Mi az a LED - a jellemzők és típusok részletes leírása

A LED-ek mindenütt ott vannak: otthonokban, autókban, telefonokban. Használhatók a kütyük képernyőinek megvilágítására, vagy energiatakarékos fényforrások létrehozására. Most már nélkülözhetetlen fényforrás. Nézzük meg a LED-ek főbb típusainak eszközét és műszaki jellemzőit.

Mi az a LED

LED (a Light Emitting Diode, azaz fénykibocsátó dióda, LED) - p- és n-vezetőképességű félvezető anyagokból készült szilárdtest-elektromos mesterséges fényforrás. Számos technikával - maszklerakás, maratás, epitaxiális leválasztás stb. - p-n átmenetet állítanak elő.

A p-típusú félvezető anyagban az áramhordozók "lyukak" - a félvezető kristályban lévő atomok, amelyek speciális fémekkel történő adalékolással elektronhiányt okoznak. Az n-anyagokban a hordozók a kristályban lévő felesleges elektronok.

"A 'lyuk' valójában helyhez kötött. Pozitív töltése megegyezik az elektron töltésével. Az egyik atom külső pályájáról a szomszédos atom külső pályájára "átugró" elektron a "lyukat" az ellenkező irányba mozgatja.

Hogyan működik, vagy mi világít egy LED-en

Az elektromos töltéshordozók - "lyukak" - pozitív "részecskék" és elektronok - negatív "részecskék" - ellenáramú áramlását úgy lehet előidézni, hogy a p-n átmenethez egy bizonyos nagyságú és polaritású állandó feszültséget kapcsolunk. Amikor ezek az áramlások a p-n átmenetben találkoznak, rekombinálódnak vagy összeolvadnak. Egy szabad elektron megnövekedett energiával belép a "lyukba", és az eltűnik.

Egy fénykibocsátó dióda sematikus ábrája.

A jobb oldalon a kristály szabad elektronokkal "dúsított" n-félvezető része, a bal oldalon pedig a pozitív "részecskékkel" - "lyukakkal" - rendelkező p-félvezető része látható.

Az energia fénykvantumok formájában szabadul fel.. Ezeket a kristály végéből bocsátják ki, azaz sugározzák ki. A kvantumáradat a fényvisszaverőbe csapódik. Csiszolt felülete a kívánt irányba veri vissza a fényt. A fényáram kívánt irányú mintázata a felület speciális kialakításával alakul ki.

Fény előállításának sémája p-n átmenetben.

Az elágazás feszültségét a dióda anódjára "+", katódjára pedig "-" feszültséget kapcsolunk.

Tervezés

Diódaszerkezet függőleges szelvényben.

A lila szín a hőelvezető aljzatot mutatja. A szürke trapézok egy alumínium kör alakú fényvisszaverő keresztmetszetét ábrázolják. A kék közepén található a LED-chip, az anód és a katód csapjaihoz arany vagy ezüst drótokat forrasztva.

A LED-ek típusai

LED-ek - egy meglehetősen "fiatal" eszköz. Végleges besorolásukat még nem állapították meg. Ezért sok ismert gyártó saját alosztályozási rendszert használ.

Ezek egyike szerint a LED-eket rendeltetésük szerint a következőképpen csoportosítják:

1. Jelző.
2. Megvilágító.

A jelző LED-ek csoportosításukban a következő típusokra oszthatók.

DIP diódák .

A rövidítés a Dual In-line Package vagy "dupla soros elrendezés" kifejezésből származik. A házak általában hengerek, de vannak paralelepipedák is. Az alsó végén a burkolat fő szimmetriatengelyével párhuzamos tengelyű vezetékek vannak. A katódvezeték rövidebb, mint az anódvezeték.

A DIP LED nézete a NYÁK felett, a fémezett lyukakba való forrasztás látható.

Típusok szerinti felosztás a tok átmérője és a lencse alapján a felső végén. Az átmérők 2-3 mm-től 20 mm-ig vagy annál nagyobbak. Világító szín - bármilyen színű, többféle fehér árnyalat létezik.

Az egyik típus 2 színben villog, és 3 vezetékkel rendelkezik.

Szalmakalap.

A szalmakalap vagy szalmakalap szó szerinti fordítása. LED-ekre alkalmazva – A ház úgy néz ki, mint egy lekerekített tetejű kalap.

A DIP LED egyik változata a Straw Hat vagy "szalmakalap".

A különböző hosszúságú vezetékek láthatók, a rövid a katód. A szerelési magasságkorlátozók is láthatóak. A lencse alatt egy sárga foszforral ellátott kristály található.

Super Flux "Piranha"

Közvetlen fordítás - szuper fluxus. A piranha oroszra piranha néven fordítható. A Piranha elnevezés a keskeny csíkok alakú fémvégződésekről származik. A LED-et úgy gyártották le, hogy a sarkokat levágták a vezetékek végén a bélyegzéskor, hogy könnyebben illeszkedjen az áramköri lapon lévő lyukakhoz. Ennek eredményeképpen alakultak ki a ragadozó halak éles "fogai".

A vállakat - a toknak a tábla feletti magasságát meghatározó ütközőket - a csapokra bélyegezték. Ez megnyitotta a tokot az alulról történő léghűtés előtt. A passzív hűtést biztosító kristályok a csapok felső végein helyezkednek el.

A házban 2 vagy 3 chip elhelyezésével megnövelték a fényáramot. Ez teszi a diódát az egyik legfényesebb LED-dé.

Piranha LED átlátszó tokban.

Láthatja a lencse által "fedett" kristályt és a kúpos csapokat - a rögzítési magasság alkotóit.

SMD

A Surface Mounted Device rövidítése, a Surface Mounted Device kifejezésre fordítva. Ezek téglalap alakú műanyag vagy kerámia házak. A csatlakozók a ház alján és oldalán érintkezőbetétek formájában találhatók.

Leggyakrabban világít, de kis teljesítménynél lehet jelző is. A kapacitások mW-tól (milliwatt) W-ig terjednek. Glow - a fehér fény bármely színe vagy árnyalata.

Olvassa el továbbá: SMD LED jellemzők

OLED

A félvezető fémeken - szilícium, germánium, gallium-arzenid stb. - alapuló szilárdtest LED-ek mellett létezik a szerves vegyületek filmjein alapuló LED-ek csoportja is. Ezeket organikus vagy OLED-nek (Organic Light Emitting Diode - szerves fénykibocsátó dióda) nevezik.

A félvezető diódákhoz hasonlóan fényt bocsátanak ki, de nem szilárdtest-struktúrával, hanem vékony filmekkel. Eddig a fő alkalmazási terület a monokróm kijelzők fejlesztése volt. A színes OLED-filmek jelenlegi hátrányai a különböző színű lumineszcenciájú filmek eltérő üzemideje. Ez minimum 12-15 ezer óra.

Az ilyen LED-eket, ha egyszer továbbfejlesztik, széles körben fogják használni mobiltelefonokban, autóipari és tengeri GPS-navigátorokban, éjszakai célzókészülékekben, éjszakai vadászathoz és lövészethez használt eszközökben stb.

Videó - áttekintés: a QLED, OLED és LCD (IPS) összehasonlítása.

Szál

2012-2013-ban szokatlan LED-ek voltak, amelyeket Filamentnek hívnak. Ezek alapvetően hosszú, 2-3 mm átmérőjű és 15-30 mm hosszúságú henger alakú COB-mátrixok. Egy üveg- vagy zafírhengerre 28-30 kék kristályt ragasztottak, néhány vörös kristályt tartalmazó zárványokkal. Ezeket egymás után láncba kötik, és a megfelelő működés ellenőrzése után sárga foszforral töltik fel.

Ezt az izzószál-technológiát Chip-On-Glass vagy COG-nek nevezik.

Az előre gyártott COG-mátrixokat a hagyományos izzólámpák foglalatára helyezik, talpba szerelik, és üveg- vagy műanyag izzóba foglalják. Az izzó héliummal van töltve a LED-ek hűtéséhez.

A lámpák teljesítménye 2-3-10-12 W. A fényáram megfelel a hagyományos LED-ek fényhasznosításának, amely 80-100 Lm/W.

Az eredmény egy izzólámpa LED-es utólagos felszerelése. A lámpát gyakran tévesen LED izzóként emlegetik.

A retrofit kifejezés a retrofit szóból származik. Ezek új fényforrások hagyományos méretű házakban.

Filament LED izzó gömb alakú izzóban.

Nagy teljesítményű izzólámpa hosszúkás izzóban.

A fenti ábrák különböző teljesítményeket és gyártókat mutatnak. LED izzólámpák. Az E27-es talpú üvegizzóban az izzószál COL modulok az izzószálas lámpatesthez vannak rögzítve.

Típus PCB Star

Az ilyen típusú LED rövidítése az angol Printed Circuit Board kifejezésből származik. Ez a nyomtatott áramköri lapot jelenti.

PCB Star dióda lap.

PCB Star dióda lap. Az amerikai CREE cég által gyártott XML modell. A sárga téglalap a nagy teljesítményű dióda COB mátrixa.

A tábla olyan fémből készül, amely jól vezeti a hőt, pl. alumíniumból. A tábla konfigurációja egy 6 sugarú csillag. A COB LED mátrixot gyárilag a csillaglap közepére szerelték. A lapot feketére festették, hogy növeljék a passzív hőelvezetést a nagy teljesítményű futófény-kibocsátóból.

Nagy teljesítményű LED-ek PCB Star típusúak.

A bal oldali 6 "csillag" különböző teljesítményű és árnyalatú fehér fényű diódák. Az alul lévő kettő erősebb elem, nagy sárga foszfor körökkel. A jobb oldalon egy 4-es oszlop. - Az áramköri lapon lévő érintkezőbetétek felületére síkba szerelhető diódák.

Egy nagy teljesítményű sík LED méretrajza csillag áramköri lapon.

Egy nagy teljesítményű sík LED méretrajza csillaglapon. Az építési magasság 6,6 mm, a dióda testátmérője sík csapokkal 8 mm, a Star lap mérete 22 mm.

COB-LED mátrix

Ha egy hővezető szubsztráton egy mesterséges kristály zafír vagy szilícium ragasztó dielektromos ragasztó néhány tucat félvezető kristályok kék izzó, csatlakoztassa őket vezetőkkel soros-párhuzamos csoportok és töltse ki a felső sárga foszfor, kapunk egy LED modul. Ez a COB mátrix. A rövidítés az angol Chip-On-Board szóösszetételből származik. Lefordítva: "kristályok egy táblán".

Sárga foszforral töltött LED kerek COB mátrix. A "keret" mentén barna érintkezők találhatók a táp- és/vagy vezérlőáramkörök számára.

A COB-mátrixok hordozó nélküli, mag nélküli LED-chipet használnak. Az elrendezés rendkívül sűrű. A nagy teljesítményű LED-ek nagy részét ezzel a technológiával gyártják, beleértve több száz kristályt. Egy jó, ventilátorral támogatott hűtőborda, néha hőcsövek használatával, 150-200 W vagy még több teljesítményt is elérhet egyetlen csomagban. A mátrix 100-150 fokos szóródási szögű irányított sugárzást biztosít a maximális sugárzási szint 0,7 %-ánál.

Tipikus osztályozás

A LED-ek típusai a következők lehetnek:

• egychipes LED-ek egyetlen nagy teljesítményű chipen (COB mátrix)
• LED-párok egy csomagban - két színben, pl. piros és sárga színben felváltva villogó LED-ek
• három fő színű sugárzók hármasai vagy hármasai - piros, zöld és kék vagy RGB .Piros, zöld, kék.

Három chipes LED SMD-csomagolásban PCB felületre szerelhető.

Ha a háromkristályos LED azonos színű kristályokkal rendelkezik, akkor szuperfényes LED-et kapunk. Különböző színű kristályokkal RGB triádokat vagy többszínű, vezérelt fénykibocsátó eszközöket kapunk.

Az SMD a Surface Mounted Device (felületre szerelt eszköz) rövidítése. Elektronikus alkatrészek elhelyezésének és forrasztásának automatizálására szolgál nyomtatott áramköri lapokon, beleértve a LED-eket is. Szalagokban, szalagokban, modulokban és hagyományos nyomtatott áramköri lapokban használják.

Az alapszínek közé tartozik a sárga és a kék YB színpár. Vannak más színkombinációk is, amelyek keverés után fehér színt adnak.

Erőteljes COB LED-ek

A nagyobb modellek a ház sarkaiban rögzítőfuratokkal rendelkeznek. A kisebb modellek nyomtatott áramköri lapra forrasztással szerelhetők.

A LED-ek szokásos jellemzői mellett a nagy teljesítményű modellekhez számos további paramétert adnak hozzá:

• névleges teljesítmény, W;
• chip mérete, mm;
• a kristály vagy a mátrix névleges üzemi áramát;
• az L 70, L80 stb. szabványokhoz kapcsolódó élettartam.

Alacsony fogyasztású LED-ek

Az energiafogyasztás szempontjából a LED-ek 0,05-0,5 W, az üzemi áram - 20-60 mA (átlagos teljesítmény - 0,5-3 W, áram 0,1-0,7 A, magas - több mint 3 W, áram 1 A és több).

A kis teljesítményű LED-ek szerkezetileg a LED-fénykibocsátók több csoportját tartalmazzák:

• SMD hagyományos és szuperfényes LED-ek;
• DIP-diódák hengeres csomagolásban - lapfuratokba történő beépítéshez;
• piranha csomagokban - nyílásokba történő beépítéshez.

Alacsony fogyasztású LED-ek különböző házakban.

A képen a LED-ek felülről lefelé haladva láthatók:

1. Hengeres DIP burkolatok - hajlékony huzalvezetékkel a lap furataiba való beforrasztáshoz.
2. Piranha típusú burkolatokban, más néven Superflux, forrasztás a lyukakhoz.
3. Egy- és kétoldalas NYÁK-lapkákra vagy többrétegű lapok "mélyedéseibe" szerelhető sík tűtartókban.

LED funkciók

A LED-eket számos paraméter írja le. A legfontosabbak a következők

• fényerősség és energiahatékonyság - Lm és Lm/W;
• a fényáram divergenciaszöge - 0,5 vagy 0,7 fok - hagyományos modellekben 120 és 140 fok között, indikátoros modellekben 15 és 45 fok között.
• működési teljesítmény, W - kicsi - legfeljebb 0,5, közepes - 0,5-3, nagy - több mint 3;
• a diódán átfolyó működési áram, mA vagy A;
• a fehér fény színe vagy árnyalata, színhőmérsékletKelvin, K - 2000-2500 K - meleg fehér és 6500-9500 K - hideg fehér.

Vannak más specifikációk is, de ezeket ritkábban használják. Például egy LED feszültség-amper karakterisztikája, vagy VAR, a csomóponton átfolyó áram görbéje az alkalmazott üzemi feszültség függvényében. A LED működési módjának elektromos számításaihoz használják.

Méretek .

A LED méreteit a ház méretei határozzák meg. SMD házak esetében ez a hossz, a szélesség és a vastagság. Az első két érték a jelölésbe van beágyazva, például SMD2835, ahol a két számjegypár 2,8 mm - szélesség és 3,5 mm - hosszúság. A testvastagságot a dióda leírásából vagy adatlapjáról tudhatja meg.

Méretek . SMD3528 и SMD2835. A jobb alsó szürke sarok a katódot jelző kulcs.

A hengeres DIP-diódák esetében a fontos jellemzők a ház átmérője és a lencsével együtt mért magassága. Figyelembe kell venni a vezetékvezetékek hosszát és a gyártó ajánlásait a szerelés előtti meghajlításukra vonatkozóan.

Hullámhossz

A LED-ek ilyen tulajdonságát, mint a hullámhossz, nagyon ritkán használják. Gyakrabban a lumineszcencia hullámhosszának nevezik.

A dióda hullámhosszát nanométerben (nm) mérik. Ez nem mindig szerepel a termék adatlapján.

Jelölés és színkódolás

Minden gyártónak megvan a saját LED-jelölése. A LED-WW-SMD5050 például rendelkezik az alfabetikus és numerikus elemek megfejtésével:

• LED - LED;
• WW - Warm White - meleg fehér 2700-3500 K;
• SMD - felületre szerelhető ház;
• 5050 - a csomag mérete tizedmilliméterben - 5,0×5,0.

A fehér fény árnyalatainak rövidítései:

• DW - nappali fehér (4000-5000 K);
• W - Fehér, tiszta fehér (6000-8000 K);
• CW vagy WC - hűvös fehér (8000-10 000 K);
• WSC - White Super Cool - fehér szuperhűvös, színhőmérséklet 15 000 K, jellegzetes kékes árnyalattal;
• NW - Semleges fehér - 5000 K.

A LED-ek és a színek számára más megnevezések is léteznek, a rendszer még nem teljesen szabványosított, így a gyártók különböző számértékeket és elnevezéseket használnak a fehér fény árnyalataira.

Grafikus és betűjeles ábrázolás a vázlatban

Az anódot, azaz a LED plusz részét az elektromos ábrákon egy háromszög jelöli. A katódot (mínusz) keresztvonallal jelölik.

Az AL307 LED megjelenése és jelölése a rajzokon és ábrákon.

Gyakran használt rövidítés a latin HL rövidítés.

LED feszültség táblázat

Annak biztosítása érdekében, hogy a LED működés közben a tervezési és gyártási technológia által adott összes jellemzőt biztosítsa, tervezési tápegységet kell biztosítani. Például az anódjára és katódjára olyan feszültséget kell kapcsolni, amely valamivel magasabb, mint az előremenő p-n átmenet feszültsége. A többletfeszültséget egy sorba kapcsolt ellenállással kell "kiiktatni". ellenállás. Az ellenállást áramkorlátozó ellenállásnak nevezik. Arra szolgál, hogy megakadályozza, hogy az áram meghaladja a p-n átmenetet.

A LED-nek két érintkezőtüskéje van - az anód és a katód, a katód rövidebb, mint az anód. Ha a hossz azonos, akkor határozza meg a címet. egy gombostűvel. Ha fény jelenik meg, az azt jelenti, hogy az anódot nézi.

Asztal. Egy színes LED p-n átmenetének egyenfeszültsége.

Olvassa el továbbá: Hogyan lehet tudni, hogy hány voltos egy LED

LED alkalmazások

A LED-ek alkalmazási területei folyamatosan bővülnek. Eredetileg fényjelzőként használták őket kapcsolóáramkörökben vagy elektronikus berendezések működésében. Például egy adó bekapcsolása, nagyobb vagy kisebb teljesítményre való váltás stb. Zárolhatja az automatikus aktiválást, pl. hívásjelzés megjelenésekor vagy figyelemfelhíváskor. Villogó vagy egyszínű - piros, sárga, zöld, kék - LED-eket használtak.

A kisméretű, szuperfényes DIP LED-eket soros-párhuzamos láncokba kapcsolták, és közvetlenül 220 V-os hálózatról táplálták. Ha ezeket az egymást követő diódacsoportokat egy átlátszó PVC-csőbe helyezzük és átlátszó tömítőanyaggal lezárjuk, akkor kapunk "rugalmas neon" - egy világító "köteg". A medence szélére, az ösvény szegélyére, a ház tetejének díszítésére vagy a kertben lévő fa díszítésére lehet fektetni.

Rugalmas neon használata.

A rugalmas többrétegű lapok és a felületre szerelhető SMD házak megjelenése a rugalmas LED csíkok..

Kezdetben a belső terek díszítésére szolgáltak. Az SMD diódák megnövekedett teljesítménye és sűrűségük a lapon lehetővé tette, hogy a LED-csíkokat először a kiegészítő, majd a fő világításhoz kezdjük használni. A por- és nedvességvédelem fokának növekedése vezetett a szalagok dekoratív megvilágításhoz, majd később az alapvető kültéri világításhoz való felhasználásához.

Ezzel egyidejűleg LED-lámpákat fejlesztettek ki az izzólámpák - fali lámpák, csillárok, asztali lámpák - helyettesítésére. Megjelentek a retrofit lámpák - az izzólámpák és a fénycsövek teljes analógjai az izzólámpák alakja, izzómérete és tápfeszültsége tekintetében. Megkezdődött az izzólámpák fokozatos cseréje LED-es utólagos felszerelésre. Ezzel egyidejűleg az LL-ek gyártása is megszűnt - először 100 W-os vagy annál nagyobb, majd 75, 60 stb. teljesítményűek.

A nagy teljesítményű egyedi LED-ek kifejlesztése, különösen az Emitter vagy PCB Star csomagban, hozzájárult a beépített elemmel ellátott zseblámpák megjelenéséhez. A fényerő és a lumineszcencia egyetlen töltési ciklus után többszöröse volt a korábbiaknak.

Kiváló LED vezérelhetőség elektronikus eszközökkel - vezérlők és dimmerek - fényerőszabályozók, lehetővé tette a nagy teljesítményű kivetítők használatát az ország bármely régiójában lévő városok és települések utcáinak és tereinek fénydinamikus megvilágításában.

Alkalmazás épületek díszvilágításában.

LED szalagok, mint például RGB, RGBW és RGBW lehetővé tette, hogy ne csak erőteljes fehér fényáramot kapjunk, hanem a fehér színét a meleg sárgás színtől a kékes és hideg kék színig széles tartományban változtassuk.

Az új fényforrások szabályozhatósága miatt széles körben használják őket a fényreklámokban - "futóvonalak", fénykijelzők, információs képernyők stb. Ezeket a fényes színes és fehér fényforrásokat homlokzati és tetőreklámokban használják - sík és térfogati betűk és rajzok, márkanevek, védjegyek képei és sok más.

És mindezek a konstrukciók sokkal tovább tartanak, mint a hagyományos lámpák megfelelői, szinte semmilyen karbantartást nem igényelnek, és sokszor kevesebb energiát fogyasztanak. A LED-ekre és a fénykibocsátó diódákra vonatkozó előírások folyamatosan nőnek. A LED-ek ára csökken, az alkalmazások pedig egyre bővülnek.