A LED-ek gyorsan lecserélik az izzólámpákat szinte minden területről, ahol pozícióik megingathatatlannak tűntek. A félvezető elemek versenyelőnyei meggyőzőnek bizonyultak: alacsony költség, hosszú élettartam, és ami a legfontosabb, nagyobb hatásfok. Ha a lámpáknál ez nem haladta meg az 5%-ot, akkor egyes LED-gyártók az elfogyasztott villamos energia legalább 60%-ának fénnyé történő átalakulásáról számolnak be. Ezen állítások valódisága a marketingesek lelkiismeretén marad, de a félvezető elemek fogyasztói tulajdonságainak gyors fejlődése kétségtelen.
Tartalom
Mi az a LED és hogyan működik
A fénykibocsátó dióda (LED, LED) egy hagyományos félvezető dióda, kristályok alapján készült:
- gallium-arzenid, indium-foszfid vagy cink-szelenid - az optikai tartományba tartozó emitterekhez;
- gallium-nitrid - az ultraibolya szakasz eszközeihez;
- ólom-szulfid - infravörös tartományban kibocsátó elemekhez.
Ezeknek az anyagoknak a megválasztása annak köszönhető, hogy a belőlük készült diódák p-n átmenete előremenő feszültség rákapcsolásakor fényt bocsát ki. A közönséges szilícium vagy germánium diódák esetében ez a tulajdonság nagyon gyengén fejeződik ki - gyakorlatilag nincs fény.
A LED emissziója nincs összefüggésben a félvezető elem felmelegedésének mértékével, azt az elektronok egyik energiaszintről a másikra való átmenete okozza a töltéshordozók (elektronok és lyukak) rekombinációja során. Az így kibocsátott fény monokromatikus.
Az ilyen sugárzás jellemzője a nagyon szűk spektrum, és nehéz kiválasztani a kívánt színt fényszűrőkkel. És a fény néhány színe (fehér, kék) ezzel a gyártási elvvel elérhetetlen. Ezért jelenleg elterjedt egy olyan technológia, amelynél a LED külső felületét foszfor borítja, és fényét p-n átmenetes sugárzás váltja ki (amely lehet látható vagy UV tartományban feküdhet).
LED készülék
A LED eredetileg ugyanúgy volt elrendezve, mint egy hagyományos dióda - p-n átmenet és két kimenet. Csak átlátszó keverékből vagy fémből készült tok, átlátszó ablakkal a ragyogás megfigyelésére. De megtanultak további elemeket beágyazni az eszköz héjába. Például, ellenállások - a LED bekapcsolásához a szükséges feszültségű (12 V, 220 V) áramkörbe külső csővezeték nélkül. Vagy egy generátor elválasztóval villogó fénykibocsátó elemek létrehozásához. Ezenkívül a házat fényporral borították, amely világít, amikor a p-n csomópont meggyullad - így lehetett bővíteni a LED képességeit.
Az ólommentes rádióelemekre való átállás tendenciája nem kerülte meg a LED-eket. Az SMD-eszközök gyorsan hódítanak a világítástechnikai piacon, a gyártástechnológia előnyeivel. Az ilyen elemeknek nincs következtetésük. A P-n csomópont kerámia alapra van felszerelve, keverékkel töltve és foszforral bevonva. A feszültség az érintkezőkön keresztül történik.
Jelenleg a világítóberendezéseket COB technológiával gyártott LED-ekkel kezdték felszerelni. Lényege, hogy egy lemezre több (2-3-tól több száz) p-n átmenetet szerelnek fel, mátrixba kapcsolva. Felülről mindent egyetlen házba helyeznek (vagy SMD modult alakítanak ki), és fényporral borítják. Ennek a technológiának nagy kilátásai vannak, de nem valószínű, hogy teljesen felváltja az SD más verzióit.
Milyen típusú LED-ek léteznek és hol használják őket
Az optikai tartomány LED-jeit kijelzőelemként és világítóeszközként használják. Minden szakterületnek megvannak a maga követelményei.
Jelző LED-ek
A visszajelző LED feladata a készülék állapotának kijelzése (tápellátás, riasztás, szenzor működése stb.). Ezen a területen széles körben használják a p-n átmeneten világító LED-eket. Nem tilos foszforos eszközöket használni, de nincs sok értelme.Itt nem a ragyogás fényereje van az első helyen. A prioritás a kontraszt és a széles betekintési szög. Kimeneti LED-ek (valódi lyuk) a műszerfalakon, a kimeneti LED-ek és az SMD a táblákon használatosak.
Világító LED-ek
A világításhoz éppen ellenkezőleg, főleg fényporos elemeket használnak. Ez lehetővé teszi, hogy elegendő fénykibocsátást és a természeteshez közeli színeket kapjon. Az erről a területről származó kivezető LED-eket az SMD elemek gyakorlatilag kinyomják. A COB LED-eket széles körben használják.
Külön kategóriában megkülönböztethetjük az optikai vagy infravörös tartományban jelek továbbítására tervezett eszközöket. Például háztartási gépek távirányítóihoz vagy biztonsági eszközökhöz. Az UV tartomány elemei pedig kompakt ultraibolya forrásokhoz használhatók (devizadetektorok, biológiai anyagok stb.).
A LED-ek főbb jellemzői
Mint minden diódának, a LED-nek is általános, "dióda" jellemzői vannak. Limit paraméterek, amelyek túllépése az eszköz meghibásodásához vezet:
- legnagyobb megengedett előremenő áram;
- maximális megengedett előremenő feszültség;
- legnagyobb megengedett fordított feszültség.
A fennmaradó jellemzők sajátos „LED” jellegűek.
Ragyogó szín
Világítás színe - ez a paraméter jellemzi az optikai tartomány LED-jeit. Világítótestekben a legtöbb esetben fehér különböző fényhőmérséklet. Az indikátorok a látható színek bármelyikével rendelkezhetnek.
Hullámhossz
Ez a paraméter bizonyos mértékig megismétli az előzőt, de két figyelmeztetéssel:
- az IR és UV tartományban lévő eszközöknek nincs látható színük, ezért számukra ez a jellemző az egyetlen, amely jellemzi a sugárzási spektrumot;
- ez a paraméter inkább a közvetlen emissziós LED-ekre vonatkozik - a fényporral rendelkező elemek széles sávban bocsátanak ki, így a hullámhosszuk nem jellemezhető egyértelműen (milyen hullámhossza lehet egy fehér színnek?).
Ezért a kibocsátott hullám hullámhossza meglehetősen informatív adat.
A jelenlegi felhasználás
A fogyasztott áram az az üzemi áram, amelynél a sugárzás fényereje optimális. Ha kissé túllépi, az eszköz nem fog gyorsan meghibásodni - és ez a különbség a maximálisan megengedetthez képest. Csökkentése szintén nem kívánatos - a sugárzás intenzitása csökken.
Erő
Energiafogyasztás - itt minden egyszerű. Egyenáramnál egyszerűen az elfogyasztott áram és a rákapcsolt feszültség szorzata. A világítástechnikai gyártók zavart keltenek ebbe a koncepcióba azzal, hogy a csomagoláson nagy számban feltüntetik az egyenértékű teljesítményt - egy izzólámpa teljesítményét, amelynek fényárama megegyezik egy adott lámpa fényáramával.
Látható térszög
A látszólagos térszög a legkönnyebben a fényforrás középpontjából kiinduló kúpként ábrázolható. Ez a paraméter egyenlő ennek a kúpnak a nyitási szögével. A jelző LED-ek esetében ez határozza meg, hogy a riasztás kívülről hogyan fog megjelenni. Világítóelemeknél a fényáram attól függ.
Maximális fényintenzitás
Az eszköz műszaki jellemzőiben a maximális fényerősség kandelában van feltüntetve. A gyakorlatban azonban kényelmesebbnek bizonyult a fényáram fogalmával való működés. A fényáram (lumenben) egyenlő a fényerősség (kandelában) és a látszólagos térszög szorzatával.Két azonos fényerősségű LED különböző szögekben eltérő megvilágítást ad. Minél nagyobb a szög, annál nagyobb a fényáram. Így kényelmesebb a világítási rendszerek kiszámításához.
Feszültségesés
Az előremenő feszültségesés az a feszültség, amely a LED-en átesik, amikor az be van kapcsolva. Ennek ismeretében ki lehet számítani, hogy mekkora feszültség szükséges például egy fénykibocsátó elemek soros láncának megnyitásához.
Hogyan lehet megtudni, milyen feszültségre van méretezve egy LED
A LED névleges feszültségének legegyszerűbb módja a referencia-irodalom tanulmányozása. De ha jelölés nélkül találkozik egy ismeretlen eredetű eszközzel, akkor csatlakoztathatja egy állítható áramforráshoz, és simán emelheti a feszültséget nulláról. Egy bizonyos feszültségnél a LED fényesen villog. Ez az elem üzemi feszültsége. Az ellenőrzés során néhány dolgot szem előtt kell tartani:
- a vizsgált eszköz lehet beépített ellenállással, és kellően magas feszültségre (220 V-ig) van kialakítva - nem minden áramforrás rendelkezik ilyen beállítási tartománysal;
- A LED-sugárzás a spektrum látható részén (UV vagy IR) kívül eshet - ekkor a gyulladás pillanata nem határozható meg vizuálisan (bár az IR-eszköz izzása bizonyos esetekben az okostelefon kameráján keresztül is látható);
- az elemet állandó feszültségforráshoz kell csatlakoztatni a polaritás szigorú betartásával, ellenkező esetben a LED-et könnyű letiltani olyan fordított feszültséggel, amely meghaladja az eszköz képességeit.
Ha nincs bizalom az elem kivezetésének ismeretében, jobb, ha a feszültséget 3 ... 3,5 V-ra emeli, ha a LED nem világít, távolítsa el a feszültséget, változtassa meg a forráspólusok bekötését, és ismételje meg a eljárást.
Hogyan határozzuk meg a LED polaritását
Számos módszer létezik a vezetékek polaritásának meghatározására.
- Az ólommentes elemeknél (beleértve a COB-t is) a tápfeszültség polaritása közvetlenül a házon van feltüntetve - szimbólumokkal vagy árapályokkal a héjon.
- Mivel a LED szabályos p-n átmenettel rendelkezik, dióda teszt üzemmódban multiméterrel hívható. Egyes teszterek mérési feszültsége elegendő a LED világításához. Ezután a csatlakozás helyessége vizuálisan ellenőrizhető az elem fényével.
- Néhány, a CCCP által fémtokban gyártott eszközön kulcs (kiemelkedés) volt a katód területén.
- A kimeneti elemeknél a katód kimenet hosszabb. Ezen az alapon csak a nem forrasztott elemeknél lehetséges a kivezetés meghatározása. A használt LED vezetékek lerövidítve és meghajlítva bármilyen módon rögzíthetők.
- Végül derítsd ki a helyet anód és katód talán ugyanaz a módszer, mint a LED feszültségének meghatározásánál. A ragyogás csak akkor lehetséges, ha az elem megfelelően be van kapcsolva - a katód a forrás mínuszához, az anód a pluszhoz.
A technológiai fejlődés nem áll meg. Néhány évtizeddel ezelőttig a LED drága játékszer volt a laboratóriumi kísérletekhez. Ma már nehéz elképzelni nélküle az életet. Hogy mi lesz ezután – az idő eldönti.
Hasonló cikkek:
