Traducido del inglés, la abreviatura LED literalmentesignifica "diodo que emite luz". Es un dispositivo semiconductor capaz de convertir corriente eléctrica en radiación luminosa. Este es un dispositivo simple, cuyo diseño es bastante diferente de los productos de iluminación habituales (lámparas incandescentes, lámparas de descarga, lámparas fluorescentes, etc.).
Cómo funciona el LED, será interesante sabera cada. Este dispositivo no tiene elementos estructurales frágiles inherentemente poco fiables y una bombilla de vidrio (a diferencia de otras lámparas). El costo de los diodos es tan bajo que no es muy diferente de las baterías que sirven como fuente de energía. La popularidad de estos productos se debe a varios factores, incluido su diseño.
Historia de ocurrencia
Teniendo en cuenta por qué funcionan los LED,se debe estudiar la historia de su aparición. Por primera vez, un dispositivo de este tipo fue creado en 1962 por el científico N. Holonyak. Era un diodo rojo monocromático. Tenía una serie de desventajas, pero la tecnología en sí se consideraba prometedora.
10 años después de la creación del diodo rojoAparecieron variedades verdes y amarillas. Se utilizaron como indicadores en muchos dispositivos electrónicos. La intensidad del flujo luminoso de diodos ha aumentado constantemente debido a los avances científicos. En los años 90 se desarrolló un iluminador con una eficiencia de flujo de 1 lumen.
En 1993 S.Nakamura creó el primer diodo azul, que se caracterizó por un alto brillo. A partir de este momento fue posible crear cualquier color del espectro (incluido el blanco). La tecnología ha evolucionado sin descanso.
Cuando se combina con el tipo azul y ultravioletadiodos, se obtiene un iluminador de fósforo blanco. Comenzaron a reemplazar gradualmente las lámparas incandescentes. En 2005, se produjeron diodos con un flujo luminoso de hasta 100 lúmenes e incluso más. Comenzaron a producir luminarias blancas con diferentes tonalidades (cálidas, frías).
Dispositivo LED
Para comprender cómo funciona un LED puntual,es necesario considerar en detalle su estructura. Este dispositivo de iluminación, según representantes de la Asociación para el Desarrollo de la Industria Optoelectrónica y el Departamento de Energía, pronto se convertirá en la fuente de iluminación más demandada en hogares, oficinas e instituciones comunes.
El LED se basa en un semiconductor.cristal. Pasa corriente eléctrica en una sola dirección. El cristal está ubicado sobre un sustrato especial. No conduce corriente. El estuche protege el cristal de influencias externas. Tiene salidas en forma de contactos, además de un sistema óptico.
Para aumentar la vida útilinstrumento, el espacio entre la lente de plástico y el cristal mismo se llenó con un componente de silicona transparente. Se utiliza una base de aluminio para disipar el exceso de calor. Este es un dispositivo común de un diodo moderno. Emite relativamente poco calor durante el funcionamiento. Esto también es una ventaja del dispositivo.
Principio de operación
Teniendo en cuenta cómo funciona un LED, es necesariocomprender el principio básico de funcionamiento de dichos dispositivos. El dispositivo del tipo presentado tiene una unión de hueco de electrones. Esto se debe al principio de conductividad diferente de los componentes del iluminador. Un semiconductor tiene un exceso de electrones y el otro tiene un exceso de huecos.
Mediante proceso de aleación, material perforadoenriquecido con portadores de carga negativa. Si se aplica una corriente en el lugar de enriquecimiento de semiconductores con cargas opuestas, se obtiene un sesgo directo. La electricidad pasará por la transición de estos dos materiales.
En este caso, la fusión ocurre en la caja del diodo.portadores de carga con diferente estado eléctrico. Cuando los huecos y los electrones chocan, se libera una cierta cantidad de energía. Este es un cuanto de flujo luminoso. Se llama fotón.
Color del LED
Al crear diodos, variosmateriales semiconductores. Esto determina el color que emite el dispositivo presentado cuando está en funcionamiento. Diferentes materiales son capaces de enviar ondas de diferentes longitudes al espacio. Esto permite que el ojo humano vea un color particular en el espectro visible.
Al estudiar la cuestión de cómo funciona el LED, uno deberíaconsidere los materiales semiconductores. Anteriormente, el fosfuro de galio, compuestos triples GaAsP, AlGaAs se usaban para tales fines. En este caso, el dispositivo podría enviar un flujo de luz rojo, amarillo-verde al espacio.
La tecnología presentada se utiliza actualmente solopara dispositivos indicadores. Hoy en día, el indio, galio, aluminio (AllnGaP) y el nitruro de indio y galio (InGaN) se utilizan para tales productos. Pueden soportar un nivel bastante alto de paso de corriente, alta humedad y calentamiento. Es posible una combinación de diferentes tipos de LED.
Mezcla de colores
Las tiras de diodos modernas pueden producir diferentessombras de flujo luminoso. Un dispositivo puede producir un color monótono. Al crear un dispositivo de varios chips, es posible obtener una gran cantidad de tonos diferentes. Como un televisor o un monitor de computadora, un diodo puede crear cualquier color usando el modelo RGB (significa rojo, verde, azul).
Este es un principio simple para comprender cómo funcionan los LED RGB. También se puede crear iluminación blanca utilizando esta tecnología. Para hacer esto, los tres colores se mezclan en proporciones iguales.
Sin embargo, además de la tecnología presentada, puedeobtienen un brillo blanco cuando un diodo de radiación de longitud de onda corta (ultravioleta, azul) se conecta junto con un revestimiento amarillo de tipo fósforo. Cuando se combinan fotones de amarillo y azul, el resultado es un resplandor blanco.
Producción
Para entender cuántos voltios funcionanLED, debe considerar la fabricación de estos dispositivos. En primer lugar, cabe señalar que los dispositivos con matriz RGB son más caros que los fósforos. Además, estos últimos le permiten lograr una iluminación de alta calidad.
La desventaja de los fósforos es menor.salida de luz, así como diferente flujo de color (temperatura). Este dispositivo envejece más rápido que un LED. Por lo tanto, están a la venta dispositivos de iluminación de ambos principios operativos. Para crear indicadores, los diodos se producen con un consumo de voltaje de 2-4 V CC (a una corriente de 50 mA).
Para crear una iluminación completa, necesitadispositivos con el mismo consumo de voltaje, pero un nivel de corriente más alto, hasta 1 A. Si los diodos están conectados en serie en un módulo, el voltaje total alcanzará los 12 o 24 V.
Mejora del brillo
Considerando la pregunta de qué voltajeLos LED funcionan, se debe decir sobre el aumento del brillo de los dispositivos presentados. La potencia de tales dispositivos alcanza los 60 mW. Si tales diodos se instalan en una caja de tamaño mediano, será necesario instalar de 15 a 20 elementos de luz.
Los diodos con brillo mejorado se pueden llevar enautoalimentación hasta 240 vatios. Para proporcionar una iluminación normal, dichos elementos necesitarán 4-8 piezas. Hay dispositivos a la venta que pueden iluminar completamente habitaciones, publicidad exterior, escaparates, etc. Algunas cintas se crean para realizar retroiluminación de intensidad media o baja.
Para conectar el equipo presentadoutilice unidades de control de capacidad adecuada. Para las cintas de colores, es posible utilizar controladores que controlan no solo la intensidad de la iluminación, sino que también configuran las sombras y los modos de funcionamiento del dispositivo.
Control de resplandor
Hay una gran cantidad de opciones.Equipo presentado. Hay LED que funcionan con baterías (por ejemplo, en linternas), alimentados por una red fija. Se utilizan tanto para trabajos internos como externos. La clase de protección de diodo adecuada se selecciona según las condiciones de aplicación.
Para ajustar el brillo del resplandor, no se reduce la tensión de alimentación. Para reducir la intensidad del brillo, se usa modulación de ancho de pulso (PWM). En este caso, se compra una unidad de control.
El método presentado consiste en alimentar el diodoCorriente modulada por pulsos. En este caso, la frecuencia de la señal alcanza los miles de hercios. Se puede cambiar el ancho de los pulsos y los intervalos de pausa. En este caso, puede controlar el brillo del dispositivo. En este caso, el diodo no se apagará.
Longevidad
Los diodos se consideran dispositivos duraderos.Esto se debe a su diseño. Sin embargo, si los LED de la lámpara no funcionan, es posible que hayan expirado. Esto se puede determinar por la saturación del brillo y el cambio de color.
Además, los expertos señalan que la vida útilLos dispositivos de baja potencia son mucho más largos. Pero incluso en las cintas o lámparas más brillantes, se garantiza que los diodos funcionarán de 20 a 50 mil horas. Dado que no tienen elementos estructurales frágiles, es más probable que la tensión mecánica no dañe a dichos iluminadores.
Habiendo estudiado cómo funciona el LED, puede comprender el principio de este dispositivo, así como sus características operativas. Este equipo está considerado como los iluminadores de próxima generación.
