Kako LED radi: kako funkcionira

Prevedeno sa engleske kratice LED znači doslovno "dioda koja emitira svjetlost". To je poluvodički uređaj koji može pretvoriti električnu struju u svjetlosno zračenje. To je jednostavan uređaj, čija je izvedba dosta drugačija od uobičajenih proizvoda za rasvjetu (žarulje sa žarnom niti, svjetiljke s iscjetkom, fluorescentne svjetiljke i sl.).

Kako će LED raditi biti zanimljiva svima. Uređaj nema izvorno nepouzdane krhke strukturne elemente i staklene žarulje (za razliku od ostalih svjetiljki). Trošak dioda je toliko mali da se ne razlikuje od baterija koje služe kao izvor energije. Popularnost takvih proizvoda objašnjava niz čimbenika, uključujući njihov dizajn.

Povijest pojave

S obzirom na pitanje zašto LED dijeli, treba proučiti povijest njihove pojave. Po prvi put je takav uređaj stvorio 1962. godine znanstvenik N. Holonyak. Bilo je jednobojno crvena dioda sjaj. Imao je niz nedostataka, ali tehnologija je prepoznata kao obećavajuća.

Deset godina nakon stvaranja crvene diode pojavile su se zelene i žute sorte. Koristili su se kao pokazatelji u mnogim elektroničkim uređajima. Intenzitet svjetlosnog toka dioda zbog znanstvenih kretanja stalno se povećao. U devedesetim godinama nastao je iluminator s učinkovitom protokom od 1 lumena.

Godine 1993. S. Nakamura je stvorio prvu plavu diodu, koju karakterizira visoka svjetlina. Od ovog trenutka postalo je moguće stvoriti bilo koji spektar boja (uključujući bijelu). Tehnologija se neprestano razvija.

Kad se kombiniraju plavi i ultraljubičasti tipovi dioda, dobiva se bijeli fosforni iluminator. Postupno su počeli istjerati žarulje sa žarnom niti. Do 2005, diode su proizvedene s luminous flux do 100 lm, pa čak i veći. Čelik je počeo proizvoditi bijelu rasvjetu s različitim nijansama (toplo, hladno).

LED uređaj

Da biste razumjeli kako točka svjetleće diode radi, potrebno je detaljno razmotriti njegov uređaj. Ovaj rasvjetni uređaj, prema mišljenju predstavnika Udruge za razvoj optoelektroničke industrije i Odjela za energetiku, uskoro će postati najpopularniji izvor rasvjete u običnim kućama, uredima, institucijama.

LED se temelji na kristalu poluvodiča. Ona prenosi električnu struju samo u jednom smjeru. Kristal se nalazi na posebnom podlogama. Ne provodi struju. Tijelo štiti kristal od vanjskih utjecaja. Ima izlaze u obliku kontakata, kao i optički sustav.

Da bi se povećao vijek trajanja uređaja, razmak između plastične leće i samog kristala bio je napunjen prozirnom silikonskom komponentom. Za uklanjanje viška topline koristi se aluminijska baza. Ovo je uobičajeni uređaj moderne diode. Kada radi, on identificira relativno malu količina topline. To je također prednost uređaja.

Načelo rada

S obzirom na to kako LED radi, potrebno je razumjeti osnovno načelo rada takvih uređaja. Uređaj prikazanog tipa ima jedan prijelaz elektronske rupice. To je zbog različitih načela provodljivosti komponenti iluminatora. Jedan poluvodič ima višak elektrona, a drugi ima višak rupa.

Pomoću dopinga, perforirani materijal obogaćen je negativnim nosačima naboja. Ako se struja primjenjuje na mjestu obogaćivanja poluvodiča s suprotnim nabojima, to će rezultirati izravnim pomicanjem. Prijelazom tih dvaju materijala električna energija će se izvoditi.

U ovom slučaju, u diodnom tijelu nalazi se fuzija nosača punjenja s različitim električnim statusom. Kada se rupe i elektroni sudaraju, određena količina energije se oslobađa. Ovo je kvantni svjetlosni tok. Naziva se foton.

LED boja

Pri stvaranju dioda koriste se različiti poluvodički materijali. To određuje boju koja se emitira pri radu prezentiranog uređaja. Različiti materijali mogu slati valove različitih duljina u svemir. To omogućuje ljudskom oku da vidi ovu ili onu boju vidljivog spektra.

Proučavajući pitanje kako LED radi, trebali bismo razmotriti materijale poluvodiča. Prije toga, za takve su svrhe korišteni galijev fosfid, trostruki GaAsP, AlGaAs spojevi. Istodobno, uređaj može poslati crvenu, žuto-zelenu boju svjetlosni tok.

Sadašnja tehnologija sada se koristi samo za indikatorske uređaje. Danas za takve proizvode koriste aluminij indij-galijev (AllnGaP) i indij-nitrid galij (InGaN). Oni izdržavaju prilično visoku razinu prolaznog strujanja, visoke vlažnosti i grijanja. Moguća je kombinacija različitih tipova LED dioda.

Miješanje boja

Moderne diode mogu proizvesti različite nijanse svjetlosti. Jedan uređaj može proizvesti monotonu boju. Pri stvaranju višekristalnog uređaja moguće je dobiti ogroman broj različitih nijansi. Kao TV ili monitor računala, dioda može stvoriti bilo koju boju s RGB modelom (označava crvenu, zelenu, plavu).

Ovo je jednostavan princip koji vam omogućuje da razumijete kako RGB LEDs rade. Ovom tehnologijom možete stvoriti bijelu rasvjetu. Da biste to učinili, sve su tri boje pomiješane u jednakim omjerima.

Međutim, uz predstavljenu tehnologiju, moguće je dobiti bijeli sjaj kada je kratkotrajna radijacijska dioda (ultraljubičasta, plava) povezana zajedno sa žutim fosfornim premazom. S kombinacijom fotona žute i plave boje, rezultat je bijeli sjaj.

proizvodnja

Da biste razumjeli koliko LED dioda radi, potrebno je razmotriti proizvodnju tih uređaja. Prije svega treba napomenuti da su uređaji s matricom RGB tipa skuplji od luminescenata. A ovo drugo dopušta postizanje osvjetljenja visoke kvalitete.

Nedostatak fosfora je niži izlaz svjetlosti, kao i druga boja (temperatura) protoka. Ovaj uređaj dobiva brže od LED. Stoga su na raspolaganju rasvjetni uređaji oba načela rada. Za stvaranje indikatora, proizvedene su diode s potrošnjom od 2-4 V konstantnog napona (struja od 50 mA).

Za stvaranje visokokvalitetne rasvjete zahtijevaju se uređaji s istom naponskom potrošnjom, ali viša razina struje je do 1 A. Ako spojite diode u seriju u jednom modulu, ukupni napon će dosegnuti 12 ili 24 V.

Pojačavanje svjetline

S obzirom na pitanje koliko napona dioda svjetlosti emitira, treba reći o povećanju svjetline prezentiranih uređaja. Snaga takvih uređaja doseže 60 mW. Ako su takve diode ugrađene u srednje tijelo, svjetlosni elementi moraju biti postavljeni na 15-20 komada.

Diode s povećanom svjetlosnom svjetlošću mogu nositi snagu do 240 wata. Da bi se osigurala normalna pozadinsko osvjetljenje, ti elementi će zahtijevati 4-8 komada. Na prodaji su uređaji koji u potpunosti mogu osvijetliti prostore, vanjsko oglašavanje, vitrine, itd. Neke se trake kreiraju za osvjetljenje srednjeg ili malog intenziteta.

Za spajanje prezentirane opreme koriste se kontrolne jedinice odgovarajuće snage. Za kasete u boji, moguće je koristiti kontrolere koji kontroliraju ne samo intenzitet rasvjete, već i tonove i načine rada uređaja.

Kontrola sjaja

Postoji ogroman broj varijanti prezentirane opreme. Postoje LED-ovi koji se pokreću na baterijama (na primjer, u svjetiljkama), koji se ulažu u nepokretnu mrežu. Koriste se za unutarnji i vanjski rad. Ovisno o uvjetima primjene, odabire se odgovarajuća klasa za zaštitu dioda.

Da biste podesili svjetlinu svjetla, napon napajanja se ne smanjuje. Modulacija širine pulsa (PWM) se koristi za smanjenje intenziteta luminescencije. U ovom slučaju, kupljena je kontrolna jedinica.

Prikazana metoda sastoji se u opskrbi dioda s pulsno moduliranom strujom. Frekvencija signala doseže tisuće hertz. Širina pulseva i intervala stanki mogu varirati. Možete kontrolirati svjetlost uređaja. Dioda u ovom slučaju neće izaći.

trajnost

Diode se smatraju trajnim uređajima. To je zbog njihovog dizajna. Međutim, ako svjetleće diode na svjetiljci ne rade, moguće je da njihovo djelovanje istekne. To se može odrediti zasićenjem luminescencije i promjenom boje.

Također, stručnjaci kažu da je vijek trajanja uređaja s niskom snagom dulji. Ali čak iu najsvjetlijim trakama ili svjetiljkama, diode su zajamčene da rade 20 do 50 tisuća sati. Budući da nemaju krhke strukturalne elemente, mehanički utjecaji vjerojatno neće štetiti takvim upaljačima.

Proučavajući kako LED radi, može se razumjeti načelo dizajna uređaja, kao i njegove karakteristike izvedbe. Ova oprema smatra se iluminatorom buduće generacije.