Τα LED αντικαθιστούν γρήγορα τους λαμπτήρες πυρακτώσεως σχεδόν από όλους τους τομείς όπου οι θέσεις τους έμοιαζαν ακλόνητες. Τα ανταγωνιστικά πλεονεκτήματα των στοιχείων ημιαγωγών αποδείχθηκαν πειστικά: χαμηλό κόστος, μεγάλη διάρκεια ζωής και, το πιο σημαντικό, υψηλότερη απόδοση. Εάν για τους λαμπτήρες δεν ξεπερνούσε το 5%, τότε ορισμένοι κατασκευαστές LED δηλώνουν τη μετατροπή σε φως τουλάχιστον του 60% της ηλεκτρικής ενέργειας που καταναλώνεται. Η ακρίβεια αυτών των δηλώσεων παραμένει στη συνείδηση των εμπόρων, αλλά η ταχεία ανάπτυξη των καταναλωτικών ιδιοτήτων των στοιχείων ημιαγωγών είναι αναμφισβήτητη.
Περιεχόμενο
Τι είναι το LED και πώς λειτουργεί
Η δίοδος εκπομπής φωτός (LED, LED) είναι μια συμβατική δίοδος ημιαγωγών, κατασκευασμένο με βάση κρυστάλλους:
- αρσενίδιο του γαλλίου, φωσφίδιο του ινδίου ή σεληνιούχο ψευδάργυρο - για εκπομπούς της οπτικής περιοχής.
- νιτρίδιο γαλλίου - για συσκευές του τμήματος υπεριώδους.
- θειούχο μόλυβδο - για στοιχεία που εκπέμπουν στην υπέρυθρη περιοχή.
Η επιλογή αυτών των υλικών οφείλεται στο γεγονός ότι η σύνδεση p-n των διόδων που κατασκευάζονται από αυτά εκπέμπει φως όταν εφαρμόζεται μια τάση προς τα εμπρός. Για τις συνηθισμένες διόδους πυριτίου ή γερμανίου, αυτή η ιδιότητα εκφράζεται πολύ ασθενώς - πρακτικά δεν υπάρχει λάμψη.
Η εκπομπή του LED δεν σχετίζεται με τον βαθμό θέρμανσης του στοιχείου ημιαγωγού, προκαλείται από τη μετάβαση ηλεκτρονίων από το ένα επίπεδο ενέργειας στο άλλο κατά τον ανασυνδυασμό φορέων φορτίου (ηλεκτρόνια και οπές). Το φως που εκπέμπεται ως αποτέλεσμα είναι μονόχρωμο.
Ένα χαρακτηριστικό μιας τέτοιας ακτινοβολίας είναι ένα πολύ στενό φάσμα και είναι δύσκολο να επιλέξετε το επιθυμητό χρώμα με φίλτρα φωτός. Και μερικά χρώματα της λάμψης (λευκό, μπλε) με αυτήν την κατασκευαστική αρχή είναι απρόσιτα. Επομένως, επί του παρόντος, είναι ευρέως διαδεδομένη μια τεχνολογία στην οποία η εξωτερική επιφάνεια του LED καλύπτεται με φώσφορο και η λάμψη του ξεκινά από την ακτινοβολία σύνδεσης p-n (η οποία μπορεί να είναι ορατή ή να βρίσκεται στην περιοχή UV).
Συσκευή LED
Το LED ήταν αρχικά τοποθετημένο με τον ίδιο τρόπο όπως μια συμβατική δίοδος - μια διασταύρωση p-n και δύο έξοδοι. Μοναδική θήκη από διάφανη ένωση ή από μέταλλο με διάφανο παράθυρο για παρατήρηση της λάμψης. Όμως έμαθαν να ενσωματώνουν πρόσθετα στοιχεία στο κέλυφος της συσκευής. Για παράδειγμα, αντιστάσεις - για να ανάψετε το LED στο κύκλωμα της απαιτούμενης τάσης (12 V, 220 V) χωρίς εξωτερικές σωληνώσεις. Ή μια γεννήτρια με διαχωριστικό για τη δημιουργία στοιχείων που εκπέμπουν φως που αναβοσβήνουν. Επίσης, η θήκη άρχισε να καλύπτεται με φώσφορο, ο οποίος λάμπει όταν αναφλέγεται η διασταύρωση p-n - έτσι ήταν δυνατό να επεκταθούν οι δυνατότητες του LED.
Η τάση για μετάβαση σε ραδιοστοιχεία χωρίς μόλυβδο δεν έχει παρακάμψει τα LED. Οι συσκευές SMD κατακτούν γρήγορα την αγορά φωτισμού, με πλεονεκτήματα στην τεχνολογία παραγωγής. Τέτοια στοιχεία δεν έχουν συμπεράσματα. Η ένωση P-n είναι τοποθετημένη σε κεραμική βάση, γεμάτη με ένωση και επικαλυμμένη με φώσφορο. Η τάση εφαρμόζεται μέσω μαξιλαριών επαφής.
Επί του παρόντος, οι συσκευές φωτισμού άρχισαν να εξοπλίζονται με LED που κατασκευάζονται με τεχνολογία COB. Η ουσία του είναι ότι αρκετές (από 2-3 έως εκατοντάδες) συνδέσεις p-n είναι τοποθετημένες σε μια πλάκα, συνδεδεμένες σε μια μήτρα. Από πάνω, τα πάντα τοποθετούνται σε μια ενιαία θήκη (ή σχηματίζεται μια μονάδα SMD) και καλύπτονται με φώσφορο. Αυτή η τεχνολογία έχει μεγάλες προοπτικές, αλλά είναι απίθανο να αντικαταστήσει πλήρως άλλες εκδόσεις SD.
Τι τύποι LED υπάρχουν και πού χρησιμοποιούνται
Τα LED της οπτικής περιοχής χρησιμοποιούνται ως στοιχεία οθόνης και ως συσκευές φωτισμού. Κάθε ειδικότητα έχει τις δικές της απαιτήσεις.
Ενδεικτικές λυχνίες LED
Η αποστολή της ενδεικτικής λυχνίας LED είναι να δείχνει την κατάσταση της συσκευής (τροφοδοσία, συναγερμός, λειτουργία αισθητήρα κ.λπ.). Σε αυτόν τον τομέα, χρησιμοποιούνται ευρέως LED με λάμψη σύνδεσης p-n. Δεν απαγορεύεται η χρήση συσκευών με φώσφορο, αλλά δεν έχει πολύ νόημα.Εδώ, η φωτεινότητα της λάμψης δεν είναι στην πρώτη θέση. Προτεραιότητα είναι η αντίθεση και η ευρεία γωνία θέασης. Οι λυχνίες LED εξόδου (true hole) χρησιμοποιούνται στους πίνακες οργάνων, οι λυχνίες LED εξόδου και οι SMD χρησιμοποιούνται στις πλακέτες.
Φωτιστικά LED
Για φωτισμό, αντίθετα, χρησιμοποιούνται κυρίως στοιχεία με φώσφορο. Αυτό σας επιτρέπει να έχετε επαρκή απόδοση φωτός και χρώματα που είναι σχεδόν φυσικά. Οι λυχνίες LED από αυτήν την περιοχή πρακτικά συμπιέζονται προς τα έξω από στοιχεία SMD. Τα LED COB χρησιμοποιούνται ευρέως.
Σε μια ξεχωριστή κατηγορία, μπορούμε να διακρίνουμε συσκευές που έχουν σχεδιαστεί για τη μετάδοση σημάτων στην οπτική ή στην υπέρυθρη περιοχή. Για παράδειγμα, για τηλεχειριστήρια για οικιακές συσκευές ή για συσκευές ασφαλείας. Και στοιχεία της σειράς UV μπορούν να χρησιμοποιηθούν για συμπαγείς υπεριώδεις πηγές (ανιχνευτές για νομίσματα, βιολογικά υλικά κ.λπ.).
Κύρια χαρακτηριστικά των LED
Όπως κάθε δίοδος, το LED έχει γενικά χαρακτηριστικά "δίοδος". Οριακές παραμέτρους, η υπέρβαση των οποίων οδηγεί σε αστοχία της συσκευής:
- μέγιστο επιτρεπόμενο ρεύμα προς τα εμπρός.
- μέγιστη επιτρεπόμενη μπροστινή τάση.
- μέγιστη επιτρεπόμενη αντίστροφη τάση.
Τα υπόλοιπα χαρακτηριστικά είναι συγκεκριμένου χαρακτήρα «LED».
Χρώμα λάμψης
Χρώμα λάμψης - αυτή η παράμετρος χαρακτηρίζει τα LED της οπτικής περιοχής. Στα φωτιστικά, στις περισσότερες περιπτώσεις, λευκό με διαφορετικά θερμοκρασία φωτός. Οι δείκτες μπορούν να έχουν οποιοδήποτε από τα ορατά χρώματα.
Μήκος κύματος
Αυτή η παράμετρος αντιγράφει σε κάποιο βαθμό την προηγούμενη, αλλά με δύο προειδοποιήσεις:
- Οι συσκευές στην περιοχή IR και UV δεν έχουν ορατό χρώμα, επομένως γι 'αυτούς αυτό το χαρακτηριστικό είναι το μόνο που χαρακτηρίζει το φάσμα ακτινοβολίας.
- αυτή η παράμετρος ισχύει περισσότερο για LED με άμεση εκπομπή - στοιχεία με φώσφορο εκπέμπουν σε ευρεία ζώνη, επομένως το μήκος κύματος τους δεν μπορεί να χαρακτηριστεί ξεκάθαρα (τι μήκος κύματος μπορεί να έχει ένα λευκό χρώμα;).
Επομένως, το μήκος κύματος του εκπεμπόμενου κύματος είναι ένα αρκετά κατατοπιστικό σχήμα.
Τωρινή κατανάλωση
Το ρεύμα που καταναλώνεται είναι το ρεύμα λειτουργίας στο οποίο η φωτεινότητα της ακτινοβολίας είναι βέλτιστη. Εάν ξεπεραστεί ελαφρώς, η συσκευή δεν θα αποτύχει γρήγορα - και αυτή είναι η διαφορά της από το μέγιστο επιτρεπόμενο. Η μείωσή του είναι επίσης ανεπιθύμητη - η ένταση της ακτινοβολίας θα πέσει.
Εξουσία
Κατανάλωση ενέργειας - όλα είναι απλά εδώ. Στο συνεχές ρεύμα, είναι απλώς το γινόμενο του ρεύματος που καταναλώνεται και της εφαρμοζόμενης τάσης. Οι κατασκευαστές τεχνολογίας φωτισμού εισάγουν σύγχυση σε αυτήν την έννοια υποδεικνύοντας την ισοδύναμη ισχύ στη συσκευασία σε μεγάλους αριθμούς - την ισχύ ενός λαμπτήρα πυρακτώσεως, η φωτεινή ροή του οποίου είναι ίση με τη ροή μιας δεδομένης λάμπας.
Ορατή σταθερή γωνία
Η φαινομενική συμπαγής γωνία αναπαρίσταται πιο εύκολα ως ένας κώνος που προέρχεται από το κέντρο της πηγής φωτός. Αυτή η παράμετρος είναι ίση με τη γωνία ανοίγματος αυτού του κώνου. Για τις ενδεικτικές λυχνίες LED, καθορίζει πώς θα φαίνεται ο συναγερμός από έξω. Για τα στοιχεία φωτισμού, η φωτεινή ροή εξαρτάται από αυτό.
Μέγιστη ένταση φωτός
Η μέγιστη φωτεινή ένταση στα τεχνικά χαρακτηριστικά της συσκευής υποδεικνύεται σε καντέλες. Αλλά στην πράξη αποδείχθηκε ότι ήταν πιο βολικό να λειτουργεί με την έννοια της φωτεινής ροής. Η φωτεινή ροή (σε lumens) είναι ίση με το γινόμενο της φωτεινής έντασης (σε candela) και της φαινομενικής στερεάς γωνίας.Δύο LED με την ίδια φωτεινή ένταση δίνουν διαφορετικό φωτισμό σε διαφορετικές γωνίες. Όσο μεγαλύτερη είναι η γωνία, τόσο μεγαλύτερη είναι η φωτεινή ροή. Έτσι είναι πιο βολικό για τον υπολογισμό των συστημάτων φωτισμού.
Πτώση τάσης
Η πτώση τάσης προς τα εμπρός είναι η τάση που πέφτει στο LED όταν είναι αναμμένο. Γνωρίζοντας το, μπορεί κανείς να υπολογίσει την τάση που απαιτείται, για παράδειγμα, για να ανοίξει μια σειρά από στοιχεία που εκπέμπουν φως.
Πώς να μάθετε για ποια τάση έχει χαρακτηριστεί ένα LED
Ο ευκολότερος τρόπος για να μάθετε την ονομαστική τάση ενός LED είναι να συμβουλευτείτε τη βιβλιογραφία αναφοράς. Αλλά αν συναντήσετε μια συσκευή άγνωστης προέλευσης χωρίς σήμανση, τότε μπορείτε να τη συνδέσετε σε μια ρυθμιζόμενη πηγή ρεύματος και να αυξήσετε ομαλά την τάση από το μηδέν. Σε μια συγκεκριμένη τάση, το LED θα αναβοσβήνει έντονα. Αυτή είναι η τάση λειτουργίας του στοιχείου. Υπάρχουν μερικά πράγματα που πρέπει να λάβετε υπόψη όταν κάνετε αυτόν τον έλεγχο:
- η υπό δοκιμή συσκευή μπορεί να είναι με ενσωματωμένη αντίσταση και έχει σχεδιαστεί για αρκετά υψηλή τάση (έως 220 V) - δεν έχει κάθε πηγή ενέργειας τέτοιο εύρος ρύθμισης.
- Η ακτινοβολία LED μπορεί να βρίσκεται έξω από το ορατό τμήμα του φάσματος (UV ή IR) - τότε η στιγμή ανάφλεξης δεν μπορεί να προσδιοριστεί οπτικά (αν και η λάμψη μιας συσκευής IR μπορεί σε ορισμένες περιπτώσεις να φανεί μέσω μιας κάμερας smartphone).
- είναι απαραίτητο να συνδέσετε το στοιχείο σε μια πηγή σταθερής τάσης με αυστηρή τήρηση της πολικότητας, διαφορετικά είναι εύκολο να απενεργοποιήσετε το LED με αντίστροφη τάση που υπερβαίνει τις δυνατότητες της συσκευής.
Εάν δεν υπάρχει εμπιστοσύνη στο να γνωρίζετε το pinout του στοιχείου, είναι καλύτερο να αυξήσετε την τάση στα 3 ... 3,5 V, εάν το LED δεν ανάβει, αφαιρέστε την τάση, αλλάξτε τη σύνδεση των πόλων πηγής και επαναλάβετε διαδικασία.
Πώς να προσδιορίσετε την πολικότητα ενός LED
Υπάρχουν διάφορες μέθοδοι για τον προσδιορισμό της πολικότητας των καλωδίων.
- Για στοιχεία χωρίς μόλυβδο (συμπεριλαμβανομένου του COB), η πολικότητα της τάσης τροφοδοσίας υποδεικνύεται απευθείας στο περίβλημα - με σύμβολα ή παλίρροιες στο κέλυφος.
- Δεδομένου ότι το LED έχει μια κανονική διασταύρωση p-n, μπορεί να κληθεί με ένα πολύμετρο σε λειτουργία δοκιμής διόδου. Ορισμένοι ελεγκτές έχουν μια τάση μέτρησης επαρκή για να ανάψει το LED. Στη συνέχεια, η ορθότητα της σύνδεσης μπορεί να ελεγχθεί οπτικά από τη λάμψη του στοιχείου.
- Ορισμένες συσκευές που κατασκευάζονται από την CCCP σε μεταλλική θήκη είχαν κλειδί (προεξοχή) στην περιοχή της καθόδου.
- Για τα στοιχεία εξόδου, η έξοδος καθόδου είναι μεγαλύτερη. Σε αυτή τη βάση, είναι δυνατός ο προσδιορισμός του pinout μόνο για μη συγκολλημένα στοιχεία. Τα χρησιμοποιημένα καλώδια LED είναι κοντύτερα και λυγισμένα για τοποθέτηση με οποιονδήποτε τρόπο.
- Τέλος, μάθετε την τοποθεσία άνοδος και κάθοδος ίσως η ίδια μέθοδος όπως για τον προσδιορισμό της τάσης του LED. Η λάμψη θα είναι δυνατή μόνο όταν το στοιχείο ενεργοποιηθεί σωστά - η κάθοδος στο μείον της πηγής, η άνοδος στο συν.
Η τεχνολογική ανάπτυξη δεν σταματά. Μέχρι πριν από μερικές δεκαετίες, το LED ήταν ένα ακριβό παιχνίδι για εργαστηριακά πειράματα. Τώρα είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς τη ζωή χωρίς αυτόν. Τι θα συμβεί στη συνέχεια - ο χρόνος θα δείξει.
Παρόμοια άρθρα:
