Kaip LED veikia: kaip tai veikia

Išversta iš anglų santrumpa LEDreiškia "diodas, kuris skleidžia šviesą". Tai puslaidininkinis įtaisas, galintis elektros srovę paversti šviesos spinduliuote. Tai paprastas įrenginys, kurio konstrukcija yra gana skirtinga nuo įprastų apšvietimo produktų (kaitrinės lempos, išlydžio lempos, fluorescencinės lempos ir kt.).

Kaip veikia LED bus įdomu žinotivisi. Šis prietaisas neturi iš pradžių nepatikimų trapių konstrukcinių elementų ir stiklo lempos (skirtingai nuo kitų lempučių). Diodų kaina yra tokia maža, kad jis labai skiriasi nuo baterijų, kurios yra jų galios šaltinis. Tokių produktų populiarumas paaiškinamas daugybe veiksnių, įskaitant jų dizainą.

Istorija įvykio

Atsižvelgiant į klausimą, kodėl LED veikia,turėtų ištirti jų atsiradimo istoriją. Pirmą kartą tokį prietaisą sukūrė 1962 m. Mokslininkas N. Holonyakas. Tai buvo monochrominis raudonos šviesos diodas. Jis turėjo keletą trūkumų, tačiau pati technologija buvo pripažinta perspektyvia.

Dešimt metų po raudono diodo sukūrimopasirodė žalios ir geltonos veislės. Jie buvo naudojami kaip rodikliai daugelyje elektroninių prietaisų. Diodų šviesos srauto intensyvumas dėl mokslo raidos nuolat didėjo. 90-aisiais metais buvo sukurtas šviestuvas, kurio srauto efektyvumas 1 lumenas.

1993 m. S. Nakamura sukūrė pirmąjį mėlynąjį diodą, kuris buvo būdingas didelio ryškumo. Nuo šio momento tapo įmanoma sukurti bet kokį spalvų spektrą (įskaitant baltas). Technologija nuolat vystosi.

Prijungus mėlyną ir ultravioletinį spinduliusdiodai, gaunamas baltas fosforo apšvietimas. Jie palaipsniui pradėjo išstumti kaitrines lempas. Iki 2005 m. Diodai pagaminti su šviesos srautu iki 100 lm ir dar didesni. Plienas pradėjo gaminti baltą apšvietimą su skirtingais atspalviais (šiltas, šaltas).

LED įrenginys

Norėdami suprasti, kaip veikia taškinis šviesos diodas,reikia išsamiai apsvarstyti jo prietaisą. Optikos elektronikos pramonės plėtros ir energetikos departamento asociacijos atstovų nuomone, šis apšvietimo įrenginys netrukus taps populiariausias apšvietimo šaltinis paprastuose namuose, biuruose, įstaigose.

LED yra pagrįstas puslaidininkiukristalas. Jis perduoda elektros srovę tik viena kryptimi. Kristalas yra ant specialaus pagrindo. Jis nevykdo dabartinės. Kūnas apsaugo kristalą nuo išorinių veiksnių. Jis turi išėjimus kontaktų forma, taip pat optinę sistemą.

Padidinti tarnavimo laikąerdvė tarp plastiko lęšio ir paties kristalo buvo pilna skaidraus silikono komponento. Norėdami pašalinti perteklinę šilumą, naudojamas aliuminio pagrindas. Tai yra įprastas šiuolaikinio diodo įtaisas. Dirbant, jis išleidžia santykinai mažą šilumos kiekį. Tai taip pat yra įrenginio privalumas.

Veiklos principas

Atsižvelgiant į tai, kaip LED veikia, būtinaįsiskverbti į pagrindinį tokių prietaisų veikimo principą. Pateikto tipo prietaisas turi vieną elektronų skylių perėjimą. Taip yra dėl skirtingo šviestuvo sudedamųjų dalių laidumo principo. Vienas puslaidininkis turi elektronų perteklių, o kitame - pertekliniai skylės.

Lydinimo proceso naudojimas - pučiama medžiagaPraturtintas neigiamo krūvio nešikliais. Jei srovė naudojama puslaidininkių su priešingais įkrova sodrinimo vietoje, tai bus tiesioginis poslinkis. Per šių dviejų medžiagų perėjimą bus vykdoma elektros energija.

Tuo pačiu metu diodo kūne vyksta sintezėįkrovikliai su skirtingu elektros statusu. Kai susiduria skylės ir elektronai, išleidžiama tam tikra energija. Tai yra šviesos srauto kvantas. Jis vadinamas fotonu.

LED spalva

Kuriant diodus, skirtingipuslaidininkių medžiagos. Tai lemia spalvą, kuri išsiskiria dirbant pateiktą prietaisą. Įvairios medžiagos gali siųsti skirtingo ilgio bangas į kosmosą. Tai leidžia žmogaus akiai matyti tą ar tą matomo spektro spalvą.

Tyrinėdami klausimą, kaip LED veikia,apsvarstykite puslaidininkių medžiagas. Anksčiau šiems tikslams buvo naudojami galio fosfidas, trivietis GaAsP, AlGaAs junginiai. Tuo pačiu metu prietaisas gali išsiųsti į erdvę raudoną geltonai žalią šviesos srautą.

Dabartinė technologija yra naudojama tik dabarrodymo įrenginiams. Šiandien tokiems produktams naudojamas aliuminio indio-galio (AllnGaP) ir indium-nitrido galisas (InGaN). Jie atlaiko gana aukštą praeinamojo srovės, didelės drėgmės ir šildymo lygį. Galimas įvairių tipų šviesos diodų derinys.

Spalvų maišymas

Šiuolaikinės diodinės juostos gali gaminti skirtingusšviesos atspalviai. Vienas prietaisas gali pagaminti monotonią spalvą. Sukūrę daugkristalinį įrenginį, galima gauti daugybę skirtingų atspalvių. Kaip televizorius ar kompiuterio monitorius, diodas gali sukurti bet kokią RGB modelio spalvą (reiškia raudoną, žalią, mėlyną).

Tai yra paprastas principas, leidžiantis suprasti, kaip veikia RGB šviesos diodai. Naudodami šią technologiją galite sukurti balto apšvietimo. Norėdami tai padaryti, visos trys spalvos sumaišomos vienodomis dalimis.

Tačiau, be pateiktos technologijos,prijungus trumpojo bangos radiacijos diodą (ultravioletinę, mėlyną) kartu su geltonu fosforo tipo danga, gaunate baltą švytėjimą. Naudojant geltonos ir mėlynos fotonų derinį, rezultatas yra baltas švytėjimas.

Gamyba

Suprasti, kiek voltų dirbaLED, reikia apsvarstyti šių prietaisų gamybą. Visų pirma, reikėtų pažymėti, kad prietaisai, kurių matricos tipas yra RGB, yra brangesni nei liuminescentai. Ir pastarosios leidžia pasiekti aukštos kokybės apšvietimą.

Fosforo trūkumas yra mažesnisšviesos išvestis, taip pat skirtinga srauto spalva (temperatūra). Šis įrenginys senesnis nei šviesos diodas. Todėl abiejų eksploatavimo principų apšvietimo įtaisai yra parduodami. Sukurti diodų 2-4 vartojimo rodiklius gaminamas DC tipo įtampos (esant 50 mA srovės).

Norint sukurti aukštos kokybės apšvietimą, jums reikiaprietaisai tos pačios įtampos vartojimo, tačiau aukštesnio lygio srovė - 1 A. Jei vienas modulis diodai sujungti nuosekliai, bendras įtampos pasieks 12 arba 24 V.

Ryškumo stiprinimas

Atsižvelgiant į klausimą, kokia įtampaŠviesos diodai dirba, reikėtų pasakyti apie pateiktų prietaisų ryškumą. Tokių prietaisų galia siekia 60 mW. Jei tokie diodai yra įmontuoti vidutinio dydžio kūne, šviesos elementai turi būti nustatyti 15-20 vnt.

Diodai su padidėjusiu liuminescencijos ryškumu gali išlaikytiįsivaizduokite galingumą iki 240 vatų. Norint sukurti įprastą apšvietimą, šiems elementams reikės 4-8 vienetų. Parduodamas prietaisų, galinčių visiškai apšviesti patalpas, reklaminiai skydai, vitrinos ir kt ... Kai juostos yra sukurtas atlikti apšvietimo vidutinį arba mažą intensyvumą.

Prisijunkite pateiktą įrangąnaudojami atitinkamos galios valdymo blokai. Dėl spalvotų juostų galima naudoti valdiklius, kurie kontroliuoja ne tik apšvietimo intensyvumą, bet ir tonus bei prietaiso veikimo režimus.

Švytėjimo kontrolė

Yra daugybė galimybiųpateikta įranga. Yra baterijas (pvz., Žibintuvėlių) veikiantys šviesos diodai, tiekiami į stacionarų tinklą. Jie naudojami tiek vidiniam, tiek išoriniam darbui. Priklausomai nuo naudojimo sąlygų, pasirenkama atitinkama diodų apsaugos klasė.

Norėdami reguliuoti švytėjimą, maitinimo įtampa nėra sumažinta. Impulsų pločio moduliacija (PWM) naudojama norint sumažinti šviesos intensyvumą. Tokiu atveju įsigyjamas valdymo blokas.

Pateiktas metodas yra maitinimas į diodąimpulsų moduliuota srovė. Signalo dažnis siekia tūkstančius hertų. Pulso plotis ir pauzių intervalai gali skirtis. Galite valdyti prietaiso švytėjimą. Šiuo atveju diodas nebus išjungtas.

Ilgaamžiškumas

Diodai laikomi ilgalaikiais prietaisais. Taip yra dėl jų dizaino. Tačiau, jei šviesos diodai ant lempos neveikia, gali būti, kad jų veikimas pasibaigė. Tai gali lemti liuminescencija ir spalvos pasikeitimas.

Taip pat ekspertai pažymi, kad tarnavimo laikasMažo galingumo prietaisai yra daug ilgesni. Bet net šviesiausiose juostose ar lempose diodai garantuoja, kad dirbs 20-50 tūkstančių valandų. Kadangi jie neturi trapių konstrukcinių elementų, mechaniniai poveikiai greičiausiai nepakenks tokioms žiebtuvėlėms.

Ištyrus, kaip veikia LED, galima suprasti prietaiso konstrukcijos principą, jo veikimo charakteristikas. Ši įranga yra laikoma ateities kartos apšvietimo įrenginiu.