Диоды световые: Устройство светодиода принцип работы светодиода преимущества

Светодиоды. Виды и устройство. Работа и применение. Особенности

Светодиоды для человечества стали одним из наиболее распространенных источников света для промышленных и бытовых нужд. Этот полупроводниковый прибор имеет один электрический переход, он преобразует электроэнергию в энергию видимого светового излучения. Явление открыто Генри Джозефом Раундом в 1907 году. Первые эксперименты были поставлены советским физиком-экспериментатором О.В. Лосевым, которому в 1929 году удалось получить рабочий прототип современного светодиода.

Первые современные светодиоды (СД, СИД, LED) были созданы в начале шестидесятых годов. У них было слабое красное свечение, их применяли в качестве индикаторов включения в самых разных приборах. В 90-х появились синие, желтые, зеленые и белые светодиоды. Их стали выпускать в промышленных масштабах многие компании. Сегодня LED-диоды применяются повсеместно: в светофорах, лампочках, автомобилях и т.д.

Светодиод представляет полупроводниковый прибор с электронно-дырочным переходом, который создает оптическое излучение при прохождении через него тока в прямом направлении.

Стандартный индикаторный светодиод выполнен из следующих частей:

1 — Эпоксидная линза
2 — Проволочный контакт
3 — Отражатель
4 — Полупроводник (Определяет цвет свечения)
5 и 6 — Электроды
7 — Плоский срез

В основании светодиода закрепляются катод и анод. Все устройство сверху герметично закрыто линзой. На катоде установлен кристалл. На контактах имеются проводники, которые подсоединены к кристаллу p-n-переходом (проволока соединения для объединения двух проводников с различными типами проводимости). Для создания стабильной работы светодиода применяется теплоотвод, который необходим для осветительных приборов. В индикаторных приборах тепло не имеет решающего значения.

DIP-диоды имеют выводы, которые монтируются в отверстия печатной платы, они при помощи пайки подсоединяются на электрический контакт. Имеются модели с несколькими кристаллами различного цвета в одном корпусе.

SMD-светодиоды сегодня являются наиболее востребованными источниками света любых форматов.

• Основа корпуса, куда крепится кристалл, является отличным проводником тепла. Благодаря этому в разы улучшился отвод тепла от кристалла.
• В структуре белых светодиодов между линзой и полупроводником имеется слой люминофора, который нейтрализует ультрафиолет и задает необходимую цветовую температуру.
• В SMD-компонентах, имеющих широкий угол излучения, линза отсутствует. При этом сам светодиод выделяется формой параллелепипеда.

Chip-On-Board (COB) представляют новейшее практическое достижение, которое должно занять в искусственном освещении лидерство в создании белых светодиодов.

Устройство светодиодов по технологии COB предполагает следующее:

• На алюминиевую основу посредством диэлектрического клея крепят десятки кристаллов без подложки и корпуса.
• Полученная матрица покрывается общим слоем люминофора. В итоге получается источник света, который имеет равномерное распределение светового потока без возможности появления теней.

Разновидностью Chip-On-Board является Chip-On-Glass (COG) технология, предусматривающая размещение на поверхности из стекла множества мелких кристаллов. К примеру, это филаментные лампы, где излучающим элементом является стеклянный стержень со светодиодами, которые покрыты люминофором.

Принцип действия

Несмотря на технологические особенности и разновидности, работа всех светодиодов основывается на общем принципе функционирования излучающего элемента:

• Преобразование электроэнергии в световой поток осуществляется в кристалле, который выполнен из полупроводников с самым разным типом проводимости.
• Материал с n­-проводимостью обеспечивают путем легирования его электронами, а материал с p-проводимостью при помощи дырок. В результате в сопредельных слоях появляются дополнительные носители заряда разной направленности.
• При подаче прямого напряжения стартует движение электронов, а также дырок к p-n-переходу.
• Заряженные частицы проходят барьер и начинают рекомбинировать, вследствие этого протекает электрический ток.
• Процесс рекомбинации электрона и дырки в зоне p-n-перехода идет выделением энергии в качестве фотона.

В целом, указанное физическое явление свойственно всем полупроводниковым диодам. Однако длина волны фотона в большинстве случаев располагается за пределами видимого спектра излучения. Чтобы элементарная частица двигалась в диапазоне 400-700 нм, ученые проводили множество опытов и экспериментов с разными химическими элементами. В итоге появились новые соединения: фосфид галлия, арсенид галлия и более сложные формы. У каждой из них своя длина волны, то есть свой цвет излучения.
К тому же, кроме полезного света, который испускает светодиод, на p-n-переходе образуется некоторое количество теплоты, которое уменьшает эффективность полупроводникового прибора. Именно поэтому в конструкции мощных светодиодов предусматривается эффективный отвод тепла.

Разновидности

На текущий момент LED-диоды могут быть следующих видов:

• Осветительные, то есть с большой мощностью. Их уровень освещенности равен вольфрамовым и люминесцентным источникам света.
• Индикаторные – с небольшой мощностью, их применяют для подсветки в приборах.

Индикаторные LED-диоды по типу соединения делятся на:

• Двойные GaP (галлий, фосфор) – имеют зеленый и оранжевый свет в структуре видимого спектра.
• Тройные AIGaAs (алюминий, мышьяк, галлий) – имеют желтый и оранжевый свет в структуре видимого спектра.
• Тройные GaAsP (мышьяк, галлий, фосфор) – имеют красный и желто-зеленый свет в структуре видимого спектра.

По типу корпуса светодиодные элементы могут быть:

Применение

Область применений светодиодов условно можно разделить на две широкие категории:

1. Освещение.
2. С использованием прямого света.

Светодиод в освещении применяется для освещения объекта, пространства или поверхности, вместо того, чтобы быть непосредственно видимым. Это интерьерная подсветка, фонарики, освещение фасадов зданий, освещение в автомобилях, подсветка клавиш мобильных телефонов и дисплеев и так далее. Широкое применение LED-диоды находят в коммуникаторах и сотовых телефонах.

Прямой светодиодный свет применяется для передачи информации, к примеру, в полноцветных видео дисплеях, в которых LED-диоды формируют пиксели дисплея, а также в алфавитно-цифровых табло. Прямой свет также применяется сигнальных устройствах. К примеру, это индикаторы поворота и стоп-сигналы автомобилей, светофоры и знаки.

Будущее светодиодов

Ученые создают светодиоды нового поколения, к примеру, на основе нано-кристаллических тонких пленок из перовскита. Они дешевые, эффективные и долговечные. Исследователи надеются, что такие LED-диоды будут применяться вместо обычных экранов ноутбуков и смартфонов, в том числе в бытовом и уличном освещении.

Создаются и волоконные LED-диоды, которые предназначены для создания носимых дисплеев. Ученые считают, что создаваемый метод производства волоконных светодиодов позволит наладить массовый выпуск и сделать интеграцию носимой электроники в одежду и текстиль совершенно недорогой.

Типичные характеристики

Светодиоды характеризуются следующими параметрами:

• Цветовая характеристика.
• Длина волны.
• Сила тока.
• Напряжение (тип применяемого напряжения).
• Яркость (интенсивность светового потока).

Светодиодная яркость пропорциональна протекающему через него току, то есть чем напряжение будет выше, тем будет больше яркость. Единицей силы света служит люмен на стерадиан, она также измеряется в милликанделах. Бывают яркие (20-50 мкд.), а также сверх яркие (20000 мкд. и более) LED-диоды белого свечения.

Величина падения напряжения – характеристика допустимых значений прямого и обратного включений. Если подача напряжений выше этих значений, то наблюдается электрический пробой.

Сила тока определяет яркость свечения. Сила тока осветительных элементов обычно равняется 20 мА, для индикаторных светодиодов она составляет 20-40 мА.

Цвет излучения светодиода зависит от активных веществ, внесенных в полупроводниковый материал.

Длина волны света определяется разностью энергий при переходе электронов на этапе рекомбинации. Она определяется легирующими примесями и исходным полупроводниковым материалом.

Достоинства и недостатки

Среди достоинств светодиодов можно отметить:

• Малое потребление электроэнергии.
• Долгий срок службы, измеряемый 30-100 тысячами часов.
• Высокая светоотдача. Светодиоды дают 10-250250 люменов светового потока на ватт мощности.
• Нет ядовитых паров ртути.
• Широкое применение.

Недостатки:

• Низкие характеристики у некачественных светодиодов, созданных неизвестными производителями.
• Сравнительно высокая цена качественных светодиодов.
• Необходимость качественных источников питания.

Похожие темы:

• Лампы на светодиодах. Виды и устройство. Работа и применение
• Технология Li-Fi. Устройство и работа. Применение и особенности
• Светодиодные ленты. Виды и типы. Применение и питание
• Органические светодиоды — OLED. Работа и особенности. Применение
• Лазерные диоды. Виды и подключение. Устройство и работа
• Сверхяркие светодиоды. Типы и устройство. Работа и применение

Статьи

ASD » ПРЕСС-ЦЕНТР » Статьи

Материалы

Прайс-лист ASD

Сертификаты

Новая продукция — новые возможности

С начала 2010 года в ассортименте продукции ASD появился ряд светильников, использующих в качестве источника света световые диоды: аккумуляторные светильники СБА / КБА, аварийные светильники «ВЫХОД», переносные светильники РВО и ПРОФИ, прожекторы СДО. Также появилась в продаже линейка светодиодных ламп моделей LED-S/JDR, LED-S/JCDR и LED-S/MR16. Продукция на базе светодиодов пользуется все большей популярностью и очевидно, что модельный ряд в дальнейшем будет расширяться.

Повышенный интерес к светодиодным светильникам и лампам, несомненно, обоснован. Применение световых диодов позволило максимизировать полезные характеристики оборудования. Так, время непрерывной работы аккумуляторного светильника СБА-1089C составляет 30 часов, что несравнимо больше стандартных 4-5 часов работы люминесцентных светильников аналогичной конструкции. Светодиодные лампы, в отличие от своих галогенных аналогов, потребляют 1,5-2,2 Вт вместо 35-75 Вт. На самом деле, световые диоды имеют целый ряд преимуществ, на которых мы остановимся ниже. Но вначале скажем несколько слов о том, что из себя представляет световой диод.

Что такое световые диоды?

Светоизлучающий диод или СИД сокращенно (с англ., light emitting diode или LED) — это полупроводниковый прибор, преобразующий электрический ток непосредственно в световое излучение. Характеристики светового диода зависят от химического состава использованного в нем полупроводника. Сначала светодиоды были чрезвычайно дорогими — около 200 долларов за штуку, их практическое применение было ограничено. Только с 1968 года началось массовое производство светодиодов и с этого момента стоимость светодиодов начала снижаться, а полезные свойства — активно улучшаться. К сегодняшнему дню световые диоды стали настолько совершенными, что могут успешно конкурировать с другими источниками света в светотехнической отрасли.

На рисунке ниже показано устройство светового диода:

Преимущества светодиодного освещения:


По сравнению с традиционными лампами различных видов, световые диоды имеют целый ряд существенных преимуществ:

Экономия электроэнергии. Электрическая энергия преобразуется в излучение наиболее непосредственным образом из всех существующих, что позволяет добиться наибольшей светоотдачи на сегодняшний момент. КПД светодиода – до 100%, люминесцентная лампа – до 25%, лампа накаливания – до 5%. За счет высокой энергоэффективности светодиоды обеспечивают экономию электроэнергии до 85%, по сравнению с лампами накаливания.


Отсутствие эксплуатационных расходов. Срок службы светодиода достигает 100 тысяч часов, что составляет около 10 лет непрерывной работы! Это в 100 раз больше, чем у лампы накаливания и 8-10 раз больше, чем у люминесцентной лампы. Светодиоды намного надежнее любых ламп, всилу невосприимчивости к вибрациям и ударам. Устойчивы к воздействию высоких, низких и очень низких температур температур. Благодаря длительному сроку службы и надежности, световые диоды позволяют фактически свести к нулю эксплуатационные расходы (т.е. затраты на ремонт, замену, техническое обслуживание).


Безопасность. Светодиоды имеют очень малую теплоотдачу и практически не нагреваются во время работы. Это исключает возможность возгорания, а также порчи легковоспламеняющихся элементов светильников и т.п. Также высокий уровень безопасности светодиодных ламп и светильников определяет низкое рабочее напряжение — поражение электрическим током полностью исключено!


Экологичность. В состав световых диодов не входят соединения вредных веществ: данный источник света удовлетворяет самым строгим экологическим стандартам. Светодиоды не требуют затрат на специальную утилизацию и не оказывают негативного воздействия на окружающую среду.  




Светодиоды SMD

В светильниках и лампах торговой марки ASD применяются световые диоды модели SMD 3528, являющиеся одним из наиболее эффективных источников света на сегодняшний день. Данная модель отличается повышенной яркостью, максимальной светоотдачей, красочной передачей цветов. В то же время, отработанная технология производства позволяет создавать на основе SMD 3528 современные образцы светотехники в промышленных масштабах по доступной цене.


Благодаря своим превосходным техническим характеристикам, светодиоды SMD 3528 также начали широко применяться в рекламной индустрии для создания вывесок, подсветок, световых панно, в дизайне интерьера для подсветки потолочных ниш, гипсокартонных конструкций. В том числе, используются светодиоды, изготовленные в виде гибких лент или жестких линеек. При запайке в полимерную оболочку, SMD 3528 приобретают степень защиты IP67 или IP65, что еще больше расширяет сферу применения данных светодиодов.

Светодиоды модели SMD 3528 предназначены для «поверхностного монтажа». Основным отличием данной технологии от «традиционной» технологии монтажа в отверстия является то, что компоненты монтируются на поверхность печатной платы, При этом удается достичь высокой компактности электронных узлов, надежности и точности соединения. В результате автоматизации производства на основе технологии поверхностного монтажа, вероятность возникновения брака в лампах и светильниках ASD сведена к минимуму.

«Свет будущего»

В целом, специалисты сходятся во мнении, что массовое внедрение светодиодных технологий неизбежно, причем долго этого ждать не придется. С учетом того, что светодиодные технологии становятся все более доступными, уже через 15-20 лет во всех сетях освещения вместо обычных ламп будут использоваться лампы на светодиодах.

Торговая марка ASD идет в ногу со временем, поэтому наши клиенты уже сегодня имеют возможность сделать выбор в пользу светодиодных технологий, получив в качестве бонуса значительную экономию на электроэнергии, а также покупке и замене ламп!

Возврат к списку

ОШИБКА — 404 — НЕ НАЙДЕНА

• Главная
• Вупси-Дейзи

Наши серверные гномы не смогли найти страницу, которую вы ищете.

Похоже, вы неправильно набрали URL-адрес в адресной строке или перешли по старой закладке.

Возможно, некоторые из них могут вас заинтересовать?

Расширитель ввода-вывода SparkFun на 16 выходов — SX1509

В наличии

БОБ-13601

10

Избранное

Любимый

36

Список желаний

Steedan MA350 — низкопрофильная комбинированная антенна с магнитным креплением 5-в-1

В наличии

WRL-17732

231,50 $

Избранное

Любимый

0

Список желаний

Матрица давления Loomia Mini

Нет в наличии

COM-17859

Избранное

Любимый

2

Список желаний

МИКРОЭ ЛР 2 Щелчок

Нет в наличии

WRL-19249

49 долларов США. 95

Избранное

Любимый

0

Список желаний

Заставьте Jetson работать на вашего питомца

18 августа 2021 г.

Присоединяйтесь к SparkFun, чтобы узнать, как использовать машинное обучение в вашем доме с помощью NVIDIA Jetson Nano 2GB.

Избранное

Любимый

0

Не пропустите Arm DevSummit 9 20210015

7 сентября 2021 г.

Разработчики аппаратного обеспечения и разработчики программного обеспечения соберутся в Интернете, чтобы узнать все о последних достижениях в области вычислительной техники.

Избранное

Любимый

0

Комплект Qwiic для руководства по подключению Raspberry Pi

4 июля 2019 г.

Начните работу с CCS811, BME280, VCNL4040 и microOLED через I2C, используя систему Qwiic и Python на Raspberry Pi! Получайте показания датчиков из окружающей среды и отображайте их на microOLED, последовательном терминале или в облаке с помощью Cayenne!

Избранное

Любимый

1

Руководство по подключению триггера Tsunami Super WAV

25 августа 2021 г.

Это руководство поможет пользователям начать работу с Qwiic Tsunami. Мы начнем с того, что поместим файлы *.wav и файл конфигурации на карту microSD, вставим их в Qwiic Tsunami, а затем запустим звуки на нескольких выходах.

Избранное

Любимый

2

ОШИБКА — 404 — НЕ НАЙДЕНА

• Главная
• ФНОРД

Наши серверные гномы не смогли найти страницу, которую вы ищете.

Похоже, вы неправильно набрали URL-адрес в адресной строке или перешли по старой закладке.

Возможно, некоторые из них могут вас заинтересовать?

LED — суперяркий белый (25 шт. в упаковке)

В наличии

COM-09850

2

Избранное

Любимый

16

Список желаний

Датчик влажности и температуры — DHT20

В наличии

SEN-18364

2

Избранное

Любимый

6

Список желаний

MIKROE AC Current Click

Осталось всего 2!

SEN-18924

14,95 $

Избранное

Любимый

0

Список желаний

Термовоздушная ремонтная станция — 303D

В наличии

ТОЛ-19101

134,95 $

Избранное

Любимый

6

Список желаний

Множество версий LIDAR-Lite

12 ноября 2019 г.