Jak działa LED: zasada działania, urządzenie i funkcje

Wielu konsumentów chce wiedzieć więcej na temat urządzeń LED, działania tych urządzeń elektrycznych i ich cech technologicznych. Jest to spowodowane ogólnie popularyzacją oświetlenia LED. Takimi elementami są produkty półprzewodnikowe z przejściem elektronowym, które pozwala na tworzenie promieniowania optycznego.

Jak wyglądała specyficzna inżynieria światła?

Przed rozważeniem zasady LED-ów proponuje się zbadanie informacji o tym, w jaki sposób zostały stworzone. Pierwsza wiadomość o możliwości emisji światła za pomocą diody półprzewodnikowej należy do jednego brytyjskiego eksperymentatora. Zrobił to w 1907 roku, kiedy opisał proces elektroluminescencyjny. Eksperymenty były przeprowadzane wielokrotnie w rosyjskim laboratorium, ale potem nie przywiązywały dużej wagi. W 1961 roku amerykańska firma opatentowała pierwszą technologię LED. Od tego czasu udoskonalono procesy rozwoju. Po pewnym czasie udało się uwolnić element o wysokiej jasności do wykorzystania w sferze telekomunikacyjnej.


Informacje o podstawowych właściwościach fizycznych

Aby zrozumieć zasadę działania diody LED, należy zrozumieć, że każdy element jest diodą półprzewodnikową, przetwarzającą energię elektryczną bezpośrednio w promieniowanie świetlne. Kiedy przepuszcza prąd stały, przeprowadza się transfer elektronów do określonego regionu. W procesieprzejście jest przejściem do innego poziomu energii z uwolnieniem dużej ilości promieniowania świetlnego. W celu uzyskania różnych efektów kolorystycznych substancje czynne wprowadza się do materiału półprzewodnikowego. Najczęściej stosowane jest promieniowanie monochromatyczne. W przypadku tej opcji dla każdej diody stosowana jest określona długość fali. Gama gamutu kolorów może być kontrolowana.

Najważniejsze cechy

Biorąc pod uwagę szczegółowe urządzenie i zasadę LED, warto zwrócić uwagę na kilka cech. Promieniowanie urządzeń jest bezpośrednio zależne od kierunku kąta, który zależy od projektu. Jakiś wpływ na intensywność promieniowania zapewnia:

  • materiał, użyty bezpośrednio do ochrony kryształu;
  • zainstalowany obiektyw.
  • Urządzenie półprzewodnikowe może przenosić nie tylko światło o wąskim przekroju, ale również światło rozproszone. Reżim temperatury otoczenia może wpływać na właściwości diod LED. To zależy od ich jasności. Gdy temperatura wzrasta, blask staje się ponury, a przy opuszczaniu staje się jaśniejszy. W związku z tym zakres operacji ma szczególne znaczenie. Wysokie wymagania dotyczą produktów przeznaczonych do użytku zewnętrznego. Powinien działać prawidłowo przy wysokich wahaniach temperatury. Jasność światła podczas pracy nie powinna się wyraźnie zmieniać. Nowoczesne rozwiązania pozwalają zapewnić normalny blask, niezależnie od temperatury otoczeniaśrodowisko.
    Zasada działania LED opiera się na wysokiej prędkości działania. Promieniowanie pojawia się w ciągu kilku sekund po bezpośrednim uderzeniu prądu elektrycznego bezpośrednio w półprzewodnik. Wytworzone urządzenia mogą mieć różnice technologiczne, które będą zależeć od zakresu zastosowania.

    typu LED DIP

    Elementy półprzewodnikowe tej kategorii należą do produktów niskiego napięcia, więc są one wykorzystywane głównie do dodatkowego oświetlenia. Zazwyczaj są one ustawione jako wskaźniki lub główne źródła girland. Wraz z pojawieniem się bardziej zaawansowanych technologii ich produkcja znacznie się zmniejszyła.
    Zasada działania diody LED małej mocy jest stosunkowo prosta. Podstawa to obudowa cylindryczna. Wykonany jest z żywicy epoksydowej. W części wewnętrznej są specjalne wnioski włożone w płytkę z obwodem drukowanym. Zaokrąglony cylinder pozwala wytworzyć skierowany strumień światła. Element promieniujący w postaci kryształu znajduje się na katodzie, co przypomina małe pole wyboru. Jest podłączony do anody za pomocą ultra cienkiego drutu. Istnieją produkty na raz z dwoma lub trzema kryształami, które mają różne kolory. Jeśli to konieczne, układ kontrolera jest wprowadzany do obudowy, która jest potrzebna do kontrolowania blasku.
    Aby zwiększyć poziom strumienia światła w takich diodach LED, rozpoczęto cztery wyjścia zamiast dwóch. Jednak w przypadku tej opcji znacznie wzrosło ogrzewanie kryształu, co doprowadziło do tegoograniczenie zakresu zastosowania.

    Diody świecące, takie jak SMD

    Takie elementy mają szersze oznaczenie związane z głównymi cechami. Zasada działania diod LED tego typu pozwala organizować zasięg różnych formatów. Naprawione urządzenia półprzewodnikowe PCB mają kompaktowe wymiary, dzięki czemu można ich używać nawet w najmniejszych urządzeniach.

    Podstawowa część obudowy, na której zamocowany jest kryształ, ma wysoką przewodność cieplną, dzięki czemu odprowadzanie ciepła odbywa się sprawnie. Zwykle pomiędzy soczewką a głównym elementem znajduje się warstwa luminoforu, która umożliwia neutralizację ultrafioletu, a także ustawienie określonej temperatury barwowej. W produktach z rozproszonym promieniowaniem obiektyw nie jest zainstalowany. Sam element w formie przypomina równoległościan.

    Diody LED typu COB

    Podobne elementy zaczęto stosować do żarówek i latarni z mocną diodą LED. Zasada działania produktów pozostaje taka sama, ale w przypadku aluminium w tym przypadku, dziesiątki kryształów są mocowane za pomocą dielektrycznej kompozycji adhezyjnej. Otrzymana matryca jest przetwarzana przez pojedynczą warstwę luminoforu, co daje źródło światła o równomiernym rozkładzie głównego strumienia. Jedną z odmian technologii jest możliwość dystrybucji dużej ilości kryształów na szklanej powierzchni. W ramach tego schematu produkowane są żarówki, w których głównym źródłem jest centralny rdzeń szkła, pokryty małymi diodami LED i przetwarzanyluminofor

    Technologia RGB

    Diody LED RGB są oparte na efekcie optycznym, który pozwala uzyskać różne odcienie kolorów poprzez zmieszanie trzech głównych elementów panelu. W jednej macierzy znajdują się trzy kryształy naraz. Istnieje kilka modyfikacji produktu, aby dostosować się do różnych warunków. Są one wykonane ze wspólnej katody lub anody, a czasami bez takich (z sześcioma głównymi wnioskami).
    Najczęściej wykorzystuje się technologię świetlną do projektowania billboardów, dekoracji budynków, mostów ramowych, pomników architektury i innych konstrukcji. Zasada wielokolorowej diody LED jest identyczna. Jednak funkcje projektowe zwiększają ostateczny koszt produktów i komplikują schemat połączenia z siecią elektryczną.

    Główne dane techniczne

    Istnieje kilka parametrów charakteryzujących diody LED.
  • Jasność wyrażana jest w jednostkach natężenia światła. Jest proporcjonalna do wartości przechodzącej przez półprzewodnikowy element prądu elektrycznego. Wraz ze wzrostem napięcia wzrasta poziom jasności.
  • Natężenie prądu może być pulsujące lub stałe. Może wahać się w szerokim zakresie. Urządzenia wskazujące mogą mieć prąd 20 mA, a analogi jednofalowe - 300-400 mA.
  • Długość fali ma wpływ na gamę kolorów. Pomiary wykonywane są w nanometrach. Granice fal są w wymagany sposób dopasowane do podstawowych elementów panelu.
  • Gama barw uwalnianego promieniowania zmienia się wraz z wprowadzeniemmateriał półprzewodnikowy substancji chemicznie czynnych.

    Zasada działania sterownika LED

    Aby uzyskać stabilizowany prąd, wykorzystuje się specjalne urządzenie, które jest wybierane z uwzględnieniem następujących parametrów:
  • pewna moc;
  • Napięcie bezpośrednio na wyjściu;
  • prądu znamionowego.
  • Zainstalowane sterowniki mogą być liniowe lub impulsywne. Pierwsza z nich została zaprojektowana w celu zapewnienia płynnej stabilizacji prądu elektrycznego przy zmiennym napięciu wejściowym. Urządzenia impulsowe tworzą szarpnięcia o wysokiej częstotliwości w kanale wyjściowym. Różnią się one wysoką wydajnością. Nadal istnieją sterowniki dimmerów, które zapewniają możliwość regulacji jasności poświaty diod LED. Po południu można nieco zmniejszyć intensywność promieniowania, oszczędzając w ten sposób zasoby produktów półprzewodnikowych i energii elektrycznej.

    Pytanie

    Teraz zasada LED stała się jasna, ale wielu użytkowników zadaje różne pytania na ten temat.
  • Jakie parametry wpływają na żywotność urządzenia półprzewodnikowego? Istnieje twierdzenie, że diody LED są trwałe, ale tak nie jest. Przy wysokim natężeniu prądu, podczas pracy, temperatura wzrasta, więc bardziej wydajne urządzenia są bardziej narażone na awarię.
  • Czy transmisja kolorów diod LED pogarsza się z czasem? Przy długotrwałej pracy urządzeń zachodzi pewna zmiana w cieniu, ale obecnie nie ma standardów, które pozwolą ci wyrazić to w ilościowymw odniesieniu do
  • Czy urządzenie nie jest szkodliwe dla ludzkiego oka? Brak informacji o negatywnym wpływie elementów półprzewodnikowych w danym czasie.
  • Dlaczego konieczne jest ustabilizowanie prądu elektrycznego przechodzącego przez urządzenie LED? Nawet niewielkie zmiany napięcia mogą prowadzić do wahań jasności.
  • W jaki sposób można uzyskać światło białe? Istnieją trzy główne opcje. Pierwszy polega na mieszaniu komponentów panelu za pomocą technologii RGB. Druga opcja polega na zastosowaniu trzech luminoforów bezpośrednio na powierzchni półprzewodnikowego urządzenia emitującego światło w zakresie ultrafioletowym. W trzeciej metodzie luminofor stosuje się do niebieskiego elementu.
  • Podsumowując

    W ramach artykułu można było rozwinąć zasadę działania diody LED. Dla "manekinów" (ludzi, którzy nie rozumieją nowoczesnej technologii LED), będzie to prawdopodobnie cenny przewodnik. Zawiera najbardziej kompletne informacje dotyczące struktury i funkcjonowania nowoczesnych systemów oświetleniowych, które cieszą się dużą popularnością.

    Powiązane publikacje