Miten LED toimii: miten se toimii

In Englanti lyhenne LED kirjaimellisestitarkoittaa "diodia, joka lähettää valoa." Se on puolijohdelaite, joka pystyy muuttamaan sähkövirran valonsäteeksi. Tämä on yksinkertainen laite, jonka rakenne poikkeaa tavanomaisista valaistusvalaisimista (hehkulamput, purkauslamput, loistelampput jne.).

Miten LED toimii on mielenkiintoista tietääkukin. Tällä laitteella ei ole alun perin epäluotettavia herkkiä rakenteellisia elementtejä ja lasilamppu (toisin kuin muut valaisimet). Diodien hinta on niin pieni, että se ei ole paljon erilainen kuin niiden virtalähteenä toimivat paristot. Tällaisten tuotteiden suosio selittyy useilla tekijöillä, mukaan lukien niiden suunnittelu.

Tapahtumien historia

Kun otetaan huomioon, miksi LEDit toimivat,pitäisi tutkia niiden esiintymisen historiaa. Ensimmäisen kerran tällainen laite luotiin vuonna 1962 tutkija N. Holonyak. Se oli yksivärinen punainen valodiodi. Sillä oli useita puutteita, mutta itse tekniikka tunnustettiin lupaavaksi.

Kymmenen vuotta punainen diodin luomisestailmestyi vihreitä ja keltaisia ​​lajikkeita. Niitä käytettiin indikaattoreina monissa elektronisissa laitteissa. Diodien valovuon voimakkuus tieteellisen kehityksen ansiosta on jatkuvasti lisääntynyt. 90-luvulla luotiin valaisin, jonka virtaustehokkuus oli 1 lumen.

Vuonna 1993 S. Nakamura loi ensimmäisen sinisen diodin, jolle oli ominaista korkea kirkkaus. Tästä hetkestä lähtien oli mahdollista luoda minkä tahansa värispektrin (myös valkoinen). Tekniikka on kehittynyt tyytymättömästi.

Kun liität sinisen ja ultraviolettityypindiodit, saadaan valkoinen valaisin. He vähitellen alkoivat syrjäyttää hehkulamppuja. Vuoteen 2005 mennessä diodeja tuotettiin valovoimalla, joka oli jopa 100 lm ja jopa korkeampi. Teräs alkoi tuottaa valkoista valaistusta eri sävyillä (lämmin ja kylmä).

LED-laite

Ymmärrä, miten pistevalo LED toimii,on tarpeen tarkastella laitetta yksityiskohtaisesti. Tämä valolaite mukaan edustajat yhdistyksen optoelektroniset teollisuuden ja Department of Energy, tulee pian suosituin valonlähde tavallisissa kodeissa, virastoissa ja laitoksissa.

LED-valo perustuu puolijohteeseenCrystal. Se lähettää sähkövirtaa vain yhteen suuntaan. Kide sijaitsee erityisellä alustalla. Se ei johda nykyistä. Keho suojaa kristallista ulkoisilta vaikutuksilta. Siinä on lähdöt yhteyksien muodossa sekä optinen järjestelmä.

Lisää käyttöikäämuovilinssien ja itse kiteen välinen tila täytettiin läpinäkyvällä silikonikomponentilla. Ylimääräisen lämmön poistamiseksi käytetään alumiinipohjaa. Tämä on nykyaikaisen diodin tavallinen laite. Työskentelyn aikana se vapauttaa suhteellisen pienen määrän lämpöä. Tämä on myös laitteen etu.

Toiminnan periaate

Kun LED toimii, se on välttämätöntätunkeutumaan näiden laitteiden toiminnan perusperiaatteeseen. Esitetyn tyypin laitteella on yksi elektroniruuvi-siirtymä. Tämä johtuu valaisimen eri komponenttien johtavuudesta. Yksi puolijohde ylittää elektronit ja toisella ylimääräiset reiät.

Seostamisprosessin avulla on rei'itetty materiaaliKuljettajat rikastivat negatiivisen maksun. Jos virtaa käytetään puolijohteiden väkevöimiseen vastakkaisilla latauksilla, syntyy suora siirtymä. Näiden kahden materiaalin siirtymällä sähköä ajetaan.

Samanaikaisesti sulatus tapahtuu diodirungossaerilaisten sähköisten tilojen kantajat. Kun reiät ja elektronit törmäävät, vapautuu tietty määrä energiaa. Tämä on valovirran kvantti. Sitä kutsutaan fotoniksi.

LED-väri

Kun luodaan diodeja, eripuolijohdemateriaaleja. Tämä määrittää värin, joka lähetetään esittämällä laitetta. Eri materiaalit voivat lähettää eri pituisia aaltoja avaruuteen. Tämä sallii ihmissilmä nähdä tämän tai sen näkyvän spektrin värin.

Tutkitaan kysymystä siitä, miten LED toimii,harkitse puolijohteiden materiaaleja. Aiemmin tätä tarkoitusta varten käytettiin galliumfosfidia, kolmoista GaAsP: tä ja AlGaAs-yhdisteitä. Samanaikaisesti laite voisi lähettää punaisen, keltaisen vihreän valovirran tilaan.

Nykyistä tekniikkaa käytetään nyt vainnäyttölaitteille. Tänään tällaisia ​​tuotteita varten käytetään alumiini-indium-galliumia (AllnGaP) ja indium-nitridi-galliumia (InGaN). Ne kestävät melko korkea kulutusvirta, korkea kosteus ja lämmitys. Erilaisten LED-tyyppien yhdistelmä on mahdollinen.

Värien sekoittaminen

Nykyaikaiset diodisarjat voivat tuottaa erilaisiavalon sävyjä. Yksi laite voi tuottaa yksitoikkoisen värin. Monikiteisen laitteen luomisessa on mahdollista saada valtava määrä erilaisia ​​sävyjä. TV: n tai tietokoneen näytön tavoin diodi voi luoda minkä tahansa värin RGB-mallilla (tarkoittaa punaista, vihreää, sinistä).

Tämä on yksinkertainen periaate, jonka avulla voit ymmärtää kuinka RGB-LEDit toimivat. Tämän tekniikan avulla voit luoda valkoista valaistusta. Tätä varten kaikki kolme väriä sekoitetaan yhtä suurina mittasuhteina.

Kuitenkin esitetyn tekniikan lisäksi,saat valkoisen hehkun, kun yhdistät lyhyen aallon säteilydiodin (ultravioletti, sininen) yhdessä keltaisen pinnoitteen fosforityyppiä. Yhdistelmä keltaisen ja sinisen fotonien tuloksena on valkoinen hehku.

tuotanto

Ymmärtää kuinka monta volttiä toimiiLEDit, on otettava huomioon näiden laitteiden tuotanto. Ensinnäkin on huomattava, että laitteet, joilla on RGB-tyyppinen matriisi, ovat kalliimpia kuin luminesenssit. Ja jälkimmäiset mahdollistavat korkealaatuisen valaistuksen.

Fosforin haitta on pienempivalonlähde sekä virtauksen eri väri (lämpötila). Tämä laite on ikään kuin LED. Siksi molempien toimintaperiaatteiden valaistuslaitteet ovat myynnissä. Indikaattorien luomiseksi tuotetaan diodit, joiden kulutus on 2-4 V jatkuvan jännitteen (50 mA: n virralla).

Luodaksesi korkealaatuista valaistusta, tarvitsetlaitteita, joilla on sama jännite kulutus, mutta korkeampi nykyinen taso - enintään 1 A. Jos liität yhden diodin sarjaan, koko jännite nousee 12 tai 24 V.

Kirkkauden vahvistus

Ottaen huomioon millainen jännitysLEDit toimivat, pitäisi sanoa esillä olevien laitteiden kirkkauden lisäämisestä. Tällaisten laitteiden teho saavuttaa 60 mW. Jos tällaiset diodit asennetaan keskikokoiseen runkoon, kevyitä elementtejä on asetettava 15-20 kpl: een.

Diodit, joilla on suurempi luminesenssin kirkkaus, voivat kulkeakuvittele teho jopa 240 wattia. Normaalin taustavalon aikaansaamiseksi nämä elementit vaativat 4-8 kappaletta. Myynnissä ovat laitteet, jotka voivat täysin valaista tiloja, ulkoilmoitusta, näyttötapahtumia jne. Joitakin nauhoja luodaan keskikokoisille tai pienitehoisille valaistuksille.

Esiteltyjen laitteiden liittäminenkäytetään sopivaa tehoa käyttäviä ohjausyksiköitä. Värinauhoille on mahdollista käyttää ohjaimia, jotka ohjaavat valaistuksen voimakkuutta, mutta myös laitteen äänenvoimakkuutta ja toimintatapoja.

Hehkulamppu

On valtava määrä vaihtoehtojaesitetyt laitteet. On olemassa LED-valoja, jotka toimivat paristoilla (esimerkiksi taskulampuissa), syötetään kiinteään verkkoon. Niitä käytetään sekä sisäiseen että ulkoiseen työhön. Sovellusolosuhteista riippuen valitaan sopiva diodisuojausluokka.

Hehkun kirkkauden säätämiseksi syöttöjännitettä ei vähennetä. Pulssileveysmodulaatiota (PWM) käytetään luminesenssin voimakkuuden vähentämiseen. Tällöin ohjausyksikkö hankitaan.

Esitetty menetelmä koostuu diodin syöttämisestäpulssi-moduloitu virta. Signaalin taajuus on tuhansia hertsiä. Pulssien leveys ja taukojen vaihtelut voivat vaihdella. Voit hallita laitteen hehkua. Diodi ei tässä tapauksessa mene ulos.

kestävyys

Diodit pidetään kestävinä laitteina. Tämä johtuu niiden suunnittelusta. Jos lamppujen valodiodit eivät kuitenkaan toimi, on mahdollista, että niiden toiminta on vanhentunut. Tämä voidaan määrittää luminesenssin kyllästymisellä ja värimuutoksella.

Myös asiantuntijat huomauttavat käyttöiänPienitehoiset laitteet ovat paljon pidempiä. Mutta jopa kirkkaimmissa nauhoissa tai valaisimissa, diodit ovat taattuja työskentelemään 20-50 tuhannella tunnilla. Koska niillä ei ole hauraita rakenteellisia elementtejä, mekaaniset vaikutukset eivät todennäköisesti haittaa tällaisia ​​sytyttimiä.

Tutkittuaan, miten LED toimii, voidaan ymmärtää laitteen suunnittelun periaate sekä sen suorituskykyominaisuudet. Tätä laitetta pidetään tulevan sukupolven valaisijana.