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:
Освещение внутреннее должно отвечать массе параметров. Кроме того, что оно должно выполнять свои основные функции оно должно быть надежным....
20 11 2024 6:43:32
Для подключения мощных временных электроприемников достаточно часто используют розетки на 380 вольт. Этот вид коммутационных устройств позволяет обеспечить надежное и качественное подключение....
19 11 2024 20:38:42
Смотрите здесь, как выполнить замену сгоревшей лампы ближнего света на новую, по каким первичным признакам можно узнать, что требуется ее замена, как правильно ее выбрать и по каким параметрам, из каких основных этапов состоит процеДypa ее смены и почему новая лампочка может быстро перегореть....
18 11 2024 3:29:54
Какой теплый пол лучше электрический или водяной? Такой вопрос часто возникает во время ремонта кухни, ванной комнаты и других помещений. Ответ на этот вопрос достаточно неоднозначен и содержит много нюансов....
17 11 2024 13:40:41
Выясняем, почему может мигать лампочка при включенном и выключенном свете. Как найти причину, по которой моргает энергосберегающая или светодиодная лампа. Как исправить мигающие источники света....
16 11 2024 14:20:48
Читайте здесь, какими бывают корпуса для светодиодных светильников, из каких основных материалов они изготавливаются и какими при этом свойствами обладают, какие конструктивные различия они имеют, какими плафонами оснащаются и сколько стоит та или иная модификация....
15 11 2024 15:48:10
Для квалифицированного ответа на ваш вопрос слишком мало данных. Чтоб дать полный ответ я должен знать мощность варочной панели, мощность духовки, номинальный ток установленной у вас розетки для электроплиты, сечение кабеля от группового автомата к розетке, номинальные параметры группового автомата и возможно даже вводного автомата....
14 11 2024 3:40:45
Прокладка электропроводки на освещение задача далеко не такая простая, как многим кажется. Тут стоит вспомнить только тот факт, что более половины пожаров в нашей стране случается из-за коротких замыканий в проводке. И если вы не хотите собственноручно спалить свой дом, то следует выполнить целый ряд правил монтажа....
13 11 2024 9:12:14
Ардуино - простейший микропроцессор с набором портов для получения и передачи информации. Давайте сами сделаем на ардуино мигание светодиодом....
12 11 2024 11:54:13
Аккумуляторы общего назначения обычно дешевле других. Они самые распространённые на современном отечественном рынке. Помимо того, почти все импортируемые в...
11 11 2024 6:54:54
Наша сегодняшняя тема — освещение для натяжных потолков. Нам предстоит выяснить, как монтируются в случае натяжного полотна из пленки ПВХ встроенные потолочные светильники, люстры и подсветка....
10 11 2024 2:42:20
Узнайте, как производится подключение светодиодных лент к сети 220 В напрямую, минуя стандартный источник питания. Уточните, какими особенностями обладают такие ленты и как их можно сделать самостоятельно. Выясните их плюсы и минусы, отметьте для себя лучших производителей....
09 11 2024 1:54:11
В статье представлен обзор самых популярных галогенных ламп, который поможет понять какие лампы h4 лучше. Рейтинг самых популярных производителей ламп н4....
08 11 2024 23:13:20
Узнайте, как можно проверить работоспособность лампочек. Подробные инструкции по работе с тестерами. Универсальные приборы для проверки и специальные способы для отельных видов осветительных приборов....
07 11 2024 5:45:40
Поэтому для быстрого и качественного результата мастеру нужен профессиональный электрический плиткорез, о котором и пойдет речь в нашей сегодняшней статье....
06 11 2024 5:14:38
Правильная организация освещения на кухне — основные требования и нормы. Особенности общего света на кухне, нюансы для кухонь большой и маленькой площади. Организация местного и точечного освещения, выбор декоративной подсветки....
05 11 2024 12:27:38
Какой электрический полотенцесушитель лучше? Такой вопрос неизбежно возникает накануне покупки этого отопительного агрегата....
04 11 2024 19:36:14
Читайте здесь, как сделать светодиодную панель своими руками, какие материалы и инструменты для этого потребуются, какое устройство может иметь светодиодная панель, как выглядит пошагово инструкция по ее сборке и стоит ли вообще заниматься ее самостоятельным изготовлением....
03 11 2024 8:22:21
Строительство в нашей стране происходит каждый день, потребность в новых зданиях и сооружениях никуда не исчезнет до конца жизни людей. Ежедневно строятся...
02 11 2024 14:32:33
Хочу в контур основного освещения реализованного с помощью двух проходных выключателей, добавить дополнительное освещение со своим выключателем, но чтобы он работал независимо от положения проходных выключателей....
01 11 2024 9:19:28
Как на кухне сделать освещение, сколько для этой комнаты нужно розеток и где их расположить? Это именно те вопросы, с которым сталкивается каждый затеявший ремонт на кухне....
31 10 2024 4:50:30
Узнайте, что такое дюралайт, его виды, для чего он используется и какими особенностями обладает. Выясните, как производится подключение и соединение отдельных отрезков, уточните для себя общие правила монтажных работ....
30 10 2024 5:18:31
Конденсатор используется как ограничителя тока для светодиодов. Разберем как правильно произвести расчет в зависимости от количества светодиодов в цепи....
29 10 2024 22:28:14
Читайте, какие светодиодные лампы для уличного освещения применяются, каковы их основные особенности и хаpaктеристики, какие требования к ним предъявляются, в каких областях применяются и что нужно знать об их обслуживании, а также можно ли своими руками собрать подобные светильники....
27 10 2024 18:37:57
Что такое лампа для маникюра? Разновидности ламп для сушки гель лака. Как правильно подобрать лампу для маникюра? Перечень популярных ламп начинающим мастерам и профессионалам....
26 10 2024 0:23:22
Давайте подробнее разберем, что такое люминесцентное освещение, какими преимуществами и недостатками оно обладает....
25 10 2024 10:32:39
Реле переменного тока – прибор для коммутации в автоматическом режиме для электрических цепей по управляющему сигналу. В статье расскажем о разновидностях и рабочих хаpaктеристиках...
24 10 2024 7:48:23
Освещение на дачном участке несколько отличается от освещения самого дома. И дело здесь не столько в схеме, которая в общем-то достаточно похожа, а в принципе построения самой сети и схеме ее монтажа....
23 10 2024 13:34:51
Освещение переносное может быть организовано за счет использования светильников на напряжение 12, 36, 42, 127 и 220В....
21 10 2024 1:57:26
Читайте, почему моргает светодиодная лампа в выключенном и включенном состоянии, как найти причину и устранить ее. Узнайте, какие проблемы можно решить самостоятельно. Как поступить, если напряжение в сети низкое или постоянно меняется. Какое влияние на работу светодиодов оказывает диммер....
20 10 2024 21:23:38
Подскажите, как рассчитать сопротивление проводов под мои нужды – прокидывать придется метров 20 провода, не меньше....
19 10 2024 15:26:41
Читайте, чем SMD 5730 отличается от 5630. Узнайте, почему мощность этих элементов не соответствует заявленной производителем. Какие осветительные приборы производятся из СМД 5730. Как эти чипы используют домашние мастера. На что необходимо обратить особое внимание при работе в домашних условиях....
18 10 2024 21:42:42
Читайте здесь, как устроена и работает схема энергосберегающей лампы, какие виды таких приборов освещения существуют, какие у них главные эксплуатационные хаpaктеристики, каковы принципы и устройство их работы, какие компоненты составляют их схему и как происходит зажигание....
17 10 2024 17:38:49
Часто изображение дома разительно отличается в худшую сторону, и многие пользователи просто не догадываются, что просто достаточно выполнить правильное подключение, и картинка «оживет». Статья расскажет непосвященным людям, какой кабель телевизионный лучше, как его правильно выбрать, и как выполнить подключение....
16 10 2024 12:58:32
Цоколь Е27: все о конструкции и применении. Совместимость с разными типами ламп. Преимущества и недостатки....
15 10 2024 13:17:56
Смотрите здесь, как правильно повесить люстру на натяжной потолок. Особенности монтажа своими руками. Что нужно учесть перед установкой светильник на полотно....
13 10 2024 3:37:48
Сегодня Мы с Вами Обсудим Как Подключить Автомат в Щитке, в Какой Последовательности Выполнять Действия. Также Расскажем Как к Автомату Присоединить Провода...
12 10 2024 10:14:26
Здравствуете. Освещения комнаты и розетки сделал из одной проводов 4 мм2 , соединил в раздаточны коробке и оттуда и до автомата использовал 4 мм2. Поставил автомат В 25 А Так дупустимо?...
11 10 2024 14:31:50
ООО «Фато Электрик», занимающееся производством низковольтной аппаратуры, и деловой комплекс SK Plaza, расположенный на Дмитровском шоссе, заключили договор аренды офисного помещения. Консультантам сделки выступили брокеры офисного департамента консалтинговой компании Bright Rich | CORFAC International....
10 10 2024 4:15:53
Читайте об особенностях и хаpaктеристиках цоколя Е14. В чем его отличия от детали лампочек E27. Какие бывают лампы с этим типом контакта и где они применяются: свойства и параметры. Преимущества и недостатки использования....
09 10 2024 0:20:45
Предлагаем идеи для организации освещения на кухне. Как правильно расположить и самому сделать кухонный свет. Основное освещение и подсветка в дизайне маленького и просторного помещения. Зоны расположения светильников: рабочая, над обеденным столом, другие варианты. Какие лампочки лучше для натяжног опотолка в кухне....
08 10 2024 14:27:10
Поэтому рассмотрим такую интересную вещь, как розетки, управляемые пультом. Расскажем, чем они отличаются от обычных разъемов, и когда следует сделать выбор в их пользу....
07 10 2024 16:47:35
Микросхема bp2832a - высоковольтный драйвер питания светодиодных ламп. Рассмотрим схемы включения, причины выхода из строя и подбор аналогов....
05 10 2024 8:35:24
Многие начали отказываться от газовых плит, делая выбор в пользу электрических поверхностей. Они более экономны, удобны и внешне привлекательней, особенно если...
04 10 2024 17:57:30
Причины того, почему перегорают лампочки разного вида. Как выявить, почему лампы постоянно перегорают в квартире. Как увеличить срок службы ламп накаливания....
03 10 2024 20:34:29
Еще:
товары -1 :: товары -2 :: товары -3 :: товары -4 :: товары -5 ::
Как избавиться от таpaканов в квартире
Сколько люменов нужно на 1м2 для освещения разных помещений – от комнаты в квартире до склада, нормы освещенности и как рассчитать необходимый световой поток и количество ламп
"Как выглядят говорушки съедобные и несъедобные, как готовить говорушки