Μετάφραση από τα αγγλικά, η συντομογραφία LED είναι κυριολεκτικάσημαίνει «δίοδος που εκπέμπει φως». Αυτή είναι μια συσκευή ημιαγωγών ικανή να μετατρέπει το ηλεκτρικό ρεύμα σε ακτινοβολία φωτός. Πρόκειται για ένα απλό φωτιστικό, ο σχεδιασμός του οποίου διαφέρει αρκετά από τα προϊόντα φωτισμού που έχουμε συνηθίσει (λαμπτήρες πυρακτώσεως, εκκένωσης, λαμπτήρες φθορισμού κ.λπ.).
Πώς λειτουργεί το LED, θα είναι ενδιαφέρον να μάθετεστον καθένα. Αυτή η συσκευή δεν έχει εγγενώς αναξιόπιστα εύθραυστα δομικά στοιχεία και γυάλινη λάμπα (σε αντίθεση με άλλους λαμπτήρες). Το κόστος των διόδων είναι τόσο χαμηλό που δεν διαφέρει πολύ από τις μπαταρίες που χρησιμεύουν ως πηγή ενέργειας. Η δημοτικότητα τέτοιων προϊόντων οφείλεται σε διάφορους παράγοντες, συμπεριλαμβανομένου του σχεδιασμού τους.
Ιστορικό εμφάνισης
Λαμβάνοντας υπόψη γιατί λειτουργούν τα LED,πρέπει να μελετηθεί η ιστορία τους. Για πρώτη φορά, μια τέτοια συσκευή δημιουργήθηκε το 1962 από τον επιστήμονα N. Holonyak. Ήταν μια μονόχρωμη κόκκινη δίοδος λάμψης. Είχε μια σειρά από ελλείψεις, αλλά η ίδια η τεχνολογία αναγνωρίστηκε ως πολλά υποσχόμενη.
10 χρόνια μετά τη δημιουργία της κόκκινης διόδουεμφανίστηκαν πράσινες και κίτρινες ποικιλίες. Χρησιμοποιήθηκαν ως δείκτες σε πολλές ηλεκτρονικές συσκευές. Χάρη στις επιστημονικές εξελίξεις, η ένταση της φωτεινής ροής των διόδων αυξάνεται συνεχώς. Στη δεκαετία του '90, δημιουργήθηκε ένας φωτιστής με απόδοση ροής 1 lumen.
Το 1993 ο Σ.Ο Nakamura δημιούργησε την πρώτη μπλε δίοδο, η οποία χαρακτηριζόταν από υψηλή φωτεινότητα. Από εκείνη τη στιγμή κατέστη δυνατή η δημιουργία οποιουδήποτε χρώματος του φάσματος (συμπεριλαμβανομένου του λευκού). Η τεχνολογία έχει εξελιχθεί ακατάπαυστα.
Κατά τη σύνδεση μπλε και υπεριώδους τύπουδιόδους, λαμβάνεται ένας λευκός φωτιστής φωσφόρου. Άρχισαν να αντικαθιστούν σταδιακά τους λαμπτήρες πυρακτώσεως. Μέχρι το 2005, παράγονται δίοδοι με φωτεινή ροή έως και 100 lm και ακόμη υψηλότερη. Άρχισαν να παράγουν λευκά φωτιστικά με διαφορετικές αποχρώσεις (ζεστό, ψυχρό).
Συσκευή LED
Για να κατανοήσετε πώς λειτουργεί μια κουκκίδα LED,είναι απαραίτητο να εξετάσετε τη συσκευή του λεπτομερώς. Αυτή η συσκευή φωτισμού, σύμφωνα με εκπροσώπους της Ένωσης για την Ανάπτυξη της Οπτοηλεκτρονικής Βιομηχανίας και του Υπουργείου Ενέργειας, θα γίνει σύντομα η πιο δημοφιλής πηγή φωτισμού σε συνηθισμένα σπίτια, γραφεία και ιδρύματα.
Το LED έχει βάση ημιαγωγούκρύσταλλο. Περνάει ρεύμα μόνο προς μία κατεύθυνση. Ο κρύσταλλος βρίσκεται σε ειδικό υπόστρωμα. Δεν μεταφέρει ηλεκτρισμό. Το περίβλημα προστατεύει τον κρύσταλλο από εξωτερικές επιρροές. Διαθέτει εξόδους σε μορφή επαφών, καθώς και οπτικό σύστημα.
Για να αυξήσετε τη διάρκεια ζωήςόργανο, ο χώρος μεταξύ του πλαστικού φακού και του ίδιου του κρυστάλλου γέμισε με ένα διαφανές εξάρτημα σιλικόνης. Για την απομάκρυνση της υπερβολικής θερμότητας χρησιμοποιείται βάση αλουμινίου. Αυτή είναι μια κοινή συσκευή μιας σύγχρονης διόδου. Κατά τη λειτουργία, παράγει σχετικά μικρή ποσότητα θερμότητας. Αυτό είναι επίσης ένα πλεονέκτημα της συσκευής.
Αρχή λειτουργίας
Λαμβάνοντας υπόψη τον τρόπο λειτουργίας του LED, είναι απαραίτητονα κατανοήσουν τη βασική αρχή λειτουργίας τέτοιων συσκευών. Η συσκευή του παρουσιαζόμενου τύπου έχει μία μετάβαση ηλεκτρονίου-οπής. Αυτό οφείλεται στη διαφορετική αρχή της αγωγιμότητας των εξαρτημάτων του φωτιστικού. Ο ένας ημιαγωγός έχει πλεόνασμα ηλεκτρονίων και ο άλλος πλεόνασμα οπών.
Μέσω της διαδικασίας κράματος, το διάτρητο υλικόεμπλουτισμένο με φορείς αρνητικού φορτίου. Εάν εφαρμοστεί ρεύμα στον τόπο εμπλουτισμού ημιαγωγών με αντίθετα φορτία, θα προκύψει μια προκατάληψη προς τα εμπρός. Η ηλεκτρική ενέργεια θα τρέξει μέσω της μετάβασης αυτών των δύο υλικών.
Σε αυτή την περίπτωση, πραγματοποιείται σύντηξη στη θήκη της διόδου.φορείς φορτίου με διαφορετικές ηλεκτρικές καταστάσεις. Όταν συγκρούονται οπές και ηλεκτρόνια, απελευθερώνεται ένα ορισμένο ποσό ενέργειας. Αυτό είναι ένα κβάντο φωτεινής ροής. Ονομάζεται φωτόνιο.
Χρώμα LED
Κατά τη δημιουργία διόδων, διάφοραυλικά ημιαγωγών. Αυτό καθορίζει το χρώμα που εκπέμπει η αντιπροσωπευόμενη συσκευή κατά τη λειτουργία. Διαφορετικά υλικά είναι ικανά να στέλνουν κύματα διαφορετικού μήκους κύματος στο διάστημα. Αυτό επιτρέπει στο ανθρώπινο μάτι να δει ένα ή άλλο χρώμα του ορατού φάσματος.
Όταν μελετάτε το ερώτημα πώς λειτουργεί ένα LED, θα πρέπειεξετάστε τα υλικά ημιαγωγών. Προηγουμένως, το φωσφίδιο του γαλλίου, οι τριμερείς ενώσεις GaAsP, AlGaAs χρησιμοποιούνταν για τέτοιους σκοπούς. Σε αυτή την περίπτωση, η συσκευή θα μπορούσε να στείλει μια κόκκινη, κιτρινοπράσινη ροή φωτός στο διάστημα.
Η παρουσιαζόμενη τεχνολογία χρησιμοποιείται επί του παρόντος μόνογια συσκευές ενδείξεων. Σήμερα, για τέτοια προϊόντα χρησιμοποιούνται αλουμίνιο ινδίου γαλλίου (AllnGaP) και νιτρίδιο γαλλίου ινδίου (InGaN). Αντέχουν σε αρκετά υψηλό επίπεδο διερχόμενου ρεύματος, υψηλά επίπεδα υγρασίας και θερμότητας. Είναι δυνατός ένας συνδυασμός LED διαφορετικών τύπων.
ανάμειξη χρωμάτων
Οι σύγχρονες ταινίες διόδου μπορούν να παράγουν διαφορετικάανοιχτόχρωμες αποχρώσεις. Ένα εξάρτημα μπορεί να παράγει ένα μονότονο χρώμα. Κατά τη δημιουργία μιας συσκευής πολλαπλών τσιπ, είναι δυνατό να αποκτήσετε έναν τεράστιο αριθμό διαφορετικών αποχρώσεων. Όπως μια οθόνη τηλεόρασης ή υπολογιστή, μια δίοδος μπορεί να δημιουργήσει οποιοδήποτε χρώμα χρησιμοποιώντας το μοντέλο RGB (σημαίνει κόκκινο, πράσινο, μπλε).
Αυτή είναι μια απλή αρχή για να κατανοήσετε πώς λειτουργούν τα LED RGB. Με αυτή την τεχνολογία μπορεί να δημιουργηθεί και λευκός φωτισμός. Για να γίνει αυτό, και τα τρία χρώματα αναμειγνύονται σε ίσες αναλογίες.
Ωστόσο, εκτός από την τεχνολογία που παρουσιάζεται, είναι δυνατό νααποκτήστε μια λευκή λάμψη όταν συνδέετε μια δίοδο ακτινοβολίας βραχέων κυμάτων (υπεριώδη, μπλε) μαζί με μια κίτρινη επίστρωση τύπου φωσφόρου. Ο συνδυασμός κίτρινων και μπλε φωτονίων έχει ως αποτέλεσμα μια λευκή λάμψη.
Παραγωγή
Για να καταλάβετε πόσα βολτ λειτουργούνLED, είναι απαραίτητο να εξεταστεί η παραγωγή αυτών των συσκευών. Πρώτα απ 'όλα, πρέπει να σημειωθεί ότι οι συσκευές με μήτρα τύπου RGB είναι πιο ακριβές από τις luminoforms. Επιπλέον, τα τελευταία σας επιτρέπουν να επιτύχετε φωτισμό υψηλής ποιότητας.
Το μειονέκτημα των φωσφόρων είναι το μικρότεροαπόδοση φωτός, καθώς και διαφορετικός χρωματισμός (θερμοκρασία) του ρεύματος. Αυτή η συσκευή γερνάει πιο γρήγορα από ένα LED. Ως εκ τούτου, πωλούνται συσκευές φωτισμού και των δύο αρχών λειτουργίας. Για τη δημιουργία δεικτών, παράγονται δίοδοι με κατανάλωση 2-4 V τάσης σταθερού τύπου (σε ρεύμα 50 mA).
Για να δημιουργήσετε πλήρη φωτισμό, χρειάζεστεσυσκευές με την ίδια κατανάλωση τάσης, αλλά υψηλότερο επίπεδο ρεύματος - έως 1 A. Εάν οι δίοδοι συνδέονται σε σειρά σε μία μονάδα, η συνολική τάση θα φτάσει τα 12 ή 24 V.
Αύξηση φωτεινότητας
Λαμβάνοντας υπόψη το ερώτημα ποια τάσηΤα LED λειτουργούν, θα πρέπει να ειπωθεί για την αύξηση της φωτεινότητας των παρουσιαζόμενων συσκευών. Η ισχύς τέτοιων συσκευών φτάνει τα 60 mW. Εάν τοποθετηθούν τέτοιες δίοδοι σε μεσαίου μεγέθους θήκη, θα χρειαστεί να εγκατασταθούν 15-20 ελαφριά στοιχεία.
Οι δίοδοι με αυξημένη φωτεινότητα της λάμψης μπορούν να μεταφερθούνισχύς έως 240 watt. Για να εξασφαλιστεί ο κανονικός φωτισμός, τέτοια στοιχεία απαιτούν 4-8 τεμάχια. Στην πώληση υπάρχουν συσκευές που μπορούν να φωτίσουν πλήρως δωμάτια, υπαίθριες διαφημίσεις, βιτρίνες καταστημάτων κ.λπ. Ορισμένες ταινίες έχουν δημιουργηθεί για να εκτελούν φωτισμό μέσης ή χαμηλής έντασης.
Για να συνδέσετε τον παρουσιαζόμενο εξοπλισμόχρησιμοποιήστε μονάδες ελέγχου κατάλληλης ισχύος. Για τις χρωματιστές κορδέλες, είναι δυνατή η χρήση ελεγκτών που ελέγχουν όχι μόνο την ένταση του φωτισμού, αλλά και ορίζουν τις αποχρώσεις και τους τρόπους λειτουργίας της συσκευής.
Έλεγχος λάμψης
Υπάρχει ένας τεράστιος αριθμός επιλογώνπαρουσιαζόμενος εξοπλισμός. Υπάρχουν LED που λειτουργούν με μπαταρία (για παράδειγμα, σε φακούς) που τροφοδοτούνται από ένα σταθερό δίκτυο. Χρησιμοποιούνται τόσο για εσωτερική όσο και για εξωτερική εργασία. Ανάλογα με τις συνθήκες εφαρμογής, επιλέγεται η κατάλληλη κατηγορία προστασίας της διόδου.
Για να ρυθμίσετε τη φωτεινότητα της λάμψης, η τάση τροφοδοσίας δεν μειώνεται. Για να μειωθεί η ένταση της λάμψης, χρησιμοποιείται διαμόρφωση πλάτους παλμού (PWM). Σε αυτή την περίπτωση, αγοράζεται μια μονάδα ελέγχου.
Η παρουσιαζόμενη μέθοδος συνίσταται στην εφαρμογή στη δίοδοπαλμικό ρεύμα. Η συχνότητα του σήματος φτάνει τα χιλιάδες Hertz. Το πλάτος των παλμών και τα διαστήματα παύσεων μπορούν να αλλάξουν. Σε αυτή την περίπτωση, μπορείτε να ελέγξετε τη λάμψη της συσκευής. Η δίοδος σε αυτή την περίπτωση δεν θα σβήσει.
Μακροζωία
Οι δίοδοι θεωρούνται ανθεκτικές συσκευές.Αυτό οφείλεται στον σχεδιασμό τους. Ωστόσο, εάν τα LED στη λάμπα δεν λειτουργούν, μπορεί να έχουν λήξει. Αυτό μπορεί να προσδιοριστεί από τον κορεσμό της λάμψης και την αλλαγή στο χρώμα.
Οι ειδικοί σημειώνουν επίσης ότι η διάρκεια ζωήςοι συσκευές χαμηλής κατανάλωσης είναι πολύ μεγαλύτερες. Αλλά ακόμη και στις πιο φωτεινές ταινίες ή λαμπτήρες, οι δίοδοι είναι εγγυημένο να λειτουργούν 20-50 χιλιάδες ώρες. Δεδομένου ότι δεν έχουν εύθραυστα δομικά στοιχεία, οι μηχανικές κρούσεις είναι πιο πιθανό να μην βλάψουν τέτοιους φωτιστές.
Έχοντας μελετήσει πώς λειτουργεί το LED, μπορείτε να κατανοήσετε την αρχή της συσκευής αυτής της συσκευής, καθώς και τα χαρακτηριστικά απόδοσης της. Αυτός ο εξοπλισμός θεωρείται ότι είναι οι φωτιστές της επόμενης γενιάς.
