Как работи светодиодът: принципа на работа, устройството и функциите

Много потребители искат да знаят повече за LED устройствата, за работата на тези електрически уреди и за техните технологични характеристики. Това се дължи на популяризирането на LED осветлението като цяло. Такива елементи са полупроводникови продукти с електрон-дупчен преход, който позволява образуването на оптично излъчване.

Как се появява специфичната светлинна техника?

Преди да се разгледа принципът на светодиодите, се предлага да се проучи информация за начина, по който са създадени. Първото съобщение за възможността за излъчване на светлина с твърд диод принадлежи на един британски експериментатор. Той се връща през 1907 г., когато описва процеса на електролуминесценция. Експериментите са извършвани многократно в руската лаборатория, но след това те не придават голямо значение. През 1961 г. първата LED технология е патентована от американската компания. Оттогава процесите на развитие са усъвършенствани. И след известно време беше възможно да се освободи елемент с висока яркост за използване в телекомуникационната сфера.


За основните физически свойства

За да се разбере принципът на светодиода, е необходимо да се разбере, че всеки елемент е полупроводников диод, преобразуващ електричеството директно в светлинно излъчване. При преминаване на постоянен ток се осъществява пренасянето на електрони в определен район. В процеспреходът е преход към друго енергийно ниво с освобождаване на голямо количество светлинно лъчение. За получаване на различни цветови ефекти в полупроводниковия материал се въвеждат активни вещества. Най-често се използва монохроматично излъчване. При тази опция се използва определена дължина на вълната за всеки диод. Цветната гама може да се контролира.

Най-важните характеристики

Като се има предвид подробното устройство и принципа на LED, заслужава да се отбележат няколко характеристики. Излъчването на устройствата е в пряка зависимост от посоката на ъгъла, който зависи от конструкцията. Някои влияния върху интензивността на излъчването се осигуряват от:

  • материал, използван директно за защита на кристала;
  • инсталиран обектив.
  • Полупроводниковото устройство може да разпределя не само тясно изрязана, но и дифузна светлина. Режимът на околна температура може да повлияе на свойствата на светодиодите. Това зависи от тяхната яркост. Когато температурата се повиши, сиянието става мрачно и при понижаване става по-светло. В това отношение обхватът на действие е от особено значение. Високи изисквания се прилагат за продукти, предназначени за външна употреба. Той трябва да функционира правилно при високи температурни колебания. Яркостта на светлината по време на работа не трябва да се променя значително. Съвременните решения позволяват да се осигури нормално сияние, независимо от температурата на околната средаоколната среда.
    Принципът на действие на светодиода се основава на високоскоростни характеристики. Радиацията се появява в рамките на няколко секунди след директното въздействие на електрическия ток директно върху полупроводника. Произведените устройства могат да имат технологични различия, които ще зависят от обхвата на приложение.

    Светодиоди от вида DIP

    Полупроводниковите елементи от тази категория са продукти с ниско напрежение, поради което се използват главно за допълнително осветление. Те обикновено се определят като индикатори или основни източници в гирляндите. С появата на по-напреднали технологии, тяхното производство е намаляло значително.
    Принципът на работа на светодиода с ниска мощност е относително прост. Като основа, кутията е с цилиндрична форма. Изработен е от епоксидна смола. Във вътрешната част има специални заключения, вмъкнати в печатната платка. Закръгленият цилиндър ви позволява да създадете насочен светлинен поток. Излъчващият елемент във формата на кристал се намира на катода, който прилича на малка отметка. Той е свързан с анода с помощта на ултра тънка жица. Има продукти наведнъж с два или три кристала, които имат различни цветове. Ако е необходимо, контролерният чип се въвежда в кутията, която е необходима за контролиране на блясъка.
    За да се увеличи нивото на светлинния поток в такива светодиоди, започнаха да се правят четири изхода вместо два. Въпреки това, с тази опция, нагряването на кристала се е увеличило значително, което доведе доограничаване на приложното поле.

    Светлинни диоди като SMD

    Тези елементи имат по-широко означение, свързано с основните характеристики. Принципът на работа на светодиодите от този тип ви позволява да организирате покритието на различни формати. Фиксираните PCB полупроводникови устройства имат компактни размери, така че могат да се използват дори и в най-малките тела.

    Основната част на корпуса, на която е фиксиран кристалът, има висока топлопроводимост, така че разсейването на топлината се извършва ефективно. Обикновено между лещата и основния елемент има слой луминофор, който прави възможно неутрализирането на ултравиолетовите лъчи, както и задаването на определена цветова температура. При продукти с дифузно излъчване лещата не е инсталирана. Самият елемент във формата наподобява паралелепипед.

    Светодиоди от типа COB

    Подобни елементи са започнали да се използват за електрически крушки и фенери с мощен светодиод. Принципът на действие на продуктите остава същият, но в този случай на алуминиева основа десетки кристали се закрепват с помощта на диелектричен адхезивен състав. Получената матрица се обработва от един слой от фосфор, което води до светлинен източник с равномерно разпределение на основния поток. Една от разновидностите на технологията е възможността за разпределяне на голям брой кристали върху стъклена повърхност. По тази схема се произвеждат лампи с нажежаема жичка, в които основният източник е централното ядро ​​на стъклото, покрито с малки светодиоди и обработенофосфор.

    RGB технология

    RGB светодиодите са базирани на оптичния ефект, който ви позволява да получите различни цветови нюанси чрез смесване на трите основни компонента на панела. В една матрица едновременно има три кристала. Има няколко модификации на продукта, за да се адаптират към различни условия. Те са направени с общ катод или анод, а понякога и без такива (с шест основни извода).
    Най-често светлинната технология се използва за проектиране на билбордове, украса на сгради, рамкиране на мостове, архитектурни паметници и други конструкции. Принципът на многоцветния светодиод е идентичен. Въпреки това, проектните характеристики увеличават крайната цена на продуктите и усложняват схемата на свързване към електрическата мрежа.

    Основни спецификации

    Има няколко параметъра, които характеризират светодиодите.
  • Яркостта се изразява в единици интензитет на светлината. Тя е пропорционална на стойността, минаваща през полупроводниковия елемент на електрическия ток. С увеличаване на напрежението нивото на яркост се увеличава.
  • Силата на тока може да е пулсираща или постоянна. Тя може да варира в широк диапазон. Индикаторните устройства могат да имат ток от 20 mA, а едноволтовите - 300-400 mA.
  • Дължината на вълната влияе върху цветовата гама. Неговите измервания се правят в нанометри. Границите на вълните съответстват на основните компоненти на панела по необходимия начин.
  • Цветовата гама на освободеното лъчение варира с въвеждането наполупроводникови материали от химически активни вещества.

    Принцип на работа на LED драйвера

    За да се получи стабилизиран ток, се използва специално устройство, което се избира, като се вземат предвид следните параметри:
  • определена мощност;
  • Напрежение директно на изхода;
  • от номинален ток.
  • Инсталираните драйвери могат да бъдат линейни или импулсивни. Първият от тях е предназначен да осигури гладка стабилизация на електрическия ток при променливо напрежение. Импулсните устройства формират високочестотни имплементи в изходния канал. Те се различават по висок процент на ефективност. Все още има димерни драйвери, които осигуряват възможност за регулиране на яркостта на светенето на светодиодите. В следобедните часове интензивността на радиацията може да се намали до известна степен, като по този начин се пести ресурсът от полупроводникови продукти и електрическа енергия.

    Въпрос

    Сега принципът на светодиодите е станал ясен, но много потребители задават различни въпроси по тази тема.
  • Какви параметри влияят на живота на полупроводниково устройство? Има твърдение, че светодиодите са трайни, но това не е така. При висок ток, по време на работа, температурата се повишава, така че по-мощните устройства са по-склонни да се провалят.
  • Дали цветното предаване на светодиодите се влошава с течение на времето? При продължителна работа на устройствата има известна промяна в сянката, но в момента няма стандарти, които да ви позволят да го изразявате в количествено изражение.по отношение на
  • Дали устройството не е вредно за човешкото око? Няма информация за отрицателното влияние на полупроводниковите елементи в дадения момент.
  • Защо е необходимо да се стабилизира електрическият ток, преминаващ през светодиодното устройство? Дори малки промени в напрежението могат да доведат до колебания в яркостта.
  • Как може да се получи бяла светлина? Има три основни варианта. Първият включва смесване на компонентите на панела чрез RGB технология. Вторият вариант включва прилагане на три луминофора директно към повърхността на полупроводниково устройство, което излъчва светлина в ултравиолетовия обхват. В третия метод, луминофорът се прилага към син елемент.
  • В заключение

    В рамките на статията е възможно да се уточни принципът на работата на светодиода. За „манекените“ (хората, които не разбират съвременната LED технология) това вероятно ще бъде ценен водач. Той съдържа най-пълната информация за структурата и функционирането на модерните осветителни системи, които са много популярни.

    Свързани публикации