Mahdollisesti LED. LEDien ominaisuudet: pääparametrit ja erityispiirteet. LED SMD2835 parametrit: mitat ja ominaisuudet

Perinteiset lamput korvataan LED-lampuilla kaikkialla. Nykyään tämä on paras tapa valaista autoja ja taloja, kestävämpi ja helpompi vaihtaa. Joten mikä on LED-toiminnan periaate ja kuinka valita se oikein?

LED ja miten se toimii

LED on erityinen sähkölaite, joka muuntaa virran jonkinlaiseksi hehkuksi. Nykyään LEDit tunnetaan paremmin nimellä LED, joka tarkoittaa "valoa emittoivaa diodia".

Laite on puolijohde ja koostuu kristallisirusta, kotelosta, kosketusnastoista ja optinen laite. Valo tulee kristallista, ja sen väri voi vaihdella käytetyn materiaalin mukaan. LEDin kirkkaus ja sen väri voivat myös vaihdella. Esimerkiksi valaistustehokkuuden parantamiseksi yhteen lamppuun laitetaan usein useita kiteitä, jolloin syntyy yksivärinen valo, joka yhdessä muodostaa kirkkaan hehkun.

Laitteen kirkkaus riippuu suoraan siihen syötettävän sähkövirran voimakkuudesta. Myös vuorostaan voimakas virtaus sähkö aiheuttaa nopean sisäisen kiteen ylikuumenemisen ja poistaa sen käytöstä. Tämän vuoksi LED-valon suunnittelu on materiaalikustannusten kannalta hieman kallis, mikä vaikuttaa jonkin verran negatiivisesti tällaisten lamppujen valintaan.

Kirkkauden perusteella LEDit jaetaan yleensä luokkiin:

• erittäin kirkkaat, niiden vähimmäisteho on 1 W;
• LEDit lisääntynyt kirkkaus- saavuttaa 20 mW;
• vakiolamput.

Nykyään lampun sisään rakennettu LED-lohko on laajalti käytössä. Hänen ansiostaan ​​myös valinta on mahdollista optimaalinen tila hehku.

LEDien edut muihin valaistustyyppeihin verrattuna

LED on tämän päivän paras valaistustyyppi, jolla on useita etuja:

• Kestävyys.
• Mahdollisuus säätää lampun väriä ja kirkkautta.
• Värikylläisyys, mahdollisuus valita punaisia, sinisiä, vihreitä LEDejä tai muuttaa väriä.
• Mahdollisuus elektroniseen ohjaukseen.
• Ympäristöystävällisiä materiaaleja, jotka eivät sisällä raskaita aineita, jotka ovat ympäristölle haitallisia ja vaarallisia, jos ne hävitetään väärin.
• Pieni virrankulutus, 1 watti tuottaa useita kertoja enemmän valoa.
• Valo on puhdas ja mahdollisimman lähellä luonnollista.
• Älä ylikuumene oikean valotehon ansiosta.
• Luotettavuus ja vahvuus.

Miksi LED-valoista tuli suosittuja autoteollisuudessa? Tämäntyyppinen valaistus on ihanteellinen autoihin, ja se korvaa vähitellen halogeeni- ja ksenonlamput. Hänen positiiviset ominaisuudet:

• kyky ohjata valaistusta ohjauspyörää käännettäessä - mukautuvien ajovalojen luominen;
• näyttää esteettisesti paremmalta kuin muun tyyppiset ajovalot;
• lisääntynyt turvallisuus parantuneen näkyvyyden ansiosta tiellä;
• tärinänkestävyys;
• usein LEDit asennetaan koteloon, jossa kosteus ei tunkeudu;
• käyttötilaan pääseminen tapahtuu nopeammin, tästä syystä jarruvalot toimivat paremmin.

Tietenkin nämä edut ovat luontaisia ​​vain todella korkealaatuisille tuotteille, joten sinun ei pitäisi säästää niistä, varsinkin kun niiden käyttöikä on huomattavasti pidentynyt verrattuna Kiinalaiset tuotteet. Lisäkäyttöaika LED-lamput, verrattuna tavallisiin, on myös paljon enemmän.

LEDien luokitus

LEDejä on 2 päätyyppiä - valaistukseen (osoitin) ja valaistukseen. Niiden lujuus ja kestävyys riippuvat sähkövirran syötöstä, joten toisen tyyppiset LEDit kestävät lyhyemmän ajan, koska kristalli kuluu nopeammin. Nämä valaistuslaitteet ovat kuitenkin erittäin kestäviä ja kestävät useita tuhansia tunteja.

Valaistus-LED on laite, joka tuottaa luotettavaa ja tehokasta valoa. Sitä käytetään laajasti suunnittelussa luoden halutun valaistustason.

Kotelotyypin perusteella on tapana erottaa LEDit muodossa "Star", "Piranha" ja SMD. Niistä suosituimpia ovat "piraijat", koska niiden valovirta näyttää olevan laadukkaampaa. Niiden suunnitteluominaisuus on suorakaiteen muotoinen muoto, jonka reunoilla on johdot, jotka varmistavat jäykän kiinnittymisen pintaan. Lisäksi laitteen alustalla on erinomainen lämmönpoisto. Näitä laitteita käytetään laajalti autoissa ja mainonnassa. Niiden koko ja väri vaihtelevat: punainen, valkoinen, vihreä, sininen LED.

Merkkivalot ovat rakenteeltaan yksinkertaisempia, niiden valo ei ole yhtä voimakas ja niitä käytetään valaisemaan näyttöjä ja kojelaudat. Merkkivalot on jaettu pyöreisiin, soikeisiin ja suorakaiteen muotoisiin.

Linssit eroavat myös toisistaan, ne voidaan rakentaa sekä valaistukseen että osaan on suunniteltu hajottamaan valoa (valtaosa näistä laitteista), toiset tarkentamaan tuotetun suunnatun valonsäteen ansiosta. Lisäksi toisessa ryhmässä on litteitä, kartion muotoisia ja pyöreitä linssejä.

Linssin värin perusteella LEDit ovat:

• väritön läpinäkyvä;
• maalattu läpinäkyvä;
• mattaksi maalattu.

Lisäksi laitteen värivalikoima on nyt hyvin monipuolinen. Siellä on keltaista, punaista, sinistä, vihreää LEDiä jne. Nämä värit yhdistetään taitavasti entistä laajemman kirjon luomiseksi. Vaikein asia, kummallista kyllä, on saada puhdasta valkoista.

Valkoinen LED valmistetaan kolmella tavalla:

• Samanaikainen käyttö oikeissa suhteissa punaista, sinistä ja vihreitä kukkia antaa valkoisen värin tunteen;
• sinisen diodin käyttö keltaisen seoksen kanssa;
• kolmas menetelmä edellyttää fluoresoivien materiaalien käyttöä, jotka muuttavat ultraviolettisäteilyä loistelampun periaatteella.

Valkoinen LED on yleisin, vaikka sitä onkin hieman vaikea saada. Se voi olla kylmää ja lämmintä. Hehkulampussa tämä parametri ilmoitetaan yleensä kelvineinä, mitä pienempi arvo, sitä keltaisempi ja lämpimämpi väri. Valmistajat suosittelevat keskimääräisen asetuksen valitsemista, vaikka kylmään, sinertävään valoonkin tottuu nopeasti.

Valaisimen valinta kotiin

Valaisimen valinta kotiisi sisältää useita vaiheita, joissa sinun on päätettävä verkon tyypistä, alustan halkaisijasta ja itse valaisimen ulkonäöstä.

220 voltin LED valmistetaan yleisimmissä kantatyypeissä - E27 ja E14. Numerot osoittavat langan halkaisijan millimetreinä. Ensimmäinen lampputyyppi löytyy usein pallon muodossa, toinen - pallo tai maissi.

Mitkä ovat niiden tärkeimmät edut? Ensinnäkin on mahdollista estää ja säätää valon kirkkautta itse. Toiseksi se on värivalaistuksen valinta ja kyky kaukosäädin niitä. Kolmanneksi pitkä käyttöikä ja lisääntynyt luotettavuus.

Kun valitset muotoa, sinun on kiinnitettävä huomiota siihen, että maissilamput, vaikka niillä on melko hyvät ominaisuudet, ovat silti vaarallisia. Heidän kontaktinsa tulevat ulos, ja valmistajat ovat äskettäin kieltäytyneet valmistamasta tämän muotoisia laitteita.

Muiden kuin asuintilojen tai kylpyhuoneiden valaistukseen, vähemmän tehokkaat lamput, joten jos 220 voltin LEDiä ei tarvitse käyttää, pärjää pienillä litteillä laitteilla, joissa on G53 ja GX53 pohja. Nämä ovat pyöreitä lamppuja, joissa käytetään useita diodeja.

Kun ostat lampun, sinun tulee kiinnittää huomiota seuraaviin ominaisuuksiin:

• diodien määrä - kuinka monta LEDiä lampussa on, määrää sen kirkkauden, varsinkin kun pitkä aika käytä, kun ne alkavat haalistua ja palaa;
• -tilassa Käyttölämpötila- sinun on otettava huomioon, että kun valitset lamppua kadulle, sen on oltava tehokas jopa mahdollisissa pakkasissa, tämä ilmoitetaan yleensä laitteen passissa;
• pulsaation mahdollisuus - vilkkuminen tapahtuu halvoissa lampuissa, yleensä kalliita lamppuja ostettaessa se vähennetään minimiin;
• käyttöolosuhteet vaativat joskus laitteen parempaa suojaa, esimerkiksi kosteudenkestävyys, sinun on kysyttävä myyjältä tämä parametri;
• kun valitset valmistajaa, sinun on kiinnitettävä huomiota pohjan halkaisijaan, koska kaikki tuodut kehittäjät eivät tuota 220 V LEDejä;
• tarvittava valovirta, joka mitataan lumeneina, - valaistus- tai merkkilamput.

Valmistajan valinta

Markkinoilla on monia valmistajia, jotka osoittavat eri laatutasoja. Vastaavasti heidän hintapolitiikka myös toimittajat eroavat toisistaan ​​huomattavasti.

LEDien suurin haitta on niiden hinta. Siksi, jos maksat jo paljon rahaa tuotteesta, on välttämätöntä, että se on todella korkealaatuinen. Siksi valmistajan ja toimittajan valintaan kannattaa suhtautua vastuullisesti.

Valmistajat voidaan karkeasti jakaa viiteen ryhmään.

1. Kiinalaisia ​​halpoja tuntemattomia merkkejä.
2. Tunnetut kiinalaiset ja aasialaiset valmistajat. Suosituimmat ovat Selecta, Camelion, LG. He käyttävät nykyaikaisia ​​laitteita, ja näiden yritysten valmistamien tuotteiden laatu on melko korkea, joten segmentti on melko suuri kotimarkkinoilla kiireinen Aasian tavaroiden kanssa. Erikseen kannattaa huomioida LG LEDit, jotka vuodesta 2016 lähtien ovat alentaneet tuotteidensa hintoja merkittävästi uusien tekniikoiden käytön ansiosta. Lisäksi laatu pysyy samalla tasolla. Tästä ei ole epäilystäkään. Yritys on erikoistunut keskitehoisiin lamppuihin ja toimii melko hyvin analogeihinsa verrattuna.
3. Kotimaiset valmistajat, jotka valmistavat tuotteen Korkealaatuinen, mutta niiden tekniikka on melko kallista, joten lamppujen hinta on vastaava. Valitettavasti Venäjällä oli liian myöhäistä oppia siitä laajat mahdollisuudet LEDejä ja kotimaisia ​​valmistajia ei ole vielä niin paljon. Näitä ovat esimerkiksi "Optoman" ja Gauss. Näillä yrityksillä on omat kokoonpano tuotteita ja ne ovat saatavilla valtakunnallisesti.
4. Eurooppalaisia ​​valmistajia edustavat pääasiassa saksalaiset Philips-yhtiöt, Osram, Bioledex, joilla on laaja kokemus lampputuotannosta. Ehkä Philips on edelleen markkinajohtaja tällä markkinasegmentillä, vaikka se on suhteellisen kallis.
5. Kiinalais-venäläiset projektit, kuten Ecola, Newera, ovat myös laadultaan ja hinnaltaan hyviä brändejä, jotka ovat paljon nuorempia kuin kilpailevat yritykset.

Näin ollen tällaisen valmistajan runsauden joukossa on joskus melko vaikeaa valita arvokas tuotemerkki, joten on erityisen tärkeää ja välttämätöntä kiinnittää huomiota pääasiassa tuotteen ominaisuuksiin ja sen käyttöolosuhteisiin.

Likimääräinen toimintojen algoritmi LEDiä asennettaessa

Jos sinulla on pienintäkään tietoa sähköasioista ja sinulla on kokemusta minkä tahansa lampun asentamisesta, voit kokeilla LEDin asentamista itse. Ensin sinun on varmistettava, että lamput toimivat. Toimintojen järjestyksen tulee olla seuraava:

• tutkia teknisiä ominaisuuksia ja laskea kuinka monta volttia yksi LED kuluttaa;
• kytkentäkaavion laatiminen ottaen huomioon jännite;
• sähköpiirin tehonkulutuksen laskeminen;
• Seuraavaksi sinun on valittava tehon suhteen sopiva virtalähde, se voi olla myös ohjain;
• LED-jalat osoittavat napaisuuden, johon johdot on juotettava;
• virtalähteen liittäminen;
• diodien asennus ja kiinnitys;
• jos kaikki on kunnossa, on tarpeen mitata sellaiset ominaisuudet kuin kulutetun energian määrä, lämmitys, sähkövirta;
• sähkövirran säätö;
• lämmittely puoli tuntia - jotta mitään ei tapahdu aikana ensimmäinen asennus ja ylikuumenemisen estämiseksi on parempi ostaa LEDit tähden muotoiselle alustalle.

Käytön aikana, varsinkin jos nämä ovat Kiinassa valmistettuja tuotteita, joskus on tarpeen vaihtaa LEDit. Sen sijaan, että kääntyisit asiantuntijoiden puoleen, voit tehdä vaihdon itse, jos sinulla on tarvittavat työkalut. Kun lamppu on irrotettu, diodit soitetaan digitaalisella yleismittarilla. Ne puolestaan ​​ovat hämärästi valaistuja, ja jotkut niistä eivät ehkä toimi. Tarpeettomat diodit irrotetaan ja vaihdetaan uusiin. Tietysti näin tapahtuu, kun vara-LED:itä on saatavilla, voit käyttää tähän vanhaa lamppua.

Nykyään suosittu lisäys on Arduino-ohjelma. LED voidaan saada vilkkumaan kytkemällä se. Arduino-kortilla on monia ominaisuuksia, tuloja ja lähtöjä, ja voit liittää siihen melkein minkä tahansa laitteen. Tämä ohjelma pystyy vastaanottamaan signaaleja eri laitteista, mikä saa sen vaikuttamaan niihin. Se on helppoa ja mukava ympäristö ohjelmointiin, joka on helppo käsitellä myös tavalliselle käyttäjälle.

Ledien valinta autoon

Autojen omistajat vaihtavat yhä enemmän uusi tyyppi valaistus autossasi. Se on todella hyvä päätös ei vain käyttötavan suhteen, vaan myös suhteellisesti ulkomuoto auto. Autoa muutetaan merkittävästi, mikä houkuttelee ohikulkevien kuljettajien katseita. Valaistuksen avulla voit turvallisesti vaihtaa kaikki autossa käytetyt lamput.

Kuinka valita etujarruvalojen mitat ja valo?

Suurin osa autoteollisuudesta käyttää lamppuja ilman alustaa, jotka on asennettu ajovalojen väliseen aukkoon. LEDien etuna on niiden kestävyys mitä tahansa lämpötiloja vastaan, koska ne sijaitsevat lähellä päävirtaa valaistus lamppu, kiteen ylikuumeneminen ja sen ennenaikainen vikaantuminen ovat mahdollisia. Tämän vuoksi valaistusta valittaessa on kiinnitettävä huomiota LEDien lisäsuojaukseen - sähkövirran stabilisaattorin läsnäoloon.

Kun valitset lamppuja, sinun on kiinnitettävä huomiota niiden sarjoihin, esimerkiksi SF-sarja, vaikka siinä ei ole stabilointia, sopii varsin autoon, koska siinä on suuri määrä diodeja ja se toimii laajalla alueella, valaisee tilan täydellisesti.

Sinun on myös kiinnitettävä huomiota lampun kokoon, esimerkiksi annettu esimerkki SF on melko suuri laite. Sinun on harkittava huolellisesti kaikkea ennen kuin ostat valaisimen.

Myös suosittu on mittojen sarja - SMD, jolla on erinomaiset ominaisuudet, mutta maksaa myös paljon rahaa.

Auton takavalot

Takajarruvalot on yleensä varustettu pohjaan asennetuilla kaksinapaisilla LED-valoilla. Suosituin sarja: MSD, 14HP ja 3x1W. Niillä on hieman erilaiset toimintatilat ja eroavat toisistaan ​​diodien lukumäärässä. Mutta kaikilla on melko korkea suorituskyky. Nämä LEDit ovat kirkkaita, tarjoavat runsaasti valoa ja pitkän käyttöiän.

Edullisimmat lamput ovat SF-sarjan lamput.

LEDit sisäkäyttöön

Ennen kuin valitset valaisimia sisätiloihin, sinun on päätettävä valaistuksen tyypistä ja lampunvarjostimen koosta.

Sisusta varten sinun on valittava kampasimpukkatyyppinen lamppu - nämä ovat pitkulaisia ​​laitteita, kooltaan 31-41 mm. Sisätiloihin on saatavana 3 tyyppiä LED-valoja.

1. Ne asennetaan lampun kantaan vanhan perinteisen hehkulampun sijaan. Tällaiset LED-valot ovat kooltaan lähes identtisiä tavanomaisten valaistuslaitteiden kanssa, kun niitä ei voida käyttää varjostimen pienen koon vuoksi.
2. LEDit ovat suurempia kuin tavallinen hehkulamppu. Varmista ennen asennusta, että tällainen laite sopii lampunvarjostimen alle. Kiitokset suurempi koko, myös lampun diodien määrä kasvaa. Näin valaistus muuttuu paljon tavallista kirkkaammaksi.
3. Matriisit, jotka sisältävät suuren määrän diodeja. Jos lampunvarjostin on tarpeeksi suuri mahtumaan suorakulmainen matriisi, tämäntyyppinen valaistus on kirkkain ja kylläisin.

Sisävalaistus käyttää SF- tai SMD-lamppuja.

Lisäksi autoissa käytetään laajalti sumuvalojen korvaamista LED-lampuilla. Autoharrastajien, jotka haluavat erottua muista, kannattaa kiinnittää erityistä huomiota LED-nauhavalaistukseen ja "enkelin silmiin".

Yhteenveto

LED on erinomainen vaihtoehto vanhoille hehkulampuille, mikä auttaa ratkaisemaan riittämättömän huoneen valaistuksen. Jopa tavallista lamppua kalliimmalla hinnalla tämä on erinomainen sijoitus, sillä LED voi kestää useita vuosia ja antaa kirkasta valoa kotiisi ja autoosi.

Sisältö:

LED-valaistus on tulossa yhä suositummaksi ja korvaa vähitellen perinteiset valaistuslaitteet. Monen tyyppisiä valmistajien valmistamia LED-valoja kehitetään jatkuvasti, ja niiden muotoilu paranee vuosi vuodelta. Teho kasvaa, kotelot optimoidaan käytettäväksi paremmin eri alueita. Valtava valikoima värit mahdollistavat halutun valaistuksen luomisen eri huoneisiin. Nykyaikaiset LEDit voidaan tyypillisten ominaisuuksiensa ansiosta luokitella helposti tyypin mukaan, mikä helpottaa suuresti niiden valintaa tiettyihin tarkoituksiin.

Millaisia ​​LED-valoja on olemassa?

Aivan ensimmäisiä LED-valoja käytettiin indikaattoreina, ja niitä käytetään tällä alueella edelleen. Yleisimmin käytettyjä ovat merkkivalot, jotka ovat lähtöasennuksen elementtejä. Niissä on suorakaiteen muotoinen tai pyöreä linssi, ja niitä löytyy alusta alkaen yksinkertaiset laitteet, ja päättyen vaikeimpaan nykyaikaiset laitteet. Niitä ei käytetä vain osoituksiin, vaan myös taustavalona.

Tämän ryhmän tyypillisimmillä edustajilla on pyöreät kuperat linssit, joiden halkaisija on 3-10 mm. Näiden LEDien alhainen virta ei kuitenkaan mahdollista suuren valomäärän saamista, minkä vuoksi niiden käyttö valaistuslaitteina on epäkäytännöllistä. Ne sopivat parhaiten laitteisiin, kuten tickereihin ja valonäyttöihin. Ne vaativat vähän virtaa ja jännitettä ja tuskin kuumenevat.

Merkkivalot voivat olla valkoisia tai värillisiä vakiovärispektrin mukaan. Jotkut mallit ovat saatavilla monivärisinä vaihtoehdoina. Tässä tapauksessa yksi linssi on varustettu kolmella siirtymällä ja alaosa on varustettu neljällä johdolla. Tällaiset elementit ovat toimivampia, mikä mahdollistaa värillisten LED-näyttöjen luomisen.

Tekniikan kehittyessä lähtöasennuksessa alettiin käyttää nykyaikaisempia kirkkaita LEDejä. Näiden elementtien valovoima on paljon suurempi kuin merkkivalojen, joten niitä on käytetty laajalti taskulampuissa.

Pinta-asennus piirilevylle tehdään yhä useammin LED-valoilla, joissa yhdistyvät merkki- ja valaistustoiminnot. Tunnetaan tuotenimellä SMD - Surface Mounted Device. Ne on suljettu koteloihin, joissa on vakiokoko. Tehon suhteen niitä voidaan verrata merkkivaloihin. Suuri määrä tällaisia ​​LED-valoja voidaan asentaa pienelle piirilevyalueelle. Tämän ansiosta on mahdollista saada lähes minkä kokoisia LED-lamppuja ja -paneeleja.

Erikseen on syytä huomata joukko erittäin kirkkaita LED-valoja, joita käytetään laajalti ulkomainonnassa ja auton virittämisessä. Ne tunnetaan nimellä "Piranha" ja niillä on suorakaiteen muotoinen muoto ja parannetut sirontaominaisuudet. Neljän tapin avulla voit kiinnittää elementin jäykästi laudalle tai muulle tasolle. Päävärit ovat valkoinen, punainen, vihreä ja sininen, koot 3-7,7 mm.

Tällä hetkellä LED-valoja käytetään eniten sisätiloissa. Ne esitetään mallivalikoima OWL, joka tulee sanoista Ghip On Board. Nämä valonlähteet voivat olla lämpimiä ja kylmiä, valkoisia, keltaisia ​​ja muita sävyjä. Ne ovat väriltään samanlaisia ​​​​kuin tavalliset hehkulamput, lamput päivänvalo ja jopa luonnollinen auringonvalo. Nämä parametrit riippuvat suoraan puolijohteiden ja käytetyn loisteaineen ominaisuuksista. Päällystykseen käytetään pääasiassa sinisiä LEDejä, jotka mahdollistavat punaisen, vihreän, keltaisen ja muiden värien saamisen. Valon ominaisuudet ovat mahdollisimman lähellä loisteputkivalaistusta.

Rakenteellisesti SOV-LEDit koostuvat monista kiteisistä puolijohteista, jotka on asennettu yhteiselle alustalle ja päällystetty fosforilla. Näin ollen on mahdollista saavuttaa korkea kirkkaus kokonaismäärän takia valovirta, jonka ovat luoneet useat hyvin lähellä toisiaan sijaitsevat valonlähteet. Tarvittaessa tällaisia ​​LED-valoja voidaan käyttää ilmaisimina.

Käytön aikana nämä elementit vaativat välttämättä lämmönpoistoa, ja suuren ja suuren tehon omaavat laitteet on varustettu pattereilla. Muuten LED-kiteet tuhoutuvat lämmön vaikutuksesta. Jos ne ovat osittain tuhoutuneet, koko substraatti on vaihdettava. Siksi on suositeltavaa huolehtia jäähdytyksestä etukäteen.

Nykyään hehkulangasta valmistetut valonlähteet, joiden LEDit muistuttavat tavallista hehkulankaa, ovat yhä suositumpia. Tämän tyyppisten LEDien valoominaisuudet ovat huomattavasti parempia kuin minkä tahansa OWL-mallin. Tämä saavutetaan kautta Suuri määrä lasialustalle asennettuja kiteitä. Seuraavaksi koko rakenne täytetään fluoresoivalla koostumuksella. Tätä tekniikkaa kutsutaan Chip On Glassiksi, mikä tarkoittaa lastua lasilla.

Näkyvä avaruuskulma on 3600, joten valotehokkuus on korkeampi kuin litteillä matriiseilla. 6 W LED-lampulla on sama valovoima kuin perinteisellä 60 W hehkulampulla.

LED-parametrit

Yksi LEDien pääominaisuuksista on käyttövirta. Tosiasia on, että nämä elementit voivat toimia vain tietyllä virranvoimakkuudella, mikä varmistaa normaalin toiminnan. Siksi jopa hieman yli asetetun virran arvon johtaa nopeasti LEDin vikaantumiseen - se yksinkertaisesti palaa.

Käyttövirta on erilainen jokaiselle valonlähdetyypille. Lisää voimakkaita elementtejä tarvitaan sopivampaa korkea virta. Vaaditun virta-arvon säätämiseksi jokainen LED-lamppu ja valaisin on varustettu erikoiskuljettajat. Jos LED kytketään erikseen, sen teknisten ominaisuuksien tuntemus on tarpeen virrankäytön rajoittamiseksi tarvittava kuljettaja, kondensaattori tai vastus.

Ei vähempää tärkeä parametri LEDit ovat käyttöjännite. Sen arvo riippuu itse puolijohteista ja muista valmistuksessa käytetyistä materiaaleista. Siten erivärisillä LEDeillä on erilaiset käyttöjännitteet. Eli käyttöjännitteen arvo voidaan asettaa tietyn LEDin värin mukaan.

Useimmissa tapauksissa lamppujen virtalähde ja LED-nauhat suoritetaan ohjaimilla, joiden ulostulon vakiovirta on 12 V. Eli sarjapiirissä voi olla vain 4 LEDiä, joiden käyttöjännite on 3 V. Jos kytket päälle vielä viidennen LEDin, tällainen piiri ei syty. tehdä työtä. Tätä ominaisuutta kutsutaan myös jännitehäviöksi, joka on tässä tapauksessa 3 volttia.

Emme saa unohtaa sellaista parametria kuin LED-teho. Sen suorituskykyyn vaikuttavat kaksi edellistä ominaisuutta - käyttövirta ja jännitehäviö. Suuritehoisten LEDien suuri virta on yhdistettävä korkealaatuiseen jäähdytysjärjestelmään. Tätä tarkoitusta varten käytetään alumiini- ja kuparipattereita sekä pakotettuja ilmajäähdyttimiä.

Minkä tahansa LEDin teho määritetään kertomalla jännite virralla. Laskettaessa LED kokoonpano kaikki käytetyt elementit otetaan huomioon. Esimerkiksi, yleinen valta LED, mukaan lukien 100 1 watin kristallia, on 100 wattia.

LED-valaistuksen lähettämänä sen teho on suurempi verrattuna muihin lähteisiin - hehkulamppuihin, loistelamppuihin ja muihin lamppuihin, joilla on sama tai suurempi teho. Näin ollen niillä on korkeampi valotehokkuus tietyn LEDin jokaista wattia kohden. Nämä erinomaiset ominaisuudet vaihtelevat kuitenkin huomattavasti tietyn esineen tyypistä ja valmistuksesta riippuen.

Hajautuskulmalla ei ole vähäistä merkitystä. LED-lampuilla se on pienempi kuin muilla lampuilla. Sen laajentamiseksi käytetään erityisiä hajautuvia linssejä. Jos on tarpeen luoda kapea sirontakulma, käytetään kollektiivisia linssejä valonsäteen kaventamiseksi. LED-valosäteen kirkkaus on epätasainen sirontakulman rajoissa. Kirkas hehku keskellä vähenee vähitellen, kun valovirta lähestyy tämän kulman reunoja.

Luokittelu

Punaisen LEDin löytämisen (1962) jälkeen puolijohdevalonlähteiden kehitys ei ole pysähtynyt hetkeksi. Jokainen vuosikymmen leimasi tieteellisiä saavutuksia ja avasi uusia näköaloja tutkijoille. Vuonna 1993, kun japanilaiset tiedemiehet onnistuivat saamaan sinistä valoa ja sitten valkoista valoa, LEDien kehitys siirtyi uusi taso. Tuli ennen fyysikoita ympäri maailmaa uusi tehtävä, jonka ydin oli käyttää LED valaistus pääasiallisena.

Tällä hetkellä voimme tehdä ensimmäiset johtopäätökset LED-valaistuksen kehityksen ja jatkuvan LED-modernisoinnin onnistumisesta. Kauppojen hyllyille ilmestyi COB-, COG-, SMD-, hehkulankatekniikoilla valmistetut LED-lamput.

Miten kukin luetelluista tyypeistä toimii ja mitä fyysisiä prosesseja pakottaa puolijohdekiteen hehkumaan?

Mikä on LED?

Ennen kuin analysoimme laitetta ja toimintaperiaatetta, pohditaan lyhyesti mitä LED on.

LED on puolijohdekomponentti, jossa on elektronireikäliitos, joka tuottaa optista säteilyä, kun sähkövirtaa johdetaan eteenpäin.

Toisin kuin hehkulanka ja luminoivat lähteet valossa, LEDin lähettämä valo on pienellä spektrialueella. Eli valodiodikide lähettää tietty väri(näkyvän spektrin LEDien tapauksessa). Tietyn emissiospektrin saavuttamiseksi LEDit käyttävät erityistä puolijohteiden ja loisteaineen kemiallista koostumusta.

Laitteen, suunnittelun ja teknologiset erot

On monia ominaisuuksia, joiden perusteella LEDit voidaan luokitella ryhmiin. Yksi niistä on tekninen ero ja laitteessa oleva pieni ero, joka johtuu ominaisuudesta sähköiset parametrit ja LEDien tulevat sovellukset.

DIP

Sylinterimäinen epoksihartsipaketti kahdella johdolla oli ensimmäinen malli valoa säteilevälle kiteelle. Pyöristetty värillinen tai läpinäkyvä sylinteri toimii linssinä muodostaen suunnatun valonsäteen. Johdot työnnetään piirilevyn (DIP) reikiin ja juotetaan sähköisen kosketuksen aikaansaamiseksi.

Säteilevä kide sijaitsee katodilla, joka on lipun muotoinen ja on yhdistetty anodiin erittäin ohuella langalla. Yhdessä pakkauksessa on malleja, joissa on kaksi ja kolme eriväristä kristallia, ja nastojen määrä on kahdesta neljään. Lisäksi kotelon sisään voidaan rakentaa mikrosiru, joka ohjaa kiteiden hehkun järjestystä tai asettaa sen vilkkumisen puhtauden. LEDit sisään DIP-paketti Ne ovat pienvirtaisia ​​ja niitä käytetään valaistuksessa, näyttöjärjestelmissä ja seppeleissä.

Yritetään lisätä valovirtaa, analogi ilmestyi parannetulla laitteella neljällä nastalla varustetussa DIP-paketissa, joka tunnetaan nimellä "piranha". Kuitenkin lisääntynyt valoteho kompensoi LEDin koko ja kristallin voimakas kuumennus, mikä rajoitti "piranhan" käyttöaluetta. Ja SMD-tekniikan myötä niiden tuotanto käytännössä loppui.

SMD

Painetun piirilevyn pinnalle asennetut puolijohdelaitteet eroavat olennaisesti edeltäjistään. Niiden ulkonäkö laajensi mahdollisuuksia valaistusjärjestelmien suunnitteluun, mahdollisti lampun mittojen pienentämisen ja asennuksen täysin automatisoinnin. Nykyään SMD-LED on suosituin komponentti, jota käytetään kaikenmuotoisten valonlähteiden rakentamiseen.

Kotelon pohja, johon kide on kiinnitetty, on hyvä lämmönjohdin, mikä parantaa merkittävästi lämmönpoistoa valoa lähettävästä kiteestä. Valkoisessa LED-laitteessa puolijohteen ja linssin välissä on fosforikerros halutun värilämpötilan säätämiseksi ja ultraviolettisäteilyn neutraloimiseksi. SMD-komponenteissa, joissa on laaja säteilykulma, ei ole linssiä, ja itse LED on suuntaissärmiön muotoinen.

COB

Chip-On-Board on yksi viimeisimmistä käytännön saavutuksista, joka lähitulevaisuudessa ottaa johtoaseman valkoisten LEDien valmistuksessa keinovalaistuksessa. LED-laitteen erottuva piirre on seuraava: kymmeniä kiteitä ilman koteloa ja substraattia kiinnitetään alumiinipohjaan (substraattiin) dielektrisellä liimalla, ja sitten tuloksena oleva matriisi peitetään yhteisellä fosforikerroksella. Tuloksena on valonlähde, jonka valovirran jakautuminen on tasaista, mikä eliminoi varjojen.

COB:n muunnelma on Chip-On-Glass (COG), joka tarkoittaa monien pienten kiteiden sijoittamista lasipinnalle. Erityisesti ne ovat laajalti tunnettuja, joissa emittoiva elementti on lasisauva, jossa on loisteainepinnoitetut LEDit.

LEDin toimintaperiaate

Tarkastetuista teknisistä ominaisuuksista huolimatta kaikkien LEDien toiminta perustuu yleinen käytäntö säteilevän elementin toimintaa. Sähkövirran muuntaminen valovirraksi tapahtuu kiteessä, joka koostuu puolijohteista, joilla on eri johtavuus. Materiaali, jolla on n-johtavuus, saadaan seostamalla se elektroneilla ja materiaali, jolla on p-johtavuus, saadaan seostamalla siihen reikiä. Siten vierekkäisiin kerroksiin syntyy vastakkaisiin suuntiin lisävarauksenkuljettajia.
Myötäjännitettä syötettäessä alkaa elektronien ja reikien liike p-n-liitokseen. Varautuneet hiukkaset ylittävät esteen ja alkavat yhdistyä uudelleen, jolloin sähkövirta kulkee. Pn-liitosvyöhykkeellä olevan aukon ja elektronin rekombinaatioprosessiin liittyy energian vapautuminen fotonin muodossa.

Yleensä tämä fysikaalinen ilmiö koskee kaikkia puolijohdediodeja. Mutta useimmissa tapauksissa fotonin aallonpituus on säteilyn näkyvän spektrin ulkopuolella. Saadakseen alkuainehiukkasen liikkumaan alueella 400-700 nm, tutkijoiden oli suoritettava monia kokeita sopivien kemiallisten alkuaineiden valinnalla. Tämän seurauksena ilmestyi uusia yhdisteitä: galliumarsenidi, galliumfosfidi ja niiden monimutkaisemmat muodot, joille jokaiselle on ominaista oma aallonpituus ja siten säteilyn väri.

LEDin lähettämän hyödyllisen valon lisäksi p-n-liitoksessa syntyy tietty määrä lämpöä, mikä vähentää puolijohdelaitteen tehokkuutta. Siksi suuritehoisten LEDien suunnittelussa on otettava huomioon tehokkaan lämmönpoiston mahdollisuus.

Lue myös

LED-graafinen symboli

Ilmainen käännös artikkelista "LED" Wikipediasta.

Valoa emittoiva diodi (LED) on puolijohdevalolähde. LEDejä käytetään indikaattoreina monissa laitteissa, ja niitä käytetään yhä enemmän valaistukseen. Se kehitettiin vuonna 1962 käytännön käyttöön sopivaksi elektroniikkakomponentiksi. Ensimmäiset esimerkit säteilivät matalan intensiteetin punaista valoa, mutta nykyaikaiset versiot säteilevät kaikkialla spektrin näkyvällä, ultravioletti- ja infrapuna-alueella erittäin kirkkaasti.

LED on kehitetty puolijohdediodin pohjalta. Kun diodiin syötetään käyttöjännite, elektronit ja reiät vaihtavat paikkoja ja vapauttavat energiaa fotonien muodossa. Tätä vaikutusta kutsutaan elektroluminesenssiksi ja valon väri (vastaa fotonin energiaa) määräytyy puolijohteen kaistavälienergian mukaan. LED-kiteet ovat yleensä pinta-alaltaan pieniä (alle 1 mm2), valon jakautumiskaavio ja heijastusindeksi muodostuvat LED-suunnitteluun kuuluvasta lisäoptisesta järjestelmästä. LEDeillä on monia etuja hehkulamppuihin ja muihin valonlähteisiin verrattuna, mukaan lukien alhainen virrankulutus, pitkä käyttöikä, parempi luotettavuus, pienempi koko, nopeampi käynnistys ja suurempi kestävyys. Ne ovat kuitenkin melko kalliita ja niillä on suuremmat teho- ja lämmönpoistovaatimukset perinteisiin valonlähteisiin verrattuna. Nykyiset LED-yleisvalaistustuotteet ovat kalliimpia kuin vastaavat loisteputket.

Ledejä käytetään yhä enemmän autoelektroniikassa suuntavilkkuina, seisonta- ja jarruvaloina. LED-liikennevalot ovat jo yleinen tapa ohjata liikennettä. LEDien kompaktit mitat mahdollistavat uudentyyppisten näyttöjen ja näyttöjen kehittämisen suuri nopeus vaihtaminen on hyödyllistä kehittyneissä viestintätekniikoissa.

Keksintö ja ensimmäiset näytteet

Englantilainen tiedemies Round löysi piikarbidikiteen (vihreän) elektroluminesenssin vuonna 1907 Marconin laboratoriossa. Tälle ilmiölle ei tuolloin annettu mitään merkitystä. Vuonna 1923 Neuvostoliiton tiedemies O.V. Losev, joka työskentelee NRL:ssä (Nizhny Novgorod Radio Laboratory), suoritti perusteellisia tutkimuksia sellaisesta ilmiöstä kuin säteilyrekombinaatio, ja havaitsi myös piikarbidin SiC (karborundi) kiteistä peräisin olevan valon emission. Pitkäaikaiset tutkimukset mahdollistivat puolijohderakenteiden elektroluminesenssin perusperiaatteen - injektiorekombinoinnin - muotoilun. Vuonna 1927 Losev patentoi puolijohteen luminesenssin periaatteen. Keksintö julkaistiin venäjän, saksan ja englannin tieteellisissä julkaisuissa, mutta se ei saanut käytännön sovellusta. Vuonna 1955 R. Brownstein Radio Corporation of Americasta ilmoitti galliumarsenidin (GaAs) infrapunasäteilyn esiintymisestä yhdessä muiden puolijohdelejeerinkien kanssa. Braunstein havaitsi infrapunasäteilyä, jonka synnytti yksinkertainen diodirakenne, joka perustuu galliumantimonidiin (GaSb), galliumarsenidiin, indiumfosfidiin (InP) ja piigermaniumlejeeringiin (SiGe) huoneenlämpötilassa.

Vuonna 1961 Texas Instrumentsissa työskentelevät kehittäjät R. Bard ja G. Pitman havaitsivat, että galliumarsenidiseos tuottaa infrapunasäteilyä, kun sen läpi johdetaan sähkövirta, ja sai patentin IR-LEDille.

N. Holonyak, joka työskenteli General Electricillä, keksi ensimmäisen näkyvän spektrin LED-valoa säteilevän LEDin vuonna 1962. Siitä lähtien monet ovat kutsuneet häntä nykyaikaisten LEDien "isäksi". Ymmärtääkseen, että näin ei ole, riittää tutkia historiallisia tietoja O. V. Losevin ja muiden merkittävien 20-50-vuotiaiden tutkijoiden tutkimuksesta. kahdeskymmenes vuosisata. Historia on kuitenkin epäreilua, ja meillä on mitä meillä on, ja 60-luvulla Venäjä menetti etusijansa puolijohdevalolähteiden keksimisessä.

Vuonna 1972 entinen opiskelija Holonyaka G. Graford keksi keltaisen LEDin ja lisäsi punaisten ja punaoranssien LEDien kirkkautta kymmenkertaiseksi. Vuonna 1976 T. Pearsall loi ensimmäisen ultrakirkkaan LED-valon kuituoptiseen tietoliikenteeseen keksimällä uusia puolijohdeseoksia, jotka on erityisesti sovitettu siirtämään valoa kuituoptiikan yli.

Vuoteen 1968 asti näkyvät ja infrapuna-LEDit maksoivat valtavasti, noin 200 USD yksikköä kohden, mikä vaikeutti käytännön käyttöä. Mutta vuonna 1968 Monsanto aloitti galliumarsenidifosfidiin (GaAsP) perustuvien näkyvän valon LEDien massatuotannon, joka soveltuu käytettäväksi indikaattoreina. Hewlett Paccard, joka esitteli LEDit vuonna 1968, käytti Monsanton LEDejä digitaalisten näyttöjen ja laskimien valmistukseen.

Ensimmäisten LEDien käytännöllinen käyttö

LEDien ensimmäinen kaupallinen käyttö koski niitä korvaamaan aiemmin hehkulamppuihin perustuvia indikaattoreita. Seitsemän segmentin indikaattoreita valmistettiin LEDeistä, rakennettiin kalliisiin laboratorioinstrumentteihin ja käytettiin testauslaitteissa, mutta myöhemmin LEDejä alettiin käyttää televisioiden, radioiden, puhelimien, laskimien ja jopa kellojen valmistuksessa. Näihin tarkoituksiin käytetyt punaiset LEDit olivat riittävän kirkkaita käytettäväksi vain indikaattoreina. Muiden väristen LEDien kirkkaus oli vielä heikompi. Kaiken tyyppiset LED-valot valmistettiin vakiokokoisina 3 tai 5 mm.

LED-tekniikan jatkokehitys

Japanilaisen Nichian Nakamura esitteli ensimmäiset erittäin kirkkaat siniset LEDit, jotka perustuvat InGaN:iin. Tämä merkitsi uuden aikakauden alkua LEDien käytössä - käyttö valonlähteenä valaistukseen. Sinisen valon ja keltaisen fosforin yhdistelmä mahdollisti saannin valkoinen valo.

Tämän löydön ansiosta LED-tekniikka alkoi kehittyä nopeasti. Helmikuussa 2008 Turkin Bilkentin yliopiston työntekijät ilmoittivat saaneensa 300 lumenia näkyvää valoa valotehowattia kohden. Se oli lämpimän valkoinen väri, joka tuotettiin nanokiteillä.

Tammikuussa 2009 Cambridgen tutkijat S. Humphreyn johdolla raportoivat galliumnitridin kasvusta piisubstraatilla. Tämä menetelmä voi vähentää tuotantokustannuksia erittäin kirkkaiden LEDien valmistuksessa 90 % verrattuna rakenteiden kasvattamiseen safiirialustan päällä.

Fyysiset näkökohdat

LEDin toimintaperiaate

Kuten tavallinen diodi, LED sisältää puolijohdekiteitä, jotka muodostavat pn-liitoksen. Kuten tavanomaisessa diodissa, virta kulkee helposti eteenpäin anodista katodille eikä vastakkaiseen suuntaan. Kun elektronit kohtaavat reikiä, ne menettävät energiaa, joka muuttuu fotoneiksi. Aallonpituus, jolla fotonit emittoivat, riippuu materiaalista, joka muodostaa pn-liitoksen.

LEDien keksintö alkoi galliumarsenidiin perustuvien rakenteiden valmistamisella, jotka lähettävät punaista ja infrapunavaloa. Puolijohdeteknologian nykyinen kehitys mahdollistaa näkyvän valon saamisen useissa eri väreissä.

Elektroneja ja reikiä

Puolijohteet ovat väliasemassa johtimien ja eristeiden (dielektriikan) välissä. Alhaisissa lämpötiloissa suurin osa puolijohteen ulkoisista elektroneista "istuu" paikoilleen atomeissa. Mutta ne ovat sitoutuneet atomeihin heikommin kuin eristeessä. Lisäksi lämpötilan noustessa puolijohteiden vastus pienenee, eli kuumennettaessa puolijohde ei vähennä sähkönjohtavuuttaan, kuten metalli, vaan päinvastoin lisää sitä. Toisin sanoen puolijohteessa sähkövirtaa kuljettavien vapaiden elektronien määrä kasvaa.

Kun energiaa (lämpöä tai valoa) syötetään puolijohteiden kidehiloihin, jotkut elektronit "pakenevat" ylemmiltä atomikuorilta ja muodostuu positiivinen varaus. Paikkaa, josta hilasta puuttuu elektroni, kutsutaan "reiäksi".

Sähköjännitteen vaikutuksesta elektronit ajautuvat yhdelle elektrodille (positiivinen napa) ja reiät toiselle (negatiivinen), ja vapaat elektronit ottavat välittömästi heidän paikkansa. Reiän liikkeen mallit ovat sellaiset, että fyysikot tavanomaisesti osoittavat sekä varauksen (sama kuin elektronin varaus, mutta positiivinen) että "tehollisen massan" näihin "tyhjiin tiloihin".

Puhtaassa puolijohteessa, jonka johtavuus johtuu lämpövirityksestä, sama määrä elektroneja ja reikiä liikkuu vastakkaisiin suuntiin. Jos puolijohteeseen lisätään muiden alkuaineiden atomeja, sen johtavuutta voidaan lisätä merkittävästi. Kun seostusepäpuhtauksia viedään puolijohteen kidehilan eri osiin, syntyy ns. epäpuhtauksien johtavuus (toisin kuin sisäinen johtavuus), jota kutsutaan lisäaineelementtien valenssista riippuen joko elektroniseksi (n-tyypin johtavuus). ) tai reiän (p-tyypin) johtavuus.

Samassa puolijohdemateriaalinäytteessä yhdellä alueella voi olla p-johtavuus ja toisella - n-johtavuus. Tällaisten alueiden väliin ilmestyy rajakerros, jonka läpi suurin osa kantajista (elektroneja tai reikiä) leviää yrittäen tasata pitoisuusarvoja kerroksen molemmilla puolilla. Tässä kerroksessa muodostuvaan p-n-liitokseen voi vaikuttaa ulkoinen jännite, mikä lisää tai päinvastoin "estää" kiteen läpi kulkevaa virtaa - diodit ja transistorit toimivat tämän periaatteen perusteella. Positiivisella polariteetilla ulkoinen jännite(plus - p-vyöhykkeelle, miinus - n-alueelle) p-n-liitoksen este lasketaan ja elektronit ja reiät "hyppäävät" (yhdistyvät uudelleen) vastakkaisille vyöhykkeille, mikä johtaa energian vapautumiseen.

Ensiksi puolijohdelaitteet olivat vain "homoliitos" (kuten ensimmäisen transistorin tapauksessa) - p-n-liitos tapahtui yhden kemiallisen aineen kiteen sisällä. Mutta melkein heti ilmestyi idea heterolaitteista, joissa tällainen liitos muodostetaan kahden eri puolijohteen risteyksessä. Tämän idean toteuttaminen mahdollisti pienempien, tehokkaampien ja toiminnallisempien laitteiden luomisen (esimerkiksi maailman ensimmäiset "homoliitos" puolijohde-LEDit ja sitten laserit pystyivät toimimaan vain nestemäisen typen lämpötilassa, ja heteroliitokset, jotka ilmestyivät myöhemmin huoneenlämmössä).

Useimmilla LEDien valmistukseen käytetyillä materiaaleilla on erittäin korkea heijastavuus. Tämä on välttämätöntä, jotta mahdollisimman suuri osa LEDin tuottamasta valosta karkaa sen pinnalta kotelon ulkopuolelta. Siksi tälle on omistettu suuri määrä tutkimuksia ympäri maailmaa.

Tehokkuus- ja käyttöparametrit

Tavallinen LED-merkkivalo suunniteltu enintään 30-60 mW teholle. Vuonna 1999 Philips Lumileds esitteli 1 watin suuritehoisen LED-valon. Tässä LEDissä käytettiin puolijohdekitettä, jonka pinta-ala oli paljon suurempi kuin perinteisissä indikaattorityyppisissä LEDeissä. Se oli asennettu metallialustalle, mikä mahdollisti tehokkaan lämmönpoiston kiteestä.

Yksi avainasemat LED-tehokkuuden määritelmä on valoteho tehoyksikköä kohti. Valkoinen LED saavutti nopeasti ja ylitti perinteisten hehkulamppuihin perustuvien järjestelmien suorituskyvyn. Vuonna 2002 Lumileds tuotti 5 W LEDin, jonka valoteho oli 18-22 lumenia/watti. Vertailun vuoksi, tyypillinen 60-100 watin hehkulamppu tuottaa noin 15 lumenia wattia kohden. Loistelamppu - noin 100 Lm/W. Suurin ongelma kehitettäessä suuritehoisia LEDejä on valovirran lasku, kun kiteen läpi kulkeva virta kasvaa.

Syyskuussa 2003 Cree esitteli uudentyyppistä sinistä LEDiä, joka tuottaa 24 mW 20 mA:lla. Tämä mahdollisti valkoisten LEDien kaupallisen tuotannon tehokkuudella 65 Lm/W 20 mA virralla, josta tuli tuolloin markkinoiden kirkkain ja joka ylitti hehkulamppujen tehokkuuden yli neljä kertaa. Vuonna 2006 sama yritys esitteli prototyypin valkoisesta LEDistä, jonka valoteho on 131 Lm/W 20 mA:lla.

On huomattava, että LED-teho 1 W tai enemmän riittää kaupalliseen käyttöön päävalaistuksen lähteenä. Tällaisten LEDien tyypillinen virta on 350 mA. Vaikka johtavat valmistajat valmistavat ledejä, joiden hyötysuhde on yli 100 Lm/W, todellisessa käytössä riippuu paljon lampun käyttöolosuhteista ja suunnittelusta. Yhdysvaltain energiaministeriö, joka testasi kaupallisesti saatavilla olevia LED-lamppuja vuonna 2008, raportoi, että useimpien lamppujen keskimääräinen hyötysuhde oli 31 Lm/W.

Cree toimitti 19. marraskuuta 2008 tietoja laboratorion prototyypistä LED, jonka hyötysuhde oli 161 Lm/W huoneenlämpötilassa ja valon lämpötila 4689 K.

LEDien viat ja käyttöikä

Puolijohdelaitteiden, kuten LEDien, vaurioitumisriski on hyvin pieni, kun niitä käytetään matalat lämpötilat ja pieni virta. Monet 70- ja 80-luvuilla valmistetut LEDit toimivat edelleen. Teoriassa LEDien suorituskyky on ajallisesti rajaton, mutta lisääntynyt virta ja korkea lämpötila voivat vahingoittaa niitä helposti. Viallisen LED-valon pääasiallinen oire on valotehon voimakas väheneminen nimelliskäyttöjännitteellä. Uusien LED-tyyppien kehitys on johtanut lisääntyneisiin käyttövirtoihin ja kohonneisiin kidelämpötiloihin. Materiaalien, joista suuritehoiset LEDit valmistetaan, vastetta tällaisiin olosuhteisiin ei ole vielä täysin tutkittu, joten kiteiden hajoaminen on yksi tärkeimmistä vikojen syistä. LEDin katsotaan olevan epäkunnossa, kun sen valoteho laskee 75 %.

Materiaalit

Seuraavassa taulukossa näkyy LEDin hehkuvärin riippuvuus puolijohdemateriaalista

	Väri	Aallonpituus (nm)	Jännite (V)	Puolijohdemateriaali
	Infrapuna	λ > 760	ΔV< 1.9	Galliumarsenidi (GaAs) Alumiinigalliumarsenidi (AlGaAs)
	Punainen	610 < λ < 760	1.63 < ΔV < 2.03	Alumiinigalliumarsenidi (AlGaAs)
	Oranssi	590 < λ < 610	2.03 < ΔV < 2.10	galliumarsenidifosfidi (GaAsP) Alumiinigalliumindiumfosfidi (AlGaInP) gallium(III)fosfidi (GaP)
	Keltainen	570 < λ < 590	2.10 < ΔV < 2.18	galliumarsenidifosfidi (GaAsP) Alumiinigalliumindiumfosfidi (AlGaInP) gallium(III)fosfidi (GaP)
	Vihreä	500 < λ < 570	1.9 [ 32] < ΔV < 4.0	Indiumgalliumnitridi (InGaN) / gallium(III)nitridi (GaN) gallium(III)fosfidi (GaP) Alumiinigalliumindiumfosfidi (AlGaInP) Alumiinigalliumfosfidi (AlGaP)
	Sininen	450 < λ < 500	2.48 < ΔV < 3.7	Sinkkiselenidi (ZnSe) Indiumgalliumnitridi (InGaN) Substraattina piikarbidi (SiC). Pii (Si) substraatti muodossa - (kehitellään)
	Violetti	400 < λ < 450	2.76 < ΔV < 4.0	Indiumgalliumnitridi (InGaN)
	Violetti	eri tyyppejä	2.48 < ΔV < 3.7	Kaksi sinistä/punaista LEDiä, sininen punaisella fosforilla, valkoinen magenta suodattimella
	UV	λ < 400	3.1 < ΔV < 4.4	timantti (235 nm) [33] Boorinitridi (215 nm) [ 34] [ 35] Alumiininitridi (AlN) (210 nm) [36] Alumiinigalliumnitridi (AlGaN) Alumiini gallium-indiumnitridi(AlGaInN) - (210 nm asti) [37]
	Valkoinen	Laaja valikoima	ΔV = 3,5	Sininen/UV-diodi ja keltainen fosfori

Siniset LEDit

Sininen LED

Siniset LEDit perustuvat GaN- ja InGaN-seoksiin. Yhdistelmä punaisen ja vihreät LEDit voit saada puhtaan valkoisen värin, mutta tätä valkoisen muodostamisperiaatetta käytetään nyt harvoin.

Ensimmäisen sinisen LED-valon valmisti vuonna 1971 Jacques Pankove (galliumnitridin keksijä). Mutta se tuotti liian vähän valoa ollakseen hyödyllinen. Ensimmäinen kirkkaan sininen diodi esiteltiin vuonna 1993 ja siitä tuli laajalle levinnyt.

valkoinen valo

On kaksi tapaa saada riittävän voimakasta valkoista valoa käyttämällä LEDejä. Ensimmäinen niistä on kolmen päävärin - punaisen, sinisen ja vihreän - kiteiden yhdistelmä yhdessä tapauksessa. Näitä värejä sekoittamalla saadaan valkoista. Toinen tapa on käyttää fosforia sinisen tai ultraviolettisäteilyn muuntamiseen laajaspektriseksi valkoiseksi. Samanlaista periaatetta käytetään loistelamppujen valmistuksessa.

RGB-järjestelmät

Valkoinen väri saadaan sekoittamalla erilaisia ​​värejä, eniten käytetty yhdistelmä on punainen, sininen ja vihreä. Mutta koska on tarpeen hallita sekoitusta ja värin diffuusioastetta, RGB-LED-valojen tuotantokustannukset ovat melko korkeat. Tästä huolimatta tämä menetelmä kiinnostaa monia tutkijoita ja tutkijoita, koska sen avulla voit saada erilaisia ​​​​värisävyjä. Lisäksi tämän menetelmän tehokkuus valkoisen valon tuottamiseksi on erittäin korkea.

Valkoisia monivärisiä LED-valoja on useita tyyppejä - di-, kolmi- ja tetrakromaattisia. Jokaisella näistä tyypeistä on useita keskeisiä ominaisuuksia, mukaan lukien värin vakaus, värintoisto ja valotehokkuus. Korkea valotehokkuus tarkoittaa alhaista värintoistoindeksiä (CRI). Esimerkiksi dikromaattisella valkoisella LEDillä on paras valotehokkuus (noin 120 Lm/W), mutta alhaisin CRI. Tetrakromaattinen - alhainen valotehokkuus, mutta erinomainen CRI. Trikromaattinen on suunnilleen keskellä.

Vaikka moniväriset LEDit eivät ole optimaalinen ratkaisu valkoisen tuottamiseen, niiden avulla voidaan luoda järjestelmiä, jotka tuottavat miljoonia eri värisävyjä. Suurin ongelma tässä on erilaisia ​​merkityksiä valotehokkuus pääväreille. Lämpötilan noustessa vaadittu väri "kelluu pois" ja sen seurauksena tiukemmat vaatimukset teho- ja ohjausjärjestelmille.

Fosfori-LEDit

Valkoisen LEDin spektrin määrää sininen valo, jota GaN-pohjainen kide lähettää (huippu noin 465 Nm) ja muuttuu keltaisen fosforin (500-700 Nm) läpi kulkeutuessaan valkoiseksi. Fosforin eri tyyppien ja sävyjen käytön avulla voit saada erilaisia ​​valkoisen sävyjä - lämpimästä kylmimpään. Tästä riippuu myös värintoiston laatu. Lisäämällä useita kerroksia erityyppistä fosforia siniselle kiteelle voit saavuttaa korkeimman CRI:n.

Fosforipohjaiset LEDit ovat vähemmän tehokkaita kuin perinteiset LEDit, koska osa valosta on hajallaan fosforikerroksessa ja itse fosfori on myös alttiina hajoamiselle. Tämä menetelmä on kuitenkin edelleen suosituin valkoisten LEDien kaupallisessa tuotannossa. Yleisimmin käytetty keltainen fosforimateriaali on Ce3+:YAG.

Myös valkoisia LEDejä voidaan valmistaa ultravioletti-LED-valojen perusteella käyttämällä punaista fosforia ja sinisen väristä lisäämällä sinkkisulfidia (ZnS:Cu,Al). Tämä periaate on samanlainen kuin loistelamppujen periaate. Tämä menetelmä on huonompi kuin edellinen, mutta antaa sinun saavuttaa parempi värintoisto. Lisäksi ultraviolettidiodilla on suurempi valotehokkuus. Toisaalta UV-säteily on haitallista ihmisille.

Orgaaniset valodiodit (OLED)

Jos LEDin säteilevän pinnan pohja on orgaanista alkuperää, tällaista LEDiä kutsutaan OLED:ksi (Organic Light Emitting Diode). Emittoiva materiaali voi olla pieni molekyyli kiteytysvaiheessa tai polymeeri. Polymeerikiteet voivat olla joustavia, vastaavasti, niitä kutsutaan PLEDiksi tai FLEDiksi.

Perinteisiin LEDeihin verrattuna OLEDit ovat kevyempiä, ja polymeeriset mahdollistavat myös valonlähteen joustavan. Tällaisten LEDien pohjalta on tarkoitus valmistaa tulevaisuudessa joustavia edullisia näyttöjä kannettavat laitteet, valonlähteet, koristejärjestelmät, valaisevat vaatteet. Mutta toistaiseksi OLED-kehityksen taso ei salli niiden kaupallista käyttöä.

Kvanttipiste-LEDit (kokeellinen kehitys)

M. Bowersin kehittämä uusi LED-valmistustekniikka sisältää sinisen LEDin pinnoittamisen "kvanttipisteillä", jotka alkavat säteillä valkoista valoa, kun niitä säteilytetään sinisellä LED-valolla. Tämä tekniikka tuottaa lämpimän kelta-valkoisen valon, joka on samanlainen kuin hehkulamppu. " Kvanttipisteet"Nämä ovat puolijohteen nanokiteitä, joilla on ainutlaatuisia optiset ominaisuudet. Niiden emissioväriä voidaan vaihdella laajalla alueella - näkyvästä spektristä näkymättömään - mikä tahansa väri CIE-kaaviossa.

Syyskuussa 2009 Nanoco Group ilmoitti solmineensa tutkimussopimuksen yhden japanilaisen suurimman yrityksen kanssa. Tutkimusaiheena on "kvanttipiste"-teknologian jatkokehitys käytettäväksi nestekidenäyttöjen näytöissä.

Jatkuu

LED - diodi yksinkertaisella P-N risteys vai niin, pääominaisuus eli se lähettää valoa, kun virta kulkee sen läpi. Käytetään monissa digitaalisissa näytöissä sekä muun tyyppisissä ilmaisinlaitteissa.

LEDin toimintaperiaate

Minkä tahansa valodiodin peruskäyttöominaisuudet ovat samanlaiset kuin tavanomaisen diodin. Kun jännite kytketään, elektronit siirtyvät N-tyypin materiaalista P-N-liitoksen kautta ja yhdistyvät P-tyypin materiaalissa oleviin reikiin. Perinteisissä diodeissa reikiin kytkeytyvistä elektroneista syntyvä energia vapautuu lämpönä. Kuitenkin milloin me puhumme Ledeistä sanotaan, että niissä oleva energia vapautuu pääasiassa valon muodossa.

LEDit voidaan valmistaa lähettämään punaista, vihreää, sinistä, infrapuna- tai ultraviolettivaloa. Tämä saavutetaan vaihtelemalla lisäaineena käytettyjen materiaalien määrää ja tyyppiä. Valon kirkkautta voidaan myös muuttaa, mikä tehdään säätämällä LEDin läpi kulkevan virran määrää. Kuitenkin, kuten kaikilla muilla diodilla, LEDillä on raja sen kestämälle virran määrälle.

Missä LEDejä käytetään?

Yksi LEDien pääsovelluksista on niiden käyttö merkkivaloina. Tällä laitteella voidaan esimerkiksi tarkistaa virtaako virta piirin läpi vai onko se jännitteetön.

Merkkivalopiiri on sarja sarjaan kytkettyjä laitteita: LED, vastus, kytkin ja tasavirtalähde.

Kun merkkivalon katkaisija on suljettu, virtalähteestä tuleva bias-jännite syötetään LEDiin (joka on suunniteltu toimimaan vain, kun eteenpäin esijännite on läsnä). P-N-liitoksen läpi murtautuvat elektronit yhdistyvät reikien kanssa, jolloin energia vapautuu valon muodossa. Tähän piiriin asetettu vastus rajoittaa sen läpi kulkevaa virtaa suojatakseen LEDiä vaurioilta, joita liiallinen virta voi aiheuttaa.

LED-valoja voidaan käyttää myös digitaalisissa näytöissä, kuten rannekelloissa tai laskimissa.

Vilkkumalla seitsemän elementin eri yhdistelmiä, näyttö voi näyttää minkä tahansa luvun nollasta yhdeksään.

Jokainen LED on kytketty sarjaan vastuksen ja kytkimen kanssa, jossa jokainen kytkin edustaa ulkoista ohjauspiiriä. Kytkimet on merkitty A - G vastaamaan näytön elementtejä. Seitsemän sarjajohtoa on kytketty rinnan tasavirtalähteeseen. Virran syöttämiseksi mille tahansa LEDille vastaava kytkin on kiinni. Jokainen piirin sarjavastus rajoittaa johdon läpi kulkevaa virtaa, mikä estää LEDien vaurioitumisen liiallisesta virrasta.

Numerot näkyvät digitaalisessa näytössä seitsemän kytkimen eri yhdistelmien seurauksena. Esimerkiksi jos kytkimet A ja B ovat kiinni, vastaavat elementit näytöllä syttyvät ja muodostavat luvun 1. Vastaavasti numero 2 voidaan muodostaa kytkimillä A, C, D, F ja G, jotka ovat suljettu samaan aikaan.

Sulkemalla vastaavat kytkimet tietyissä yhdistelmissä näyttö voi näyttää numeroita 0 - 9. Jos elementit on järjestetty hieman eri tavalla, näytöllä voi näkyä plus-, miinus-, desimaalipisteet tai -kirjaimet. aakkoset.

LEDejä voidaan jopa käyttää tarjoamaan keinotekoinen valaistus kasvien kasvua varten. LEDien tärkeimmät edut tässä tapauksessa ovat: alhainen sähkönkulutus ja lämmöntuotanto sekä kyky räätälöidä tarvittava päästöspektri.