Mis on LED - omaduste ja tüüpide üksikasjalik kirjeldus

LED-id on kõikjal: kodudes, autodes, telefonides. Need pakuvad vidinate eredaid taustvalgustusega ekraane, mis toodavad kulutõhusaid valgusallikaid. Nüüd on see asendamatu valgusallikas. Mõelge peamiste LED-tüüpide seadmele ja tehnilistele omadustele.

Mis on LED

LED (alates Light Emitting Diode ehk LED) – kunstliku valguse tahkis elektriallikas, mis on valmistatud p- ja n-juhtivusega pooljuhtmaterjalidest. Kasutades mitut tehnikat – maski pihustamine, söövitamine, epitaksiaalne sadestamine jne – saadakse p-n ristmik.

P-tüüpi pooljuhtmaterjalis on voolukandjateks "augud" - pooljuhtkristalli aatomid, mis on elektronide puuduse tekitamiseks legeeritud spetsiaalsete metallidega. N-materjalides on kandjateks kristallis olevad liigsed elektronid.

"Auk" on tegelikult paigal. Sellel on positiivne laeng, mis on võrdne elektroni laenguga. Elektron, "hüppades" ühe aatomi välisorbiidilt naaberaatomi välisorbiidile, liigutab "auku" vastupidises suunas.

Kuidas see töötab või mis LED-is helendab

Elektrilaengukandjate - "aukude" - positiivsete "osakeste" ja elektronide - negatiivsete vastuvoolu kujul saab elektrivoolu indutseerida, ühendades p-n-siirde külge teatud suuruse ja polaarsusega konstantse pinge. Kui need vood kohtuvad p-n-siirdes, siis nad rekombineeruvad või ühinevad. Suurenenud energiaga vaba elektron siseneb "auku" ja see kaob.

LED-i skeem.

Paremal on vabade elektronidega "rikastatud" kristalli n-pooljuhtosa, vasakul p-pooljuhtosa positiivsete "osakestega" - "aukudega".

Energia vabaneb valguskvantide kujul. Need kiirguvad, s.t kiirgavad kristalli otsast. Kvantide voog tabab reflektorit. Selle poleeritud pind peegeldab valgust soovitud suunas. Valgusvoo soovitud suunamuster kujuneb pinna erilise konfiguratsiooniga.

Skeem valguse tootmiseks p-n ristmikul.

Pinge ristmiku pingestamiseks rakendatakse "+" dioodi anoodile ja "-" katoodile.

Disain

LED-i struktuur vertikaalses sektsioonis.

Lilla värv näitab soojust neelavat aluspinda. Hallid trapetsid on alumiiniumist ümmarguse konfiguratsiooniga peegeldava helkuri-reflektori lõigud. Sinise keskel - LED-kiip-kristall ühendatud kuld- või hõbejuhtmetega, joodetud anoodi ja katoodi tihvtidele.

LED-ide tüübid

LED-id - üsna "noor" seade. Nende lõplikku klassifikatsiooni pole veel moodustatud. Seetõttu kasutavad paljud tuntud tootjad oma alajaotussüsteeme.

Vastavalt ühele neist on LED-id eesmärgi järgi rühmitatud järgmiselt:

1. Näitaja.
2. Valgustav.

Nende rühma indikaator-LED-id jagunevad järgmisteks tüüpideks.

DIP dioodid.

Lühend on tuletatud sõnast Dual In-line Package või "double in-line paigutus". Kehad on tavaliselt silindrid, kuid on ka rööptahukaid.Alumises otsas on traadi aksiaalsed juhtmed paralleelsed korpuse põhisümmeetriateljega. Katoodi juhe on lühem kui anoodi juhe.

Trükkplaadi kohal on vaade DIP LED-le, metalliseeritud aukudesse jootmine.

Tüüpideks jaguneb korpuse läbimõõt ja lääts ülemises otsas. Läbimõõt on vahemikus 2-3 kuni 20 mm või rohkem. Hõõguv värv on mis tahes värvi, valgeid toone on mitu.

Üks tüüp vilgub kahes värvitoonis ja sellel on 3 juhet.

Õlgkübar.

Sõnasõnaline tõlge on õlgkübar või bryl. Rakendatakse LED-idele – Korpus näeb välja nagu ümara ülaosaga müts.

DIP LED-i variant nimega Straw Hat või "õlgkübar".

Näete erineva pikkusega juhtmeid, lühike on katood. Näete ka paigalduskõrguse piirajaid. Objektiivi all on kollase fosforiga kristall.

Super Flux "Piranha"

Otsetõlge – supervool. Piranha - tõlgitud vene keelde - piraaja. Nimetus LED sai kitsaste ribade kujul olevate metallklemmide omaduste tõttu. Et oleks lihtsam trükkplaadil olevatesse aukudesse sisestada, lõigati stantsimisel juhtmete nurgad ära. Selle tulemusena tekkisid röövkala teravad "hambad".

Tihvtide külge tembeldati “õlad” – piirajad, mis määravad korpuse kõrguse tahvli kohal. See avas õhujahutuse korpuse altpoolt. Tihvtide ülemistele otstele asetati passiivseks jahutamiseks mõeldud kristallid.

Korpusesse 2 või 3 kiibi asetamisega suurendati valgusvoogu. Ja diood on üliheledas rühmas.

Piranha LED läbipaistvas korpuses.

Näete objektiiviga "kaetud" kristalli ja kinnituskõrguse kitsenevaid tihvte.

SMD

Lühend sõnast Surface Mounted Device, inglise keelest tõlgitud - pinnale paigaldatav seade. Need näevad välja nagu ristkülikukujulised plast- või keraamilised korpused. Klemmid on korpuse allosas ja küljel kontaktpatjade kujul.

Kõige sagedamini - valgustus, kuid väikese võimsusega võib olla ja indikaator.Võimsused ulatuvad mW-st (millivatist) kuni W. Glow – mis tahes värvi või tooni valge valgus.

Loe ka: SMD LED-ide omadused

OLED

Lisaks pooljuhtmetallidel - ränil, germaaniumil, galliumarseniidil jne põhinevatele tahkis-LED-idele on orgaaniliste ühendite kiledel rühm LED-e. Neid nimetatakse orgaanilisteks või OLED-LED-deks – orgaanilisteks valgusdioodideks.

Samuti kiirgavad nad nagu pooljuhtdioodid valgust, kuid mitte tahkisstruktuuri, vaid õhukeste kilede kaudu. Seni on põhiline kasutusala monokroomsete ekraanide väljatöötamisel. Värviliste OLED-kilede olemasolevad puudused - erinevat värvi luminestsentsi kilede kestus on erinev. Minimaalselt on see umbes 12-15 tuhat tundi.

Selliseid LED-e kasutatakse pärast täiuslikkust laialdaselt mobiiltelefonides, autode ja mere GPS-navigaatorites, öösihikutes ja öiseks jahiks ja laskmiseks mõeldud seadmetes jne.

Video - ülevaade: QLED, OLED ja LCD (IPS) võrdlus.

Filament

Aastatel 2012-2013 olid ebaharilikud LED-id, mida nimetatakse hõõgniidiks. Need on COB-maatriksid pikkade silindrite kujul läbimõõduga 2-3 ja pikkusega 15-30 mm. Klaas- või safiirsilindrile kleebitud 28-30 sinist kristalli, millel on mõned punased pritsmed. Need on ühendatud järjestikuste ahelatega ja pärast nende kasutuskõlblikkuse kontrollimist täidetakse kollase fosforiga.

Seda hõõgniidimoodulite valmistamise tehnoloogiat nimetatakse Chip-On-Glassiks või COG-ks.

Kokkupandavad COG-maatriksid asetatakse tavaliste hõõglampide armatuurile, paigaldatakse alusesse ja asetatakse klaas- või plastpirni. Pirn on täidetud heeliumiga LED-ide jahutamiseks.

Lampide võimsus on 2-3 kuni 10-12 vatti. Valgusvoog vastab tavaliste LED-ide valgusefektiivsusele 80-100 Lm/W.

Selle tulemusena saadi hõõglambi LED-i tagantjärele paigaldamine. Sageli nimetatakse lampi valesti LED-hõõglambiks.

Termin retrofit tuleneb ingliskeelsest sõnast retrofit – moderniseerimine või muutmine.Need on uued valgusallikad traditsiooniliste mõõtmetega korpustes.

Hõõgniidiga LED-lamp "õhupalli" pirnis.

Suure võimsusega hõõglamp piklikus pirnis.

Ülaltoodud piltidel on erinevad võimsused ja tootjad LED hõõglambid. E27 põhjaga klaaspirnis on hõõgniidi kinnituse külge kinnitatud hõõgniidiga COL-moodulid.

PCB Star liigid

Seda tüüpi LED-i lühend on tuletatud ingliskeelsest sõnaühendist Printed Circuit Board. Selle tõlge on trükkplaat.

PCB Star dioodplaat.

PCB Star dioodplaat. Tootja on Ameerika firma CREE, Model XML diode. Kollane ristkülik on suure võimsusega dioodi COB-maatriks.

Plaat on valmistatud hästi soojust juhtivast metallist, näiteks alumiiniumist. Tahvli konfiguratsioon on 6-tala täht. COB LED-maatriks on tehases paigaldatud tähetahvli keskele. Plaat on värvitud mustaks, et suurendada passiivset soojuse hajumist, mille tekitab suure võimsusega töötav valgust kiirgav seade.

PCB Stari võimsad LED-id.

Vasakpoolsed 6 "tähte" on erineva võimsusega ja valge valguse varjundiga dioodid. Need kaks allosas on võimsamad elemendid, millel on suured kollase fosfori ringid. Paremal on veerg, mis koosneb 4 tükist. - dioodid tasapinnaliseks paigaldamiseks trükkplaadi kontaktplokkide pinnale.

Suure võimsusega tasapinnalise LED-i mõõtmete joonis tähetahvlil.

Suure võimsusega tasapinnalise LED-i mõõtmete joonis tähetahvlil. Konstruktsiooni kõrgus on 6,6 mm, tasapinnaliste tihvtidega dioodi korpuse läbimõõt 8 mm, Star plaadi suurus 22 mm.

COB LED maatriks

Kui safiiri või räni tehiskristalli soojusjuhtival substraadil dielektrilise liimi liimimiseks helendab paarkümmend pooljuhtkristalli siniselt, ühendab nende juhid järjestikku paralleelsetes rühmades ja täidab ülemise kollase fosfori, saame LED-mooduli. See on COB maatriks. Lühend on tuletatud ingliskeelsest sõnaühendist Chip-On-Board.Seda tõlgitakse kui "kristallid laual".

LED-ringikujuline COB-maatriks, mis on täidetud kollase fosforiga. Mööda "raami" on pruunid kontaktpadjad toite- ja/või juhtimisahelate ühendamiseks.

COB-maatriksites kasutatakse tuumata LED-kiibi kristalle ilma substraatideta. Paigutus on äärmiselt tihe. Seda tehnoloogiat kasutatakse märkimisväärse osa suure võimsusega LED-ide, sealhulgas sadade kristallide tootmiseks. Hea ventilaatoriga puhutud jahutusradiaator, mis mõnikord kasutab soojustorusid, võib ühes pakendis saavutada 150–200 vatti või rohkem. Maatriks tagab suunavoo 100-150 kraadise dispersiooninurgaga 0,7 maksimaalse kiirguse juures.

Tüüpiline klassifikatsioon

LED-ide tüübid võivad hõlmata järgmist:

• Üksikud LED-id ühel suure võimsusega kristallil (COB-maatriks);
• LED-paarid ühes pakendis - indikaator-LED, mis vilguvad vaheldumisi kahes värvitoonis, nagu punane ja kollane
• Kolme põhivärviga kiirgajate kolmikud või kolmikud - punane, roheline ja sinine või RGB .Punane, roheline, sinine.

Kolmekristalliline LED SMD pakendis PCB pinnale paigaldamiseks.

Kui kolmekristallilisel LED-il on sama värvi kristallid, on meil ülihele LED. Erinevat värvi valguskristallidega on meil RGB triaad ehk mitmevärviline juhitav valgust kiirgav seade.

SMD – Surface Mounted Device lühend. Kasutatakse elektroonikakomponentide paigutamise ja jootmise automatiseerimiseks trükkplaatidele, sh LED-idele. Kasutatakse lintides, ribades, moodulites ja tavalistes trükkplaatides.

Põhivärvid hõlmavad värvipaari YB - kollane, kollane ja sinine, sinine. On ka teisi värvikombinatsioone, mis annavad pärast segamist valget värvi.

Võimsad COB LED-id

Suurematel mudelitel on korpuse nurkades kinnitusavad. Väiksemad mudelid kinnitatakse jootmise teel trükkplaadile.

Lisaks suure võimsusega mudelite LED-ide tavalistele omadustele on lisatud mitmeid täiendavaid parameetreid:

• nimivõimsus, W;
• kiibi suurus, mm;
• kristalli või maatriksi nimitöövool;
• Kasutusiga seotud standarditega L 70, L80 jne.

Madala võimsusega LED-id

Energiatarbimise väärtuse järgi on LED-id vahemikus 0,05 kuni 0,5 W, töövool - 20-60 mA (keskmine võimsus - 0,5-3 W, vool 0,1-0,7 A, suur - üle 3 W, vool 1 A ja rohkem).

Struktuurselt sisaldavad väikese võimsusega LED-id mitut LED-valguskiirguse rühma:

• SMD tavapärased ja ülierksad LED-id;
• DIP-tüüpi dioodid silindrilistes pakendites plaadiaukudesse paigaldamiseks;
• "piranha" pakendites - aukudesse paigaldamiseks.

Väikese võimsusega LED-id erinevates pakendites.

Pildil on LED-id ülalt alla:

1. DIP-tüüpi silindrilistes pakendites - painduvate traatjuhtmetega plaadi aukudesse jootmiseks.
2. Piranha tüüpi karpides, aka Superflux, aukudesse joodis.
3. Tasapinnaliste tihvtidega, mis on ette nähtud paigaldamiseks ühe- ja kahepoolsete PCBde kontaktalustele või mitmekihiliste plaatide "kaevudesse".

LED-ide omadused

LED-e kirjeldavad mitmed parameetrid. Kõige olulisemad neist on:

• Valgustugevus ja energiatõhusus - Lm ja Lm/W;
• valgusvoo lahknemise nurk 0,5 või 0,7 kraadi juures, kraadid - tavalistes mudelites 120 kuni 140 kraadi, indikaatormudelid - 15 kuni 45 kraadi
• töövõimsus, W - väike - kuni 0,5, keskmine - 0,5-3, suur - üle 3;
• Töövool läbi dioodi, mA või A;
• valge valguse värv või varjund, värvitemperatuurKelvin, K - 2000-2500 K - soe valge ja kuni 6500-9500 K - jahe valge.

On ka teisi omadusi, kuid neid kasutatakse harvemini. Näiteks LED-i volt-ampri karakteristik või VAR on ristmikku läbiva voolu sõltuvuse kõver sellele rakendatavast tööpingest. Seda kasutatakse LED-i töörežiimi elektrilistes arvutustes.

Mõõtmed .

LED-i mõõtmed määravad selle korpuse mõõtmed. SMD korpuste jaoks - pikkus, laius, paksus.Esimesed kaks väärtust on manustatud tähistusse, näiteks SMD2835, kus kaks numbripaari on 2,8 mm – laius ja 3,5 mm – pikkus. Kere paksus tuleks võtta dioodi kirjeldusest või passist.

Mõõdud on. SMD3528 и SMD2835. Hall nurk all paremal on võti, mis näitab katoodi.

Silindriliste DIP-dioodide puhul on olulised omadused korpuse läbimõõt ja selle kõrgus koos objektiiviga. Enne paigaldamist arvestage juhtmejuhtmete pikkust ja tootja soovitusi nende painutamiseks.

Lainepikkus

Sellist LED-i omadust nagu lainepikkust kasutatakse väga harva. Sagedamini viidatud luminestsentsi värvile.

Dioodi lainepikkust mõõdetakse nanomeetrites - nm. Seda ei ole alati toote andmelehel märgitud.

Nimetus ja värvikoodid

Igal tootjal on oma LED-ide märgistus. Näiteks LED-i tähises - LED-WW-SMD5050 dešifreeritakse selle tähestikulised ja numbrilised elemendid:

• LED - LED;
• WW – soe valge – soe valge 2700–3500 K;
• SMD - pinnale paigaldamise korpus;
• 5050 - pakendi mõõdud millimeetri kümnendikkudes - 5,0×5,0.

Valge valguse varjundite lühendivalikud:

• DW – päevavalge (4000-5000 K);
• W - valge, puhas valge (6000-8000 K);
• CW või WC - Cool White - lahe valge (8000-10 000 K);
• WSC - White Super Cool - valge ülilahe, värvitemperatuur 15 000 K iseloomuliku sinaka varjundiga;
• NW – neutraalne valge – neutraalne valge – 5000 K.

LED-ide ja värvide tähistusi on teisigi, süsteem pole veel lõplikult standarditud, mistõttu kasutavad tootjad erinevaid valge valguse arvväärtusi ja toonide nimetusi.

Graafiline ja tähestikuline esitus diagrammil

Anood ehk LED-i pluss elektriskeemidel on näidatud kolmnurgana. Katood (miinus) on näidatud ristkriipsuga.

LED AL307 välimus ja selle tähistus joonistel ja diagrammidel.

Sageli kasutatav lühend on ladina lühend HL

LED pingetabel

Tagamaks, et LED-il töötamise ajal kõik selle disaini- ja tootmistehnoloogiaga määratud funktsioonid, peab see tagama disainitoiteallika. Näiteks rakendage selle anoodile ja katoodile pinge, mis on veidi kõrgem p-n-siirde alalispingest. Ülepinge tuleks "kustutada" järjestikku ühendatud takistiga takisti. Takistit nimetatakse voolu piiravaks takistiks. Seda kasutatakse selleks, et vältida p-n-siirde voolu ületamist.

LED-il on kaks kontakttihvti - anood ja katood, katood on anoodist lühem. Kui pikkus on sama, siis määrata pöidla patareiga. Kui valgus on olemas, on teil anood.

Tabel. Värvilise valgusdioodi p-n-siirde alalispinge.

Loe ka: Kuidas teada saada, mitu volti on LED

LED-rakendused

LED-ide kasutusalad laienevad pidevalt. Algselt kasutati neid valgusindikaatoritena elektroonikaseadmete lülitus- või tööahelas. Näiteks saatja sisselülitamine, suurele või väikesele võimsusele lülitumine jne. Võiks parandada automaatset sisselülitamist, näiteks helistamissignaali ilmumisel või tähelepanu äratamiseks. Kasutati vilkuvaid või ühevärvilisi LED-e – punast, kollast, rohelist, sinist.

Väikesed üliheledad DIP-LED-id ühendati järjestikku paralleelsetes ahelates ja toideti otse 220 V vooluringist. Asetades need järjestikused dioodirühmad läbipaistvasse PVC-torusse ja tihendades need läbipaistva hermeetikuga, saime "paindlik neoon" - helendav "kimp". Seda saab laduda basseini servale, teepervele, kaunistada maja katust või aias puud.

Painduva neooni kasutamine.

Painduvate mitmekihiliste plaatide ja SMD-korpuste tulek pinnale paigaldamiseks on viinud paindlike plaatide loomiseni. LED ribad..

Alguses oli see vahend ruumide interjööri kaunistamiseks. SMD-dioodide võimsuse ja nende plaadile paigutamise tiheduse suurendamine võimaldas hakata kasutama LED-ribasid esmalt lisa- ja seejärel põhivalgustuses. Ribade tolmu- ja niiskuskaitse taseme tõstmine tõi kaasa nende kasutamise dekoratiivvalgustuses ja seejärel peatänavavalgustuses.

Samal ajal töötati välja LED-lambid hõõglampide asendamiseks lampides - seinavalgustites, lühtrites, laualampides. Uuenduslambid - ilmusid hõõglampide ja luminofoorlampide täielikud analoogid kuju, pirnide suuruse, toitepinge järgi. Algas hõõglampide järkjärguline väljavahetamine LED-i tagantjärele. Samal ajal peatus LED-ide tootmine - algul 100 W ja rohkem, siis 75, 60 jne.

Suure võimsusega üksikute LED-ide väljatöötamine, eriti paketis Emitter või PCB Star, aitas kaasa sisseehitatud akuga taskulampide ilmumisele. Luminestsentsi heledus ja kestus pärast ühte laadimistsüklit olid mitu korda paremad kui varasematel mudelitel.

Suurepärane LED-ide juhitavus elektrooniliste vahenditega - kontrollerid ja dimmerid - Heleduse regulaatorid, võimaldasid kasutada võimsaid projektoreid linnade tänavate ja väljakute valgusdünaamiliseks valgustamiseks mis tahes riigi piirkonnas.

Kasutamine hoonete dekoratiivsel valgustamisel.

LED ribad nagu RGB, RGBW ja RGBW võimaldas mitte ainult saada võimsat valge valguse voogu, vaid ka muuta selle valget värvi laias vahemikus soojast kollakast sinaka ja jaheda siniseni.

Uute valgusallikate juhitavus võimaldab neid laialdaselt kasutada valgusreklaamis - "roomamisliinid", valgustahvlid, infoekraanid jne.Neid erksavärvilisi ja valgeid valgusallikaid kasutatakse fassaadireklaamides ja katustel – lamedad ja mahulised tähed ja joonised, brändinimed, kaubamärgikujutised ja palju muud.

Ja kõik need konstruktsioonid töötavad palju kauem kui tavaliste lampide analoogid, peaaegu ei vaja hooldust ja tarbivad samal ajal mitu korda vähem elektrit. LED-ide ja valgustusseadmete tehnilised omadused kasvavad pidevalt. LED-ide maksumus väheneb ja rakendused laienevad.