Kas ir LED - detalizēts raksturlielumu un tipu apraksts

LED diodes ir visur - mājās, automašīnās, telefonos. Tos var izmantot, lai izgaismotu sīkrīku ekrānus, vai izmantot, lai izveidotu enerģiju taupošus gaismas avotus. Tagad tas ir neaizstājams gaismas avots. Apskatīsim galveno LED veidu ierīces un tehniskos parametrus.

Kas ir LED

LED (no angļu valodas Light Emitting Diode jeb LED) - cietvielu elektriskais mākslīgās gaismas avots, kas izgatavots no p- un n-vadītspējas pusvadītāju materiāliem. Izmantojot vairākus paņēmienus - masku uzklāšanu, kodināšanu, epitaksiālo uzklāšanu u. c. -, tiek izveidots p-n savienojums.

P tipa pusvadītāju materiālos strāvas nesēji ir "caurumi" - pusvadītāja kristāla atomi, kas, dopējot ar īpašiem metāliem, rada elektronu trūkumu. N-materiālos nesēji ir lieki elektroni kristālā.

"Caurums" patiesībā ir stacionārs. Tam ir pozitīvs lādiņš, kas vienāds ar elektronu lādiņu. Elektronam "lecot" no viena atoma ārējās orbītas uz blakus esošā atoma ārējo orbītu, "caurums" pārvietojas pretējā virzienā.

Kā tas darbojas jeb kas spīd uz LED diodes

Elektrisko strāvu elektrisko lādiņu nesēju - "caurumu" - pozitīvo "daļiņu" un elektronu - negatīvo "daļiņu" pretplūsmas veidā var inducēt, pieslēdzot p-n pārejai noteikta lieluma un polaritātes pastāvīgu spriegumu. Kad šīs plūsmas satiekas p-n krustojumā, tās rekombinējas jeb saplūst. Caurumā iekļūst brīvs elektrons ar lielāku enerģiju, un tas pazūd.

Gaismu izstarojošas diodes shēma.

Labajā pusē ir kristāla n pusvadītāja daļa, kas ir "bagātināta" ar brīviem elektroniem, bet kreisajā pusē ir p pusvadītāja daļa ar pozitīvām "daļiņām" - "caurumiem".

Enerģija izdalās gaismas kvantu veidā.. Tie tiek izstaroti, t. i., izstaroti no kristāla gala. Kvantu plūsma nokļūst atstarotājā. Tā pulētā virsma atstaro gaismu vēlamajā virzienā. Vēlamo gaismas plūsmas virziena rakstu veido īpaša virsmas konfigurācija.

Shēma gaismas radīšanai p-n krustojumā.

Spriegumu, lai pieslēgtu krustojumu, pie diodes anoda pievada "+", bet pie katoda - "-".

Dizains

Diodes struktūra vertikālā griezumā.

Ceriņkrāsainā krāsa parāda siltumu uzsūcošo pamatni. Pelēkās trapeces ir alumīnija apaļā reflektora šķērsgriezumi. Zilās krāsas centrā ir LED mikroshēma ar zelta vai sudraba vadiem, kas pielodēti pie anoda un katoda kontaktiem.

LED diodes veidi

LED - diezgan "jauna" ierīce. To galīgā klasifikācija vēl nav noteikta. Tāpēc daudzi pazīstami ražotāji izmanto savas apakšiedalījuma sistēmas.

Saskaņā ar vienu no tiem gaismas diodes sagrupē pēc to izmantošanas mērķa šādi:

1. Rādītājs.
2. Izgaismojošs.

Indikatoru gaismas diodes to grupās iedala šādos tipos.

DIP diodes.

Šis saīsinājums ir atvasināts no "Dual In-line Package" jeb "dubultās rindas izkārtojums". Parasti korpusi ir cilindri, bet ir arī paralēleskopi. Apakšējā galā ir stiepļu aksiālie vadi, kas ir paralēli korpusa galvenajai simetrijas asij. Katoda vads ir īsāks par anoda vadu.

Skats uz DIP LED virs PCB, parādot lodēšanu metalizētajos caurumos.

Dalījums tipos pēc korpusa diametra un lēcas augšējā galā. Diametrs ir no 2-3 mm līdz 20 mm vai vairāk. Spīduma krāsa - jebkura krāsa, ir vairāki balti toņi.

Viena tipa ierīces mirgo 2 krāsās, un tām ir 3 vadi.

Salmu cepure.

Burtisks salmu cepures vai malas tulkojums. Ja piemēro LED gaismas diodēm – Korpuss izskatās kā cepure ar noapaļotu virsmu.

DIP LED variants, ko sauc par salmu cepuri jeb "salmu cepuri".

Var redzēt dažāda garuma vadus, no kuriem īsais ir katods. Redzami arī montāžas augstuma ierobežotāji. Zem objektīva ir kristāls ar dzeltenu fosforu.

Super Flux "Piranja"

Tiešais tulkojums - superplūsma. Piranja krievu valodā tiek tulkots kā piranja. Nosaukums Piranha ir atvasināts no metāla spailēm šauru sloksnīšu formā. LED tika ražots ar nogrieztiem stūriem vadu galos, lai to būtu vieglāk ievietot caurumos plates shēmā. Tā rezultātā radās plēsīgas zivs asie "zobi".

Uz tapām tika uzspiesti pleciņi - aizbīdņi, kas nosaka korpusa augstumu virs plāksnes. Tas ļāva atvērt korpusu gaisa dzesēšanai no apakšas. Uz tapu augšējiem galiem ir izvietoti kristāli pasīvai dzesēšanai.

Ievietojot korpusā 2 vai 3 mikroshēmas, gaismas plūsma tika palielināta. Tas padara šo diodi par vienu no īpaši spilgtākajām LED.

Piranha LED caurspīdīgā korpusā.

Var redzēt kristālu, ko "sedz" objektīvs, un konusveida tapas, kas veido montāžas augstumu.

SMD

Saīsinājums no Surface Mounted Device (virsmontējama ierīce), tulkojams kā virsmontējama ierīce. Tie ir taisnstūra formas plastmasas vai keramikas korpusi. Termināli ir izvietoti korpusa apakšpusē un sānos kontaktpaliktņu veidā.

Visbiežāk izgaismots, bet pie mazas jaudas var būt arī norādošs. Jaudas diapazons ir no mW (milivatiem) līdz W. Glow - jebkura baltās gaismas krāsa vai nokrāsa.

Lasiet arī: SMD LED raksturlielumi

OLED

Papildus pusvadītāju gaismas diodēm, kuru pamatā ir pusvadītāju metāli - silīcijs, germānijs, gallija arsenīds u. c., ir arī gaismas diodes uz organisko savienojumu plēvēm. Tās sauc par organiskām jeb OLED - organiskām gaismu izstarojošām diodēm.

Tāpat kā pusvadītāju diodes, tās izstaro gaismu, taču nevis ar cietvielu struktūru, bet gan ar plānām plēvēm. Līdz šim galvenais pielietojums ir melnbalto displeju izstrādē. Krāsaino OLED plēvju pašreizējie trūkumi ir atšķirīgais darbības laiks plēvēm ar dažādu luminiscences krāsu. Vismaz tas ir aptuveni 12-15 tūkstoši stundu.

Šādas LED, kad tās tiks pilnveidotas, tiks plaši izmantotas mobilajos telefonos, automobiļu un jūras GPS navigatoros, nakts redzamības ierīcēs, nakts medību un šaušanas ierīcēs u. c.

Video - pārskats: QLED, OLED un LCD (IPS) salīdzinājums.

Filaments

2012.-2013. gadā bija neparastas gaismas diodes, ko sauc par Filament. Būtībā tās ir COB matricas garu cilindru formā ar diametru 2-3 un garumu 15-30 mm. Uz stikla vai safīra cilindra pielīmēti 28-30 zili kristāli ar vairāku sarkanu kristālu ieslēgumiem. Tās tiek savienotas secīgās ķēdēs un pēc pareizas darbības pārbaudes tiek piepildītas ar dzelteno fosforu.

Šo pavedienu tehnoloģiju sauc par Chip-On-Glass jeb COG.

Sagatavotās COG matricas tiek ievietotas uz parasto kvēlspuldžu veidgabaliem, uzstādītas pamatnē un ievietotas stikla vai plastmasas spuldzē. Spuldze ir piepildīta ar hēliju, lai atdzesētu gaismas diodes.

Lampu jauda ir no 2-3 līdz 10-12 W. Gaismas plūsma atbilst parasto LED gaismas diožu gaismas efektivitātei, kas ir 80-100 Lm/W.

Rezultāts ir kvēlspuldzes LED modernizācija. Šo spuldzi bieži vien kļūdaini dēvē par LED kvēlspuldzi.

Termins retrofit ir atvasināts no retrofit. Tie ir jauni gaismas avoti tradicionālo izmēru korpusos.

Filamenta LED spuldze balona spuldzītē.

Lieljaudas kvēlspuldze ar iegarenu spuldzi.

Iepriekš redzamajos attēlos parādītas dažādas jaudas un ražotāji. LED kvēlspuldzes. Stikla spuldzē ar E27 pamatni kvēlspuldzes COL moduļi ir piestiprināti pie kvēlspuldzes stiprinājuma.

Tips PCB Star

Šī LED tipa saīsinājums ir atvasināts no angļu valodas frāzes Printed Circuit Board. Tas nozīmē drukātās shēmas plati.

PCB Star diodes padome.

PCB Star diodes padome. Ražo amerikāņu uzņēmums CREE, modelis XML. Dzeltenais taisnstūris ir lieljaudas diodes COB matrica.

Plāksne ir izgatavota no metāla, kas labi vada siltumu, piemēram, alumīnija. Plātnes konfigurācija ir 6 staru zvaigzne. COB LED matrica ir rūpnīcā uzstādīta zvaigžņu plates centrā. Plāksne ir nokrāsota melnā krāsā, lai uzlabotu pasīvo siltuma izkliedi no jaudīgā darba gaismas izstarotāja.

Spēcīgas PCB Star tipa gaismas diodes.

Sešas "zvaigznes" kreisajā pusē ir diodes ar dažādu jaudu un baltās gaismas nokrāsām. Divi apakšējie ir jaudīgāki elementi ar lieliem dzelteniem fosfora apļiem. Labajā pusē ir 4 slejas. - Diodes plakanajai montāžai uz kontaktu paliktņu virsmas uz shēmas plates.

Lieljaudas planārās LED dimensiju zīmējums uz zvaigžņu plates.

Lieljaudas planārās LED dimensiju zīmējums uz zvaigžņu plates. Konstrukcijas augstums ir 6,6 mm, diodes korpusa diametrs ar plakanu tapu ir 8 mm, Star plates izmērs ir 22 mm.

COB-LED matrica

Ja uz termiski vadoša substrāta mākslīgā kristāla safīra vai silīcija dielektriķa līmi pielīmē dažus desmitus pusvadītāju kristālu zilā spīduma, savieno tos ar vadītājiem sērijveida-paralēlās grupās un aizpilda augšējo dzelteno fosforu, mēs iegūstam LED moduli. Tas ir COB matrica. Šis saīsinājums ir atvasināts no angļu valodas vārdu kombinācijas Chip-On-Board. Tas tiek tulkots kā "kristāli uz tāfeles".

LED apaļa COB matrica, kas piepildīta ar dzeltenu fosforu. Gar "ietvaru" ir izvietotas brūnas kontaktplāksnītes strāvas un/vai vadības ķēdēm.

COB matricās tiek izmantota LED mikroshēma bez serdeņa un bez substrāta. Izkārtojums ir ļoti blīvs. Liela daļa lieljaudas LED tiek ražoti, izmantojot šo tehnoloģiju, tostarp simtiem kristālu. Labs ventilatora atbalstīts radiators, dažkārt izmantojot siltuma caurules, var sasniegt 150-200 W vai vairāk vienā paketē. Matrica nodrošina virziena plūsmu ar 100-150 grādu izkliedes leņķi 0,7 no maksimālā starojuma līmeņa.

Tipiska klasifikācija

LED var būt šādi:

• vienas mikroshēmas LED uz vienas lieljaudas mikroshēmas (COB matrica).
• gaismas diodu pāri vienā iepakojumā - indikatoru LED, kas pārmaiņus mirgo divās krāsās, piemēram, sarkanā un dzeltenā.
• tripleti vai triādes izstarotāju ar trim galvenajām krāsām. - sarkanā, zaļā un zilā krāsā vai RGB .Sarkana, zaļa, zila.

Trīs mikroshēmu LED SMD iepakojumā montāžai uz PCB virsmas.

Ja trīs kristālu LED ir vienādas krāsas kristāli, iegūstam īpaši spilgtu LED. Izmantojot dažādu krāsu kristālus, mums ir RGB triādes vai daudzkrāsu kontrolētas gaismas izstarošanas ierīces.

SMD ir saīsinājums no vārda "Surface Mounted Device". Izmanto elektronisko komponentu, tostarp LED, izvietošanas un lodēšanas automatizācijai uz iespiedshēmas platēm. To izmanto lentēs, sloksnēs, moduļos un parastajās iespiedshēmu platēs.

Pamatkrāsas ietver YB krāsu pāri - dzelteno un zilo. Ir arī citas krāsu kombinācijas, kas pēc sajaukšanas iegūst baltu krāsu.

Jaudīgas COB gaismas diodes

Lielākiem modeļiem korpusa stūros ir stiprinājuma atveres. Mazākos modeļus var uzstādīt, lodējot uz iespiedshēmas plates.

Papildus parastajām LED īpašībām lieljaudas modeļiem ir pievienoti vairāki papildu parametri:

• nominālā jauda, W;
• mikroshēmas izmērs, mm;
• mikroshēmas vai matricas nominālo darbības strāvu;
• kalpošanas laiks, kas saistīts ar L 70, L80 u. c. standartiem.

Zema enerģijas patēriņa gaismas diodes

Jaudas patēriņa ziņā LED ir no 0,05 līdz 0,5 W, darbības strāva - 20-60 mA (vidējā jauda - 0,5-3 W, strāva 0,1-0,7 A, liela - vairāk nekā 3 W, strāva 1 A un vairāk).

Strukturāli mazjaudas LED ietver vairākas LED gaismas izstarotāju grupas:

• SMD parastās un īpaši spilgtās LED;
• DIP diodes cilindriskos iepakojumos - montāžai plates caurumos;
• piranhu iepakojumos - montāžai atverēs.

Mazjaudas gaismas diodes dažādos korpusos.

Attēlā ir redzami gaismas diodes no augšas uz leju:

1. Cilindriski DIP korpusi - ar elastīgiem vadu vadiem lodēšanai plates caurumos.
2. Piranha tipa korpusos, kas pazīstami arī kā Superflux, lodējiet caurumos.
3. Planāros vadu korpusos montāžai uz vienpusējām un divpusējām PCB plāksnēm vai laminētās plates iedobēm.

LED funkcijas

Gaismas diodes raksturo vairāki parametri. Svarīgākie no tiem ir šādi.

• gaismas intensitāte un energoefektivitāte - Lm un Lm/W;
• gaismas plūsmas izkliedes leņķis - 0,5 vai 0,7 grādi, grādi - parastajos modeļos no 120 līdz 140 grādiem, indikatoru modeļos - no 15 līdz 45 grādiem.
• darba jauda, W - maza - līdz 0,5, vidēja - 0,5-3, liela - vairāk nekā 3;
• darba strāva caur diodi, mA vai A;
• baltās gaismas krāsu vai toni, krāsu temperatūraKelvins, K - no 2000-2500 K - silti balta un līdz 6500-9500 K - auksti balta.

Ir arī citas specifikācijas, taču tās tiek izmantotas retāk. Piemēram, gaismas diodes volt-ampēra raksturojums jeb VAR ir strāvas līkne caur savienojumu kā funkcija no pieliktā darba sprieguma. To izmanto LED darbības režīma elektriskajos aprēķinos.

Izmēri .

LED izmērus nosaka tās korpusa izmēri. SMD korpusiem tas ir garums, platums un biezums. Pirmās divas vērtības ir iestrādātas apzīmējumā, piemēram, SMD2835, kur divi ciparu pāri ir 2,8 mm - platums un 3,5 mm - garums. Diodes korpusa biezumu var uzzināt no diodes apraksta vai datu lapas.

Izmēri . SMD3528 и SMD2835. Pelēkais stūris apakšējā labajā pusē ir katoda atslēga.

Cilindriskām DIP diodēm svarīgākie raksturlielumi ir korpusa diametrs un tā augstums ar lēcu. Jāņem vērā vadu vadu garums un ražotāja ieteikumi par to saliekšanu pirms montāžas.

Viļņa garums

Šāda LED īpašība kā viļņa garums tiek izmantota ļoti reti. Biežāk saukts par luminiscences viļņa garumu.

Diodes viļņa garumu mēra nanometros - nm. Tas ne vienmēr ir norādīts produkta datu lapā.

Marķēšana un krāsu kodēšana

Katram ražotājam ir savs LED marķējums. Piemēram, gaismas diodes apzīmējumā - LED-WW-SMD5050 ir atšifrēti tās burtu un ciparu elementi:

• LED - LED;
• WW - Warm White - silti balta 2700-3500 K;
• SMD - korpuss virsmas montāžai;
• 5050 - iepakojuma izmēri milimetru desmitdaļās - 5,0 × 5,0.

Baltās gaismas toņu saīsinājumi:

• DW - dienas baltā (4000-5000 K);
• W - balta, tīri balta (6000-8000 K);
• CW vai WC - vēsā baltā (8000-10000 K);
• WSC - White Super Cool - ļoti auksts balts, krāsu temperatūra 15 000 K ar raksturīgu zilganu nokrāsu;
• NW - neitrāli balta - 5000 K.

Ir arī citi LED un krāsu apzīmējumi, sistēma vēl nav pilnībā standartizēta, tāpēc ražotāji izmanto dažādas skaitliskās vērtības un nosaukumus baltās gaismas toņiem.

Grafiskais un burtu attēlojums shēmā

Anoda, jeb LED pluss, elektriskās diagrammās ir attēlots ar trīsstūri. Katods (mīnuss) ir attēlots ar svītrveida svītru.

LED AL307 izskats un tā apzīmējums rasējumos un shēmās.

Bieži lietots saīsinājums ir latīniskais saīsinājums HL.

LED sprieguma tabula

Lai nodrošinātu, ka LED darbībā visas īpašības, ko sniedz tās dizains un ražošanas tehnoloģija, tai ir jānodrošina dizaina barošanas avots. Piemēram, pie anoda un katoda pievadiet spriegumu, kas būs nedaudz lielāks par p-n savienojuma spriegumu. Pārspīlētais spriegums ir "jāizdzēš" ar virknē savienotu rezistoru. rezistors. Šo rezistoru sauc par strāvas ierobežošanas rezistoru. To izmanto, lai novērstu strāvas pārsniegšanu p-n savienojumā.

LED ir divi kontakti - anods un katods, katods ir īsāks par anodu. Ja garums ir vienāds, tad noteikt tos ar īkšķi. Ja parādās gaisma, tas nozīmē, ka jūs skatāties uz anodu.

Tabula. Krāsainas LED p-n savienojuma tiešais spriegums.

Lasiet arī: Kā uzzināt, cik voltu ir LED diode

LED lietojumprogrammas

Gaismas diodes izmantošanas jomas nepārtraukti paplašinās. Sākotnēji tos izmantoja kā gaismas indikatorus komutācijas ķēdēs vai elektronisko iekārtu darbībā. Piemēram, raidītāja ieslēgšana, pārslēgšanās uz lielāku vai mazāku jaudu utt. Varētu bloķēt automātisko aktivizēšanu, piemēram, kad parādās izsaukuma signāls vai lai pievērstu uzmanību. Tika izmantotas mirgojošas vai vienkrāsainas gaismas diodes - sarkana, dzeltena, zaļa, zila.

Neliela izmēra īpaši spilgtas DIP gaismas diodes tika savienotas sērijveida un paralēlās ķēdēs un barotas tieši no 220 V elektrotīkla. Ievietojot šīs secīgās diodu grupas caurspīdīgā PVC caurulītē un noslēdzot tās ar caurspīdīgu hermētiķi, mēs ieguvām "elastīgs neons" - spožs "saišķis". To var novietot uz baseina malas, ceļa apmales, rotā mājas jumtu vai koku dārzā.

Elastīga neona izmantošana.

Elastīgo daudzslāņu plātņu un SMD korpusu virsmontāžai parādīšanās ir veicinājusi elastīgu, daudzslāņu plātņu un SMD korpusu virsmontāžai attīstību. LED lentes..

Sākotnēji tie bija interjera dekorēšanas līdzeklis. Lielāka SMD diodu jauda un to blīvums uz plates ļāva sākt izmantot LED lentes vispirms palīgaprīkojumam, bet vēlāk - galvenajam apgaismojumam. Palielinoties aizsardzības pakāpei pret putekļiem un mitrumu, sloksnes sāka izmantot dekoratīvajam apgaismojumam, bet vēlāk arī pamata āra apgaismojumam.

Tajā pašā laikā tika izstrādātas LED spuldzes, lai spuldzēs - sienas lampās, lustrās, galda lampās - aizstātu kvēlspuldzes. Parādījās retrofit lampas - pilnīgas kvēlspuldžu un luminiscences lampu analogi formas, spuldzes izmēra un barošanas sprieguma ziņā. Sākās pakāpeniska kvēlspuldžu nomaiņa pret LED spuldzēm. Vienlaikus tika pārtraukta LL ražošana - sākumā 100 W vai vairāk, pēc tam 75, 60 utt.

Lieljaudas atsevišķo gaismas diodēm, jo īpaši raidītāju vai PCB Star iepakojumā, radās lukturīši ar iebūvētām baterijām. Mirdzums un luminiscence pēc viena uzlādes cikla bija daudzkārt lielāka nekā iepriekš.

Lieliska LED vadība ar elektroniskiem līdzekļiem - kontrolieri un dimmeri - spilgtuma kontrolieri, ir ļāvis izmantot jaudīgus projektorus pilsētu un ciematu ielu un laukumu gaismas dinamiskajā apgaismojumā jebkurā valsts reģionā.

Pielietojums ēku dekoratīvajā apgaismojumā.

LED lentes, piemēram. RGB, RGBW un RGBW ļāva ne tikai iegūt spēcīgu baltas gaismas plūsmu, bet arī variēt tās balto krāsu plašā diapazonā no silti dzeltenīgas līdz zilgani zilai un vēsi zilai.

Jauno gaismas avotu kontrolējamība ļauj tos plaši izmantot gaismas reklāmā - "skrejošajās līnijās", gaismas displejos, informācijas ekrānos utt. Šos spilgtos krāsainos un baltos gaismas avotus izmanto fasāžu un jumtu reklāmās - plakanu un apjomīgu burtu un zīmējumu, zīmolu nosaukumu, preču zīmju attēlu un daudz ko citu.

Turklāt visas šīs konstrukcijas kalpo daudz ilgāk nekā parasto lampu analogi, gandrīz neprasa apkopi un patērē daudzkārt mazāk enerģijas. Gaismas diodēm un gaismu izstarojošajām diodēm noteikto specifikāciju skaits nepārtraukti pieaug. LED izmaksas samazinās, un to pielietojums paplašinās.