Mi az a LED - a jellemzők és típusok részletes leírása
A LED-ek mindenhol megtalálhatók: házakban, autókban, telefonokban. Segítségükkel biztosítják a kütyüképernyők fényes megvilágítását, és gazdaságos világítási forrásokat állítanak elő. Ma már nélkülözhetetlen fényforrások. Vegye figyelembe a LED-ek fő típusainak eszközét és műszaki jellemzőit.
Mi az a LED
A LED (az angol Light Emitting Diode vagy LED szóból) mesterséges fény szilárdtest elektromos forrása, amely p- és n-vezetőképességű félvezető anyagokból készül. Számos technológia alkalmazásával - maszkokon keresztül történő leválasztás, maratással, epitaxiális lerakódással stb. - p-n átmenetet kapunk.
A p-típusú félvezető anyagban az áramhordozók "lyukak" - egy félvezető kristály atomjai, amelyekben speciális fémekkel adalékolva elektronhiányt hoznak létre. Az n-anyagokban a hordozók a kristályban lévő felesleges elektronok.
A "lyuk" gyakorlatilag mozdulatlan. Pozitív töltése egyenlő egy elektron töltésével. Az egyik atom külső pályájáról a szomszédos atom külső pályájára "ugró" elektron a "lyukat" az ellenkező irányba mozgatja.
A működési elv, vagy mi világít a LED-ben
Egy bizonyos nagyságú és polaritású állandó feszültséget a p-n átmenethez csatlakoztatva elektromos áramot okoznak a csomópontban elektromos töltéshordozók - „lyukak” - pozitív "részecskék" és elektronok - negatív ellenáramának formájában. Amikor ezek a folyamok egy p-n csomópontban találkoznak, újraegyesülnek vagy egyesülnek. A megnövelt energiájú szabad elektron belép a „lyukba”, és eltűnik.
Jobb oldalon a kristály n-félvezető része, szabad elektronokkal "dúsítva", balra a p-félvezető része pozitív "részecskékkel" - "lyukakkal".
Az energia fénykvantumok formájában szabadul fel. Kibocsátják, i.e. kibocsátott a kristály végéből. A kvantumáram eléri a reflektort. Polírozott felülete a megfelelő irányba veri vissza a fényt. Egy speciális felületi konfiguráció alakítja ki a fényáram kívánt iránymintáját.
Az átmenet táplálására szolgáló feszültséget "+" - a dióda anódjára, és "-" - a katódra alkalmazzák.
Tervezés
A hőelvezető hordozót lila színben ábrázoltuk. Szürke trapézok - egy alumíniumból készült, gyűrű alakú fényvisszaverő-reflektor szakaszai.A kék közepén egy LED chip-kristály található, arany vagy ezüst vezetékekkel, amelyek az anód és a katód kivezetéseihez vannak forrasztva.
A LED-ek típusai
A LED-ek meglehetősen "fiatal" eszközök. A végső besorolásuk még nem alakult ki. Ezért sok jól ismert gyártó saját felosztási rendszert használ.
Az egyik szerint a LED-ek rendeltetésük szerint a következők szerint vannak csoportosítva:
- Indikátor.
- Világítás.
A csoportjukban lévő mutatók a következő típusokra oszthatók.
DIP diódák
A rövidítés a Dual In-line Package vagy "double in-line placement" szóból származik. Általában a tokok hengeresek, de vannak paralelepipedonok is. Az alsó végén a test fő szimmetriatengelyével párhuzamos huzal axiális vezetékek vannak. A katód kimenete rövidebb, mint az anódé.
Típusokra bontás - a tok átmérője és a felső végén lévő lencse szerint. 2-3 és 20 mm közötti átmérők és még nagyobbak. Ragyogó szín - bármilyen, több fehér árnyalat.
Az egyik típus - 2 színben villog, 3 kimenettel rendelkezik.
Szalmakalap
A szó szerinti fordítás: szalmakalap vagy bryl. Alkalmazás LED-ekre – a test olyan, mint egy lekerekített tetejű kalap.
Különböző hosszúságú vezetékek láthatók, a rövid a katód. A beépítési magassághatárolók is láthatók. A lencse alatt sárga fényporral ellátott kristály található.
Super Flux Piranha
Közvetlen fordítás - szuperáramlás. Piranha - fordítás oroszra - piranha. A LED nevét a keskeny csíkok formájában lévő fém vezetékek sajátosságai miatt kapta. A nyomtatott áramköri lap furataiba történő beszerelés egyszerűsítése érdekében a bélyegzés során a csapok végén levágták a sarkokat. Így derült ki egy ragadozóhal éles „foga”.
A kimeneten a „vállak” vannak bélyegezve - határolók, amelyek beállítják a ház magasságát a tábla felett. Így a tokot alulról nyitották léghűtésre. A vezetékek felső végeire passzív hűtést szolgáló kristályokat helyeztek.
Ha 2 vagy 3 chipet helyeztek a tokba, növelték a fényáramlást. És a dióda a szuperfényesek csoportjába került.
Látható egy lencsével „takart” kristály és a beépítési magasság szűkített vezeték-formázói.
smd
A Surface Mounted Device (Surface Mounted Device) rövidítése, angol fordításban - a felületre szerelt eszköz. Úgy néznek ki, mint a műanyagból vagy kerámiából készült téglalap alakú tokok. Következtetések - alulról és a tok oldaláról párnák formájában.
Leggyakrabban - világítás, de alacsony teljesítmény mellett indikátorok is lehetnek. Teljesítmény mW-tól (milliwatt) W-ig. A fény bármilyen színű vagy árnyalatú fehér fény.
Olvassa el még: Az SMD LED-ek jellemzői
OLED
A félvezető fémeken – szilíciumon, germániumon, gallium-arzeniden stb. – alapuló szilárdtest LED-ek mellett a szerves vegyületek filmjein található LED-ek egy csoportja is. Organikus vagy OLED LED-eknek – Organic Light Emitting Diode-nak hívják.
A félvezető diódákhoz hasonlóan fényt is bocsátanak ki, de nem szilárd szerkezettel, hanem vékony filmekkel. Míg a fő alkalmazás az egyszínű kijelzők fejlesztésében található. A színes OLED fóliák meglévő hátrányai a különböző fényű színű fóliák eltérő működési ideje. Ez minimum 12-15 ezer óra.
A fejlesztés után az ilyen LED-eket széles körben használják mobiltelefonokban, autós és hajós GPS-navigátorokban, éjszakai irányzékokban és éjszakai vadászathoz és lövöldözéshez stb.
Videó áttekintés: QLED, OLED és LCD (IPS) összehasonlítása.
Szál
2012-2013-banszokatlan LED-ek jelentek meg, amelyeket Filamentnek hívtak. Valójában ezek COB-mátrixok hosszú hengerek formájában, amelyek átmérője 2-3 és hossza 15-30 mm. Egy üveg- vagy zafírhengerre 28-30 kék kristályt, néhány pirossal tarkítva ragasztanak. Soros láncba vannak kötve, és a használhatóság ellenőrzése után sárga fényporral töltik fel.
Ezt az izzószál-modulok gyártására szolgáló technológiát Chip-On-Glass-nak vagy COG-nak nevezik.
A kész COG-mátrixokat a hagyományos izzólámpák szerelvényeire helyezik, az alapba szerelik, és üveg- vagy műanyag lombikba helyezik. A LED-ek hűtéséhez a lombikot héliummal töltik meg.
A lámpa teljesítménye - 2-3 és 10-12 watt között. A fényáram megfelel a hagyományos LED-ek 80-100 lm/W fényhatékonyságának.
Az eredmény egy LED-es utólagos izzólámpa. A lámpát gyakran helytelenül LED-izzólámpának nevezik.
A retrofit kifejezés az angolból származik. utólagos felszerelés - korszerűsítés vagy módosítás. Ezek új fényforrások hagyományos méretű házakban.
A fenti adatok teljesítményben és gyártóktól eltérőek izzószálas LED lámpák. Egy E27-es talpú üveglombikban az izzószálas COL modulokat rögzítik az izzószálas szerelvényekhez.
Amolyan PCB Star
Az ilyen típusú LED-ek rövidítése az angol Printed Circuit Board kifejezésből származik. Fordítása nyomtatott áramkör.
PCB Star típusú dióda kártya. A gyártó az amerikai CREE cég, XML dióda modell. A sárga téglalap a teljesítménydióda COB mátrixa.
A tábla olyan fémből készül, amely jól vezeti a hőt, például alumíniumból. A tábla konfigurációja egy 6 sugarú csillag.A COB LED tömb gyárilag a csillagtábla közepére van szerelve. A tábla feketére van festve, hogy fokozza a passzív hőelvezetést, amelyet egy nagy teljesítményű működő fénykibocsátó eszköz generál.
6 "csillag" a bal oldalon - különböző teljesítményű diódák és a fehér fény árnyalatai. Az alsó kettő erősebb elem, nagy sárga foszfor körökkel. A jobb oldalon egy 4 darabból álló oszlop látható. – nyomtatott áramköri lapon lévő betétek felületére síkba szerelhető diódák.
Nagy teljesítményű sík LED dimenziós rajza csillagtáblán. A szerkezet magassága 6,6 mm, a síkvezetékes dióda testének átmérője 8 mm, a Star tábla mérete 22 mm.
LED COB mátrix
Ha több tíz kék félvezető kristályt dielektromos ragasztóval ragasztunk egy mesterséges zafírból vagy szilíciumkristályból készült hővezető hordozóra, vezetékekkel sorosan párhuzamos csoportokba kötve és felül sárga fényporral megtöltve, LED modult kapunk. azt COB mátrix. A rövidítés az angol Chip-On-Board kifejezésből származik. Úgy fordítják, hogy "kristályok a táblán".
A COB mátrixok csomagolás nélküli, hordozó nélküli LED chip chipeket használnak. A szállás rendkívül szűkös. Ez a technológia a nagy teljesítményű LED-ek jelentős részét, köztük több száz kristályt állít elő. Egy jó ventilátorhűtéses hűtőborda, amely néha hőcsöveket használ, lehetővé teszi, hogy egy esetben 150-200 W vagy annál nagyobb teljesítményt érjen el.A mátrix a sugárzási maximumtól 0,7-es szinten 100-150 fokos szórási szöggel irányított áramlást biztosít.
Típusbesorolás
A LED-ek típusai a következők:
- egyetlen LED-ek egyetlen nagy teljesítményű chipen (COB-mátrix);
- pár LED egy csomagban - két színben felváltva villogó jelződiódák, például piros és sárga;
- három alapszínből álló emitterek hármasai vagy triádjai - piros, zöld és kék ill RGB: Piros - Piros, Zöld - Zöld, Kék - Kék.
Ha egy háromkristályos LED-ben ugyanolyan fényű kristályok vannak, akkor szuperfényes LED-ünk van. Különböző színű kristályfénnyel RGB hármast vagy többszínű vezérelt fénykibocsátó eszközt kapunk.
Az SMD az angol Surface Mounted Device, a felületre szerelhető eszköz kifejezés rövidítése. Elektronikus alkatrészek nyomtatott áramköri lapokon történő elhelyezésének és forrasztásának automatizálására, beleértve a és LED-ek. Szalagokban, vonalzókban, modulokban és hagyományos nyomtatott áramkörökben használják.
A fő színek között van egy pár YB szín is - sárga, sárga és kék, kék. Vannak más színkombinációk is, amelyek keveréskor fehéret adnak.
Erőteljes COB LED-ek
A nagy modelleknél a ház sarkaiban rögzítőfuratok találhatók. A kisebb modelleket a nyomtatott áramköri lapra forrasztják.
A LED-ek szokásos jellemzői mellett az erős modellek számos további paramétert adnak hozzá:
- névleges teljesítmény, W;
- forgácsméret, mm;
- a kristály vagy mátrix névleges üzemi árama;
- az L 70, L80 stb. szabványokhoz kapcsolódó élettartam.
Alacsony teljesítményű LED-ek
Az energiafogyasztás szempontjából ezek a LED-ek 0,05-0,5 W, üzemi áram - 20-60 mA (átlagos teljesítmény - 0,5-3 W, áram 0,1-0,7 A, nagy - több mint 3 W, áram 1 A és több) .
Szerkezetileg az alacsony fogyasztású LED-ek több LED-es fénykibocsátó csoportot tartalmaznak:
- Az SMD tokban lévő LED-ek közönségesek és szuperfényesek;
- DIP diódák hengeres tokban - nyomtatott áramköri lapok furataiba történő beszereléshez;
- piranha típusú tokban - lyukakba szereléshez.
A képen a LED-ek fentről lefelé:
- Hengeres DIP-csomagokban - rugalmas huzalvezetékekkel a tábla furataiba való forrasztáshoz.
- Piranha típusú esetekben ezek is Superflux, átforrasztják a lyukakat.
- Síkkábeles esetekben egy- és kétoldalas nyomtatott áramköri lapok érintkezőfelületére vagy többrétegű kártyák „kútjaiba” szerelhető.
A LED-ek jellemzői
A LED-eket számos paraméter írja le. A legfontosabbak közülük:
- fényintenzitás és energiahatékonyság - Lm és Lm / W;
- a fényáram eltérési szöge 0,5 vagy 0,7 fokos szinten - a közönségeseknél 120 és 140 fok között, az indikátoros modelleknél - 15 és 45 fok között;
- működés közben fogyasztott teljesítmény, W - kicsi - legfeljebb 0,5, közepes - 0,5-3, nagy - több mint 3;
- üzemi áram a diódán keresztül, mA vagy A;
- a fehér fény színe vagy árnyalata Színes hőmérséklet, Kelvin fok, K - 2000-2500 K - meleg fehér és 6500-9500 K - hideg fehér.
Vannak más jellemzők is, de ezeket ritkábban használják. Például egy LED áram-feszültség karakterisztikája, I-V karakterisztikája a csomóponton áthaladó áram görbéje a rákapcsolt üzemi feszültség függvényében. A LED üzemmód elektromos számításaiban használatos.
Méretek
A LED méreteit a ház mérete határozza meg.SMD tokokhoz - hosszúság, szélesség, vastagság. Az első két érték be van ágyazva a jelölésbe, például az SMD2835, ahol két számpár 2,8 mm - szélesség és 3,5 mm - hosszú. A tok vastagságát a dióda leírásából vagy útleveléből kell venni.
A hengeres DIP diódáknál fontos jellemzők a ház átmérője és annak lencsével való magassága. Ebben az esetben figyelembe kell venni a vezetékek hosszát és a gyártó ajánlásait a hajlításukra a beszerelés előtt.
Hullámhossz
A LED-ek olyan jellemzőjét, mint a hullámhossz, nagyon ritkán használják. Gyakran a ragyogás színének nevezik.
| Színes árnyalat | Hullámhossz, nm |
|---|---|
| infravörös (láthatatlan) | 760-880 |
| piros | 620-760 |
| narancssárga | 585-620 |
| sárga | 575-585 |
| sárga zöld | 555-575 |
| zöld | 510-555 |
| kék | 480-510 |
| kék | 450-480 |
| ibolya | 390-450 |
| UV (láthatatlan) | 10-390 |
A dióda izzásának hullámhosszát nanométerben - nm-ben mérik. Nem mindig szerepel a termék útlevéladataiban.
Megnevezés és színjelölés
Minden gyártó saját LED-jelöléssel rendelkezik. Például a LED - LED-WW-SMD5050 jelölésében az alfabetikus és numerikus elemei dekódolva vannak:
- LED - LED;
- WW - izzás színe Warm White - meleg fehér 2700-3500 K;
- SMD - felületre szerelhető csomag;
- 5050 - a test méretei tizedmilliméterben - 5,0 × 5,0.
A fehér fény árnyalatainak rövidítési változatai:
- DW - Day White - fehér nappali (4000-5000 K);
- W - fehér, tiszta fehér (6000-8000 K);
- CW vagy WC - Cool White - hideg fehér (8000-10 000 K);
- WSC - White Super Cool - szuper hideg fehér, színhőmérséklet 15 000 K, jellegzetes kékes árnyalattal;
- ÉNy - Semleges fehér - semleges fehér - 5000 K.
A LED-ek és színek más jelölései is vannak, a rendszert még nem szabványosították teljesen, ezért a gyártók különböző számértékeket és elnevezéseket használnak a fehér fény árnyalataihoz.
Grafikus és alfabetikus kép az ábrán
Az anód, más néven a LED pluszja, háromszögként látható az elektromos áramkörökön. Katód (mínusz) - egy keresztirányú kötőjel.
LED feszültség táblázat
Ahhoz, hogy a LED működés közben a tervezési és gyártási technológiája által meghatározott összes tulajdonságot biztosítsa, kalkulált tápellátással kell ellátni. Például alkalmazzon feszültséget az anódjára és a katódjára, amely valamivel nagyobb lesz, mint a p-n átmenet egyenfeszültsége. A túlfeszültséget sorosan kell "kioltani". ellenállást tartalmaz. Az ellenállást áramkorlátozó ellenállásnak nevezik. A p-n átmeneten keresztüli túlfeszültség megakadályozására szolgál.
A LED két érintkező vezetékkel rendelkezik - az anód és a katód, a katód rövidebb, mint az anód. Ha a hosszúság azonos, akkor meghatározni Ujj akkumulátorral használhatod őket. Ha van fény, akkor van előtted anód.
Asztal. A színes LED p-n átmenetének előremenő feszültsége.
| Ragyogó szín | Üzemi feszültség, egyen, V |
|---|---|
| fehér | 3,5 |
| piros | 1,63–2,03 |
| narancssárga | 2,03–2,1 |
| sárga | 2,1–2,18 |
| zöld | 1,9–4,0 |
| kék | 2,48–3,7 |
| ibolya | 2,76–4 |
| infravörös | 1,9-ig |
| UV | 3,1–4,4 |
Olvassa el még: Hogyan lehet megtudni, hogy hány voltos egy LED
LED-ek alkalmazása
A LED-ek köre folyamatosan bővül. Kezdetben fényjelzőként használták az elektronikus berendezések bekapcsolására vagy működtetésére szolgáló áramkörökben.Például a jeladó bekapcsolása, megnövelt vagy csökkentett teljesítményre váltás stb. Javíthatják az automatikus aktiválást, például hívójelzés megjelenésekor vagy a figyelem felkeltésére. Villogó vagy egyszínű LED-eket használtak - piros, sárga, zöld, kék.
A kis méretű szuperfényes DIP LED-eket soros párhuzamos láncokba kapcsolva közvetlenül 220 V-os hálózatról tápláltuk. Az ilyen soros diódacsoportokat átlátszó hajlékony PVC csőbe helyezve és átlátszó tömítőanyaggal kitöltve azt kaptuk, hogy "rugalmas neon"- egy világító" érszorító. Felhelyezhető a medence oldalára, az ösvény szegélyére, díszíthető a ház tetején vagy egy fára a kertben.
A rugalmas többrétegű táblák és a felületre szerelhető SMD-csomagok megjelenése rugalmas megoldásokat eredményezett. LED szalagok.
Kezdetben ezek a dekoratív belső dekoráció eszközei voltak. Az SMD diódák teljesítményének növekedése és a táblán való elhelyezésük sűrűsége lehetővé tette a LED-szalagok használatának megkezdését, először a segéd-, majd a fő világításhoz. A szalagok por- és nedvességvédelmének fokozása a díszvilágításhoz, majd utcai körülmények között a fővilágításhoz vezetett.
Ezzel egy időben LED-lámpákat fejlesztettek ki az izzólámpák helyettesítésére a lámpákban - lámpákban, csillárokban és asztali lámpákban. Megjelentek az utólagos lámpák - az izzólámpák és a fénycsövek teljes analógjai alak, izzóméret és tápfeszültség tekintetében. Megkezdődött az izzólámpák fokozatos lecserélése LED-re. Ezzel egyidejűleg az LN gyártását leállították - először 100 W vagy több, majd 75, 60 stb.
A nagy teljesítményű egyedi LED-ek fejlesztése, különösen az Emitter vagy a PCB Star csomagban, hozzájárult a beépített akkumulátorral rendelkező zseblámpák megjelenéséhez. A világítás fényereje és időtartama egy töltési ciklus után többszöröse volt, mint a korábbi modelleknek.
A LED-ek kiváló vezérelhetősége elektronikus eszközökkel - vezérlők ill dimmerek - dimmerek, lehetővé tették az erőteljes spotlámpák használatát a városok és települések utcáinak és tereinek fénydinamikus megvilágításában az ország bármely régiójában.
LED szalag típus RGB, RGBW és RGBWW lehetővé tette nemcsak erőteljes fehér fényáramok elérését, hanem a fehér árnyalat széles tartományban történő megváltoztatását is a sárgás melegtől a kékes és kékes hidegig.
Az új fényforrások irányíthatósága lehetővé teszi széleskörű felhasználásukat a világító reklámokban - "kúszó vonalak", fénykijelzők, információs képernyők stb. Használja ezeket az élénk színű és fehér fényforrásokat a homlokzati hirdetésekben és a háztetőkön – lapos és háromdimenziós betűk és rajzok, márkanevek, védjegyképek és még sok más.
Mindezek a kialakítások pedig sokkal tovább működnek, mint a hagyományos lámpák társai, szinte semmilyen karbantartást nem igényelnek, és sokszor kevesebb áramot fogyasztanak. A LED-ek és a világítóberendezések műszaki jellemzői folyamatosan bővülnek. A LED-ek költsége csökken, az alkalmazás pedig bővül.
