Kako LED deluje: kako deluje

Prevedeno iz angleške kratice LED pomeni dobesedno "dioda, ki oddaja svetlobo". To je polprevodniška naprava, ki lahko pretvori električni tok v svetlobno sevanje. To je preprosta naprava, katere zasnova se precej razlikuje od običajnih izdelkov za razsvetljavo (žarnice z žarilno nitko, žarnice za razsvetljavo, fluorescenčne sijalke itd.).

Kako bo LED delovala zanimivo za vse. Ta naprava nima prvotno nezanesljivih krhkih strukturnih elementov in steklene žarnice (za razliko od drugih svetilk). Strošek diode je tako majhen, da se ne razlikuje veliko od baterij, ki služijo kot vir energije. Priljubljenost teh izdelkov je razložena s številnimi dejavniki, vključno z njihovo zasnovo.

Zgodovina pojavljanja

Glede na vprašanje, zakaj LED deluje, bi morali proučiti zgodovino njihovega pojavljanja. Takšno napravo je prvič leta 1962 ustvaril znanstvenik N. Holonyak. Bilo je enobarvno rdeča dioda sijaj. Imela je vrsto pomanjkljivosti, vendar je bila tehnologija sama prepoznana kot obetavna.

Deset let po nastanku rdeče diode so se pojavile zelene in rumene sorte. Uporabili so jih kot kazalniki v številnih elektronskih napravah. Intenzivnost svetlobnega toka diode zaradi znanstvenega razvoja se nenehno povečuje. V devetdesetih letih smo ustvarili osvetljevalnik s pretočno učinkovitostjo 1 lumena.

Leta 1993 je S. Nakamura ustvaril prvo modro diodo, za katero je značilna visoka svetlost. Od tega trenutka je bilo mogoče ustvariti vse barvne spektre (vključno z belo). Tehnologija se neusmiljeno razvija.

Ko so kombinirane modre in ultravijolične vrste diod, se dobi beli osvetljevalnik fosforja. Postopoma so začeli zamenjati žarnice z žarilno nitko. Do leta 2005 so bile diode proizvedene s svetlobnim tokom do 100 lm in celo višje. Jeklo je začelo proizvajati belo razsvetljavo z različnimi odtenki (toplo, hladno).

LED naprava

Da bi razumeli, kako deluje svetleča dioda s točko, je treba podrobno preučiti njegovo napravo. Ta svetlobna naprava, po mnenju predstavnikov Združenja optoelektronske industrije in ministrstva za energijo, bo kmalu postal najbolj priljubljen vir razsvetljave v navadnih domovih, pisarnah in institucij.

LED temelji na polprevodniškem kristalu. Električni tok oddaja samo v eni smeri. Kristal se nahaja na posebnem substratu. Ne izvaja trenutnega. Telo ščiti kristal pred zunanjimi vplivi. Ima izhode v obliki stikov, kot tudi optični sistem.

Da bi povečali življenjsko dobo naprave, je bil prostor med plastično lečo in kristalom napolnjen s prozorno silikonsko komponento. Za odstranitev presežne toplote se uporablja aluminijasta podlaga. To je običajna naprava sodobne diode. Med delom identificira sorazmerno majhno količina toplote. To je tudi prednost naprave.

Načelo delovanja

Glede na to, kako LED deluje, je potrebno razumeti osnovno načelo delovanja takšnih naprav. Naprava predstavljenega tipa ima en prehod elektronske luknje. To je posledica različnih principov prevodnosti sestavnih delov osvetljevalnika. En polprevodnik ima presežek elektronov, drugi pa ima presežne luknje.

S pomočjo postopka dopinga je perforiran material obogaten z negativnimi nosilci polnjenja. Če na mestu obogatitve polprevodnikov z nasprotnimi obremenitvami velja tok, bo prišlo do neposrednega premika. Skozi prehod teh dveh materialov bo elektrika potekala.

V tem primeru je v telesu diode fuzija nosilcev polnil z različnim električnim statusom. Ko se luknje in elektroni trčijo, se sprosti določena količina energije. To je kvantni svetlobni tok. Imenuje se foton.

LED Barva

Pri izdelavi diod uporabljamo različne polprevodniške materiale. To določa barvo, ki se oddaja pri predstavitvi naprave. Različni materiali lahko pošiljajo valove različnih dolžin v vesolje. To ljudem omogoča, da vidijo to ali tisto barvo vidnega spektra.

Če se preučimo, kako deluje LED, moramo upoštevati materiale polprevodnikov. Prej smo uporabili galijeve fosfide, triple GaAsP, AlGaAs spojine za take namene. Istočasno bi naprava lahko poslala rdečo, rumeno-zeleno barvo svetlobni tok.

Sedanja tehnologija se zdaj uporablja samo za indikatorske naprave. Danes za take izdelke uporabljajo aluminij indij-galij (AllnGaP) in indij-nitridni galij (InGaN). Odzivajo na precej visoko raven toka, visoke vlažnosti in ogrevanja. Možna je kombinacija različnih vrst LED.

Mešanje barv

Sodobni diode trakovi lahko proizvajajo različne odtenke svetlobe. Ena naprava lahko proizvaja monotono barvo. Pri izdelavi multikristalne naprave je mogoče dobiti veliko število različnih odtenkov. Kot TV ali računalniški monitor lahko dioda ustvari poljubno barvo z RGB modelom (stoji rdeča, zelena, modra).

To je preprosto načelo, ki vam omogoča razumevanje delovanja RGB LED. S to tehnologijo lahko ustvarite belo razsvetljavo. Če želite to narediti, se vse tri barve mešajo v enakih razmerjih.

Vendar pa poleg predstavljene tehnologije lahko dobimo belo svetlobo v kombinaciji s serijo kratkovalovna sevanja (ultravijoličnega, modra) skupaj z rumeno tipa fosforjevega premaza. S kombinacijo rumenih in modrih fotonov je rezultat bela sijaj.

Proizvodnja

Da bi razumeli, koliko LED deluje, je treba upoštevati proizvodnjo teh naprav. Najprej je treba opozoriti, da so naprave z matrico tipa RGB dražje od luminescentsov. In slednji omogočajo osvetlitev visoke kakovosti.

Pomanjkljivost fosforja je nižja svetlobna moč, pa tudi drugačna barva (temperatura) pretoka. Ta naprava stara hitreje kot LED. Zato so v prodaji razsvetljave obeh načel delovanja. Za izdelavo indikatorjev izdelujemo diode s porabo 2-4 V konstantne napetosti (pri toku 50 mA).

Če želite ustvariti popolno pokritost, potrebne naprave z enako porabo napetosti, ampak višjo raven sedanjih - 1 A. Če en modul diode povezani v seriji, bo skupna napetost doseže 12 ali 24 V.

Ojačitev svetlosti

Glede vprašanja, na kakšno napetost delujejo svetleče diode, bi bilo treba povedati o povečanju svetlosti predstavljenih naprav. Moč takšnih naprav doseže 60 mW. Če so takšne diode nameščene v srednje velikem telesu, je treba lahke elemente nastaviti na 15-20 kosov.

Diode s povečano osvetlitvijo svetlobe lahko nosijo moč do 240 vatov. Za zagotovitev normalne osvetlitve bodo za te elemente potrebovali 4-8 kosov. V prodaji so naprave, ki lahko v celoti osvetljujejo prostore, oglaševanje na prostem, prikazovalne blazinice itd. Nekateri trakovi so ustvarjeni za osvetlitev srednje ali nizke intenzitete.

Za priključitev predstavljene opreme se uporabljajo kontrolne enote ustrezne moči. Za barvne trakove je mogoče uporabiti krmilnike, ki nadzorujejo ne le intenzivnost svetlobe, temveč tudi tone in načine delovanja naprave.

Kontrola sijalk

Obstaja veliko variant predstavljene opreme. Obstajajo LED, ki delujejo na baterijah (na primer v svetilkah), ki se napajajo v stacionarno omrežje. Uporabljajo se za notranje in zunanje delo. Odvisno od pogojev uporabe je izbran ustrezen razred zaščite proti diode.

Za prilagoditev svetlosti sijaja se napajalna napetost ne zmanjša. Modulacija širine impulzov (PWM) se uporablja za zmanjšanje intenzitete luminescence. V tem primeru je kontrolna enota kupljena.

Predstavljena metoda je sestavljena iz dovajanja diode s impulzno moduliranim tokom. Frekvenca signala doseže na tisoče hertzov. Širina impulzov in časovni intervali se lahko razlikujejo. Lahko nadzirate sijaj naprave. Dioda v tem primeru ne bo šla ven.

Trajnost

Diode se štejejo za trajne naprave. To je posledica njihove zasnove. Če pa svetleče diode na svetilki ne delujejo, je možno, da je njihovo delovanje že poteklo. To lahko določimo z nasičenjem luminescence in spremembo barve.

Prav tako strokovnjaki ugotavljajo, da je življenjska doba naprav z nizko porabo veliko daljša. Toda tudi v najsvetlejših trakovih ali svetilkah, bodo diode zagotavljali delo 20-50 tisoč ur. Ker nimajo krhkih strukturnih elementov, mehanski vplivi verjetno ne bodo škodovali takšnim vžigalom.

Po tem, ko je študiral, kako deluje LED, lahko razumemo princip načrtovanja naprave in njegove značilnosti delovanja. Ta oprema velja za osvetljevalce prihodnje generacije.