Gaismas diodes strauji nomaina kvēlspuldzes no gandrīz visām jomām, kur viņu pozīcijas šķita nesatricināmas. Pusvadītāju elementu konkurences priekšrocības izrādījās pārliecinošas: zemas izmaksas, ilgs kalpošanas laiks un, pats galvenais, augstāka efektivitāte. Ja lampām tas nepārsniedza 5%, tad daži LED ražotāji deklarē vismaz 60% no patērētās elektroenerģijas pārvēršanu gaismā. Šo apgalvojumu patiesums paliek uz tirgotāju sirdsapziņas, taču pusvadītāju elementu patēriņa īpašību straujā attīstība nav apšaubāma.
Saturs
Kas ir LED un kā tas darbojas
Gaismas diode (LED, LED) ir parasta pusvadītāju diode, izgatavots uz kristālu bāzes:
- gallija arsenīds, indija fosfīds vai cinka selenīds - optiskā diapazona emitētājiem;
- gallija nitrīds - ultravioletās sekcijas ierīcēm;
- svina sulfīds - elementiem, kas izstaro infrasarkanajā diapazonā.
Šo materiālu izvēle ir saistīta ar to, ka no tiem izgatavoto diožu p-n pāreja izstaro gaismu, kad tiek pielikts tiešais spriegums. Parastajām silīcija vai germānija diodēm šī īpašība ir ļoti vāja - praktiski nav spīduma.
Gaismas diodes emisija nav saistīta ar pusvadītāja elementa sildīšanas pakāpi, to izraisa elektronu pāreja no viena enerģijas līmeņa uz otru lādiņnesēju (elektronu un caurumu) rekombinācijas laikā. Rezultātā izstarotā gaisma ir monohromatiska.
Šāda starojuma iezīme ir ļoti šaurs spektrs, un ar gaismas filtriem ir grūti izvēlēties vēlamo krāsu. Un dažas spīduma krāsas (balta, zila) ar šo ražošanas principu ir nesasniedzamas. Tāpēc šobrīd ir plaši izplatīta tehnoloģija, kurā gaismas diodes ārējā virsma ir pārklāta ar fosforu, un tās mirdzumu ierosina p-n savienojuma starojums (kas var būt redzams vai atrodas UV diapazonā).
LED ierīce
Gaismas diode sākotnēji tika izkārtota tāpat kā parastā diode - p-n pāreja un divas izejas. Vienīgais korpuss izgatavots no caurspīdīga savienojuma vai izgatavots no metāla ar caurspīdīgu logu spīduma novērošanai. Bet viņi iemācījās iegult papildu elementus ierīces apvalkā. Piemēram, rezistori - lai ieslēgtu LED vajadzīgā sprieguma (12 V, 220 V) ķēdē bez ārējām caurulēm. Vai ģenerators ar dalītāju, lai izveidotu mirgojošus gaismu izstarojošus elementus. Tāpat korpusu sāka pārklāt ar luminoforu, kas spīd, kad tiek aizdedzināts p-n pāreja - šādi bija iespējams paplašināt LED iespējas.
Tendence uz pāreju uz bezsvina radioelementiem nav apieta gaismas diodes. SMD ierīces strauji ieņem apgaismojuma tirgu ar priekšrocībām ražošanas tehnoloģijā. Šādiem elementiem nav secinājumu. P-n savienojums ir uzstādīts uz keramikas pamatnes, piepildīts ar savienojumu un pārklāts ar fosforu. Spriegums tiek pielietots caur kontaktu paliktņiem.
Pašlaik apgaismes ierīces sāka aprīkot ar gaismas diodēm, kas ražotas, izmantojot COB tehnoloģiju. Tās būtība ir tāda, ka uz vienas plāksnes ir uzstādīti vairāki (no 2-3 līdz simtiem) p-n krustojumi, kas savienoti matricā. No augšas viss tiek ievietots vienā korpusā (vai tiek izveidots SMD modulis) un pārklāts ar fosforu. Šai tehnoloģijai ir lielas izredzes, taču maz ticams, ka tā pilnībā aizstās citas SD versijas.
Kāda veida gaismas diodes pastāv un kur tās tiek izmantotas
Optiskā diapazona gaismas diodes tiek izmantotas kā displeja elementi un kā apgaismes ierīces. Katrai specializācijai ir savas prasības.
Indikatora gaismas diodes
Indikatora gaismas diodes uzdevums ir parādīt ierīces stāvokli (barošanas avots, signalizācija, sensora darbība utt.). Šajā jomā plaši tiek izmantotas gaismas diodes ar p-n savienojuma mirdzumu. Nav aizliegts izmantot ierīces ar fosforu, bet no tā nav lielas jēgas.Šeit mirdzuma spilgtums nav pirmajā vietā. Prioritāte ir kontrasts un plašs skata leņķis. Izejas gaismas diodes (true hole) tiek izmantotas instrumentu paneļos, izejas gaismas diodes un SMD tiek izmantotas uz paneļiem.
Gaismas diodes
Gluži pretēji, apgaismojumam galvenokārt tiek izmantoti elementi ar fosforu. Tas ļauj iegūt pietiekamu gaismas atdevi un krāsas, kas ir tuvu dabiskai. Izvades gaismas diodes no šīs zonas praktiski izspiež SMD elementi. COB gaismas diodes tiek plaši izmantotas.
Atsevišķā kategorijā mēs varam atšķirt ierīces, kas paredzētas signālu pārraidīšanai optiskajā vai infrasarkanajā diapazonā. Piemēram, sadzīves tehnikas tālvadības pultīm vai drošības ierīcēm. Un UV diapazona elementus var izmantot kompaktiem ultravioletajiem avotiem (valūtu, bioloģisko materiālu detektori utt.).
Gaismas diožu galvenās īpašības
Tāpat kā jebkurai diodei, LED ir vispārīgas "diodes" īpašības. Ierobežojošie parametri, kuru pārsniegšana izraisa ierīces atteici:
- maksimālā pieļaujamā tiešā strāva;
- maksimālais pieļaujamais tiešais spriegums;
- maksimālais pieļaujamais reversais spriegums.
Pārējiem raksturlielumiem ir īpašs "LED" raksturs.
Mirdzoša krāsa
Mirdzuma krāsa - šis parametrs raksturo optiskā diapazona gaismas diodes. Apgaismes ķermeņos vairumā gadījumu balts ar dažādiem gaismas temperatūra. Indikatoriem var būt jebkura no redzamajām krāsām.
Viļņa garums
Šis parametrs zināmā mērā dublē iepriekšējo, taču ar diviem brīdinājumiem:
- ierīcēm IR un UV diapazonā nav redzamas krāsas, tāpēc tām šis raksturlielums ir vienīgais, kas raksturo starojuma spektru;
- šis parametrs vairāk attiecināms uz gaismas diodēm ar tiešu emisiju - elementi ar fosforu izstaro plašā joslā, tāpēc to viļņa garumu nevar viennozīmīgi raksturot (kāds viļņa garums var būt baltai krāsai?).
Tāpēc izstarotā viļņa viļņa garums ir diezgan informatīvs rādītājs.
Pašreizējais patēriņš
Patērētā strāva ir darba strāva, pie kuras starojuma spilgtums ir optimāls. Ja tas ir nedaudz pārsniegts, ierīce ātri neizdosies - un tā ir tā atšķirība no maksimāli pieļaujamā. Arī tā samazināšana nav vēlama – samazināsies starojuma intensitāte.
Jauda
Enerģijas patēriņš - šeit viss ir vienkārši. Pie līdzstrāvas tas ir vienkārši patērētās strāvas un pielietotā sprieguma reizinājums. Apgaismojuma tehnoloģiju ražotāji šajā koncepcijā ievieš neskaidrības, uz iepakojuma lielos skaitļos norādot līdzvērtīgu jaudu - kvēlspuldzes jaudu, kuras gaismas plūsma ir vienāda ar dotās lampas plūsmu.
Redzams cietais leņķis
Šķietamais cietais leņķis ir visvieglāk attēlots kā konuss, kas izplūst no gaismas avota centra. Šis parametrs ir vienāds ar šī konusa atvēršanas leņķi. Indikatora gaismas diodēm tas nosaka, kā trauksme būs redzama no ārpuses. Apgaismojuma elementiem gaismas plūsma ir atkarīga no tā.
Maksimālā gaismas intensitāte
Maksimālā gaismas intensitāte ierīces tehniskajos parametros ir norādīta kandelās. Bet praksē izrādījās ērtāk darboties ar gaismas plūsmas jēdzienu. Gaismas plūsma (lūmenos) ir vienāda ar gaismas intensitātes (kandelā) un šķietamā telpiskā leņķa reizinājumu.Divas gaismas diodes ar vienādu gaismas intensitāti nodrošina atšķirīgu apgaismojumu dažādos leņķos. Jo lielāks leņķis, jo lielāka ir gaismas plūsma. Tātad tas ir ērtāk apgaismojuma sistēmu aprēķināšanai.
Sprieguma kritums
Tiešā sprieguma kritums ir spriegums, kas nokrīt pāri LED, kad tas ir ieslēgts. To zinot, var aprēķināt nepieciešamo spriegumu, piemēram, lai atvērtu gaismu izstarojošo elementu virknes ķēdi.
Kā uzzināt, kādam spriegumam ir paredzēts LED
Vienkāršākais veids, kā noskaidrot gaismas diodes nominālo spriegumu, ir iepazīties ar atsauces literatūru. Bet, ja jūs saskaraties ar nezināmas izcelsmes ierīci bez marķējuma, varat to savienot ar regulējamu barošanas avotu un vienmērīgi paaugstināt spriegumu no nulles. Pie noteikta sprieguma gaismas diode mirgos spilgti. Tas ir elementa darba spriegums. Veicot šo pārbaudi, jāpatur prātā dažas lietas:
- pārbaudāmā ierīce var būt ar iebūvētu rezistoru un ir paredzēta pietiekami augstam spriegumam (līdz 220 V) - ne katram barošanas avotam ir šāds regulēšanas diapazons;
- LED starojums var atrasties ārpus redzamās spektra daļas (UV vai IR) - tad aizdegšanās brīdi nevar vizuāli noteikt (lai gan IR ierīces mirdzums dažos gadījumos ir redzams caur viedtālruņa kameru);
- elementu nepieciešams pieslēgt pie pastāvīga sprieguma avota, stingri ievērojot polaritāti, pretējā gadījumā ir viegli atspējot LED ar apgrieztu spriegumu, kas pārsniedz ierīces iespējas.
Ja nav pārliecības zināt elementa kontaktdakšu, labāk ir paaugstināt spriegumu līdz 3 ... 3,5 V, ja LED neiedegas, noņemiet spriegumu, mainiet avota polu savienojumu un atkārtojiet procedūru.
Kā noteikt gaismas diodes polaritāti
Ir vairākas metodes, kā noteikt vadu polaritāti.
- Bezsvina elementiem (ieskaitot COB) barošanas sprieguma polaritāte ir norādīta tieši uz korpusa - ar simboliem vai plūdmaiņām uz korpusa.
- Tā kā LED ir parasts p-n pāreja, to var izsaukt ar multimetru diodes pārbaudes režīmā. Dažiem testētājiem ir pietiekams mērīšanas spriegums, lai apgaismotu LED. Tad savienojuma pareizību var kontrolēt vizuāli ar elementa mirdzumu.
- Dažām CCCP ražotajām ierīcēm metāla korpusā katoda zonā bija atslēga (izvirzījums).
- Izvades elementiem katoda izeja ir garāka. Pamatojoties uz to, ir iespējams noteikt spraudni tikai nelodētiem elementiem. Lietotie LED vadi ir saīsināti un saliekti montāžai jebkādā veidā.
- Visbeidzot, uzziniet atrašanās vietu anods un katods varbūt tā pati metode kā LED sprieguma noteikšanai. Spīdēšana būs iespējama tikai tad, kad elements būs pareizi ieslēgts - katods uz avota mīnusu, anods uz plusu.
Tehnoloģiju attīstība nestāv uz vietas. Vēl pirms dažām desmitgadēm LED bija dārga rotaļlieta laboratorijas eksperimentiem. Tagad ir grūti iedomāties dzīvi bez viņa. Kas notiks tālāk - laiks rādīs.
Līdzīgi raksti:
