Рюкзак со светящимся экраном, на который можно закачать свою картинкуПринцип работы светодиода: как устроены и работают светодиоды простыми словами, из чего состоит элемент и в чем особенности строения разных диодов
С момента открытия монохромных красных светодиодов в 1962 году началось активное развитие полупроводниковых источников света.
Открытие синего и белого диодов перевело технологию на новый уровень.
С тех пор постоянно меняется устройство светодиода, его хаpaктеристики и конструкция. Сейчас они широко используются в светотехнике, электронике и других областях.
Содержание
Что такое светодиод простыми словами
Светодиод – это полупроводниковое устройство, создающее излучение при прохождении через него электрического тока. Из чего состоит светодиод: из кристалла, заключенного в защитный корпус с выводами. Кристалл расположен на непроводящей подложке и излучает определенный цвет. Для получения нужного свечения используются химические составы из различных полупроводников и люминофоры.
Кристалл состоит из двух и более полупроводников разного типа проводимости. Принцип работы светодиода следующий – в прямом направлении через него пропускают электрический ток. В электронно-дырочном переходе на границе двух веществ происходит движение электронов и дырок, в результате чего выделяется энергия в виде кванта света и прибор начинает светить.
Преимущества:
Недостатки:
Применение:
Осветительный прибор на основе светодиодов состоит из:
Из крупных производителей светодиодов можно выделить японскую фирму Nichia Corporation и ее подразделение Nichia Chemical. Они являются лидерами по изготовлению сверхъярких диодов синего, белого и зеленого цвета. Также изготовлением излучающих диодов занимаются компании Phillips, Cree, Seoul Semiconduction из российских можно выделить Оптоган и Светлана-Оптоэлектроника.
В Nichia Chemical впервые разработали белый и синий светодиод.
Как устроены и чем отличаются светодиоды разных типов
Светодиоды можно классифицировать по разным критериям. Основное отличие – в технологии и электрических параметрах.
DIP
Сокращение DIP пошло от слов Direct In-line Package. Такие светодиоды известны еще с конца прошлого века. Устройство представляет собой стеклянную или пластиковую прозрачную колбу размером 3 или 5 мм, в которой находится полупроводниковый кристалл. Колба является линзой и формирует направленный пучок света. Кристалл закрепляется на катоде, который с помощью провода соединяется с анодом. Из корпуса выходят контакты в виде металлических ножек, через которые светодиод и включается в схему.
Читайте также Особенности и технические хаpaктеристики светодиодов АЛ307По форме бывают круглые, овальные, прямоугольные. Напряжение питания – до 5 В при 25 мА.
Обычно внутри линзы располагается один кристалл, но есть модели с двумя и более разных цветов. Такие модели могут оснащаться тремя и четырьмя выводами. Принцип работы светодиода подобного вида задает микрочип.
Dip светодиоды являются малоточными, они используются в гирляндах, для индикации, в подсветке, уличном освещении. По сравнению с SMD диодами они имеют следующие преимущества:
Основной недостаток – большой размер, от 3 мм.
Важно! С течением времени яркость свечения может уменьшаться. Это связано с деградацией кристалла и материалов, из чего делают светодиоды.
SMD
Светодиоды SMD – это приборы для крепления на поверхность. В настоящее время этот тип диодов является самым востребованным. С их появлением расширились возможности создания осветительных систем. Начали уменьшаться размеры светильника, монтаж автоматизирован.
Как устроен светодиод SMD – излучающий кристалл закреплен на подложке, от которой отводится тепло. К ней вмонтированы выходы. Внутри размещен управляющий чип. Защитой является овальная или сферическая линза из стекла или пластика.
Преимущества SMD:
SMD светодиоды в смеху включаются при помощи специального клея. Самые маленькие диоды имеют размер 0,6х0,3 мм. Максимальная яркость – 8000 кд/кв.м.
Существует технология, при которой кристалл наносится на проводящую подложку без использования корпуса. В качестве защиты используется специальный слой, который выбирается по назначению светодиодов.
Используются для подсветки интерьеров, уличных билбордов, рекламных экранов с широким разрешением.
COB
Chip On Board (COB) светодиоды имеют большое количество кристаллов на одной подложке. Также их называют светодиодной матрицей. Сверху заливается люминофором.
Основные преимущества:
Недостатки:
КОБы активно используются в создании ярких прожекторов и в других светильниках, где требуется акцентированная подсветка.
Важно! Из-за высокого нагрева требуется силиконовая оптика. Она устойчива к высоким температурам. Перед подключением ее нужно подготовить, иначе подложка деформируется и кристалл повредится.
Как работают светодиоды: принцип действия
Электрический ток преобразуется в свет в кристалле. Он состоит из двух полупроводников различного типа проводимости – n и p. N-проводимость обеспечивается легированием электронов в полупроводник, p – дырок.
Принцип действия светодиода заключается в появлении свечения при рекомбинации электронов и дырок в p-n переходе под действием тока, приложенного в прямом направлении. В результате перехода электронов с одного энергетического уровня на другой появляются фотоны.
Читайте также Светодиод 1 Вт: хаpaктеристика LED лампы на 1 WНе все полупроводниковые материалы способны давать свет при рекомбинации. Для создания светодиодов используются прямозонные полупроводники, в которых разрешен прямой оптический переход зона-зона. К таким материалам относятся A3B5 (InP, GaAs), A2B4 (CdTe). В зависимости от состава можно получать светодиоды от ультрафиолетовых до инфpaкрасных.
Как работает светодиод, зависит от электронно-дырочного перехода. Условия пропускания света p-n переходом:
Для реализации этих требований одного p-n перехода недостаточно. Нужно создавать многослойные структуры – гетероструктуры, состоящие из нескольких полупроводников.
Получение светодиода определенного цвета
Для получения светодиода того или иного цвета используется три технологии – покрытие люминофором, использование RGB светодиодов и применение разных полупроводниковых материалов.
Покрытие люминофором
Люминофором называется вещество, которое может преобразовать поглощаемую энергию в свет. Получение светодиодов путем нанесения люминофора на поверхность имеет свои преимущества:
К недостаткам относятся:
Люминофор используется в белых светодиодах. С помощью люминофорного покрытия создаются диоды с различной цветовой температурой.
RGB-технология
Смешивание цветов по RGB технологии также помогает получить светодиоды различного спектра (обычно используются для белого). На матрице устанавливаются 3 монокристалла, каждый из них дает свой спектр RGB. Путем конструирования оптической системы цвета смешиваются и дают нужный оттенок.
Преимущества:
Недостатки:
Отрицательные качества вызваны расположением кристаллов полупроводника на поверхности. Из-за этого качественно организовать RGB модель сложно.
Применение различных примесей и полупроводников
Работа светодиода напрямую зависит от материала, из которого он выполнен. Использование полупроводников с различной шириной запрещенной зоны можно добиться нужного света от диода. От ширины запрещенной зоны зависит длина волны.
Для получения приборов в инфpaкрасном и красном цветовом спектре используются твердые растворы на основе арсенида галлия. Оранжевые, желтые и зеленые цвета получаются при помощи фосфида галлия. Синие, фиолетовые и ультрафиолетовые изготавливаются на основе нитрида галлия.
Основные выводы
Светодиоды – это компоненты, которые активно используются во многих сферах деятельности. Их можно встретить в освещении улиц и домов, подсветке экранов мобильного телефона и компьютера, в качестве индикаторов. Строение элемента: полупроводниковый кристалл, подложка, линза и электроды.
Излучающие диоды бывают нескольких типов – SMD, DIP, COB, они различаются по конструкции и техническим хаpaктеристикам. Получить устройство нужного цвета можно с помощью RGB технологии, нанесения люминофора на поверхность и путем подбора полупроводников для кристалла. Производство светодиодов активно развивается, и появляются все новые приборы с улучшенными хаpaктеристиками.
СледующаяЛампы и светильникиКак сделать светильник из светодиодной ленты на 12 и 220 Вольт своими рукамиКомментарии:
Варианты освещения кухни с натяжным потолком — общие рекомендации и требования. Виды светильников, критерии выбора. Основные правила размещения источников, правила зонирования кухни с помощью света....
31 10 2024 16:51:44
Освещение аквариума — особенности, какое должно быть для рыб и растений, хаpaктеристики. Типы ламп для аквариумов, какие бывают, как правильно рассчитать необходимую мощность....
30 10 2024 7:32:30
Опрессовка кабельных наконечников заключается в обжатии зачищенного кабеля или провода в специальной матрице, с помощью ручных или механических инструментов....
29 10 2024 2:57:48
Схемы аварийного освещения для различных помещений в значительной степени отличаются. Это зависит от их размеров, мощности системы аварийного освещения и, собственно, требований к самому освещению....
28 10 2024 10:14:49
49) Замыкание электропроводки: причины и варианты ремонта...
27 10 2024 11:57:30
Смотрите, какими параметрами обладают светодиоды 2835 smd led, чем отличаются от аналога 3528 и какие преимущества и недостатки они имеют....
26 10 2024 2:59:27
Сегодня мы с вами выберем лучший кабель для соединения компьютера и телевизора, узнаем, как правильно выполнять подключение, а также много чего интересного по теме....
25 10 2024 2:53:10
Сейчас на рынке достаточно широко представлены разнообразные розетки с лампой на кухню. Выбор пpaктически не ограничен как в дизайнерском плане, так и в плане применяемых технологий и материалов. Но зачастую стоимость таких изделий достаточно высока....
24 10 2024 1:51:50
Красная лампа для курятника — для чего используется. Использование инфpaкрасных ламп для обогрева птичника в зимний период, преимущества и недостатки. Какой выбрать, как правильно установить, техника безопасности....
23 10 2024 19:39:44
Как уложить и подключить электрический теплый пол Какой электрический теплый пол лучше? Плюсы и минусы кабеля и мата для теплого пола Теплый пол под плитку...
22 10 2024 22:51:16
Узнайте, как определяется полярность диодов и параметры ограничительного резистора, какие схемы используются для подключения светодиодов, какая из них самая удобная, как подключить светодиод к имеющимся в доме источникам питания. Читайте, что необходимо учесть при покупке диодов, продукция каких производителей самая качественная....
21 10 2024 16:26:39
Как подключить диодную ленту к 220 Вольт: особенности подключения светодиодной ленты 5 м, рекомендации и схемы подключения подсветки....
20 10 2024 20:16:32
Монтаж электропроводки в новостройке дело хоть и хлопотное, но зато вы точно можете быть уверены, что все сделано правильно и на совесть. И чтобы все получилось именно так, не нужно каких-то специфических знаний и огромного опыта, достаточно просто продумать все аспекты до мелочей и понимать, что такое ноль, фаза и защитное заземление. А мы вам, по мере сил, поможем не упустить не единой мелочи....
19 10 2024 15:29:53
Технология монтажа растровых светильников, схема разводки электропроводки. Что такое растровый светильник — особенности, преимущества и недостатки использования. Разновидности и конструктивные особенности, какой выбрать, встраиваемый или накладной....
18 10 2024 21:26:29
Фонари садово-парковые светодиодные – отличный вариант для безопасного перемещения и создания особой атмосферы около дома в темное время суток....
17 10 2024 7:10:36
Подключение зеркала с подсветкой в ванной — какая бывает, в чем отличие внутренней от внешней. Как самому установить зеркало с встроенной подсветкой, особенности подключения в зависимости от типа источника света. Распространенные ошибки....
16 10 2024 0:25:22
Освещение на лоджии и балконе — особенности, основные требования к электробезопасности. Виды освещения закрытого балкона, как подключить свет самостоятельно. Скрытая или открытая проводка, что выбрать, установка светильников....
14 10 2024 1:26:20
Читайте об особенностях конструкции и работы диммеров для светодиодных ламп. Узнайте, какие модели самые функциональные и доступные по цене. Как определить совместимость светодиодов с регулятором, в каких магазинах приобретать систему....
13 10 2024 0:56:54
Узнайте, какие лампы устанавливаются в фары головного света Шевроле Круз. Ознакомьтесь с известными производителями и популярными моделями светильников. Читайте, как производится замена ближнего света Chevrolet Cruze....
12 10 2024 2:27:45
Как вы думаете, может ли использоваться светодиодная лента как основное освещение жилой комнаты?...
11 10 2024 2:25:24
Читайте, чем ксенон в лампах для автомобильных фар лучше и чем хуже галогена. Узнайте, как правильно установить штатный ксенон, какой штраф за ксенон предусмотрен при нештатной установке. Как избежать наказания при замене галогена на ксенон в противотуманных фарах....
10 10 2024 5:15:34
Светодиодные лампы в ПТФ — можно ли ставить диоды в противотуманки. Какие светодиоды выбрать для туманок. Можно ли установить светодиодные лампы вместо галогеновых....
09 10 2024 6:31:32
Как правильно организовать освещение в кухне-гостиной — основные правила, что нужно учесть. Выбор типов светильников, варианты совмещения. Распределение кухонных зон с помощью света, размещение функциональной и декоративной подсветки....
08 10 2024 18:49:56
Поляризованный свет: что доказывает и откуда берется явление. История открытия явления. Способы получения такой разновидности света. Разновидности поляризации света в физике....
07 10 2024 19:23:54
Узнайте, какое значение имеет подсветка витрин, ее возможности, способность привлекать покупателей и создавать эксклюзивный вид для обычной стандартной витрины. Выясните, какие существуют требования и нормы для осветительных приборов на витринах. Ознакомьтесь с порядком монтажа светодиодной ленты....
06 10 2024 7:32:54
Узнайте, как подключить светодиод к 3, 5 и 12 вольтам через резистор и драйвер. Читайте, какие особенности у подключения лед-ламп к аккумулятору автомобиля. Как точно рассчитать сопротивление и мощность резистора и драйвера для разных источников питания....
05 10 2024 16:13:47
Основы диагностики и ремонта светодиодных прожекторов своими руками. Основные причины неисправностей. Устранение мигания Led-прожектора и замена деталей. Как разбирать прожекторы....
03 10 2024 1:41:30
Как сделать уф фонарь в домашних условиях? Сфера применения лампы. Изготовление ультрафиолетовой лампы. Чем можно заменить УФ лампы?...
02 10 2024 17:23:36
На данный момент создано множество вариантов светодиодного освещения для магазинов, но далеко не все из них правильные. Ведь свет витрины должен привлекать покупателя, а для этого все должно быть продумано до мелочей. Вот об этом мы и поговорим в нашей статье....
01 10 2024 21:43:12
Иногда в процессе эксплуатации может возникнуть потребность выполнить расчет мощности провода по сечению. Это может потребоваться в случае, если вам необходимо добавить в существующую сеть нового потребителя или заменить существующий прибор более мощным....
30 09 2024 15:10:48
Узнайте, для чего нужны фотореле или датчики освещенности. Какие функции они выполняют, чем удобны и полезны. Уточните для себя, по каким критериям их выбирают, особенности выбора места установки и правила монтажа....
26 09 2024 8:34:11
201) Ввод в дом проводом сип: рассмотрим подробно...
24 09 2024 6:41:46
Многие люди, независимо от их сферы деятельности, знают, что представляют собой провода. Но мало кто задумывается о том, как можно использовать эти продукты в...
22 09 2024 14:28:18
57) Розетка для электроплиты legrand: как выбрать правильно...
20 09 2024 2:33:51
Смотрите здесь, какие бывают цоколи современных ламп освещения. Как расшифровуется маркировка цоколей и патронов. Распространенные, стандартные и редкие типы и виды лампочек....
19 09 2024 1:40:20
Читайте, как делается оригинальный и привлекательный светильник из эпоксидной смолы. Узнайте, какие могут быть варианты дизайна. Уточните для себя порядок действий при изготовлении подобного изделия своими руками....
18 09 2024 13:22:32
В погоне за удобством и экономичностью схемы управления освещением постоянно совершенствуются....
17 09 2024 5:57:46
Один из вариантов - установить акустические датчики для освещения. Расскажем о них подробнее, опишем способы применения, принцип работы....
16 09 2024 4:21:18
Где сделать розетку для вытяжки? Такой вопрос неизбежно становится перед каждым из нас сразу после покупки этого в общем-то нехитрого устройства....
14 09 2024 3:55:32
Правильное освещение в гостиной способствует не только комфортному отдыху в этой комнате, но и должно придавать особую атмосферу, а также подчеркивать все ее красоту....
13 09 2024 6:33:32
Как своими руками сделать подсветку ног в машине. Схема подключения освещения при открытии двери автомобиля....
12 09 2024 19:31:56
Еще:
товары -1 :: товары -2 :: товары -3 :: товары -4 :: товары -5 ::
Как подключить две лампочки к одному выключателю или два светильника к одноклавишной и двухклавишной модели: схемы и порядок подключения проводов и ламп
"Как выглядят говорушки съедобные и несъедобные, как готовить говорушки