Kako LED: princip rada, uređaj i značajke

Mnogi potrošači žele saznati više o LED uređajima, principu rada ovih električnih uređaja, kao io njihovim tehnološkim značajkama. To je zbog popularizacije LED rasvjete općenito. Takvi elementi su poluvodički proizvodi s prijelazom na elektron-rupu, koji omogućuje stvaranje optičkog zračenja.

Kako se pojavila specifična tehnologija rasvjete?

Prije razmatranja načela djelovanja LED dioda, predlaže se da se ispitaju informacije o tome kako su nastale. Prva poruka o mogućnosti emisije svjetla kroz čvrstu diodu pripada jednom britanskom eksperimentatoru. Uspio se vratiti 1907. kada je opisao proces elektroluminiscencije.

Eksperimenti su se ponovili u ruskom laboratoriju, ali onda nisu pridali veliku važnost. 1961. godine, prva LED tehnologija patentirana je od strane zaposlenika jedne američke tvrtke. Od tada su se poboljšali razvojni procesi. Nakon nekog vremena bilo je moguće osloboditi element visoke svjetline za upotrebu u telekomunikacijskom sektoru.

O osnovnim fizičkim svojstvima

Da bi se razumio princip rada LED, potrebno je razumjeti da je svaki element poluvodička dioda koja pretvara električnu energiju izravno u svjetlosno zračenje. Kada kroz njega prolazi istosmjerna struja, elektroni se prenose na određeno područje. U procesu kretanja dolazi do prijelaza na drugu energetsku razinu s oslobađanjem velike količine svjetlosnog zračenja.

Da bi se postigli različiti efekti boje, aktivirajuće tvari se uvode u poluvodički materijal. Najčešće se koristi monokromatsko zračenje. S ovom opcijom za svaku se diodu koristi određena valna duljina. Shema boja može se kontrolirati.

Najvažnije značajke

Uzimajući u obzir detaljan uređaj i princip rada LED, treba istaknuti neke značajke. Zračenje instrumenta izravno ovisi o kutu zračenja koji ovisi o dizajnu. Određeni utjecaj na intenzitet zračenja ima:

• materijal koji se izravno koristi za zaštitu kristala;
• montiran objektiv.

Poluvodički uređaj može emitirati ne samo usko usmjerenu, već i difuzno svjetlo. Temperatura okoliša može utjecati na svojstva LED dioda. Njihova svjetlost ovisi o tome. Kada temperatura raste, sjaj postaje tamniji, a na nižim temperaturama - svjetliji. U tom smislu, područje djelovanja je od posebne važnosti.

Na proizvode namijenjene za vanjsku uporabu postavljaju se visoki zahtjevi. Trebala bi ispravno funkcionirati sa značajnim kolebanjima temperature. Svjetlina tijekom rada ne bi se trebala značajno mijenjati. Suvremena rješenja omogućuju normalan sjaj, bez obzira na temperaturu okoline.

Princip rada LED-a temelji se na brzom djelovanju. Zračenje se pojavljuje u roku od nekoliko sekundi nakon izravnog izlaganja električne struje izravno poluvodiču. Proizvedeni uređaji mogu imati tehnološke razlike, od kojih će ovisiti o opsegu primjene.

LED diode tipa DIP

Poluvodički elementi ove kategorije pripadaju niskonaponskim proizvodima, pa se uglavnom koriste za dodatno osvjetljenje. Obično se postavljaju kao pokazatelji ili glavni izvori u vijencima. Pojavom naprednijih tehnologija njihova je proizvodnja znatno smanjena.

Princip rada LED-a male snage relativno je jednostavan. Tijelo je cilindričnog oblika. Izrađena je od epoksidne smole. U unutrašnjosti su umetnuti posebni nalazi ploča. Zaobljeni cilindar omogućuje stvaranje pravca svjetlosni tok.

Na katodi je postavljen zračeći element u obliku kristala koji podsjeća na malu zastavu. Povezan je s anodom uz pomoć ultrafine žice. Postoje proizvodi s dva ili tri kristala koji imaju različite boje odjednom. Ako je potrebno, u kućište se uvodi kontrolni čip, koji je potreban za upravljanje sjajem.

Da bi se povećala razina svjetlosnog toka u takvim LED, počeli su raditi četiri izlaza umjesto dva. Međutim, u ovom slučaju, zagrijavanje kristala se značajno povećalo, što je dovelo do ograničenja mogućeg područja primjene.

LED diode tipa SMD

Takvi elementi imaju širu svrhu, koja je povezana s glavnim karakteristikama. Princip rada ove vrste LED-ova omogućuje vam organiziranje rasvjete različitih formata. Poluvodički uređaji s fiksnom tiskanom pločicom imaju kompaktne dimenzije, tako da se mogu koristiti iu najmanjim svjetiljkama.

Osnovni dio kućišta, na kojem je kristal fiksiran, ima visoku toplinsku provodljivost, stoga je odvođenje topline učinkovito. Obično se između leće i glavnog elementa uklapa sloj fosfora, koji omogućuje neutralizaciju UV svjetla, kao i određivanje specifične temperature boje. Kod proizvoda s difuznim zračenjem leća nije instalirana. Sam element je oblikovan kao paralelopiped.

LED diode tipa COB

Slični elementi počeli su se koristiti za žarulje i svjetiljke LED velike snage. Princip rada proizvoda ostaje isti, ali u tom slučaju na aluminijsku bazu pričvršćeno je desetak kristala pomoću dielektričnog ljepila. Dobivena matrica se obrađuje jednim slojem fosfora, što rezultira izvorom svjetlosti s ravnomjernom raspodjelom glavne struje.

Jedna od varijanti tehnologije je varijanta s distribucijom velikog broja kristala na staklenoj površini. Prema toj shemi, proizvode se žarulje s filamentima, u kojima kao osnovni izvor djeluje središnja jezgra stakla, prekrivena malim LED-om i obrađena fosforom.

RGB tehnologija

Princip rada RGB-LED-a temelji se na optičkom efektu koji omogućuje dobivanje raznih nijansi boje kao rezultat miješanja tri glavne komponente palete. Odjednom su na istu matricu postavljena tri kristala. Kako bi se prilagodili različitim uvjetima, postoji nekoliko modifikacija proizvoda. Napravljeni su s uobičajenom katodom ili anodom, a ponekad i bez takvih (sa šest glavnih zaključaka).

Najčešće se svjetlosna tehnologija koristi za dizajniranje plakata, uređenje zgrada, uokvirivanje mostova, arhitektonskih spomenika i drugih građevina. Princip rada višebojne LED diode jednak je. Međutim, značajke dizajna povećavaju konačni trošak proizvoda i kompliciraju shemu priključka na električnu mrežu.

Glavne tehničke specifikacije

Postoji nekoliko parametara koji karakteriziraju LED diode.

1. Svjetlina se izražava u jedinicama intenziteta svjetlosti. Proporcionalan je količini električne struje koja prolazi kroz poluvodički element. Kako se napon povećava, razina svjetline raste.
2. Struja može biti pulsirajuća ili konstantna. Može se uvelike razlikovati. Indikatorski uređaji mogu imati struju od samo 20 mA, a jednodijelne vati - 300-400 mA.
3. Valna duljina utječe na raspon boja. Mjerenja su napravljena u nanometrima. Granice valova su mapirane prema osnovnim komponentama palete prema potrebi.

Spektar boja emitiranog zračenja mijenja se uvođenjem kemijski aktivnih tvari u poluvodički materijal.

Princip rada za LED diode

Za dobivanje stabilizirane struje koristi se poseban uređaj koji se bira uzimajući u obzir sljedeće parametre:

• određenu moć;
• napon izravno na izlazu;
• nazivna struja.

Instalirani upravljački programi mogu biti linearni ili pulsni. Prvi od njih su dizajnirani kako bi osigurali glatku stabilizaciju električne struje pri promjenjivom ulaznom naponu. Impulsni uređaji formiraju visokofrekventne potiske u izlaznom kanalu. Imaju visoku učinkovitost.

Tu su i upravljački programi koji se mogu prigušivati ​​i koji omogućuju podešavanje svjetline LED dioda. Tijekom dana intenzitet zračenja može se donekle smanjiti, čime se štedi život poluvodičkih proizvoda i električne energije.

Pitanja od interesa

Sada je načelo rada LED dioda postalo jasno, ali mnogi korisnici postavljaju različita pitanja o ovoj temi.

1. Koji parametri utječu na vijek trajanja poluvodičkih uređaja? Postoji tvrdnja da su LED diode trajne, ali to nije posve točno. S velikom jačinom struje tijekom rada, temperatura se povećava, tako da snažniji uređaji brže trče.
2. Prekida li se prijenos boja LED dioda tijekom vremena? Tijekom dugotrajnog rada uređaja javlja se određena promjena boje, ali trenutno ne postoje standardi koji bi to mogli kvantificirati.
3. Jesu li uređaji štetni za ljudsko oko? Nedostaje bilo kakva informacija o negativnim učincima poluvodičkih elemenata u ovom trenutku.
4. Zašto je potrebno stabilizirati električnu struju koja prolazi kroz LED uređaj? Čak i male promjene napona mogu dovesti do promjena osvjetljenja.
5. Kako možete dobiti bijelo svjetlo? Postoje tri glavne opcije. Prvi uključuje miješanje komponenti palete pomoću RGB tehnologije. Druga mogućnost uključuje nanošenje tri fosfora izravno na površinu poluvodičkog uređaja, emitirajući struju svjetlosti u ultraljubičastom području. U trećoj metodi, fosfor se nanosi na plavi element.

Kao zaključak

U okviru članka bilo je moguće detaljno ispitati princip rada LED-a. Za "lutke" (ljude koji ne razumiju modernu tehnologiju LED-a), to će vjerojatno biti vrijedan alat. Sadrži najpotpunije informacije o strukturi i radu modernih sustava rasvjete koji su vrlo popularni.