Hvad er en LED - en detaljeret beskrivelse af egenskaberne og typerne
LED'er er overalt: i huse, biler, telefoner. Med deres hjælp leveres lys belysning af gadgetskærme, økonomiske belysningskilder produceres. Nu er de uundværlige lyskilder. Overvej enheden og de tekniske egenskaber for hovedtyperne af lysdioder.
Hvad er en LED
En LED (fra den engelske Light Emitting Diode, eller LED) er en solid-state elektrisk kilde til kunstigt lys fremstillet af p- og n-konduktivitetshalvledermaterialer. Ved hjælp af flere teknologier - aflejring gennem masker, ætsning, epitaksial aflejring osv. opnås en p-n-forbindelse.
I et halvledermateriale af p-type er strømbærere "huller" - atomer af en halvlederkrystal, hvori de ved doping med specielle metaller skaber mangel på elektroner. I n-materialer er bærerne overskydende elektroner i krystallen.
"Hullet" er praktisk talt ubevægeligt. Den har en positiv ladning svarende til ladningen af en elektron. Elektronen, der "springer" fra den ydre bane af et atom til den ydre bane af naboen, flytter "hullet" i den modsatte retning.
Funktionsprincippet eller hvad der lyser i LED'en
Ved at forbinde en konstant spænding af en vis størrelse og polaritet til p-n-krydset forårsager de en elektrisk strøm i krydset i form af en modstrøm af elektriske ladningsbærere - "huller" - positive "partikler" og elektroner - negative. Når disse vandløb mødes i et p-n-kryds, kombineres de igen eller smelter sammen. En fri elektron med øget energi kommer ind i "hullet", og den forsvinder.
Til højre er n-halvlederdelen af krystallen, "beriget" med frie elektroner, til venstre er p-halvlederdelen med positive "partikler" - "huller".
Energi frigives i form af lyskvanter. De udsendes, dvs. udsendes fra enden af krystallen. Fluxen af quanta rammer reflektoren. Dens polerede overflade reflekterer lyset i den rigtige retning. En speciel overfladekonfiguration danner det nødvendige retningsmønster af lysstrømmen.
Spændingen til at drive overgangen påføres "+" - til diodens anode og "-" - til katoden.
Design
Det varmefjernende substrat er afbildet i lilla. Grå trapez - sektioner af en reflekterende reflektor-reflektor i en ringformet konfiguration lavet af aluminium.I den blå midte er en LED-chipkrystal med forbundet guld- eller sølvtråde loddet til anode- og katodeterminalerne.
Typer af LED'er
LED'er er ret "unge" enheder. Deres endelige klassificering er endnu ikke udviklet. Derfor bruger mange kendte producenter deres egne opdelingssystemer.
Ifølge en af dem er LED'erne grupperet efter deres formål som følger:
- Indikator.
- Belysning.
Indikatorer i deres gruppe er opdelt i følgende typer.
DIP dioder
Forkortelsen er afledt af Dual In-line Package eller "double in-line placement". Normalt er sagerne cylindre, men der er også parallelepipeder. På den nederste ende er der trådaksiale ledninger parallelt med kroppens hovedsymmetriakse. Katodens output er kortere end anoden.
Inddelingen i typer - i henhold til diameteren af sagen og linsen i den øvre ende. Diameter fra 2-3 til 20 mm og mere. Glød farve - enhver, flere nuancer af hvid.
En af typerne - blinkende i 2 farver, har 3 udgange.
Stråhat
Den bogstavelige oversættelse er en stråhat eller bryl. Anvendes til LED'er – kroppen er som en hat med en afrundet top.
Ledninger af forskellig længde er synlige, den korte er katoden. Installationshøjdebegrænsere er også synlige. Under linsen er en krystal med en gul fosfor.
Super Flux Piranha
Direkte oversættelse - superflow. Piranha - oversættelse til russisk - piranha. Navnet på LED'en skyldtes de særlige kendetegn ved metalledningerne i form af smalle strimler. For at forenkle installationen i hullerne på printpladen blev hjørnerne skåret af i enderne af stifterne under stemplingen. Sådan blev de skarpe "tænder" på en rovfisk.
På udgangen er "skuldre" stemplet - begrænsere, der indstiller højden af sagen over brættet. Så kabinettet blev åbnet for luftkøling nedefra. Krystaller til passiv afkøling blev placeret på de øvre ender af ledningerne.
Ved at placere 2 eller 3 chips i etuiet øgede de lysstrømmen. Og dioden faldt ind i gruppen af super-lyse.
Man kan se en krystal "dækket" af en linse og indsnævrede leads-formere af installationshøjden.
smd
Forkortelse for Surface Mounted Device, oversat fra engelsk - en enhed installeret på overfladen. De ligner rektangulære sager lavet af plastik eller keramik. Konklusioner - nedefra og på siden af sagen i form af puder.
Oftest - belysning, men ved lav effekt kan de også være indikator. Effekter fra mW (milliwatt) til W. Glød er enhver farve eller nuance af hvidt lys.
Læs også: Karakteristika for SMD LED'er
OLED
Ud over solid-state LED'er baseret på halvledermetaller - silicium, germanium, galliumarsenid osv., er der en gruppe LED'er på film af organiske forbindelser. De kaldes organiske eller OLED LED'er - Organic Light Emitting Diode.
De udsender også, ligesom halvlederdioder, lys, men ikke med en solid struktur, men med tynde film. Mens hovedapplikationen findes i udviklingen af enkeltfarvede skærme. De eksisterende ulemper ved farve-OLED-film er de forskellige driftstider for film med forskellige glødfarver. Som minimum er dette omkring 12-15 tusinde timer.
Efter forbedring vil sådanne lysdioder i vid udstrækning blive brugt i mobiltelefoner, bil- og skibs-GPS-navigatorer, i nattesigter og enheder til natjagt og -skydning osv.
Videoanmeldelse: sammenligning af QLED, OLED og LCD (IPS).
Filament
I 2012-2013usædvanlige lysdioder dukkede op, som de kaldte Filament. Faktisk er der tale om COB-matricer i form af lange cylindre med en diameter på 2-3 og en længde på 15-30 mm. 28-30 blå krystaller blandet med et par røde klistres på en glas- eller safircylinder. De er forbundet i seriekæder, og efter kontrol af brugbarheden fyldes de med en gul fosfor.
Denne teknologi til fremstilling af filamentmoduler kaldes Chip-On-Glass eller COG.
Færdiglavede COG-matricer placeres på armaturerne til konventionelle glødelamper, installeret i bunden og anbragt i en glas- eller plastikkolbe. For at afkøle LED'erne fyldes kolben med helium.
Lampeeffekt - fra 2-3 til 10-12 watt. Lysstrømmen svarer til lyseffektiviteten af konventionelle LED'er på 80-100 lm/W.
Resultatet er en LED retrofit glødelampe. Lampen omtales ofte forkert som en LED-glødelampe.
Udtrykket retrofit kommer fra engelsk. eftermontering - modernisering eller modifikation. Det er nye lyskilder i huse med traditionelle dimensioner.
Tallene ovenfor er forskellige i kraft og producenter glødetråds LED-lamper. I en glaskolbe med en E27-bund er filament COL-moduler fastgjort til filamentbeslagene.
En slags PCB-stjerne
Forkortelsen for LED'er af denne type er afledt af den engelske sætning Printed Circuit Board. Hans oversættelse er printkort.
PCB Star type diodekort. Producenten er det amerikanske firma CREE, XML diode model. Det gule rektangel er effektdioden COB-matrix.
Pladen er lavet af et metal, der leder varme godt, såsom aluminium. Tavlekonfigurationen er en 6-strålet stjerne.COB LED-arrayet er fabriksmonteret i midten af stjernetavlen. Tavlen er malet sort for at forbedre den passive varmeafledning, som en kraftfuld lysudsendende enhed genererer.
6 "stjerner" til venstre - dioder af forskellig styrke og nuancer af hvidt lys. De to nederste er mere kraftfulde elementer med store cirkler af gul fosfor. Til højre er en søjle med 4 stk. – dioder til plan montering på overfladen af puder på et printkort.
Måltegning af en kraftig plan LED på en stjernetavle. Højden af strukturen er 6,6 mm, diameteren af diodens krop med plane ledninger er 8 mm, størrelsen på Star-brættet er 22 mm.
LED COB Matrix
Hvis flere snesevis af blå halvlederkrystaller limes med dielektrisk lim på et varmeledende substrat lavet af en kunstig safir- eller siliciumkrystal, forbundet med ledere i serie-parallelle grupper og fyldt med en gul fosfor ovenpå, får vi et LED-modul. det COB matrix. Forkortelsen er afledt af den engelske sætning Chip-On-Board. Det er oversat som "krystaller på brættet."
COB-matricer bruger pakkeløse LED-chipchips uden substrater. Indkvarteringen er ekstremt stram. Denne teknologi producerer en betydelig del af højeffekt LED'er, herunder hundredvis af krystaller. En god ventilatorkølet køleplade, nogle gange ved hjælp af varmerør, giver dig mulighed for at opnå en effekt på 150-200 W eller mere i ét tilfælde.Matrixen giver et retningsbestemt flow med en spredningsvinkel på 100-150 grader i et niveau på 0,7 fra strålingsmaksimum.
Typeklassifikation
Typerne af LED'er inkluderer:
- enkelte lysdioder på en enkelt højeffektchip (COB-matrix);
- par lysdioder i én pakke - indikatordioder blinker skiftevis i to farver, for eksempel rød og gul;
- tripletter eller triader af emittere med tre primærfarver - rød, grøn og blå eller RGB: Rød - Rød, Grøn - Grøn, Blå - Blå.
Hvis der i en tre-krystal LED er krystaller af samme glødende farve, har vi en superlysende LED. Med forskellige farver af krystallys får vi en RGB-triade eller en flerfarvet styret lysemitterende enhed.
SMD er en forkortelse for den engelske sætning Surface Mounted Device, en overflademonteringsenhed. Anvendes til at automatisere placering og lodning af elektroniske komponenter på printplader, inkl. og LED'er. Anvendes i bånd, linealer, moduler og konventionelle printkort.
Hovedfarverne inkluderer også et par YB-farver - gul, gul og blå, blå. Der er andre kombinationer af farver, der giver hvid, når de blandes.
Kraftige COB LED'er
Store modeller har monteringshuller i hjørnerne af kabinettet. Mindre modeller er loddet på printkortet.
Ud over de sædvanlige egenskaber ved LED'er tilføjer kraftfulde modeller flere yderligere parametre:
- nominel effekt, W;
- spånstørrelse, mm;
- nominel driftsstrøm for krystallen eller matrixen;
- levetid forbundet med standarderne L 70, L80 osv.
Laveffekt LED'er
Med hensyn til strømforbrug er disse lysdioder fra 0,05 til 0,5 W, driftsstrøm - 20-60 mA (gennemsnitlig effekt - 0,5-3 W, strøm 0,1-0,7 A, stor - mere end 3 W, strøm 1 A og mere) .
Strukturelt omfatter laveffekt-LED'er flere grupper af LED-lysemittere:
- LED'er i SMD tilfælde er almindelige og super-lyse;
- DIP dioder i cylindriske hylstre - til montering i huller i printplader;
- i piranha-type tilfælde - til montering i huller.
På billedet er LED'erne fra top til bund:
- I cylindriske DIP-pakker - med fleksible trådledninger til lodning i bræthullerne.
- I tilfælde af piranha-typen er de også Superflux, der lodder gennem hullerne.
- I tilfælde med plane ledninger til montering på kontaktpuder af en- og tosidede printplader eller i "brønde" af flerlagsplader.
Karakteristika for LED'er
LED'er er beskrevet af mange parametre. Den vigtigste af dem:
- lysintensitet og energieffektivitet - Lm og Lm / W;
- divergensvinklen for lysstrømmen ved niveauer på 0,5 eller 0,7, grader - for almindelige fra 120 til 140 grader, for indikatormodeller - fra 15 til 45 grader;
- strøm forbrugt under drift, W - lille - op til 0,5, medium - 0,5-3, stor - mere end 3;
- driftsstrøm gennem dioden, mA eller A;
- farve eller nuance af hvidt lys Farverig temperatur, grader Kelvin, K - fra 2000-2500 K - varm hvid og op til 6500-9500 K - kold hvid.
Der er andre egenskaber, men de bruges sjældnere. For eksempel er strøm-spændingskarakteristikken, I-V-karakteristikken for en LED en kurve af strøm gennem et kryds i forhold til den driftsspænding, der påføres den. Det bruges i elektriske beregninger af LED-driftstilstanden.
Dimensioner
Dimensionerne af LED bestemmes af dimensionerne af dens hus.For SMD tilfælde - længde, bredde, tykkelse. De første to værdier er indlejret i betegnelsen, for eksempel SMD2835, hvor to par tal er 2,8 mm - bredde og 3,5 mm - længde. Æskens tykkelse skal tages fra beskrivelsen eller passet til dioden.
For cylindriske DIP-dioder er vigtige egenskaber kassediameteren og dens højde med en linse. I dette tilfælde er det nødvendigt at tage højde for længden af ledningsledningerne og producentens anbefalinger til at bøje dem før installation.
Bølgelængde
En sådan karakteristik af LED'er som bølgelængde bruges meget sjældent. Kaldes ofte glødens farve.
| Farve nuance | Bølgelængde, nm |
|---|---|
| infrarød (usynlig) | 760-880 |
| rød | 620-760 |
| orange | 585-620 |
| gul | 575-585 |
| gul grøn | 555-575 |
| grøn | 510-555 |
| blå | 480-510 |
| blå | 450-480 |
| violet | 390-450 |
| UV (usynlig) | 10-390 |
Bølgelængden af diodens glød måles i nanometer - nm. Det er ikke altid angivet i produktets pasdata.
Betegnelse og farvemarkering
Hver producent har sin egen mærkning af LED'er. For eksempel, i betegnelsen af LED - LED-WW-SMD5050, er dens alfabetiske og numeriske elementer afkodet:
- LED - LED;
- WW - glød farve Varm hvid - varm hvid 2700-3500 K;
- SMD - overflademonteringspakke;
- 5050 - kropsmål i tiendedele af en millimeter - 5,0 × 5,0.
Varianter af forkortelser for nuancer af hvidt lys:
- DW - Dag hvid - hvid dag (4000-5000 K);
- W - Hvid, ren hvid (6000-8000 K);
- CW eller WC - Cool White - kold hvid (8000-10 000 K);
- WSC - White Super Cool - super kold hvid, farvetemperatur 15.000 K med en karakteristisk blålig nuance;
- NW - Neutral Hvid - neutral hvid - 5000 K.
Der er andre betegnelser for LED'er og farver, systemet er endnu ikke fuldt standardiseret, så producenter bruger forskellige numeriske værdier og navne til nuancer af hvidt lys.
Grafisk og alfabetisk billede på diagrammet
Anoden, også kendt som LED'ens plus, er vist som en trekant på de elektriske kredsløb. Katode (minus) - en tværgående streg.
LED spændingstabel
For at LED'en under drift kan give alle de egenskaber, der er specificeret af dens design og fremstillingsteknologi, skal den forsynes med en beregnet strømforsyning. Påfør for eksempel en spænding til dens anode og katode, som vil være lidt mere end jævnspændingen af p-n-forbindelsen. Overskydende spænding skal "quenched" i serie medfølgende modstand. Modstanden kaldes en strømbegrænsende modstand. Det tjener til at forhindre overskydende strøm gennem p-n krydset.
LED'en har to kontaktledninger - anoden og katoden, katoden er kortere end anoden. Hvis længden er den samme, så Definere Du kan bruge dem med et fingerbatteri. Hvis der er lys, så har du en anode foran dig.
Bord. Fremadspænding af p-n krydset af den farvede LED.
| Glød farve | Driftsspænding, direkte, V |
|---|---|
| hvid | 3,5 |
| rød | 1,63–2,03 |
| orange | 2,03–2,1 |
| gul | 2,1–2,18 |
| grøn | 1,9–4,0 |
| blå | 2,48–3,7 |
| violet | 2,76–4 |
| infrarød | op til 1,9 |
| UV | 3,1–4,4 |
Læs også: Sådan finder du ud af, hvor mange volt en LED
Anvendelse af LED'er
Omfanget af lysdioder udvides konstant. Oprindeligt blev de brugt som lysindikatorer i kredsløb til at tænde eller betjene elektronisk udstyr.For eksempel at tænde for senderen, skifte til øget eller reduceret effekt osv. De kunne løse automatisk aktivering, for eksempel når et opkaldssignal vises eller for at tiltrække opmærksomhed. Blinkende eller ensfarvede LED'er blev brugt - rød, gul, grøn, blå.
Super-lyse DIP-LED'er i små størrelser blev forbundet i serie-parallelle kæder og ført direkte fra et 220 V-netværk. Ved at placere sådanne seriegrupper af dioder i et gennemsigtigt fleksibelt PVC-rør og fylde dem med en gennemsigtig tætningsmasse, fik vi "fleksibel neon"- en lysende" tourniquet. Det kan lægges langs siden af poolen, kantstenen af stien, dekorere husets tag eller et træ i haven.
Fremkomsten af fleksible flerlagstavler og SMD-pakker til overflademontering har ført til skabelsen af fleksible LED strips.
Oprindeligt var disse midler til dekorativ indretning. En stigning i kraften af SMD-dioder og tætheden af deres placering på kortet gjorde det muligt at begynde at bruge LED-strimler, først til ekstra og derefter til hovedbelysning. En stigning i graden af støv- og fugtbeskyttelse af båndene førte til, at de blev brugt til dekorativ belysning og derefter til hovedbelysningen under gadeforhold.
Samtidig blev LED-lamper udviklet til at erstatte glødelamper i lamper - lampetter, lysekroner og bordlamper. Retrofit-lamper dukkede op - komplette analoger af glødelamper og lysstofrør med hensyn til form, pærestørrelse og forsyningsspænding. Den gradvise udskiftning af glødelamper med LED eftermontering er begyndt. Samtidig blev produktionen af LN stoppet - først 100 W eller mere, derefter 75, 60 osv.
Udviklingen af kraftfulde enkelt-LED'er, især i Emitter- eller PCB Star-pakken, har bidraget til fremkomsten af lommelygter med indbygget batteri. Lysstyrken og varigheden af gløden efter en opladningscyklus var flere gange højere end tidligere modeller.
Fremragende styrbarhed af LED'er med elektroniske midler - controllere og lysdæmpere - lysdæmpere, tillod brugen af kraftige spotlights i lysdynamisk belysning af gader og pladser i byer og byer i enhver region i landet.
LED strip type RGB, RGBW og RGBWW gjort det muligt ikke kun at opnå kraftige strømme af hvidt lys, men også at ændre dens hvide nuance over et bredt spektrum fra gullig varm til blålig og blå kold.
Styrbarheden af nye lyskilder gør det muligt i vid udstrækning at bruge dem i oplyst reklame - "krybende linjer", lysdisplays, informationsskærme mv. Brug disse skarpt farvede og hvide lyskilder i facadereklamer og på hustage - flade og tredimensionelle bogstaver og tegninger, mærkenavne, varemærkebilleder og meget mere.
Og alle disse designs arbejder meget længere end deres modstykker på konventionelle lamper, kræver næsten ingen vedligeholdelse og bruger mange gange mindre elektricitet. De tekniske egenskaber ved LED'er og belysningsudstyr vokser konstant. Prisen på lysdioder er faldende, og applikationen udvides.
