Як влаштований світловод

Світлодіод - це досить простий винахід з величезним потенціалом для зміни галузі освітлення на краще. Світлодіодні лампи відрізняються від звичайних ламп розжарювання тим, як вони випромінюють світло. Лампи розжарювання пропускають електрику через тонку дротяну нитку, тоді як світлодіоди випромінюють світло за допомогою напівпровідника, який випромінює світло, коли через нього проходить електричний струм (докладніше про це трохи нижче).

Цей спосіб отримання світла відрізняється і від енергозберігаючих лампочок, які для створення ультрафіолетового випромінювання пропускають енергію через пари ртуті (а, як відомо, ртуть – це дуже небезпечний хімічний елемент), які потім поглинаються люмінофорним покриттям усередині лампи, викликаючи тим самим її свічення.

Якщо ви не особливо знаєте, що таке світлодіод, то в цій статті ми розповімо вам три важливі аспекти, які ви повинні знати про нього знати! Почнемо!

1. Що таке світлодіод?

LED = світлодіод (ЦД, СІД; англ. light-emitting diode, LED). Діод - це електричний пристрій з двома електродами (анодом та катодом), через які проходить електрика. Діоди, як правило, виготовляються з напівпровідних матеріалів, таких як кремній або селен, — речовин, які за одних обставин проводять електрику, а за інших — ні (наприклад, за певних напруг, рівні струму або інтенсивності світла).

2. Що таке світлодіодне освітлення?

Світлодіод є напівпровідниковим пристроєм, який випромінює видиме світло, коли через нього проходить електричний струм. По суті, це протилежність фотоелектрохімічному осередку (пристрій, який перетворює видиме світло на електричний струм).

А ви знали, що пристрій, схожий на світлодіод, називається IRED (інфрачервоний діод, що випромінює). Замість видимого світла, IRED випромінює інфрачервону енергію, коли через неї проходить електричний струм.

3. Чим хороші світлодіодні світильники?

Світлодіоди, хоч і є найдорожчими лампами, мають ряд істотних переваг перед іншими видами ламп:

1. По-перше, вони є максимально енергозберігаючими, оскільки споживають на 90% менше енергії, ніж лампи розжарювання, і можуть окупити себе за рахунок економії енергії лише за кілька місяців. Для порівняння, ті ж компактні люмінесцентні лампи (КЛЛ) споживають на 60-80% менше енергії, ніж лампи розжарювання, а галогени на 20-30% менше.
2. По-друге, світлодіоди претендують на надтривалий термін служби - 35000-50000 годин (близько 6 років).
3. По-третє, коли ви натискаєте на вмикач, світлодіоди починають випромінювати світло практично миттєво. Ті самі люмінесцентні лампи після включення починають блимати і тільки після цього починають яскраво світити.
4. По-четверте, дослідження показали, що світлодіодні та галогенні лампи відмінно працюють навіть в умовах низьких температур, тоді як КЛЛ із цим завданням не справляється.

НВО «Світал» - це провідний виробник світлодіодних освітлювальних приладів, що пропонує високоякісні, інноваційні, екологічно чисті світлодіодні світильники за конкурентними цінами.

656043, Алтайський край, м. Київ Барнаул, вул.Ползунова, д.51 [email protected], [email protected] - відповімо протягом дня

Види світлодіодів – принцип роботи, від чого залежить яскравість свічення

Перші світлодіоди (СД, СІД, LED) розробили на початку шістдесятих років на зміну мініатюрним лампам розжарювання.Це були червоні лампи з дуже слабким світінням та застосовувалися як індикатори включення у різних приладах.

На початку дев'яностих, було створено синій світлодіод, слідом з'явилися зелені, жовті та білі. Зараз світлодіод один із найбільш широко затребуваних освітлювальних елементів. Це світлове пристрій у пластиковому литому корпусі (різного кольору) з двома висновками з впаяним кристалом.

Корпус виконує дві функції – є лінзою та захисним покриттям. Живлення світлодіода забезпечується струмом, для чого в цоколь вбудований перетворювач напруги. Яскравість світіння пропорційна напрузі.

Влаштування елемента

Світлодіод складається з наступних частин:

• основа;
• лінза;
• катод (-);
• анод (+);
• кристал (напівпровідниковий чіп);
• відбивач (розсіювач).

В основі закріплені катод та анод, зверху весь пристрій герметично закрито лінзою (колбою). На катоді закріплений кристал. На контактах встановлені провідники, приєднані до кристала p-n-переходом (з'єднувальний дріт, що об'єднує два провідники з різними типами провідності).

Тепловідведення необхідне підтримки стабільної роботи світлодіода. В індикаторних світлодіодах тепло не накопичується за рахунок низької потужності. Для освітлювальних – основа безпосередньо припаюється до поверхні для забезпечення тепловідведення.

Принцип роботи діодів для чайників

Щоб зрозуміти, як працює світлодіод, потрібно знати, що таке p-n-перехід. Це область, в якій стикаються напівпровідники p і n типу, у результаті один тип провідності переходить до іншого. N тип містить електрони провідності як носії заряду. Напівпровідник типу носій позитивного заряду (дірки).

Анод (p типу) є позитивним електродом, катод (n типу) – це негативний електрод. Зовнішня поверхня катода та анода містить контактні металеві майданчики з припаяними висновками. Коли аноду подається позитивний заряд електрики, а катоду негативний, то р-n переході між кристалом катодом починає текти струм.

Якщо пряме включення, то електрони з n і області і дірки з p-області спрямуються назустріч один одному. У процесі легування (обміну електронами) на межі дірочно-електронного переходу відбудеться їхній обмін. Якщо негативна напруга подається з боку матеріалу n-типу, відбувається пряме зміщення. При рекомбінації (обмін) виділяється енергія у вигляді фотонів.

Щоб потік фотонів перетворити на видиме світло, матеріал підбирають так, що довжина хвилі фотонів знаходиться в межах видимої області спектра кольору довжиною хвилі від 700 до 400 нм.

Щоб спростити роботу з діодними освітлювальними приладами або, наприклад, гірляндами, дізнайтеся, як перевірити світлодіод мультиметром.

Види

Існують на сьогоднішній день світлодіоди бувають наступних видів:

• індикаторні - з невеликою потужністю, для підсвічування в приладах;
• освітлювальні – з великою потужністю, рівень освітленості відповідає звичайним (люмінесцентним та вольфрамовим) джерелам світла.

За типом з'єднання індикаторні поділяються на:

• потрійні AIGaAs (алюміній – галій – миш'як) – помаранчеве та жовте світло в областях видимого колірного спектру;
• потрійні GaAsP (галій – миш'як – фосфор) – жовто-зелене та червоне світло в областях видимого спектру;
• подвійні GaP (галій – фосфор) – помаранчеве та зелене світло в областях видимого спектру.

Світлодіодні елементи розрізняються за типом корпусу:

• DIP – оснащені вбудованою оптичною системою з лінзи, кристала та парою контактів. Застаріла модель найнижчої потужності, що використовуються для підсвічування іграшок, світлових табло;
• Superflux або «пірання» – аналогічні DIP, оснащені чотирма контактами, краще кріпляться та менше нагріваються за рахунок радіатора для світлодіода. Використовуються для підсвічування в автомобілях;
• SMD - Найпоширеніший тип для безлічі джерел світла. Є чіп (кристал), змонтований безпосередньо на поверхні плати;
• COB - Удосконалені світлодіоди SMD. Оснащені кількома кристалами (чіпами), встановленими однією плату. Монтуються на керамічні та алюмінієві основи.

Більш досконалі моделі СОВ все ж таки не завжди можуть замінити SMD світлодіоди.

Основні технічні характеристики

Діодні лампи характеризуються такими основними параметрами:

• яскравість (інтенсивність світлового потоку);
• напруга (тип використовуваної напруги);
• сила струму;
• довжина хвилі та колірна характеристика.

Яскравість

Яскравість сприймається зоровими відчуттями, оскільки освітленість предмета на сітківці ока пропорційна його яскравості. Складається вона із кількох параметрів. називається Світловий потік це кількість світлової енергії. Одиниця виміру люмен.

Одиницею сили світла є один люмен на стерадіан, що також вимірюється у канделах: 1 cd. Вимірюється яскравість у міліканделах. Розрізняють яскраві (20 – 50 мкд.) та понад яскраві (20000 мкд. і вище) світлодіоди білого світіння. Світлодіодна яскравість пропорційна величині струму, що протікає через нього, тобто чим вище напруга, тим більше яскравість.

Рекомендуємо Вам також детальніше прочитати про можливості та сферу застосування диммерів.

Напруга

Напруга, необхідне роботи світлодіода, це напруга живлення, а величина падіння напруги на світлодіоді. Коливання напруги живлення спричиняє перегорання світлодіода. Напруга залежить від кольору.

Для нормальної роботи під час підключення світлодіода необхідно правильно відстежити струм, а не напругу.

Сила струму

Працює світлодіод на постійному або пульсуючому струмі. Піднімаючи або знижуючи інтенсивність, можна варіювати яскравість світіння. Робочий струм індикаторних світлодіодів 20-40 мА. Сила струму освітлювальних елементів становить від 20 мА. СОВ (на 4 чіпи), наприклад, розраховані на 80 мА. Одноватні світлодіоди споживають приблизно 300-400 мА.

Довжина хвилі та колірна характеристика

Колір, що випромінюється діодом, залежить від довжини хвилі світлового випромінювання. Вимірюється вона нанометрами (0.000000001 метра). Монохроматичне (одночастотне) випромінювання пов'язане з довжиною хвилі, що переміщається всередині. Кордони довжини хвилі співвідносяться з основними кольорами певним чином.

Колір випромінювання світлодіода змінюється при внесенні до напівпровідникового матеріалу активних речовин. Для отримання світлодіодів червоного кольору в якості напівпровідників використовується алюміній індій – галій (AllnGaP), для кольорів синьо – блакитного та зеленого спектру – індій – нітрид галію (InGaN). який випромінює жовте та червоне світло під дією синього спектра.

В результаті змішування кольорів виходить біле світло. Білі світлодіоди визначаються колірною температурою, що вимірюється в До.

Рекомендуємо Вам ознайомитися з тим, як працює датчик руху.

Світлодіодна плата

Плата призначена для кріплення світлодіодів у будь-якій необхідній кількості та положенні. Форма плати буває:

• прямокутна;
• лінійка;
• кругла;
• квадратна;
• зірчаста
• довільна.

Світлодіодна плата виготовляється із діелектричного матеріалу. Основною функцією її є тепловідведення.

• металеві (односторонні, двосторонні та багатошарові);
• ізольовані металеві підкладки (односторонні, двосторонні та багатошарові, жорстко – гнучкі).

Плати, виготовлені з алюмінію, не потребують вентиляторів для примусового охолодження. Всі елементи конструкції знаходять триваліший термін служби за рахунок відсутності перегріву.

Додаткову інформацію про історію виникнення та принципи функціонування світлодіодних елементів дивіться на відео:

Світлодіоди це одне з новітніх джерел освітлення, має широкий спектр застосування та великі перспективи. Завдяки співвідношенню всіх параметрів світлодіодний тип освітлення може стати провідним серед безлічі освітлювальних приладів та різноманітних джерел світла.