Apa itu LED - deskripsi terperinci tentang karakteristik dan jenis

LED hadir di mana-mana: di rumah, mobil, telepon. Mereka menyediakan layar lampu latar gadget yang cerah, menghasilkan sumber cahaya yang hemat biaya. Sekarang ini adalah sumber cahaya yang sangat diperlukan. Pertimbangkan perangkat dan karakteristik teknis dari jenis utama LED.

Apa itu LED?

LED (dari Light Emitting Diode, atau LED) - sumber listrik solid-state dari cahaya buatan, terbuat dari bahan semikonduktor dengan konduktivitas p dan n. Menggunakan beberapa teknik - sputtering topeng, etsa, deposisi epitaxial, dll - sambungan p-n dihasilkan.

Dalam bahan semikonduktor tipe-p, pembawa arus adalah "lubang" - atom dari kristal semikonduktor, yang didoping dengan logam khusus untuk membuat kekurangan elektron. Dalam n-bahan, pembawa adalah kelebihan elektron dalam kristal.

"Lubang" itu sebenarnya tidak bergerak. Ia memiliki muatan positif yang sama dengan muatan elektron. Elektron, "melompat" dari orbit luar satu atom ke orbit luar atom tetangga, menggerakkan "lubang" ke arah yang berlawanan.

Cara kerjanya atau apa yang bersinar dalam LED

Arus listrik dalam bentuk aliran berlawanan dari pembawa muatan listrik - "lubang" - "partikel" positif dan elektron - negatif dapat diinduksi dengan menghubungkan tegangan konstan dengan besaran dan polaritas tertentu ke sambungan p-n. Ketika fluks ini bertemu di persimpangan p-n, mereka bergabung kembali atau bergabung. Sebuah elektron bebas dengan energi yang meningkat memasuki "lubang" dan menghilang.

Skema sebuah LED.

Di sebelah kanan adalah bagian semikonduktor-n dari kristal yang "diperkaya" dengan elektron bebas, di sebelah kiri adalah bagian semikonduktor-p dengan "partikel" positif - "lubang".

Energi dilepaskan dalam bentuk kuanta cahaya. Mereka dipancarkan, yaitu dipancarkan dari ujung kristal. Aliran kuanta mengenai reflektor. Permukaannya yang dipoles memantulkan cahaya ke arah yang diinginkan. Pola arah yang diinginkan dari fluks bercahaya dibentuk oleh konfigurasi khusus permukaan.

Skema untuk menghasilkan cahaya di persimpangan p-n.

Tegangan untuk memberi energi persimpangan diterapkan "+" ke anoda dioda, dan "-" ke katoda.

Rancangan

Struktur LED di bagian vertikal.

Warna lilac menunjukkan substrat heat sink. Trapesium abu-abu adalah bagian dari reflektor reflektor-reflektor dari konfigurasi melingkar aluminium. Di tengah biru - kristal chip LED dengan kabel emas atau perak yang terhubung, disolder ke pin anoda dan katoda.

Jenis LED:

LED - perangkat yang cukup "muda". Klasifikasi akhir mereka belum terbentuk. Oleh karena itu, banyak produsen terkenal menggunakan sistem subdivisi mereka sendiri.

Menurut salah satunya, LED berdasarkan tujuan dikelompokkan sebagai berikut:

1. Indikator.
2. Yg memperjelas.

LED indikator dalam kelompoknya dibagi menjadi beberapa jenis berikut.

dioda DIP.

Singkatan ini berasal dari Dual In-line Package atau "double in-line placement". Tubuh biasanya silinder, tetapi ada juga paralelepipeds.Di ujung bawah, kabel aksial kawat sejajar dengan sumbu simetri utama kasing. Kabel katoda lebih pendek dari kabel anoda.

Tampilan LED DIP di atas papan sirkuit tercetak, penyolderan ke dalam lubang logam dapat dilihat.

Pembagian menjadi jenis adalah dengan diameter kasus dan lensa di ujung atas. Diameter berkisar antara 2-3 hingga 20 mm atau lebih. Warna cahayanya adalah warna apa saja, ada beberapa warna putih.

Satu jenis berkedip dalam 2 warna dan memiliki 3 lead.

Topi jerami.

Terjemahan literalnya adalah topi jerami atau bryl. Diterapkan pada LED – Casingnya terlihat seperti topi dengan bagian atas yang membulat.

Sebuah varian dari DIP LED disebut Straw Hat atau "topi jerami".

Anda dapat melihat kabel dengan panjang yang berbeda, yang pendek adalah katoda. Anda juga dapat melihat pembatas ketinggian pemasangan. Di bawah lensa adalah kristal dengan fosfor kuning.

Fluks Super "Piranha"

Terjemahan langsung - fluks super. Piranha - diterjemahkan ke dalam bahasa Rusia - piranha. Nama LED didapat karena fitur terminal logam dalam bentuk strip sempit. Untuk memudahkan memasukkannya ke dalam lubang pada papan sirkuit, ujung-ujungnya dipotong saat diinjak. Ini menghasilkan "gigi" yang tajam dari ikan pemangsa.

"Bahu" - pembatas yang mengatur ketinggian kasing di atas papan - dicap pada pin. Ini membuka kasus untuk pendinginan udara dari bawah. Kristal untuk pendinginan pasif ditempatkan di ujung atas pin.

Dengan menempatkan 2 atau 3 chip dalam kasus ini, fluks cahaya meningkat. Dan dioda berada dalam kelompok super terang.

Piranha LED dalam wadah transparan.

Anda dapat melihat kristal "tertutup" oleh lensa dan pembentuk pin yang meruncing dari ketinggian pemasangan.

SMK

Singkatan dari Surface Mounted Device, diterjemahkan dari bahasa Inggris - perangkat yang dipasang di permukaan. Mereka terlihat seperti rumah plastik atau keramik persegi panjang. Terminal berada di bagian bawah dan di samping rumah dalam bentuk bantalan kontak.

Paling sering - pencahayaan, tetapi pada daya rendah dapat dan indikator.Kapasitas berkisar dari mW (miliwatt) hingga W. Glow - warna atau bayangan cahaya putih apa pun.

Baca juga: Karakteristik LED SMD

OLED

Selain LED solid-state berdasarkan logam semikonduktor - silikon, germanium, galium arsenida, dll., Ada sekelompok LED pada film senyawa organik. Mereka disebut organik atau OLED-LED - Dioda Pemancar Cahaya Organik.

Mereka juga, seperti dioda semikonduktor, memancarkan cahaya, tetapi tidak dengan struktur solid-state, tetapi oleh film tipis. Sejauh ini, penggunaan utama adalah dalam pengembangan tampilan monokrom. Kerugian yang ada dari film OLED warna - berbeda dalam durasi film dengan warna luminesensi yang berbeda. Minimal sekitar 12-15 ribu jam.

LED seperti itu setelah kesempurnaan akan banyak digunakan di ponsel, navigator GPS mobil dan laut, pemandangan malam dan perangkat untuk berburu dan menembak malam, dll.

Video - ikhtisar: Perbandingan QLED, OLED, dan LCD (IPS).

Filamen

Pada 2012-2013 ada LED yang tidak biasa, yang disebut Filament. Merupakan matriks COB berbentuk silinder panjang dengan diameter 2-3 dan panjang 15-30 mm. Pada gelas atau silinder safir, 28-30 kristal biru direkatkan dengan sedikit percikan merah. Mereka terhubung dalam rantai berturut-turut, dan setelah memeriksa kemudahan servisnya diisi dengan fosfor kuning.

Teknologi pembuatan modul filamen ini disebut Chip-On-Glass atau COG.

Matriks COG prefabrikasi ditempatkan pada angker lampu pijar konvensional, dipasang di pangkalan dan ditempatkan di bola kaca atau plastik. Bohlam diisi dengan helium untuk mendinginkan LED.

Daya lampu adalah dari 2-3 hingga 10-12 watt. Fluks bercahaya sesuai dengan efisiensi bercahaya LED konvensional 80-100 Lm/W.

Akibatnya, retrofit LED dari bohlam pijar diperoleh. Seringkali lampu salah disebut sebagai lampu pijar LED.

Istilah retrofit berasal dari bahasa Inggris retrofit – modernization atau modifikasi.Ini adalah sumber cahaya baru di perumahan dengan dimensi tradisional.

Lampu LED filamen dalam bola lampu "balon".

Lampu filamen watt tinggi dalam bohlam memanjang.

Gambar di atas menunjukkan watt dan pabrikan yang berbeda Lampu filamen LED. Dalam bohlam kaca dengan dasar E27, modul COL filamen dipasang ke perlengkapan filamen.

Spesies Bintang PCB

Singkatan untuk jenis LED ini berasal dari kombinasi kata bahasa Inggris Printed Circuit Board. Terjemahannya adalah papan sirkuit tercetak.

Papan dioda bintang PCB.

Papan dioda bintang PCB. Pabrikannya adalah perusahaan Amerika CREE, Model XML diode. Persegi panjang kuning adalah matriks COB dari dioda daya tinggi.

Papan terbuat dari logam yang menghantarkan panas dengan baik, seperti aluminium. Konfigurasi papan adalah bintang 6 balok. Matriks LED COB dipasang di pabrik di tengah papan bintang. Papan dicat hitam untuk meningkatkan pembuangan panas pasif yang dihasilkan oleh perangkat pemancar cahaya operasi berdaya tinggi.

LED yang kuat dari tampilan Bintang PCB.

6 "bintang" di sebelah kiri adalah dioda dengan kekuatan dan nuansa cahaya putih yang berbeda. Dua di bagian bawah adalah elemen yang lebih kuat dengan lingkaran besar fosfor kuning. Di sebelah kanan adalah kolom 4 buah. - dioda untuk pemasangan planar pada permukaan bantalan kontak pada papan sirkuit tercetak.

Gambar dimensi LED planar berdaya tinggi pada papan bintang.

Gambar dimensi LED planar berdaya tinggi pada papan bintang. Tinggi konstruksi adalah 6,6 mm, diameter bodi dioda dengan pin planar adalah 8 mm, ukuran papan Star adalah 22 mm.

matriks LED COB

Jika pada substrat konduktif termal dari kristal safir atau silikon buatan untuk merekatkan lem dielektrik beberapa lusin kristal semikonduktor bersinar biru, sambungkan konduktornya dalam kelompok seri-paralel dan isi fosfor kuning atas, kita mendapatkan modul LED. Ini adalah matriks COB. Singkatan ini berasal dari kombinasi kata bahasa Inggris Chip-On-Board.Ini diterjemahkan sebagai "kristal di papan".

Matriks COB melingkar LED diisi dengan fosfor kuning. Di sepanjang "bezel" terdapat bantalan kontak berwarna cokelat untuk menghubungkan sirkuit daya dan/atau kontrol.

Matriks COB menggunakan kristal chip LED tanpa biji tanpa substrat. Penempatannya sangat padat. Teknologi ini digunakan untuk memproduksi sebagian besar LED berdaya tinggi, termasuk ratusan kristal. Heat sink yang ditiup kipas yang baik, terkadang menggunakan pipa panas, dapat mencapai 150-200 watt atau lebih dalam satu paket. Matriks menyediakan fluks terarah dengan sudut dispersi 100-150 derajat pada radiasi maksimum 0,7.

Klasifikasi Khas

Jenis LED dapat mencakup:

• LED tunggal pada kristal daya tinggi tunggal (COB-matriks);
• pasang LED dalam satu paket - LED indikator yang berkedip bergantian dalam dua warna, seperti merah dan kuning
• Kembar tiga atau triad emitor dengan tiga warna primer - merah, hijau dan biru atau RGB.Merah, Hijau, Biru.

LED tiga kristal dalam paket SMD untuk dipasang pada permukaan PCB.

Jika LED tiga kristal memiliki kristal dengan warna yang sama, kami memiliki LED super terang. Dengan warna kristal cahaya yang berbeda, kami memiliki triad RGB, atau perangkat pemancar cahaya yang dikendalikan multiwarna.

SMD - Singkatan dari Surface Mounted Device. Digunakan untuk otomatisasi penempatan dan penyolderan komponen elektronik pada papan sirkuit tercetak, termasuk LED. Digunakan dalam pita, strip, modul dan papan sirkuit cetak konvensional.

Warna dasar tersebut antara lain sepasang warna YB – Kuning, Kuning dan Biru, Biru. Ada kombinasi warna lain yang memberikan warna putih setelah dicampur.

LED COB yang kuat

Model yang lebih besar memiliki lubang pemasangan di sudut rumah. Model yang lebih kecil dipasang dengan menyolder ke papan sirkuit tercetak.

Selain karakteristik LED yang biasa dalam model daya tinggi, beberapa parameter tambahan ditambahkan:

• peringkat daya, W;
• ukuran chip, mm;
• arus operasi pengenal kristal atau matriks;
• Masa pakai yang terkait dengan standar L 70, L80, dll.

LED berdaya rendah

Dengan nilai konsumsi daya adalah LED dari 0,05 hingga 0,5 W, arus operasi - 20-60 mA (daya rata-rata - 0,5-3 W, arus 0,1-0,7 A, besar - lebih dari 3 W, arus 1 A dan lebih banyak).

Secara struktural, LED berdaya rendah mencakup beberapa kelompok pemancar cahaya LED:

• SMD konvensional dan LED super terang;
• Dioda tipe DIP dalam paket silinder untuk dipasang di lubang papan;
• dalam paket "piranha" - untuk dipasang di lubang.

LED daya rendah dalam paket yang berbeda.

Gambar menunjukkan LED dari atas ke bawah:

1. Dalam paket silinder tipe DIP - dengan kabel fleksibel untuk menyolder ke lubang papan.
2. Dalam selungkup jenis piranha, alias Superflux, disolder ke lubang.
3. Dalam kasus dengan pin planar untuk pemasangan pada bantalan kontak PCB satu dan dua sisi atau di "sumur" papan multilayer.

Fitur LED

LED dijelaskan oleh sejumlah parameter. Yang paling penting adalah:

• Intensitas cahaya dan efisiensi energi - Lm dan Lm/W;
• sudut divergensi fluks bercahaya pada 0,5 atau 0,7 derajat, derajat - dalam model konvensional dari 120 hingga 140 derajat, model indikator - dari 15 hingga 45 derajat
• daya operasi, W - kecil - hingga 0,5, sedang - 0,5-3, besar - lebih dari 3;
• Arus operasi melalui dioda, mA atau A;
• warna atau bayangan cahaya putih, temperatur warnaKelvin, K - dari 2000-2500 K - putih hangat dan hingga 6500-9500 K - putih dingin.

Ada karakteristik lain, tetapi lebih jarang digunakan. Misalnya, karakteristik volt-ampere, atau VAR, dari LED adalah kurva ketergantungan arus yang melalui persimpangan pada tegangan operasi yang diterapkan padanya. Ini digunakan dalam perhitungan listrik dari mode operasi LED.

Dimensi.

Dimensi LED ditentukan oleh dimensi perumahannya. Untuk rumah SMD - panjang, lebar, tebal.Dua nilai pertama disematkan dalam penunjukan, misalnya, SMD2835, di mana dua pasang digit memiliki lebar 2,8 mm dan panjang 3,5 mm. Ketebalan tubuh harus diambil dari deskripsi atau paspor dioda.

Dimensi tersebut adalah . SMD3528 SMD2835. Sudut abu-abu di kanan bawah adalah kunci yang menunjukkan katoda.

Untuk dioda DIP silinder, fitur penting adalah diameter rumahan dan tingginya dengan lensa. Pertimbangkan panjang kabel dan rekomendasi pabrikan untuk menekuknya sebelum dipasang.

Panjang gelombang

Karakteristik LED seperti panjang gelombang sangat jarang digunakan. Lebih sering disebut warna luminescence.

Panjang gelombang dioda diukur dalam nanometer - nm. Itu tidak selalu ditentukan dalam lembar data produk.

Penunjukan dan kode warna

Setiap produsen memiliki pelabelan LED sendiri. Misalnya, dalam penunjukan LED - LED-WW-SMD5050 elemen alfabet dan numeriknya diuraikan:

• LED - LED;
• WW - Putih Hangat - putih hangat 2700-3500 K;
• SMD - rumah untuk pemasangan di permukaan;
• 5050 - dimensi paket dalam sepersepuluh milimeter - 5,0 × 5,0.

Opsi singkatan untuk nuansa cahaya putih:

• DW - Hari Putih (4000-5000 K);
• W - Putih, putih bersih (6000-8000 K);
• CW atau WC - Cool White - putih dingin (8000-1 000 K);
• WSC - White Super Cool - putih super cool, suhu warna 15.000 K dengan warna kebiruan yang khas;
• NW - Putih Netral - putih netral - 5000 K.

Ada sebutan lain untuk LED dan warna, sistem akhirnya belum distandarisasi, sehingga pabrikan menggunakan nilai numerik dan nama nuansa cahaya putih yang berbeda.

Representasi grafis dan alfabet dalam diagram

Anoda, alias plus LED dalam diagram listrik ditampilkan sebagai segitiga. Katoda (minus) ditunjukkan dengan tanda hubung silang.

Penampilan LED AL307 dan penunjukannya dalam gambar dan diagram.

Singkatan yang sering digunakan adalah singkatan latin HL

Tabel tegangan LED

Untuk memastikan bahwa LED selama operasi semua fitur yang ditentukan oleh desain dan teknologi manufaktur, perlu menyediakan catu daya desain. Misalnya, berikan tegangan ke anoda dan katodanya, yang akan sedikit lebih tinggi daripada tegangan langsung p-n junction. Tegangan berlebih harus "padam" dengan resistor yang terhubung seri penghambat. Resistor tersebut disebut resistor pembatas arus. Ini digunakan untuk mencegah arus melebihi p-n junction.

LED memiliki dua pin kontak - anoda dan katoda, katoda lebih pendek dari anoda. Jika panjangnya sama, maka menentukan dengan baterai paku payung. Jika ada cahaya, Anda memiliki anoda.

Meja. Tegangan langsung p-n junction dari dioda pemancar cahaya berwarna.

Baca juga: Bagaimana cara mengetahui berapa volt sebuah LED?

aplikasi LED

Area penerapan LED terus berkembang. Awalnya mereka digunakan sebagai indikator cahaya di sirkuit switching atau pengoperasian peralatan elektronik. Misalnya, menyalakan pemancar, beralih ke daya tinggi atau rendah, dll. Dapat memperbaiki penyalaan otomatis, misalnya, ketika sinyal panggilan muncul atau untuk menarik perhatian. LED berkedip atau satu warna - merah, kuning, hijau, biru - digunakan.

LED DIP super terang berukuran kecil dihubungkan dalam rantai seri-paralel dan diumpankan langsung dari sirkuit 220 V. Dengan menempatkan kelompok dioda yang berurutan ini dalam tabung PVC transparan dan menyegelnya dengan sealant transparan, kami mendapatkan "neon fleksibel" - "bundel" bercahaya. Dapat diletakkan di tepi kolam, tepi jalan setapak, menghiasi atap rumah atau pohon di taman.

Penggunaan neon fleksibel.

Munculnya papan multi-lapisan fleksibel dan rumah SMD untuk pemasangan di permukaan telah menghasilkan pembuatan papan fleksibel strip LED..

Pada awalnya itu adalah sarana untuk mendekorasi interior tempat. Meningkatkan kekuatan dioda SMD dan kepadatan penempatannya di papan memungkinkan untuk mulai menggunakan strip LED terlebih dahulu untuk tambahan, dan kemudian penerangan utama. Meningkatkan tingkat perlindungan debu dan kelembaban strip menyebabkan penggunaannya untuk penerangan dekoratif, dan kemudian penerangan jalan utama.

Pada saat yang sama, lampu LED sedang dikembangkan untuk menggantikan lampu pijar di lampu - lampu dinding, lampu gantung, lampu meja. Lampu retrofit - analog penuh lampu pijar dan tabung neon dalam bentuk, ukuran bohlam, tegangan catu daya muncul. Penggantian lampu pijar secara bertahap untuk retrofit LED dimulai. Pada saat yang sama, produksi LED berhenti - pada awalnya 100 W dan lebih banyak, kemudian 75, 60, dll.

Pengembangan LED tunggal berdaya tinggi, terutama dalam paket Emitter atau PCB Star, berkontribusi pada munculnya lampu senter dengan baterai built-in. Kecerahan dan durasi pendaran setelah satu siklus pengisian daya beberapa kali lebih unggul dari model sebelumnya.

Kemampuan kontrol LED yang sangat baik dengan cara elektronik - pengontrol dan dimmer - Pengontrol kecerahan, memungkinkan penggunaan proyektor yang kuat dalam penerangan dinamis cahaya jalan dan alun-alun kota dan kota di wilayah mana pun di negara ini.

Aplikasi dalam pencahayaan dekoratif bangunan.

Strip LED seperti: RGB, RGBW dan RGBW memungkinkan tidak hanya untuk mendapatkan aliran cahaya putih yang kuat, tetapi juga untuk mengubah warna putihnya dalam rentang yang luas dari kekuningan hangat menjadi biru kebiruan dan biru dingin.

Keterkontrolan sumber cahaya baru memungkinkan penggunaannya secara luas dalam iklan ringan - "garis perayapan", papan lampu, layar informasi, dll.Sumber cahaya berwarna cerah dan putih ini digunakan dalam iklan fasad dan di atap - huruf dan gambar datar dan volumetrik, nama merek, gambar merek dagang, dan banyak lagi.

Dan semua desain ini beroperasi lebih lama daripada analog pada lampu konvensional, hampir tidak ada perawatan dan pada saat yang sama mengkonsumsi listrik berkali-kali lebih sedikit. Karakteristik teknis LED dan peralatan pencahayaan terus berkembang. Biaya LED menurun dan aplikasi berkembang.