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:
Точечные светодиодные светильники – лучший способ освещения. Узнайте все о выборе и расположении у нас....
12 10 2024 12:43:31
Читайте, какие электронные элементы называют диодами, по каким признакам они классифицируются и где используются. Узнайте способы, позволяющие определить, где у неполупроводникового и полупроводникового диода анод, и где катод. Какой из методов самый точный для светодиодов. Какая разница между плюсом и анодом, минусом и катодом....
11 10 2024 5:52:41
Что представляет собой синяя лампа? Зачем применять синею лампу? Эффективность использования. Инструкция по применению. Плюсы и минусы лампы. Как правильно подобрать лампу?...
10 10 2024 23:10:10
Выясните, что представляет собой подсветка для ПК и какие возможности она имеет. Читайте, как подключается лента, какие существуют варианты присоединения к различным источникам питания. Узнайте, как включить обычную и многоцветную ленту....
09 10 2024 9:50:13
Узнайте, как самостоятельно рассчитать мощность блока питания для светодиодной ленты. Какие преобразователи бывают, их технические хаpaктеристики, как правильно выбрать. Схема подключения диодной полосы к источнику питания....
08 10 2024 8:48:16
Освещение на террасе или веранде загородного дома — для чего нужно, правила организации. Какой тип светильников выбрать, по каким критериям. Варианты установки подсветки, основной свет и дополнительные элементы. Меры безопасности....
07 10 2024 14:31:41
Какие бывают машины с открывающимися фарами? Список всех моделей автомобилей со слепимы фарами....
06 10 2024 23:22:30
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....
05 10 2024 7:20:25
Узнайте, почему в квартире или частном доме может моргать свет при включении и с выключенным светильником. Выясняем причины того, что мигают лампочки во всех или отдельных комнатах. Что делать при этом, а также если трещит в выключателе....
04 10 2024 21:34:51
В нашей статье мы рассмотрим вопрос организации освещения в ванной комнате именно с использованием светодиодных светильников. И разберем этот вопрос что называется от А до Я....
03 10 2024 14:58:27
Не работают фонари заднего хода: причины, по которым огни не горят, поиск и устранение неисправности....
01 10 2024 23:18:19
В нашей статье мы рассмотрим как выполнить освещение на лестничной площадке в подъездах, а также современные способы управления освещения....
30 09 2024 14:30:59
Читайте, что делать, если в комнате или в офисе раблась энергосберегающая лампа. Действительно ли разбитая лампочка так опасна для человека. Порядок утилизации, демеркуризации. Что нельзя делать в такой ситуации и как проявляется отравление ртутью....
29 09 2024 18:38:39
Читайте, какие хаpaктеристики диода важны для обеспечения его нормальной работы. Узнайте, что вызывает пробой перехода, когда отрицательные последствия можно нейтрализовать. Что необходимо делать, чтобы электроприборы с диодами служили дольше....
28 09 2024 7:22:48
Читайте здесь, что такое RGB подсветка, для чего она используется и где применяется. Узнайте, каковы особенности светодиодных лент, их основные параметры и свойства. Выясните, по каким критериям происходит выбор ленты, что следует учесть, подбирая устройство для работы в заданных условиях....
27 09 2024 19:11:31
Читайте здесь, какие нормы освещенности существуют для рабочего места, офисных помещений, на производстве, в складских комплексах, на охраняемых территориях и объектах, в жилых домах и на детских площадках и какие документы их регламентируют....
26 09 2024 23:11:16
Читайте здесь, как выбрать светодиодный прожектор. Что это такое и на что обязательно обратить внимание при покупке. Рейтинг популярных моделей для освещения улицы или двора. Как подобрать качественный вариант....
25 09 2024 17:22:35
![Почему моргают светодиодные лампы в авто? [Решено]](/svet-raw/img/1232.php.jpg "Почему моргают светодиодные лампы в авто? [Решено]")
Мерцание светодиода в авто вызвано или скачками силы тока в цепи, или нарушением структуры диода в результате перегрева. Разбираем основные причины мигания....
23 09 2024 10:54:10
Читайте, как рассчитать мощность светодиодных лент. Узнайте, что делать, если на упаковке нет маркировку, позволяющей определить напряжение и ток диодов. Чем мощность светодиодного модуля отличается от электропотрeбления. Какую продукцию нужно выбирать, чтобы расчеты провести быстро....
21 09 2024 3:55:52
Дневные ходовые огни: полная информация о ДХО. Что это такое, принцип работы, как выбрать и подключить в своем автомобиле....
20 09 2024 14:21:12
Подсветка штор светодиодной лентой: все варианты подключения закарнизной подсветки. Преимущества и особенности подсветки штор....
19 09 2024 22:53:31
Читайте, как сделать люстру из ниток и шарика своими руками. Пошаговая инструкция для изготовления эффектного абажура и тканевых плафонов....
18 09 2024 5:59:42
Какие диоды чаще используют в фонариках? Выбор самых ярких и мощных диодов для фонарика. Как поменять светодиоды в фонаре?...
17 09 2024 22:54:55
Подсветка кровати светодиодной лентой: особенности монтажа, выбора ленты, подключения. Достоинства и недостатки использования светодиодов....
15 09 2024 9:43:45
Реле для автоматического управления освещением, в последнее время приобретают все большую популярность....
14 09 2024 12:49:22
Как сделать самодельный светодиодный светильник: расчет инструкция сборки корпуса. Как правильно выбрать тип конструкции и какие материалы можно использовать для изготовления led изделия....
13 09 2024 23:30:35
Гофрированный шланг для проводки или просто гофра - это полая трубка специальной формы, защищающая провода от надломов и не допускающая их намокания....
12 09 2024 0:31:21
Читайте здесь, какая лампа ближнего света стоит на Газели версий 1994 – 2002 гг. и 2003-2010 гг. выпуска, Бизнес и Некст, какие их лучшие модели для замены сегодня существуют и чем они различаются, а также что нужно учесть при их замене в каждой конкретной модели автомобиля....
11 09 2024 19:21:12
Монтаж освещения в гипсокартон задача, на самом деле, очень простая, главное, знать строение конструкции и заранее, во время монтажа, позаботиться об укреплении основания....
10 09 2024 21:34:48
Напольный накопительный электрический водонагреватель не так широко распространен, как их настенные собратья. И дело здесь не столько в их не эффективности, сколько в целесообразности....
09 09 2024 4:48:44
Электрический теплый пол в бане — это не просто повышение комфорта, но и снижение вероятности образование грибка и плесени в помещении. Именно поэтому он находит все большее применение при обустройстве банных помещений....
08 09 2024 21:47:27
Освещение детских дошкольных учреждений — требования и нормы, регламентирующие документы. Какой должна быть естественная и искусственная подсветка, разрешены ли светодиодные светильники....
07 09 2024 1:46:52
Освещение в производственных помещениях, вопрос достаточно объемный и учитывающий массу параметров....
06 09 2024 9:23:45
Вопрос что делать если горит розетка, а также вопросы, связанные с устранением последствий пожара, могут стать перед каждым из нас....
05 09 2024 19:51:22
Как выбрать светильник для растений?...
02 09 2024 18:43:55
Правильное освещение в гостиной способствует не только комфортному отдыху в этой комнате, но и должно придавать особую атмосферу, а также подчеркивать все ее красоту....
01 09 2024 0:10:30
ПВС провод - это гибкий медный провод со скрученными жилами имеющий поливинилхлоридную изоляцию и такую же оболочку. Достаточно часто его путают с ПВСП проводом....
30 08 2024 14:22:33
Читайте здесь, как подключить датчик движения, какие самые распространенные схемы существуют, как соединить его с выключателем, из каких этапов состоит его монтаж, как правильно его настроить и отрегулировать, а также какие главные неисправности встречаются в его эксплуатации и как их можно устранить....
29 08 2024 16:29:44
92) Рассмотрим как подключить выключатель от розетки...
28 08 2024 18:13:46
Как подключить датчик движения к прожектору: типовые схемы коммутации. Принцип работы и устройство датчиков для светодиодных прожекторов. Как правильно настроить после установки....
27 08 2024 12:12:24
Узнайте, что нужно в первую очередь делать, если в жилой комнате дома или в офисе разбилась люминесцентная лампа. Есть ли ртуть в таких лампочках, каково ее содержание и в какой концентрации пары металла могут причинять негативные последствия....
26 08 2024 22:27:16
Узнайте, что представляет собой процесс пайки и какие особенности существуют для SMD светодиодов. Уточните для себя, какие существуют способы и технологии пайки. Читайте, как выполняется процеДypa, необходимые инструменты и порядок действий....
25 08 2024 12:56:37
Еще:
товары -1 :: товары -2 :: товары -3 :: товары -4 :: товары -5 ::
Домашнее растение похожее на алоэ
Терморегуляторы: Устройства для радиаторов позволяющие регулировать подачу тепла