа работы, то окажется, что они в разы экономичнее привычных ламп накаливания.

Лучшие варианты

Если выбирать наиболее оптимальный вариант освещения, то желательно обратить внимание не на продукцию безымянных китайских производителей, а на зарекомендовавшие себя компании. На отечественном рынке можно найти лампы «Оптоган». Также в продаже часто встречается продукция российских производителей Radiy и SvetaLED. Кроме того, лучшие светодиодные лампочки выпускают такие компании, как Maxus, Intelite, Geen, Electrum, Delux, Eurolamp.

www.syl.ru

Принцип работы светодиода

Светодиод или светодиодная лампа представляет собой электронное устройство размером с половину спички. Предназначен светодиод, как обычная электрическая лампочка, для освещения окружающего пространства в тёмное время суток и в недоступных для света местах. Как работает светодиод и по какому принципу он устроен, пойдёт речь дальше в этой статье.

По определению, электрический ток – это направленный поток электронов. Принцип работы светодиода заключается в том, что при пропускании через полупроводник прямого электрического тока, часть электронов выскакивает на p-n переходе из потока на одной пластине светодиода, сталкивается с электронами другой пластины, выбивает их со своих ячеек, вследствие чего образуются, говоря научным языком, «дырки». Из-за хаотичного движения электронов и их сталкивания друг с другом, выделяется энергия и появляется свечение.

Светодиод

В начале изобретения светодиода свечение было только синего цвета, но по мере того, как развивалась и совершенствовалась технология массового производства светодиодов, инженерам-электроникам удалось получить все имеющиеся цвета светового спектра. Важный принцип при использовании светодиодных ламп — это тот факт, что данное микроскопическое устройство освещает окружающее пространство намного лучше ламп накаливания, люминесцентных и галогенных ламп всеми цветами радуги без использования громоздких светофильтров и при этом светодиоды никогда не перегорают.

Почему светодиоды пользуются большим спросом в использовании их как осветительные приборы в местах с ограниченным пространством – всем понятно, поскольку другие источники света просто не пройдут по габаритам.

В этом их кардинальное отличие от электроламп накаливания, люминесцентных и газоразрядных ламп. При пропускании через светодиод электрического тока данный полупроводниковый прибор излучает некогерентное или «холодное» излучение. Для совершенствования работы светодиодных ламп применяют новейшие технологии получения полупроводников из наращивания кристаллов камня сапфира. При этих работах используются точнейшие способы резки камня и его шлифовки. Таким же способом подготавливаются пластины нитрида галлия. Внутрь помещают проводники для прохождения электрического тока и собирают устройство.

Светодиодная лампа

Работа светодиода не сопровождается ни шумом, ни выделением тепла. В наши дни научились изготавливать светодиодные лампы различной мощности, формы и цвета.

Конструкция и типаж светодиода постоянно улучшается. По мере развития технологий промышленного производства светодиодов, появления новых надёжных материалов и сплавов, их производство и внедрение в различные сферы потребления развивается и совершенствуется.

Преимущества светодиодов перед другими видами ламп очевидны и неоспоримы:

  1. Дают холодное свечение. Не нагревают имеющиеся рядом электроприборы.
  2. Имеют малые габариты, компактные и лёгкие. Не бьются при транспортировке и при падении с высоты. Не перегорают.
  3. Не нуждаются в использовании громоздких светофильтров и защитных колпаков. Могут работать и освещать улицы под дождём и под градом.
  4. Имеют красивый дизайн и малые габариты.
  5. Длительный период эксплуатации. Могут работать на протяжении 20 и более лет.
  6. Низкое энергопотребление – в 10 раз меньше обычной лампы накаливания.
  7. Экологически безвредны. Не имеют внутри газов и ртутных паров.
  8. Пожаро и взрывобезопасны.

Основной недостаток – высокая стоимость. Цена 1 люмена свечения светодиода в 10 раз выше ламп накаливания, почему светодиодные лампы не могут пока их вытеснить.

Своё применение светодиоды находят в самых широких областях промышленности. Многие самолёты ТУ-134 и ТУ-154 оснащены светодиодными устройствами, они устанавливаются на морских судах и подводных лодках. Особенно широко светодиоды используются на рекламных вывесках, баннерах, для праздничных иллюминаций, ночного освещения домов, подъездов. Недавно японская корпорация «Мазда» продемонстрировала свои разработки легкового автомобиля с задними фонарями, где использован принцип светодиода. Существуют светодиодные фары головного света для автомобилей, плафоны для паркового освещения, подсветки натяжных потолков в интерьерах квартир и домов. Принцип работы светодиодных ламп развивается, совершенствуется и в скором будущем данное устройство заменит привычную лампу накаливания и вытеснит её навсегда!

le-diod.ru

Лампы на светодиодах. Виды и устройство. Работа и применение

В лампах применяются светодиоды в качестве источника света. Лампы на светодиодах используются для освещения улиц, в промышленности и в быту. Это самые чистые с экологической точки зрения источники освещения.

Их безопасность основана на применении в изготовлении компонентов, не имеющих вредности. Не используется ртуть, поэтому в случае перегорания или разрушения лампы на светодиодах не опасны.

Устройство, принцип действия
Основными составляющими светодиодной лампы являются:
  • Корпус.
  • Цоколь.
  • Драйвер.
  • Светодиоды.

Обозначают светоизлучающий диод буквенным сокращением СИД или СД. На английском языке его обозначение LED. Он является в составе светодиодной лампы источником света.

Схема его принципа работы совпадает с процессом любого полупроводникового диода из германия или кремния с р-n переходом. При подаче к аноду положительной разницы потенциалов, а к катоду отрицательной, происходит движение электронов к аноду, движение дырок к катоду. Ток идет по диоду в одном направлении прямо.

Но, в составе светодиода другие материалы из полупроводников, при бомбардировке которых в прямом направлении дырками и электронами осуществляют рекомбинацию, переводят их на следующий энергетический уровень. В результате выделяются фотоны, которые являются элементарными частицами излучения волн светового диапазона.

В электросхемах светодиоды обозначают как обычные диоды, добавляют к ним стрелки (излучение света).

Полупроводники имеют различные свойства излучения фотонов. Прямозонные проводники – вещества нитрид галлия и арсенид галлия прозрачны для световых волн видимого спектра. Выделение света происходит в результате замены слоев р-n перехода.

В светодиоде слои располагаются:

1 — Анод2 — Катод3 — Активный слой на основе In-GaN4 — Буферный слой на основе GaN5 — Сапфировая подложка6 — Токопроводящий слой n-GaN7 — Токопроводящий слой p-GaN

Имеются площадки контактов в слоях для катода и анода.

При переходе электронов в фотоны теряется энергия по следующим причинам:
  • Световые волны преломляются на выходе из полупроводника в месте кристалл – воздух, длина волны искажается.
  • Внутри слоя часть частиц света теряется, хотя слой очень тонкий.

Световой поток может повыситься, если использовать подложку из сапфира. В лампах такие конструкции нашли применение. В обычных светодиодах для индикаторов подложка не применяется.

Такие диоды имеют линзу из рефлектора, направляющего свет и эпоксидной смолы. Соответственно назначению лампы угол распространения света имеет широкий интервал от 5 до 160 градусов.

Дорогостоящие диоды для ламп производят с ламбертовой диаграммой, то есть в пространстве яркость светодиода постоянная, независимо от угла, направления света.

Размеры кристалла малы, от одного кристалла будет мало света. В лампах содержится группа светодиодов. Сделать освещение равномерным сложно, так как каждый диод – это точечный источник света.

1 — Вывод 12 — Корпус3 — ЧИП4 — Слой люминофора5 — Проводник6 — Рефлектор7 — Вывод 28 — Теплоотвод9 — Изолятор10 — Печатная плата

Узкий спектр волн света от полупроводниковых диодов приводит к утомляемости глаз, дискомфорту, в отличие от солнца или ламп накаливания. Чтобы как-то исправить этот недостаток, в конструкцию светодиодов ввели слой люминофора.

Размер потока света, излучаемого полупроводниковым диодом, зависит от силы тока р-п перехода. При большем токе излучение выше, до определенного порога.

Габариты светодиодов малы, поэтому применять большие токи не получается. Ток для индикаторных диодов не превышает 20 мА. Для более мощных ламп освещения делается отвод тепла и защитные меры, которые имеют ограничения.

Поток света в лампе возрастает по мере увеличения тока, затем снижается из-за потери тепла. Выделение тепла не происходит при свечении светодиодной лампы, они считаются холодным светом.

Но, это не значит, что лампа не нагревается. Ток, проходящий через светодиод, в различных контактах проходит через сопротивления участков, что вызывает нагревание лампы. Энергия теряется из-за тепла, при повышении тока тепло может вывести из строя конструкцию лампы на светодиодах.

Кристаллы светодиодов в лампах могут достигать большого количества (более 100). Для подведения тока оптимальной величины сделаны платы из стеклотекстолита с дорожками, проводящими ток, и имеющими разную конфигурацию.

Кристаллы светодиодов припаивают к контактным площадкам по группам, последовательно подают питание, одинаковый ток пропускают по каждой цепочке. Эта схема простая в техническом плане, но имеет серьезный недостаток. Если нарушится какой-либо контакт, то перестают светить все звенья цепи, лампа выходит из строя.

К каждой группе диодов подводится напряжение постоянной величины от устройства – драйвера. Раньше он назывался источником питания. Драйвер преобразовывает напряжение входа сети в питающее напряжение светодиодов. Входное напряжение может быть как 220 В (в квартире), так и 12 В (в автомобиле).

Подключение стабилизированного постоянного тока к каждому светодиоду параллельно выполнить трудно, редко применяется. Драйверы имеют различные схемы: трансформаторная и т.д. Распространенные варианты схем зависят от конфигурации.

Драйверы имеют низкую стоимость при условии, если они подключаются к постоянному напряжению, защищенному от скачков, перепадов и импульсов, не имеют резистора, ограничивающего ток, в цепи выхода питания. Это используется в фонариках на аккумуляторах, в них светодиоды соединены с аккумуляторами.

Они запитаны повышенным током, ярко светят, перегорают довольно часто. Если в драйверах нет защиты от скачков напряжения, то дешевые лампы быстро выгорают, не отработав ресурса по гарантии.

Блоки питания качественного изготовления не нагреваются, перегруженные драйверы нагреваются, энергия расходуется на потерю тепла. Эти потери довольно значительные, они могут превышать энергию выделяемых фотонов (света).

Квартирные светодиодные лампы имеют цоколь Е27. Он дает возможность применять лампы в обычных патронах. Импортные лампы снабжены другими цоколями, для которых нужны соответствующие патроны, с отличием в шаге резьбы и диаметре. Напряжение питания может быть 110 В. Лампы для автомобилей тоже бывают разными по конструкции цоколей.

Чтобы защитить светодиоды, не нужны герметичные колбы, не требуется выкачивать из них воздух или создавать среду газа. Светодиоды закрыты материалами из пластика, пропускающего свет.

Размещение частей на светодиодах отличается у производителей, для различных целей. Последовательность монтажа у них одинаковая: от драйвера к светодиодной плате, закрывается защитным стеклом. Могут устанавливаться экраны защиты от нагрева, и т.д.

Устройство и конструктивные особенности разных производителей может значительно отличаться в аналогичных лампах, но принципы конструирования у них общие.

Виды и применение лампы на светодиодах
По применяемости лампы на светодиодах делятся:
  1. Для дома и офиса.
  2. Уличные.
  3. Прожекторы.
  4. Автомобильные.
  5. Лампы для растений (ультрафиолетовые).
  6. Светильники для зданий.
По конструкции и световому потоку лампы делятся:
  1. Общего назначения, для офисов и жилых помещений, похожи на лампы накаливания, свечи, «кукурузы».
  2. Направленного света – для подсветки витрин, площадей.
  3. Линейные, в виде трубки, похожи на люминесцентные лампы. Применяются для торговых залов и офисов.
По используемым типам светодиодов:
  1. На индикаторных диодах. К ним относятся лампы на диодах 3 мм и на «Пираньях». Качество света от таких ламп низкое.
  2. На SMD диодах, распространенные, имеют малый размер, не греются, широкое применение.
  3. На диодах 1, 3, 5 Вт, нагрев значительный.
  4. На СОВ диодах, по новой технологии, преимущество перед другими: более надежны за счет монтажа диодов сразу на плату, равномерный световой поток, разные исполнения формы ламп.
  5. На филаментных диодах, освещение на 360 градусов, малая цена, теплоотвод.
Разделение по типу цоколей

 

Широко распространены цоколи «Эдисона» с резьбой и обозначением буковой Е с цифрой. Цифра – это диаметр цоколя в мм (Е27, Е14, Е40). Цоколь G – штыревое соединение. Цифра указывает расстояние между штырями (выводами). Такие лампы подключаются только через блок питания. Цоколь Т используется для замены ламп люминесцентных, измеряется в дюймах.

Достоинства, недостатки, особенности
К достоинствам относятся:
  • Экономия электроэнергии, энергоэффективность, потребляют в 5 раз меньше энергии.
  • Срок эксплуатации, составляет для разных типов 30-50 тысяч часов работы.
  • Механическая прочность.
  • Безопасность, не содержат вредных веществ, нет сильного нагрева, применяют в любых светильниках, для натяжных потолков.
  • Широкий интервал температуры использования, работают до -60 градусов мороза.
  • Быстрый запуск, сразу светят ярко.
  • Надежность при частых выключениях и включениях.
  • Экологически безопасны, можно утилизировать с обычным мусором.
К недостаткам относится:
  • Большие размеры из-за технической стороны устройства.
  • Боятся перегрева, эффективность уменьшается, тускнеют.
  • Не в любую люстру могут поместиться из-за увеличенного размера.
  • Световой поток направленный, по бокам и сзади светит хуже.
  • Стоимость выше других типов ламп, с каждым годом цена снижается.
Особенности

Лампы на светодиодах состоят из платы со светодиодами, цоколя, корпуса, блока питания, колбы матовой. Ток сразу преобразуется в свет, минуя стадию нагрева, как в лампах накаливания. Потери на нагрев наименьшие, светодиоды экономичны, безопасны.

Светодиоды придуманы еще в 70-х годах, но использовались лишь в приборах, индикаторах, экранах. Светодиоды голубого цвета высокояркие изготовлены в 1993 году, белые в 1996 году. Современные светодиоды имеют отдачу света до 170 лм / Вт.

Похожие темы:

 

electrosam.ru

Светоизлучающий диод (LED) | Fiberlabs Inc

Дата: 8 марта, 2016 г. 更新 日 時: 2018 年 12 18 投稿 者: fiberlabsus_admin

1. Что такое светодиод?
LED — это аббревиатура от Light Emission Diode и представляет собой устройство, которое излучает свет, пропуская ток к p-n переходу, как полупроводниковый лазер (LD). Он излучает свет с различной длиной волны в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областях, что соответствует его ширине запрещенной зоны. В частности, белые светодиоды обеспечивают длительный срок службы и низкое энергопотребление по сравнению с лампами накаливания и люминесцентными лампами, и поэтому в настоящее время все чаще используются для освещения.Белые светодиоды также используются для многих приложений в области освещения и отображения, включая ЖК-подсветку, используемую для сотовых телефонов, светофоров, дорожных знаков, наружных дисплеев и фонарей.

2. Принцип излучения светодиода
На рисунке 1 показан принцип излучения светодиода. Активный слой, зажатый между полупроводниками p- и n-типа, сформирован на сапфировой подложке, и напряжение подается через p-n переход от электродов. При приложении прямого напряжения электроны соединяются с дырками на p-n-переходе и исчезают.В это время электрон переходит из состояния с более высокой энергией в состояние с более низкой энергией, и избыточная энергия выделяется в виде света.


Рис.1 Принцип излучения светодиода.

3. Что вызывает различия в цветах светодиодов?
Рисунок 2 объясняет, почему длины волн излучения разных полупроводниковых материалов различаются. Объединение дырок и электронов в p-n-переходе означает, что электроны попадают из зоны проводимости в валентную зону. Когда разница в энергии между обеими полосами больше, свет с большей энергией, т.е.е. излучается свет с более короткой длиной волны. Поскольку разность энергий (ширина запрещенной зоны) зависит от полупроводникового материала, материалы светодиодов выбираются на основе ширины запрещенной зоны, чтобы соответствовать желаемому цвету света.


Рис.2 Разница в цвете излучения полупроводникового материала.
(И синий, и зеленый свет излучаются InGaN, но соотношение In / Ga отличается.)

4. Механизм излучения белого светодиода
Есть три способа получить белый свет от светодиодов, как показано на рис.3.
(1) Первый — это способ облучения желтого люминофора с помощью синего светодиода. Поскольку желтый цвет является дополнительным к синему, смесь синего и желтого выглядит белой. Хотя этот метод наиболее популярен из-за простоты изготовления и высокой интенсивности, слабым местом является слегка голубоватый цвет.
(2) Второй — способ излучения синего, зеленого и красного люминофора путем облучения ультрафиолетового светодиода. Хотя свет выглядит естественным и чистым белым, его интенсивность еще не такая сильная, как у метода (1).
(3) Третий — это способ использования трех светодиодов: синего, зеленого и красного. Поскольку свет интенсивный и можно получить любой цвет, этот метод применяется к большому дисплею и светодиодному экрану.


Рис.3 Механизм излучения белого светодиода.

5. Отличия светодиода от светодиода
Светодиод — это полупроводниковый светоизлучающий прибор, аналогичный светодиоду. Какая разница между двумя? На рисунке 4 показаны базовые конструкции светодиода и LD. Хотя принцип излучения тот же, электроны и дырки соединяются в p-n-переходе и излучается свет, свойства испускаемого света разные.Поскольку светодиодный свет имеет случайные фазы, он распространяется так же, как лампочки. С другой стороны, свет LD имеет определенную фазу, и поэтому он распространяется прямо, не распространяясь. Эта разница объясняется наличием или отсутствием резонатора. LD может выравнивать фазу света с помощью резонатора, но светодиод без резонатора выводит свет без изменений. Еще одно отличие — это потери связи в оптоволокне. Свет LD может быть направлен в оптическое волокно с низкими потерями связи, поскольку свет выходит из узкого активного слоя.Между тем, свет СИД не только слегка падает на волокно, потому что СИД имеет большую площадь излучения.


Рис.4 Базовые конструкции светодиода и светодиода.

Как работают светодиодные лампы? Изучены свойства и принцип работы

Что такое светодиоды?

Как следует из названия, светодиод (Light Emitting Diode) — это, по сути, небольшое устройство, излучающее свет, которое относится к «активным» полупроводниковым электронным компонентам.Он вполне сопоставим с обычным диодом общего назначения, с той лишь разницей, что он способен излучать свет разных цветов. Два вывода (анод и катод) светодиода при подключении к источнику напряжения с правильной полярностью могут давать свет разных цветов в зависимости от используемого внутри полупроводника.

От вашего мобильного телефона до больших рекламных щитов — широкий спектр применения этих волшебных лампочек можно увидеть практически повсюду.Сегодня их популярность и возможности применения быстро растут благодаря некоторым замечательным свойствам. В частности, светодиоды очень маленькие по размеру, потребляют очень мало энергии и способны производить свет очень высокой интенсивности.

В отличие от старых ламп накаливания, светодиоды не требуют накаливания накаливания для получения света. Скорее, это более эффективно за счет прохождения электронов и из-за эффекта запрещенной зоны полупроводникового материала.

Кроме того, количество тепла, выделяемого в процессе, ничтожно мало, поэтому нет угрозы постоянно растущей проблеме глобального потепления, а светодиоды быстро становятся лучшим решением для освещения по сравнению с другими видами современных осветительных устройств, такими как FTL и CFL. .

Светодиоды, которые могут излучать невидимый невооруженным глазом свет в инфракрасном и ультрафиолетовом диапазоне, также широко производятся и находят основное применение в устройствах дистанционного управления. Здесь мы обсудим работу наиболее популярных из них, то есть светодиодов, излучающих видимый свет.

Давайте продолжим и изучим, как работают светодиодные лампы.

Как работают светодиоды?

Следующие пункты объяснят, как работают светодиоды и как на самом деле через них производится свет:

  • Видимый свет можно определить как волны, а также частицы, движущиеся с постоянной скоростью (в вакууме).Точнее говоря, свет состоит из частиц, имеющих нулевую массу, и представляет собой энергию, выделяемую в качестве побочного продукта электроном, движущимся по орбитам атома.

  • Столетия назад это было открыто сэром Исааком Ньютоном, он назвал эти световые частицы фотонами, фундаментальной единицей света.

  • Материал, используемый в светодиодах, — это в основном алюминий-галлий-арсенид (AlGaAs). В исходном состоянии атомы этого материала прочно связаны.Без свободных электронов здесь невозможно провести электричество.

  • При добавлении примеси, известной как легирование, вводятся дополнительные атомы, эффективно нарушая баланс материала.

  • Эти примеси в виде дополнительных атомов способны либо предоставить свободные электроны (N-тип) в систему, либо высасывать некоторые из уже существующих электронов из атомов (P-тип), создавая «дыры» в атомные орбиты. В обоих случаях материал становится более проводящим.Таким образом, под действием электрического тока в материале N-типа электроны могут перемещаться от анода (положительного) к катоду (отрицательному) и наоборот в материале P-типа. Благодаря свойству полупроводника ток никогда не будет течь в противоположных направлениях в соответствующих случаях.

  • Из приведенного выше объяснения ясно, что интенсивность света, излучаемого источником (в данном случае светодиодом), будет зависеть от уровня энергии излучаемых фотонов, который, в свою очередь, будет зависеть от энергии, выделяемой электронами, прыгающими внутрь. между атомными орбитами полупроводникового материала.

  • Мы знаем, что для того, чтобы электрон вылетел с более низкой орбиты на более высокую, необходимо поднять его энергетический уровень. И наоборот, если электроны вынуждены падать с более высоких орбиталей на более низкие, логически в процессе должна высвобождаться энергия.

  • В светодиодах вышеупомянутые явления хорошо используются. В ответ на легирование P-типа электроны в светодиодах перемещаются, падая с верхних орбиталей на нижние, высвобождая энергию в виде фотонов i.е. свет. Чем дальше эти орбитали удалены друг от друга, тем больше интенсивность излучаемого света.

  • Различные длины волн, участвующие в процессе, определяют разные цвета, производимые светодиодами. Современные технологии позволили измерить в них более короткие длины волн для производства большого количества светодиодов разного цвета.

Тема работы светодиодных ламп настолько обширна, что может заполнить объемы, и ее трудно охватить в этой статье.Но, надеюсь, вышеупомянутые обсуждения должны были достаточно просветить вас относительно предмета. Для получения дополнительной информации не стесняйтесь оставлять комментарии. (Комментарии требуют модерации и могут появиться через некоторое время.)

Принцип работы светодиода — инженерные знания

Здравствуйте, ребята, надеюсь, у вас все отлично. В сегодняшнем руководстве мы рассмотрим принцип работы светодиода . Полная форма светодиода — это светоизлучающий диод, который излучает свет при наличии входного питания.Это полупроводниковые приборы и, как и другие диоды, имеет PN переход. Излучаемый диодом свет зависит от энергии, необходимой для запрещенной зоны полупроводникового материала. Для излучения белого света используется более одного слоя полупроводникового материала, и может использоваться люминофор. Это было время, используемое для общих целей в 1962 году, но их интенсивность света была меньше, и они излучали инфракрасный свет.

Светодиоды, излучающие инфракрасный свет, используются в схемах дистанционного управления, например в пульте дистанционного управления ЖК-дисплея и т. Д.Используемые в настоящее время светодиоды излучают свет ультрафиолетового, видимого и инфракрасного диапазонов. Старые типы светодиодов использовались в различных небольших лампах накаливания, индикаторных лампах и 7-сегментных дисплеях. В настоящее время в зданиях и помещениях для освещения используются светодиоды, излучающие высокоинтенсивный свет. У светодиодов есть многочисленные преимущества перед лампами накаливания, такие как меньшее энергопотребление, более длительный срок службы, меньшие габариты и т. Д. Диоды используются в светофорах, камерах, различных медицинских инструментах. В сегодняшнем посте мы подробно рассмотрим его работу, приложения и некоторые другие связанные параметры.Итак, давайте начнем с принципа работы светодиода .

Принцип работы светодиода
  • LED обозначает светоизлучающий диод, а на рисунке ниже вы можете увидеть символ светодиода.
  • Работа светодиода очень проста, когда светодиод находится в условиях прямого смещения, электроны, существующие на N-стороне диода, пересекают PN-переход и входят в P-область вместе с отверстиями, существующими в этой области, и излучают свет.
  • Как мы обсуждали в уроке об атоме, есть две основные энергетические зоны, первая — это зона проводимости, которая имеет большое количество электронов, в данном случае это N-область.
  • Секунда — это полоса, которая является P-областью диода и имеет в ней отверстия. Поэтому, когда электроны перемещаются из зоны высокой проводимости в зону равновесия или объединяются с дырками, высвобождает энергию в виде света.
  • Тип излучаемого света зависит от типа запрещенной зоны и других связанных параметров.
  • Большая видимая область на одном листе полупроводникового вещества позволяет фотонам испускаться в виде видимого света.
  • Эта процедура известна как электролюминесценция и описана на рисунке ниже.
  • Для поддержания длины волны излучаемого света в процессе добавляются многочисленные материалы. Цвет видимого света зависит от излучаемой длины волны.
  • Есть некоторые светодиоды, которые излучают свет, который не встречается в спектре видимого света, но их длина волны длиннее и выходит в инфракрасной области спектра.

Светодиодные полупроводниковые материалы
  • В старых светодиодах использовался GaAs, который испускает инфракрасное излучение, которое невидимо.
  • Для производства первого светодиода видимого диапазона, который излучает видимый свет, на подложке GaAs используется арсенид-фосфид (GaAsP) галлия.
  • Для увеличения яркости этого светодиода из фосфида галлия (GaP), используемого в качестве подложки, в результате были созданы красные светодиоды большой интенсивности и светодиоды оранжевого цвета.
  • Для бледно-зеленого света использовался GaP для излучения света.
  • Для излучения желтого света в светодиодах использовались микросхемы красного и зеленого цвета.
  • Впервые были созданы сверхяркие красные, желтые, зеленые и светодиоды с использованием фосфида арсенида галлия и алюминия.
  • В начале 1990-х годов сверхяркие светодиоды, созданные с использованием InGaAlP, производили свет оранжевого, красного и зеленого цветов.
Смещение светодиода
  • Напряжение, необходимое для прямого смещения светодиода, больше, чем напряжение на диоде, созданном из силикона.
  • Обычно прямое смещение для светодиода составляет от 1,2 до 3,2 вольт в зависимости от используемого материала.
  • Напряжение обратного смещения светодиода меньше, чем у диода, используемого для выпрямительных цепей, обычно от 3 до 10 вольт.
  • Излучаемый свет зависит от тока, используемого для прямого смещения светодиода. Вы можете видеть на схеме, обозначенной как (a).
  • График на рисунке показывает, что излучаемый свет прямо пропорционален току, необходимому для прямого смещения диода.
  • Приращение I F увеличивает свет, излучаемый светодиодом.
  • Интенсивность света также зависит от температуры. На рисунке видно, что интенсивность жизни уменьшается с увеличением температуры.

Светодиодное излучение
  • Светодиод, излучающий свет в определенном диапазоне длин волн, как показано на рисунке через спектральную кривую.
  • Кривая на графике (a) объясняет связь излучаемого света с длиной волны соответствующих видимых светодиодов.
  • График (б) для инфракрасного светодиода. Единица измерения длины волны (нм).
  • Стандартизированные излучаемые видимые пики красного светодиода составляют 660 (нм), длина волны желтого пика составляет 590 нм, зеленого — 540 нм, а синего — 460 нм.Инфракрасный светодиод имеет длину 490 нм.

  • Диаграмма излучения для светодиодов небольшого размера показана на рисунке ниже.
  • Светодиоды имеют направление, в отличие от ламп накаливания и люминесцентных ламп.
  • Диаграмма излучаемого излучения находится под углом 90 градусов к поверхности, с которой излучаются.
  • Это можно сделать за счет использования линзы, изменения формы излучающей поверхности и использования диффузионных пленок в заданном направлении.
  • Указанная диаграмма направленности имеет множество преимуществ для различных приложений, таких как сигнал светофора, где свет должен быть виден только определенным водителям.
  • На рисунке, обозначенном как (a) показан шаблон для светодиода в прямом направлении.
  • Используется в индикации панелей.
  • На рисунке, обозначенном как (b) , показан узор для более широкого угла обзора, который используется в многочисленных сверхъярких светодиодах.
  • С помощью этих двух шаблонов можно создать множество шаблонов длин волн светодиодов.

  • Малогабаритный светодиод, используемый в различных индикаторах, показан на рисунке ниже. С маленькими светодиодами, используемыми в индикаторах, светодиоды большого размера используются для освещения из-за их большой эффективности и долговечности.
  • Обычный светодиод может давать от пятидесяти до шестидесяти люмен на ватт, что почти в пять раз больше, чем у обычной лампы накаливания.
  • Различные конфигурации светодиодов показаны на рисунке ниже.

LED Лист данных
  • Техническое описание инфракрасного светодиода TSMF1000 показано на рисунке ниже. Вы можете видеть, что значение максимального напряжения для обратного смещения составляет всего пять вольт, экстремальный ток для прямого смещения составляет сто миллиампер, а падение напряжения для прямого смещения составляет почти 1,3 вольта при значении тока прямого смещения в двадцать миллиампер.
  • На графике, обозначенном как (c), , вы можете заметить, что пиковая выходная мощность для этого диода выходит на длине волны 870 нанометров, а его диаграмма направленности показана на рисунке, обозначенном (d).

Светодиодные приложения

Семисегментный дисплей

  • Обычные светодиоды используются в различных индикаторных лампах, отображающих различные варианты устройств, от бытовых приборов до приборов, используемых в исследовательских целях.
  • Обычное устройство, в котором используется светодиод, представляет собой 7-сегментный дисплей. Расположение светодиодов для 10 десятичных разрядов показано на рисунке ниже.
  • Путем прямого смещения определенной комбинации светодиодов мы можем получить каждую десятичную цифру и десятичную точку.
  • На соответствующем рисунке 2 показана категория конфигурации схем светодиодов, первый — это общий анод, а второй — общий катод.

  • Обычно светодиодное инфракрасное излучение используется для телевидения, DVD, доводчика и т. Д.
  • Инфракрасный луч проходит через ИК-светодиод и обнаруживается приемником, установленным в телевизоре.
  • Например, для каждой кнопки пульта ДУ телевизора есть специальный код
  • .
  • При нажатии любой кнопки на пульте дистанционного управления для смены канала вырабатывается специальный кодированный электрический сигнал, который направляется на светодиод, который трансформируется в кодированный ИК-световой сигнал.
  • Приемник, установленный в телевизоре, считывает сигнал кода и выполняет связанную задачу, которую вы отправляете на телевизор, либо изменение канала, либо уровня громкости.
  • Эта особая конструкция используется для подсчета бейсбольных мячей, когда они подаются по желобу в коробку для доставки.
  • Когда каждый шар движется по желобу, инфракрасный луч, испускаемый светодиодами, нарушается.
  • Это воспринимается фотодиодом, а результирующее изменение тока обнаруживается схемой считывания.
  • Электронная схема считает каждый раз, когда инфракрасный луч нарушается, определенное количество шариков перемещается по желобу, срабатывает техника остановки, чтобы остановить движение шариков до тех пор, пока следующий незаполненный ящик самопроизвольно не переместится на место на конвейере.
  • Этот метод используется для подсчета и контроля упаковки для многих других типов вещей.
Светодиоды высокой интенсивности
  • Светодиоды, которые генерируют большую мощность, чем обычные светодиоды, используются во многих приложениях, таких как светофоры, автомобильные фары, внутренние и наружные огни, рекламные вывески и т. Д.

Светодиод, используемый в светофорах

  • Использование ламп накаливания в светофорах заменено на светодиоды. Светодиоды небольшого размера используются в виде массива для получения красных, зеленых и желтых огней.
  • У светодиодов есть 2 преимущества перед лампами накаливания. Во-первых, светодиоды ярче, срок службы дольше и потребляет меньше энергии, почти на 90 процентов меньше, чем лампы накаливания.
  • Светодиодные светофоры
  • собраны в массивы с линзами, которые увеличивают и направляют излучаемый свет.
  • На рисунке ниже показана работа светофорной решетки с использованием красного светодиода.
  • Для пояснения показана сравнительно меньшая плотность светодиодов.
  • Количество светодиодов и расстояние между ними при использовании в светофоре зависит от диаметра устройства, категории линз, цвета и интенсивности излучаемого света.
  • При использовании светодиода подходящей плотности и линзы восемь или двенадцать дюймов светофора будут выглядеть как сплошная сфера.
  • Есть параллельная и последовательная комбинация светодиодов в матрице, используемой в светофорах. Комбинация серий некоторое время не используется, как если бы один светодиод был поврежден или все остальные погасли.
  • С преимуществом параллельной комбинации, она имеет недостаток в том, что ей требуется сопротивление, что делает ее дорогостоящей.
  • Чтобы свести к минимуму использование ограничителей сопротивлений, используется последовательная и параллельная комбинация светодиодов, как показано на рисунке ниже.

  • Для максимального эффекта излучаемого света некоторые линзы, используемые в светофорах, имеют отражатели небольшого размера.
  • Существует также оптическая линза, которая закрывает лицевую сторону матрицы, чтобы обеспечить правильное направление света, излучаемого диодом. Этот объектив также сводит к минимуму несоответствующее рассеивание света.
  • На рисунке ниже показано, как линзы используются для обеспечения правильного направления света на наблюдателя.

  • Определенная компоновка схемы светодиода зависит от приложенного напряжения и цвета светодиода.
  • Предусмотрено другое значение напряжения для получения разных цветов светодиода.Для красного светодиода требуется меньшее напряжение, и если мы перейдем от красного к синему цвету в спектре, необходимое напряжение для цветов увеличится.
  • Обычно для красного светодиода требуется два вольта, для синего светодиода — от трех до четырех вольт.
  • Однако обычно светодиодам требуется ток от двадцати до тридцати миллиампер, независимо от требуемого напряжения.
  • На рисунке ниже показана общая кривая V-I для красного, желтого, зеленого и синего цветов.

Светодиодные дисплеи

  • В наружных и внутренних вывесках, досках объявлений и в больших телевизорах используются светодиоды. Эти вывески могут иметь один или несколько цветов или полноцветные.
  • Полноцветные экраны имеют небольшие группы ярких зеленых, красных и синих светоизлучающих дидо для создания пикселей.
  • Обычный экран состоит из тысяч красно-зеленых и синих или цветных пикселей RGB.
  • Сине-зеленый и красный являются основными цветами при слиянии друг с другом в различной концентрации, чем можно использовать для создания любого цвета, существующего в видимом диапазоне.
  • На рисунке ниже показан основной пиксель, созданный с использованием 3-х светодиодов.
  • Светоотдача каждого из 3 диодов может быть изменена автономно путем изменения величины прямого тока.

Похожие сообщения

Итак, друзья, это полный пост о принципе работы светодиода. Я объяснил каждый параметр, связанный с принципом работы светодиода. Если у вас есть вопросы по принципу работы светодиода, задавайте их в комментариях.Увидимся в следующем посте, хорошего дня.

Автор: Генри
http://www.theengineeringknowledge.com

Я профессиональный инженер и закончил известный инженерный университет, а также имею опыт работы инженером в различных известных отраслях. Я также пишу технический контент, мое хобби — изучать новые вещи и делиться ими с миром. Через эту платформу я также делюсь своими профессиональными и техническими знаниями со студентами инженерных специальностей.

Что такое светоизлучающий диод (LED)? — Определение, работа, конструкция и преимущества

Определение: Светодиод представляет собой диод с PN-переходом, который излучает свет, когда через него проходит электрический ток в прямом направлении. В светодиоде происходит рекомбинация носителей заряда. Электрон с N-стороны и дырка со стороны P объединяются и дают энергию в виде тепла и света. Светодиод изготовлен из бесцветного полупроводникового материала, и свет излучается через переход диода.

Светодиоды широко используются в сегментных и матричных дисплеях с числовыми и буквенно-цифровыми символами. Несколько светодиодов используются для создания одного линейного сегмента, в то время как для создания десятичной точки используется одиночный светодиод.

Конструкция светодиода

Рекомбинация носителей заряда происходит в материале P-типа, и, следовательно, P-материал является поверхностью светодиода. Для максимального излучения света анод осаждается на краю материала P-типа. Катод изготовлен из золотой пленки и обычно размещается внизу N-области.Этот золотой слой катода помогает отражать свет на поверхность.

Фосфид арсенида галлия используется для производства светодиодов, излучающих красный или желтый свет. Светодиоды также доступны в зеленом, желто-янтарном и красном цветах.

Простой транзистор можно использовать для включения / выключения светодиода, как показано на рисунке выше. Базовый ток I B проводит транзистор, а транзистор — сильно. Сопротивление R C ограничивает ток светодиода.

Работа светодиода

Работа светодиода зависит от квантовой теории. Квантовая теория утверждает, что когда энергия электронов уменьшается с более высокого уровня на более низкий уровень, он излучает энергию в виде фотонов. Энергия фотонов равна промежутку между верхним и нижним уровнями.

Светодиод подключен в прямом смещении, что позволяет току течь в прямом направлении. Течение тока происходит из-за движения электронов в противоположном направлении.Рекомбинация показывает, что электроны переходят из зоны проводимости в валентную зону и излучают электромагнитную энергию в виде фотонов. Энергия фотонов равна щели между валентной зоной и зоной проводимости.

Преимущества светодиодов в электронных дисплеях

Ниже приведены основные преимущества светодиодов в электронных дисплеях.

  1. Светодиоды меньше по размеру, и их можно сложить вместе, чтобы сформировать числовой и буквенно-цифровой дисплей в матрице высокой плотности.
  2. Интенсивность светового потока светодиода зависит от протекающего через него тока. Интенсивность их света можно плавно регулировать.
  3. Доступны светодиоды, которые излучают свет разных цветов, таких как красный, желтый, зеленый и янтарный.
  4. Время включения и выключения или время переключения светодиода менее 1 наносекунды. Из-за этого светодиоды используются для динамической работы.
  5. Светодиоды очень экономичны и обладают высокой степенью надежности, поскольку производятся по той же технологии, что и транзисторы.
  6. Светодиоды работают в широком диапазоне температур, например, от 0 ° до 70 °. Кроме того, он очень прочный и выдерживает удары и колебания.
  7. Светодиоды обладают высоким КПД, но для работы им требуется умеренная мощность. Обычно для полной яркости требуется напряжение 1,2 В и ток 20 мА. Поэтому он используется там, где меньше энергии.

Недостатки светодиода

Светодиоды потребляют больше энергии по сравнению с ЖК-дисплеями, и их стоимость высока.Также он не используется для создания большого дисплея.

Как работают светоизлучающие диоды

Диод — это простейший полупроводниковый прибор. Вообще говоря, полупроводник — это материал с различной способностью проводить электрический ток. Большинство полупроводников сделано из плохого проводника, в который были добавлены примеси (атомы другого материала). Процесс добавления примесей называется легированием .

В случае светодиодов материалом проводника обычно является арсенид алюминия-галлия (AlGaAs).В чистом арсениде алюминия-галлия все атомы идеально связаны со своими соседями, не оставляя свободных электронов (отрицательно заряженных частиц) для проведения электрического тока. В легированном материале дополнительные атомы изменяют баланс, либо добавляя свободные электроны, либо создавая дыры, по которым электроны могут уходить. Любое из этих изменений делает материал более проводящим.

Полупроводник с дополнительными электронами называется материалом N-типа , поскольку в нем есть дополнительные отрицательно заряженные частицы.В материале N-типа свободные электроны перемещаются из отрицательно заряженной области в положительно заряженную.

Полупроводник с дополнительными отверстиями называется материалом P-типа , так как он фактически содержит дополнительные положительно заряженные частицы. Электроны могут прыгать из отверстия в отверстие, перемещаясь из отрицательно заряженной области в положительно заряженную. В результате кажется, что сами отверстия перемещаются из положительно заряженной области в отрицательно заряженную.

Диод состоит из секции материала N-типа, прикрепленной к секции материала P-типа, с электродами на каждом конце.Это устройство проводит электричество только в одном направлении. Когда на диод не подается напряжение, электроны из материала N-типа заполняют отверстия в материале P-типа вдоль стыка между слоями, образуя зону обеднения. В зоне истощения полупроводниковый материал возвращается в исходное изолирующее состояние — все отверстия заполнены, поэтому нет свободных электронов или пустых пространств для электронов, и электричество не может течь.

Чтобы избавиться от зоны истощения, вы должны заставить электроны двигаться из области N-типа в область P-типа, а дырки — в обратном направлении.Для этого вы подключаете сторону N-типа диода к отрицательному концу цепи, а сторону P-типа — к положительному концу. Свободные электроны в материале N-типа отталкиваются отрицательным электродом и притягиваются к положительному электроду. Отверстия в материале P-типа перемещаются в другую сторону. Когда разность напряжений между электродами достаточно высока, электроны в зоне истощения выталкиваются из своих отверстий и снова начинают свободно перемещаться. Зона обеднения исчезает, и заряд перемещается по диоду.

Если вы попытаетесь пропустить ток другим путем, когда сторона P-типа подключена к отрицательному концу цепи, а сторона N-типа подключена к положительному концу, ток не будет течь. Отрицательные электроны в материале N-типа притягиваются к положительному электроду. Положительные отверстия в материале P-типа притягиваются к отрицательному электроду. Через переход не протекает ток, потому что дырки и электроны движутся в неправильном направлении. Зона истощения увеличивается.(См. «Как работают полупроводники» для получения дополнительной информации обо всем процессе.)

Взаимодействие между электронами и дырками в этой установке имеет интересный побочный эффект — оно генерирует свет!

Работа светодиода, конструкция, типы и применение

Введение с историей светоизлучающих диодов

фото

Рисунок 1 Электрическое обозначение светоизлучающего диода и практическая структурная схема

Светодиод представляет собой диод с P-N переходом, который состоит из двух выводов и полупроводникового источника света.Когда он активируется приложением подходящего напряжения к его выводам, он излучает световую энергию в виде фотонов, и цвет этого света определяется шириной запрещенной зоны полупроводникового материала. Эта световая энергия производится путем рекомбинации электронов и электронных дырок в этом устройстве, и этот процесс называется процессом электролюминесценции. Этот процесс был заявлен в двадцатом веке для твердотельного материала, когда он нагревается до комнатной температуры, а затем он излучает световую энергию.Вначале был разработан инфракрасный светоизлучающий диод, и его сила света была низкой, но он все еще часто используется в различных схемах бытовой электроники, таких как пульты дистанционного управления. На рынке доступны светодиоды различных размеров от 1 мм 2 и выше. Один из светоизлучающих диодов с электрическим символом и практической структурной схемой показан на рисунке 1. Он также используется для изготовления светодиодной матрицы .

Конструкция светодиода

Конструкция светодиода настолько проста, что его изготавливают путем нанесения трех слоев полупроводникового материала на подложку.Эти три слоя полупроводникового материала образованы тремя областями, которые называются областью P-типа, которая является верхней, активной областью, которая является средней, и областью N-типа, которая является нижней. На рисунке 2 показаны все три области полупроводникового материала.

фото

Рисунок 2 Строительная схема светоизлучающего диода

Как показано на рисунке 2, в области P-типа есть отверстия, в области N-типа есть выборы, а в активной области есть как электроны, так и дырки.В нормальных условиях, когда на анод и катод не подается напряжение, тогда все дырки и электроны находятся на своих местах, но когда напряжение подается на этот световой светодиод, он смещается в прямом направлении. Затем дырки из области p-типа и электроны из области n-типа выталкиваются вверх в сторону активной области, которую также называют областью обеднения. Поскольку дырки имеют положительный заряд, а электрон — отрицательный, свет возникает в результате рекомбинации этих зарядов противоположной полярности.

Принцип работы светоизлучающий диод

Световой светодиод работает по тому же принципу, что и простые диодные средства с PN-переходом, когда анод подключен к положительной клемме источника постоянного тока, а катод подключен к отрицательной клемме источника постоянного тока, тогда PN-переход смещен в прямом направлении. Когда PN-переход смещен вперед, дырки образуют область P-типа, а электроны из области N-типа рекомбинируют, тогда зона проводимости формируется для излучения световой энергии в виде фотонов световой энергии.Все это явление называется феноменом электролюминесценции, и эта световая энергия зависит от величины тока, поглощаемого светодиодом. Другими словами, эта световая энергия прямо пропорциональна поглощающему току, значит, когда он поглощает больше тока, тогда свет будет высоким, аналогично, когда он поглощает слабый ток, тогда свет будет слабым. Весь поглощающий ток, не преобразованный в световую энергию, некоторая часть этого тока преобразуется в тепло, которое рассеивается светоизлучающим диодом во время излучения света во внешнюю среду.Это тепло известно как энергия рассеяния электронов, и эта энергия рассеивания также зависит от полупроводникового материала светоизлучающего диода. Внутренняя рабочая схема этого светодиода также показана на рисунке 3.

фото

Рисунок 3 Внутренняя рабочая схема светоизлучающего диода

ВАХ светодиода

Когда светоизлучающий диод смещен в прямом направлении путем подачи на его выводы 2 или 3 вольт, он излучает видимый цветной, невидимый инфракрасный или лазерный свет с узкой полосой пропускания.В этом состоянии это показывает, что прямой ток почти постоянен на ранней стадии, но когда он полностью включен, прямой ток постоянно увеличивается, как показано на рисунке 3. Интенсивность света зависит от этого тока, когда этот ток высокий, тогда интенсивность выходного света будет высоким. Напряжение, при котором ток постоянно увеличивается, называется прямым напряжением и обозначено как Vd на рисунке 3. В условиях обратного смещения обратный ток или ток утечки почти линейно постоянны, но наступает момент, когда его PN-переход является пробоем и обратным током. постоянно увеличивается в области отрицательного тока.Напряжение, при котором происходит пробой, называется напряжением пробоя и обозначается Vbr. На рисунке 3 показано

. фото

Рисунок 3 V-I характеристика светоизлучающего диода

Типы светодиодов

Светодиоды делятся на три основных типа в зависимости от материала.

  1. Триедиальные неорганические светодиоды
  2. Органические светодиоды
  3. Светодиоды высокой яркости

Традиционные неорганические светодиоды: Светодиоды традиционного типа имеют ту же форму, что и диоды традиционного типа, и они доступны на рынке с 1960 года.Они сделаны из неорганического материала, поэтому их называют неорганическими светодиодами. Некоторые из широко используемых светодиодов, которые сделаны из соединения полупроводникового материала, — это арсенид алюминия, галлия, арсенид галлия. Они доступны на рынке с различными формами и расцветками, такими как светодиоды для поверхностного монтажа, одноцветные светодиоды, многоцветные светодиоды и мигающие светодиоды.

Органические светодиоды: Светодиоды этого типа изготовлены из органических материалов, поэтому их называют органическими светодиодами. Эти типы светодиодов показывают основную идею светодиода.В традиционных неорганических светодиодах используется неорганический полупроводниковый материал, поэтому они имеют различный уровень примеси. Они производятся в виде световых переходов PN-перехода, поэтому их свет отображается в виде световых точек. Органические светодиоды производятся в виде листов, поэтому они обеспечивают рассеянную область света, что означает, что их можно использовать для большой площади поверхности.

Светодиоды высокой яркости: Светодиоды высокой яркости (HBLED) относятся к типу органических светодиодов и широко используются для освещения.По сути, этот тип светодиодов аналогичен органическим светодиодам, но отличается только тем, что они имеют высокую яркость выходного света. Для создания высокой яркости эти светодиоды должны иметь возможность рассеивать большой ток и высокую мощность, поэтому эти светодиоды устанавливаются на радиаторе для отвода нежелательного тепла.

Применение светодиода
  1. Используются в системе охранной сигнализации, например, в системе охранной сигнализации.
  2. Используются в электронных калькуляторах для отображения цифровых данных.
  3. Используются в мобильных телефонах для фотосъемки.
  4. Они используются в светофорах для управления движением транспорта в городах.
  5. Они используются для освещения, например, в домашнем освещении, заводском освещении, уличном освещении и т. Д. Вместо ламп накаливания для экономии энергии.
  6. Они используются в цифровых компьютерах для отображения компьютерных данных.
  7. Они используются в цифровом мультиметре для отображения тока, напряжения и сопротивления в цифровой форме.
  8. Используются в авиационных огнях для сигнала предупреждения о самолетах.
  9. Используются в системах дистанционного управления, таких как ТВ или ЖК-пульт.
  10. Также используются в цифровых часах и автомобильных лампах обогрева.

Светоизлучающий диод (LED) — Работа, конструкция и символ

Что такое свет?

Перед тем, как войти как работает светодиод, давайте сначала кратко рассмотрим сам свет.С древних времен человек получал свет от различных источники, такие как солнечные лучи, свечи и лампы.

В 1879 г., Томас Эдисон изобрел лампочку накаливания. В свете лампочка, через нить накала внутри лампочка.

Когда достаточно ток проходит через нить накала, она нагревается и излучает свет.Свет, излучаемый нитью накала, — это результат электрической энергии преобразуется в тепловую энергию, которая, в свою очередь, превращается в световую энергию.

В отличие от света лампочка, в которой электрическая энергия сначала преобразуется в тепло энергия, электрическая энергия также может быть напрямую преобразована в световую энергию.

в светоизлучающем Диоды (светодиоды), через которые протекает электрическая энергия. непосредственно преобразуется в световую энергию.

Light — это разновидность энергия, которую может высвободить атом. Свет состоит из множества мелких частиц, называемых фотонами. Фотоны обладают энергией и импульс, но не масса.

Атомы являются основными строительные блоки материи. Каждый объект во вселенной состоит из атомов. Атомы состоят из мелких частиц, таких как электроны, протоны и нейтроны.

электронов отрицательно заряжены, протоны заряжены положительно, и нейтроны не имеют заряда.

Привлекательный сила между протонами и нейтронами заставляет их слипаться вместе, чтобы сформировать ядро. У нейтронов нет заряда. Следовательно общий заряд ядра положительный.

Отрицательно заряженные электроны всегда вращаются вокруг положительно заряженных ядро из-за электростатической силы притяжения между ними.Электроны вращаются вокруг ядра в разные орбиты или оболочки. Каждая орбита имеет разную энергию уровень.

Например, электроны, вращающиеся очень близко к ядру, имеют низкую энергию в то время как электроны, движущиеся дальше по орбите от ядра обладают высокой энергией.

Электроны в нижнему энергетическому уровню требуется дополнительная энергия для прыжка на более высокий энергетический уровень.Эта дополнительная энергия может быть поставляется внешним источником. Когда электроны вращаются вокруг ядро получает энергию из внешнего источника, в которое они прыгают выше орбита или более высокий уровень энергии.

Электроны в более высокий уровень энергии не сохраняется надолго. После В течение короткого периода электроны возвращаются на более низкий энергетический уровень. Электроны, которые прыгают с более высокого уровня энергии на более низкий уровень энергии высвобождает энергию в виде фотона или свет.В некоторых материалах эта потеря энергии высвобождается в основном в виде тепла. Электрон, теряющий большую энергию будет выпускать фотон с большей энергией.

Что такое свет Излучающий диод (светодиод)?

Светоизлучающий Диоды (светодиоды) — наиболее широко используемые полупроводники. диоды среди всех различных типов полупроводников диоды в наличии уже сегодня.Светодиоды излучают видимые свет или невидимый инфракрасный светится при смещении вперед. Светодиоды, излучающие невидимые инфракрасный свет используется для дистанционного управления.

А светоизлучающий Диод (LED) — это оптическое полупроводниковое устройство, излучающее свет при напряжении применяется. Другими словами, светодиод — это оптический полупроводниковое устройство, преобразующее электрическую энергию в Световая энергия.

Когда светится Диод (LED) с прямым смещением, свободный электроны в зоне проводимости рекомбинируют с дырками в валентная зона и высвобождает энергию в виде света.

Процесс излучающий свет в ответ на сильный электрический поле или поток электрического ток называется электролюминесценцией.

Нормальный диод p-n перехода пропускает электрический ток только в одном направлении.Это позволяет электрический ток при прямом смещении и не позволяет электрический ток при обратном смещении. Таким образом, нормальный p-n переходной диод работает только в режиме прямого смещения.

вроде нормальный п-н переходные диоды, светодиоды тоже работают только в прямом смещении состояние. Для создания светодиода материал n-типа должен быть подключен к минусовой клемме АКБ и р-типа материал должен быть подключен к положительной клемме аккумулятор.Другими словами, материал n-типа должен быть отрицательно заряжен, и материал p-типа должен быть положительно заряженный.

Строительство Светодиод похож на обычный диод с p-n переходом, за исключением того, что галлий, фосфор и мышьяк используются для конструкция вместо кремниевых или германиевых материалов.

В нормальном п-п переходные диоды, кремний наиболее широко используется, потому что он менее чувствителен к температуре.Кроме того, это позволяет электрическое ток эффективно без каких-либо повреждений. В некоторых случаях, германий используется для создания диодов.

Однако кремний или германиевые диоды не излучают энергию в виде света. Вместо этого они излучают энергию в виде тепла. Таким образом, кремний или германий не используется для изготовления светодиодов.

Слои светодиода

Светоизлучающий Диод (LED) состоит из трех слоев: p-типа полупроводник Полупроводник n-типа и обедненный слой.Р-тип полупроводник и полупроводник n-типа разделены область истощения или истощающий слой.

Полупроводник P-типа

Когда трехвалентный примеси добавляются к собственному или чистому полупроводнику, Формируется полупроводник p-типа.

в р-типе полупроводник, дырки являются основными носителями заряда и свободными электроны являются неосновными носителями заряда.Таким образом, дыры несут большая часть электрического тока в полупроводнике p-типа.

Полупроводник N-типа

Когда пятивалентный примеси добавляются к собственному полупроводнику, n-тип полупроводник.

In n-типа полупроводник, свободные электроны являются основными носителями заряда а дырки — неосновные носители заряда.Таким образом, бесплатно электроны переносят большую часть электрического тока в n-типе полупроводник.

Слой или область истощения

Область истощения область между полупроводниками p-типа и n-типа где отсутствуют подвижные носители заряда (свободные электроны и дырки). настоящее время. Эта область действует как барьер для электрического тока. Он противодействует потоку электронов из полупроводника n-типа и истечение дырок из полупроводника p-типа.

Для преодоления барьер обедненного слоя, нам нужно приложить напряжение, которое больше, чем барьерный потенциал обедненного слоя.

Если применяется напряжение больше, чем барьерный потенциал обеднения слой, электрический ток начинает течь.

Как свет Излучающий диод (светодиод) работает?

Светоизлучающий Диод (LED) работает только в режиме прямого смещения.Когда свет Излучающий диод (LED) смещен в прямом направлении, свободные электроны с n-стороны, а отверстия со стороны p сдвинуты к соединение.

Когда свободные электроны достигают стыка или области истощения, некоторые из свободных электроны рекомбинируют с дырками в положительных ионах. Мы знать, что положительные ионы имеют меньше электронов, чем протоны.Следовательно, они готовы принимать электроны. Таким образом, свободные электроны рекомбинируют с дырками в обедненной области. Аналогичным образом дырки с p-стороны рекомбинируют с электронами. в области истощения.

Из-за рекомбинация свободных электронов и дырок в обеднении регион, ширина области истощения уменьшается. В результате больше заряда перевозчики пересекут р-н соединение.

Часть заряда носители со стороны p и n будут пересекать p-n переход прежде, чем они рекомбинируют в области истощения. Например, некоторые свободные электроны из полупроводника n-типа пересекают p-n переход и рекомбинирует с дырками в полупроводнике p-типа. В аналогичным образом дырки из полупроводника p-типа пересекают p-n переход и рекомбинирует со свободными электронами в n-типе полупроводник.

Таким образом, рекомбинация имеет место как в области истощения, так и в р-типе и Полупроводник n-типа.

Свободные электроны в зоне проводимости выделяет энергию в виде света прежде, чем они рекомбинируют с дырками в валентной зоне.

В кремнии и германиевые диоды, большая часть энергии выделяется в виде тепла и излучаемого света слишком мало.

Однако в такие материалы, как арсенид галлия и фосфид галлия, испускаемые фотоны обладают достаточной энергией, чтобы производить интенсивные видимый свет.

Как светодиод излучает свет?

При внешнем напряжение приложено к валентности электронов, они получают достаточно энергии и нарушают связь с родительским атомом.Валентные электроны, которые разрывы связи с родительским атомом называются свободными электронами.

Когда валентность электрон покинул родительский атом, они оставляют пустое место в валентная оболочка, на которой ушел валентный электрон. Этот пустой пространство в валентной оболочке называется дырой.

Уровень энергии все валентные электроны почти одинаковы.Группировка ассортимента уровней энергии всех валентных электронов называется валентная полоса.

Аналогичным образом уровень энергии всех свободных электронов практически одинаков. Группировка диапазона уровней энергии всех свободных электронов называется зоной проводимости.

Уровень энергии свободных электронов в зоне проводимости высока по сравнению с уровень энергии валентных электронов или дырок в валентных группа.Следовательно, свободным электронам в зоне проводимости необходимо теряют энергию, чтобы рекомбинировать с дырками в валентная полоса.

Свободные электроны в зоне проводимости не задерживаются надолго. После короткий период свободные электроны теряют энергию в виде свет и рекомбинировать с дырками в валентной зоне. Каждый рекомбинация носителей заряда будет излучать некоторую световую энергию.

Потеря энергии свободные электроны или интенсивность излучаемого света зависит от запрещенная зона или энергетическая щель между зоной проводимости и валентная полоса.

Полупроводник устройство с большим запрещенным зазором излучает свет высокой интенсивности тогда как полупроводниковый прибор с малой запрещенной зоной излучает свет низкой интенсивности.

Другими словами, яркость излучаемого света зависит от материала используется для построения светодиода и прямого тока через ВЕЛ.

В нормальном кремнии диоды, энергетическая щель между зоной проводимости и валентной полоса меньше. Следовательно, электроны падают только на короткое расстояние. В результате высвобождаются фотоны с низкой энергией.Эта низкая энергия фотоны имеют низкую частоту, невидимую для человеческого глаза.

В светодиодах энергия зазор между зоной проводимости и валентной зоной очень велик, поэтому свободные электроны в светодиодах имеют большую энергию, чем свободные электроны в кремниевых диодах. Следовательно, свободные электроны попадают в большое расстояние. В результате фотоны высоких энергий выпущенный.Эти фотоны высокой энергии имеют высокую частоту, которая виден человеческим глазом.

Эффективность генерация света в светодиодах увеличивается с увеличением инжектируемого ток и при понижении температуры.

В светоизлучающем диоды, свет возникает за счет процесса рекомбинации. Рекомбинация носителей заряда происходит только при условие прямого смещения.Следовательно, светодиоды работают только в прямом направлении. условие смещения.

Когда светоизлучающий диод смещен в обратном направлении, свободные электроны (большинство носители) с n-стороны и дырки (мажоритарные носители) с p-сторона удаляется от стыка. В результате ширина область истощения увеличивается и нет рекомбинации заряда носители бывают. Таким образом, свет не производится.

Если обратное смещение напряжение, приложенное к светодиоду, сильно увеличено, устройство может также быть поврежденным.

Все диоды излучают фотоны или свет, но не все диоды излучают видимый свет. В материал в светодиодах выбирается таким образом, чтобы длина волны выпущенных фотонов попадает в видимую область часть светового спектра.

Светоизлучающий диоды можно включать и выключать с очень высокой скоростью 1 нс.

Светоизлучающий диод (LED) символ

Символ светодиода похож на обычный диод с p-n переходом, за исключением того, что он содержит стрелки, указывающие от диода, указывающие, что свет излучается диодом.

Доступно

светодиода в разных цветах. Наиболее распространенные цвета светодиодов: оранжевый, желтый, зеленый и красный.

Схема символ светодиода не отображает цвет света. В схематический символ одинаков для всех цветов светодиодов. Следовательно, это невозможно определить цвет светодиода по его условное обозначение.

светодиод строительство

Один из способов Используется для создания светодиода, чтобы нанести три полупроводниковых слоя на подложке.Три полупроводниковых слоя, нанесенные на Подложка — полупроводник n-типа, полупроводник p-типа и активная область. Активная область находится между Полупроводниковые слои n-типа и p-типа.

Когда светодиод горит вперед смещенные, свободные электроны из полупроводников и дырок n-типа из полупроводника p-типа подталкиваются к активному область.

Когда свободные электроны с n-стороны и дырки с p-стороны рекомбинируют с противоположным носители заряда (свободные электроны с дырками или дырки со свободными электронов) в активной области невидимый или видимый свет испускается.

В светодиодах большая часть носители заряда рекомбинируют в активной области. Таким образом, большинство свет излучается активной областью.Активная область также называется областью истощения.

Смещение светодиода

Безопасный форвард номинальное напряжение большинства светодиодов составляет от 1 В до 3 В и вперед номинальный ток от 200 мА до 100 мА.

Если напряжение применяется к светодиоду, находится в диапазоне от 1 В до 3 В, светодиод работает отлично потому что ток для приложенного напряжения находится в рабочий диапазон.Однако, если напряжение, приложенное к светодиоду, увеличился до значения более 3 вольт. Истощение область в светодиоде выходит из строя и электрический ток внезапно встает. Это внезапное повышение тока может разрушить устройство.

Чтобы избежать этого, мы нужно поставить резистор (R s ) последовательно со светодиодом. Резистор (R s ) должен быть помещен между источником напряжения (Vs) и светодиодом.

Резистор установлен между светодиодом и источником напряжения называется ограничением тока резистор. Этот резистор ограничивает дополнительный ток, который может разрушить светодиод. Таким образом, токоограничивающий резистор защищает светодиод. от повреждений.

Текущий текущий через светодиод математически записывается как

Где,

I F = Прямой ток

В S = Напряжение источника или напряжение питания

V D = падение напряжения на светодиоде

R S = резистор или токоограничивающий резистор

Падение напряжения — это количество напряжения, потраченного впустую, чтобы преодолеть область истощения барьер (который приводит к протеканию электрического тока).

Падение напряжения Светодиод составляет от 2 до 3 В, тогда как кремниевый или германиевый диод составляет 0,3 или 0,7 В.

Следовательно, чтобы Для работы светодиода нам нужно подать большее напряжение, чем кремний или германиевые диоды.

Светоизлучающий диоды потребляют больше энергии, чем кремниевые или германиевые диоды, чтобы работать.

Выход характеристики светодиода

Сумма выходной свет, излучаемый светодиодом, прямо пропорционален количество прямого тока, протекающего через светодиод.Более чем прямой ток, тем больше излучаемый выходной свет. График прямого тока в зависимости от выходного света показан в фигура.

Светодиоды видимого диапазона и невидимые светодиоды

светодиодов в основном делятся на два типа: видимые светодиоды и невидимые светодиоды.

Светодиод видимого диапазона тип светодиода, излучающего видимый свет.Эти светодиоды в основном используется для отображения или освещения, где используются светодиоды индивидуально без фотосенсоров.

Невидимый светодиод — это тип светодиода, излучающего невидимый свет (инфракрасный свет). Эти Светодиоды в основном используются с фотодатчиками, такими как фотодиоды.

Что определяет цвет светодиода?

Используемый материал для построения светодиода определяет его цвет.Другими словами, длина волны или цвет излучаемого света зависит от запрещенный зазор или энергетический зазор материала.

Разные материалы испускать разные цвета света.

Светодиоды из арсенида галлия излучают красный и инфракрасный свет.

Светодиоды из нитрида галлия излучают ярко-синий свет.

Светодиоды на иттриевом алюминиевом гранате излучают белый свет.

Светодиоды из фосфида галлия излучают красный, желтый и зеленый свет.

Алюминиевые светодиоды из нитрида галлия излучают ультрафиолетовый свет.

Светодиоды из фосфида алюминия-галлия излучают зеленый свет.

Преимущества Светодиод

  1. яркость света, излучаемого светодиодами, зависит от силы тока протекает через светодиод. Следовательно, яркость светодиода может быть легко управляется изменением силы тока.Это делает возможность работы светодиодных дисплеев в различных условиях окружающей среды условия освещения.
  2. Светодиоды потребляют мало энергии.
  3. Светодиоды
  4. очень дешевы и легко доступны.
  5. Светодиоды
  6. имеют малый вес.
  7. Меньший размер.
  8. Светодиоды
  9. имеют более длительный срок службы.
  10. светодиодов работает очень быстро.Их можно включать и выключать в очень меньше времени.
  11. Светодиоды
  12. не содержат токсичных материалов, таких как ртуть. в люминесцентных лампах.
  13. Светодиоды
  14. могут излучать разные цвета света.

Недостатки светодиодов

  1. светодиодов нужно больше мощности для работы, чем обычные диоды с p-n переходом.
  2. Световая отдача светодиодов низкая.

Приложения светодиодов

      Различные применения светодиодов следующие

        1. Системы охранной сигнализации
        2. Калькуляторы
        3. Картинные телефоны
        4. Светофоры
        5. Вычислительные цифровые
        6. Мультиметры
        7. Микропроцессоры
        8. Цифровые часы
        9. Автомобильные тепловые лампы
        10. Вспышки
        11. Авиационное освещение

        Типы диодов

        различные типы диодов следующие:

        1. стабилитрон диод
        2. Лавинный диод
        3. Фотодиод
        4. Свет Излучающий диод
        5. Лазер диод
        6. Туннель диод
        7. Шоттки диод
        8. Варактор диод
        9. P-N переходной диод
              .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.