Как работает светодиод: принцип работы. Как работают светодиоды

принцип действия, схемы, примеры и т.д.

Светодиод — диод с простым P-N переходом, главной особенностью которого является то, что он испускает свет, когда через него проходит ток. Используется во многих цифровых дисплеях, а также в других типах индикаторных устройств.

СветодиодОбратите внимание на основы электричества и на приборы электроники.

Принцип работы светодиода

Основные рабочие характеристики любого светоизлучающего диода сходны с характеристиками обычного диода. Когда подается напряжение, то электроны двигаются от материала N-типа через P-N переход и соединяются с отверстиями в материале P-типа. В обычных диодах энергия, которая возникает в результате соединения электронов с отверстиями, выделяется в виде тепла. Однако, когда речь идет о светодиодах, то энергия в них выделяется в первую очередь в виде света.

Схема светодиода

Светодиоды могут изготавливаться таким образом, что будут испускать красный, зеленый, голубой, инфракрасный или ультрафиолетовый свет. Это достигается путем изменения количества и типа материалов, которые используются в качестве присадки. Яркость света также может изменяться, что осуществляется с помощью управления количеством тока, проходящего через светодиод. Однако, как и любой другой диод, СИД имеет предельные значения тока, которые он может выдержать.

Где используются светодиоды

Одной из основных областей применения светодиодов является использование их в качестве сигнальных лампочек. Например, этот прибор может использоваться для того, чтобы проконтролировать идет ли по цепи ток или она обесточена.

Цепь с сигнальной лампочкой представляет собой ряд приборов, последовательно соединенных между собой: светодиод, резистор, выключатель и источник постоянного тока.

Схема типичной цепи с сигнальной лампочкой

Когда выключатель цепи с сигнальной лампочкой замкнут, то напряжение прямого смещения от источника тока подается на светодиод (который разработан таким образом, чтобы срабатывать только, когда имеется прямое смещение). Электроны, которые прорываются через P-N переход, соединяются с отверстиями, в результате чего энергия высвобождается в виде света. Резистор, установленный в этой цепи, ограничивает протекание тока по ней, с тем, чтобы защитить светодиод от повреждений, которые может вызвать чрезмерный ток.

Светодиоды могут также использоваться в цифровых дисплеях, например, в наручных часах или калькуляторах.

С помощью высвечивания различных комбинаций из семи элементов на дисплее можно отображать любую цифру от нуля до девяти.

Цифровой дисплей на калькуляторе из семи элементов

Каждый светодиод соединен последовательно с резистором и выключателем, где каждый выключатель представляет собой внешнюю управляющую цепь. Выключатели имеют обозначения от А до G, чтобы соответствовать элементам дисплея. Семь последовательных проводов соединены параллельно с источником постоянного тока. Для того, чтобы подать питание на какой-либо светодиод, замыкается соответствующий выключатель. Каждый последовательно включенный в цепь резистор ограничивает ток, проходящий по проводу, и, тем самым, предотвращает повреждение светодиодов от чрезмерно большого тока.

Схема внешней цепи управления для цифрового дисплея калькулятора

Цифры появляются на цифровом дисплее в результате различных сочетаний семи выключателей. Например, если выключатели А и В замкнуты, то соответствующие элементы на дисплее загорятся и образуют цифру 1. Подобным же образом цифра 2 может быть образована с помощью выключателей A, C, D, F и G, которые будут замкнуты одновременно.

Замыкая соответствующие выключатели в определенных комбинациях, на дисплее можно получать цифры от 0 до 9. Если элементы расположить несколько иным образом, то на дисплее можно получить знак плюса, минуса, десятичные точки или же буквы алфавита.

Светодиоды могут использоваться даже для обеспечения искусственного освещения для роста растений. Основными преимуществами светодиодов в этом случае являются: низкое потребление электричества и тепловыделения, а также возможность настройки необходимого спектра излучения.

kipiavp.ru

Что такое светодиод и как он работает

Доброго времени суток, сегодня мы поговорим о светодиодах, расскажем, что такое светодиод из чего он состоит, как он работает, а также будут рассмотрены все его достоинства и недостатки.

Даже если вы далеки от сферы деятельности радиоэлектроники, то вы в своей жизни не однократно встречались с применением светодиодов в повседневно окружающей вас бытовой технике. Сегодня светодиоды применяются в компьютерах, телевизорах, стиральных машинах, фонарях, брелках и многих других повседневных устройствах.

Что такое светодиод

Начнём с термина из википедии:

Светодио́д — это полупроводниковый прибор с электронно-дырочным переходом, создающий оптическое излучение при пропускании через него электрического тока в прямом направлении.

Говоря простым языком, светодиод как и обычная лампочка является источником света, который подключён к электрической сети. У светодиодов бывает разный цвет свечения, который очень часто применяется в целях индикации различного рода приборов, а также широко применяется в световом оформлении помещений.

Из чего состоит светодиод

Светодиод состоит из полупроводникового кристалла на подложке, оптической системы и корпуса с контактными выводами. Современные светодиоды практически не похожи на свои первые прототипы, первых корпусных светодиодов, которые применялись для индикации. Из чего состоит современный, мощный светодиод, вы можете увидеть ниже.

Как работает светодиод

И так, как же работает светодиод? Свечение у светодиода возникает при рекомбинации электронов и дырок в области p-n-перехода. Можно сделать вывод, что светодиоду просто необходим p-n-переход, то есть контакт двух полупроводников, которые имеют разные типы проводимости. Для этого приконтактные слои полупроводникового кристалла легируют разными примесями: по одну сторону акцепторными, по другую — донорскими.

Для того, чтобы p-n-переход стал излучать свет, ширина запрещенной зоны в активной области светодиода должна стремится к энергии квантов света в видимом диапазоне. А также, полупроводниковый кристалл в светодиоде должен содержать крайне мало дефектов, из-за которых рекомбинация происходит без излучения. Чтобы выполнялись эти условия, как правило, одного р-п-перехода в кристалле оказывается недостаточно, и производители светодиодов идут на изготовление многослойных полупроводниковых структур, которые называются гетероструктурами.

Достоинства и недостатки светодиода

В светодиоде, в отличие от ламп накаливания и люминесцентных ламп, электрический ток преобразуется непосредственно в световой поток фотонов, и теоретически это преобразование можно практически сделать без потерь, то есть с максимальной эффективностью энергозатрат. Одно из важных свойств светодиода, является его слабый нагрев корпуса, разумеется при должном теплоотводе, что делает его распространённым в применении для некоторых устройств.

А также светодиод излучает поток фотонов в узкой части спектра, из за чего излучаемый им свет чист, что в особенно ценится свето-архитектурном дизайне, а УФ (ультрафиолетовое) и ИК (инфракрасное) излучение, как правило, отсутствует.

Конструкция корпуса светодиода выполнена механически прочной и исключительно надежной. А его срок эксплуатации может достигать 100000 часов, что в 100 раз больше, чем у ламп накаливания, и приблизительно в 8 раз больше, чем у люминесцентных ламп. Ещё одним из немало важных факторов применения светодиодов, является его низковольтное потребление электро энергии, что делает его безопасным для жизни деятельности человека.

К единственному недостатку светодиода можно отнести его высокую стоимость которая в несколько раз выше обычных ламп.

Для спраки

Цвет свечения светодиода зависит исключительно от применяемого материала в полупроводнике и от легирующих примесей. Чем ближе свечение светодиода к синему цвету, тем выше энергия квантов, что значит ширина запрещенной зоны должна быть больше.

Ниже в таблице вы можете увидеть цветовые параметры светодиода.

Если вам понравилась статья, то оставляйте свои комментарии, а также вы можете подписаться на рассылку свежих новостей (справа под меню).

Как работает светодиод: принцип работы

Бизнес 25 января 2017

В переводе с английского сокращение LED дословно означает «диод, который излучает свет». Это полупроводниковое устройство, способное трансформировать электрический ток в световое излучение. Это простое приспособление, конструкция которого довольно сильно отличается от привычных нам изделий для освещения (лампы накаливания, разрядные, люминесцентные лампы и т. д.).

Как работает светодиод, будет интересно узнать каждому. Этот прибор не имеет изначально ненадежных хрупких элементов конструкции и стеклянной колбы (в отличие от других ламп). Стоимость диодов настолько мала, что ненамного отличается от батареек, которые служат их источником питания. Популярность подобных изделий объясняется рядом факторов, в том числе и их конструкцией.

История возникновения

Рассматривая вопрос, почему работают светодиоды, следует изучить историю их возникновения. Впервые подобное устройство было создано в 1962 г. ученым Н. Холоньяком. Это был монохромный диод красного свечения. Он имел ряд недостатков, но сама технология была признана перспективной.

Спустя 10 лет после создания красного диода появились зеленые и желтые разновидности. Их применяли в качестве индикаторов во многих электронных приборах. Интенсивность светового потока диодов благодаря научным разработкам постоянно возрастала. В 90-х годах был создан осветитель с эффективностью потока 1 люмен.

В 1993 году С. Накамура создал первый синий диод, который характеризовался высокой яркостью. С этого момента стало возможным создавать любой цвет спектра (в том числе белый). Технологии неустанно развивались.

При соединении синего и ультрафиолетового типа диодов получается белый люминофорный осветитель. Они стали постепенно вытеснять лампы накаливания. К 2005 году выпускались диоды с мощностью светового потока до 100 лм и даже выше. Стали изготавливать белые осветительные приборы с разными оттенками (теплые, холодные).

Устройство светодиода

Чтобы понять, как работает точечный светодиод, необходимо подробно рассмотреть его устройство. Этот осветительный прибор, по мнению представителей Ассоциации развития оптоэлектронной индустрии и департамента энергетики, в скором времени станет самым востребованным источником освещения в обычных домах, офисах, учреждениях.

Светодиод имеет основой полупроводниковый кристалл. Он пропускает электрический ток только в одну сторону. Кристалл расположен на особой подложке. Она не проводит ток. Корпус защищает кристалл от внешних воздействий. Он имеет выходы в виде контактов, а также оптическую систему.

Чтобы повысить продолжительность эксплуатации прибора, пространство между пластиковой линзой и самим кристаллом заполнили прозрачным силиконовым компонентом. Чтобы отводить избыточное тепло, применяется алюминиевая основа. Это обычное устройство современного диода. При работе он выделяет относительно небольшое количество теплоты. Это также является преимуществом прибора.

Видео по теме

Принцип работы

Рассматривая, как работает светодиод, необходимо вникнуть в основной принцип работы подобных устройств. Прибор представленного типа имеет один электронно-дырчатый переход. Это связано с разным принципом проводимости компонентов осветителя. Один полупроводник имеет излишек электронов, а другой – излишек дырок.

При помощи процесса легирования дырчатый материал обогащается носителями отрицательного заряда. Если в месте обогащения полупроводников противоположными зарядами приложить ток, получится прямое смещение. Через переход этих двух материалов побежит электричество.

При этом в корпусе диода происходит сплавление носителей зарядов с различным электрическим статусом. Когда дырки и электроны сталкиваются, выделяется определенное количество энергии. Это квант светового потока. Его называют фотоном.

Цвет светодиода

При создании диодов применяются различные полупроводниковые материалы. Это определяет цвет, который испускает при работе представленное устройство. Разные материалы способны посылать в пространство волны разной длины. Это позволяет человеческому глазу увидеть тот или иной цвет видимого спектра.

Изучая вопрос, как работает светодиод, следует рассмотреть материалы полупроводников. Раньше в подобных целях применялись фосфид галлия, тройные соединения GaAsP, AlGaAs. При этом прибор мог посылать в пространство красный, желто-зеленый световой поток.

Представленная технология ныне применяется только для индикаторных устройств. Сегодня для таких изделий используют алюминий индий-галлий (AllnGaP) и индий-нитрид галлия (InGaN). Они выдерживают довольно высокий уровень проходящего тока, высокие показатели влажности и нагрева. Возможна комбинация светодиодов разных типов.

Смешение цветов

Современные диодные ленты могут выдавать разные оттенки светового потока. Один прибор может производить монотонный цвет. При создании многокристального устройства возможно получить огромное количество различных оттенков. Подобно монитору телевизора или компьютера, диод может создать любой цвет при помощи модели RGB (расшифровывается как красный, зеленый, синий).

Это простой принцип, позволяющий понять, как работают RGB-светодиоды. При помощи этой технологии можно создавать и белое освещение. Для этого все три цвета смешиваются в равной пропорции.

Однако, помимо представленной технологии, можно получить белое свечение при соединении диода коротковолнового излучения (ультрафиолетовый, синий) вместе с желтым покрытием люминофорного типа. При комбинации фотонов желтого и синего цвета в итоге получается белое свечение.

Производство

Чтобы понять, от скольких вольт работают светодиоды, необходимо рассмотреть производство этих устройств. В первую очередь следует отметить, что приборы с матрицей типа RGB стоят дороже, чем люминоформы. Причем последние позволяют добиться освещения высокого качества.

Недостатком люминофоров является меньшая светоотдача, а также различная окраска (температура) потока. Это устройство стареет быстрее, чем светодиод. Поэтому в продажу поступают осветительные приборы обоих принципов работы. Для создания индикаторов производятся диоды с потреблением 2-4 В напряжения постоянного типа (при токе 50 мА).

Для создания полноценного освещения необходимы устройства с таким же потреблением напряжения, но более высоким уровнем тока - до 1 А. Если в одном модуле диоды подключить последовательно, суммарное напряжение будет достигать 12 или 24 В.

Усиление яркости

Рассматривая вопрос, от какого напряжения работают светодиоды, следует сказать о повышении яркости представленных устройств. Мощность таких приборов достигает 60 мВт. Если подобные диоды установить в средний по габаритам корпус, световых элементов потребуется установить 15-20 шт.

Диоды с усиленной яркостью свечения могут нести в себе мощность до 240 Вт. Чтобы обеспечить нормальную подсветку, подобных элементов потребуется 4-8 шт. В продаже представлены устройства, способные полноценно освещать помещения, наружную рекламу, витрины и т. д. Некоторые ленты создаются для выполнения подсветки средней или малой интенсивности.

Для подключения представленного оборудования применяют блоки управления соответствующей мощности. Для цветных лент возможно применять контроллеры, управляющие не только интенсивностью освещения, но и задающие оттенки и режимы работы устройства.

Управление свечением

Существует огромное количество вариантов представленного оборудования. Есть светодиоды, работающие от батареек (например, в фонариках), запитанные в стационарную сеть. Их применяют как для внутренней, так и внешней работы. В зависимости от условий применения подбирается соответствующий класс защиты диода.

Чтобы отрегулировать яркость свечения, напряжение питания не снижают. Для уменьшения интенсивности свечения применяется широтно-импульсная модуляция (ШИМ). В этом случае приобретается блок управления.

Представленный метод заключается в подаче на диод импульсно-модулированного тока. Частота сигнала при этом достигает тысяч герц. Может изменяться ширина импульсов и интервалов пауз. При этом можно управлять свечением прибора. Диод в этом случае не погаснет.

Долговечность

Диоды считаются долговечными устройствами. Это объясняется их конструкцией. Однако если не работают светодиоды на лампе, возможно, срок их эксплуатации вышел. Это можно определить по насыщенности свечения и изменению цвета.

Также специалисты отмечают, что срок эксплуатации маломощных устройств гораздо продолжительнее. Но даже в самых ярких лентах или лампах диоды гарантированно работают 20-50 тыс. часов. Так как они не имеют хрупких элементов конструкции, механические воздействия с большей вероятностью не нанесут вреда подобным осветителям.

Изучив, как работает светодиод, можно понять принцип устройства этого прибора, а также его эксплуатационные характеристики. Это оборудование считается осветителями будущего поколения.

Источник: fb.ru Автомобили Как работает термостат в автомобиле? Принцип действия

Ни один современный автомобиль не обходится без системы охлаждения. Именно она берет на себя все тепло, исходящее от двигателя при переработке горючей смеси. Поршни двигаются, смесь горит, соответственно, нужна хороша...

Автомобили "Вебасто" как работает? Принцип действия "Вебасто"

Немецкий концерн "Вебасто" является ведущим мировым производителем автомобильных климатических систем. Летом, когда на улице плюсовая температура, мало кто вспоминает о "Вебасто". Особенно актуальными продукты концерн...

Здоровье Как работает тест на беременность. Тест-полоска: принцип работы

Перед практически каждой женщиной в определенное время встает вопрос, не беременна ли она. Сейчас, чтобы узнать о том, находится ли женщина в «интересном положении», существуют специальные тесты. Каких вид...

Компьютеры Как работает процессор компьютера? Принцип работы

Практически все знают, что в компьютере главным элементом среди всех «железных» компонентов является центральный процессор. Но круг людей, которые представляют себе, как работает процессор, является весьма...

Новости и общество Как работает генератор и его принцип работы

Прежде чем начать разбираться в принципах работы любого генератора, следует понять, что же это такое. По принципу работы данный агрегат является производителем и представляет собой некую машину или устройство, которое...

Технологии Беспроводная зарядка как работает? Принцип работы

Технологии делают удобнее жизнь современного пользователя мобильных устройств в самых разных аспектах. Если до недавнего времени главные конкурентные позиции сосредотачивались в самих устройствах, то сегодня все больш...

Технологии Варистор: принцип работы, характеристики, назначение. Как работает варистор?

Варистором называются полупроводниковые резисторы, которые способны уменьшать сопротивление в 10 раз от начальной величины с помощью увеличения напряжения. Например, если резистор имеет сопротивление 1000 МОм, то с пр...

Технологии GPS как работает? Принципы работы GPS-навигатора

Сегодня мы поговорим о том, что такое GPS, как работает эта система. Уделим внимание развитию данной технологии, ее функциональным особенностям. Также обсудим, какую роль в работе системы играют интерактивные карты.

Финансы Как работает биржа? Принцип работы фондовой биржи

У всех базовых кошельков биткоина есть один существенный недостаток - они работают только с биткоином и не могут перевести его в доллары или другую валюту. Как только оборот криптовалютного рынка и цена достигли заобл...

Домашний уют Как работает кофеварка: виды, устройство и принцип работы

Приготовление кофе сегодня сложно представить без использования специальных приборов. Они имеют разное исполнение как в функциональном, так и в конструкционном отношении. Но главные отличия заключаются в том, как рабо...

monateka.com

Как работает светодиод? - видео

Как мы уже знаем, существует 3 способа получения белого света от светодиодов.

1) Смешивание цветов по технологии RGB (red, green, blue). На одной плате рядом плотно размещаются красные, голубые и зеленые светодиоды, излучение которых смешивается при прохождении через оптическую линзу. В результате смешивания получается белый свет. 2) На поверхность светодиода, излучающего в ультрафиолетовом диапазоне, наносится три люминофора, преобразующих ультрафиолетовый свет в голубой, зеленый и красный, соответственно. Отдаленно это напоминает работу люминисцентной лампы.

3) Желтый люминофор наносятся на голубой светодиод. Голубой свет, проходя через желтый люминофор приобретает белый свет. В зависимости от количества и консистенции люминофора, цвет светодиода может быть в диапазоне от 3200 до 7000 градусов кельвина (от теплого белого до голубоватого, соответственно). При этом, чем ниже температура света (чем желтее), тем ниже будет яркость светодиода. Связано это с тем, что больше света теряется при проходе через люминофор.

Рассмотрим третий вариант (самый распространенный). Производство светодиодов начинается с "выращивания" кристаллов. Подложка, сделанная из искусственного сапфира, покрывается тончайшими слоями индия, галия и алюминия. Данный процесс происходит несколько часов при высокой температуре. Из одного кристалла округлой формы (диаметром около 5 см) можно получить несколько тысяч светодиодов. Кристалл разрезается алмазными лезвиями специальным оборудованием. После чего, к светодиоду припаиваются золотые нити - контакты.

Свечение происходит на кристалле сапфира, когда в нем сталкиваются электроны и "дырки". При их столкновении выделяется некоторео количество света. При этом происходит прямое преобразование электрического тока в световое излучение. У других источников искусственного света преобразование происходит через процесс нагрева.

Подробнее о работе светодиодов и их производстве в видео ролике:

Телеканал "Санкт-Петербург". Программа "Как это работает". Журналист - ведущий: Кирилл Пищальников; операторы: Александр Чудин, Андрей Жохов, Дмитрий Емельянов; режиссер - Софья Иофа, монтаж - Андрей Алексеев, продюсеры:- Анна Агеева, Анна Тятте; редактор - Родион Чепель, руководитель проекта - Михаил Бергарт, видеоинженеры: Шамиль Фабриков, Юрий Степанов.

Светодиоды работают в более широком диапазоне температур. В последнее время они нашли применение в домашнем освешении, рекламных конструкциях и автомобильных лампах. Более подробно о производстве светодиодов в телевизионной передаче "Галилео":

Galileo: Как устроен и работает светодиод? В чем его преимущество перед обычными лампами?

А как же устроено большинство светодиодных ламп? Не достаточно же одних светодиодов. Самое опасное для светодиодов - это повышенный ток. Для того, чтобы светодиоды не выходили из строя, в лампах обязательно устанавливают сопротивление повышающий преобразователь с ограничением по току. Как собрать это устройство, какие детали для этого необходимы? - смотрите в следующем ролике...

ChipiDip: Драйвер управления белыми светодиодами. Сделай сам

Для тех, кто хочет попробовать сделать светодиодную лампу своими руками, необходимо рассчитать характеристики используемых резисторов. Данный видео ролик дает подробное представление о том, как правильно произвести расчет при подключении к повышенному напряжению (12 вольт). При этом учитываются такие характеристики, потребляемый светодиодом ток, коэффицент надежности светодиода, падение напряжения на светодиоде и существующее напряжение.

ChipiDip: Расчет резистора и его мощности для одного светодиода.

Спасибо за внимание!

www.diodmag.ru

принцип работы, устройство и особенности :: SYL.ru

Многие потребители хотят больше узнать об устройстве светодиодов, принципе работы этих электрических приборов, а также их технологических особенностях. Это связано с популяризацией LED-освещения в целом. Такие элементы представляют собой полупроводниковые изделия с электронно-дырочным переходом, позволяющим формировать оптическое излучение.

Как появилась специфическая светотехника?

Прежде чем рассмотреть принцип работы светодиодов, предлагается изучить информацию о том, каким образом они были созданы. Самое первое сообщение о возможности излучения света посредством твердотельного диода принадлежит одному британскому экспериментатору. Он сделал его еще в 1907 году, когда описал процесс электролюминесценции.

Эксперименты повторно проводились и в российской лаборатории, но тогда им не придали особого значения. В 1961 году первая светодиодная технология была запатентована сотрудниками американской компании. С тех пор процессы разработки совершенствовались. И через какое-то время удалось выпустить элемент высокой яркости для использования в телекоммуникационной сфере.

Об основных физических свойствах

Чтобы понять принцип работы светодиода, необходимо понимать, что каждый элемент – это полупроводниковый диод, преобразовывающий электроэнергию непосредственно в световое излучение. Когда по нему проходит прямой ток, осуществляется перенос электронов в конкретную область. В процессе перемещения происходит переход на другой энергетический уровень с выделением большого количества светового излучения.

Чтобы получить различные цветовые эффекты, в полупроводниковый материал внедряются активирующие вещества. Чаще всего применяется монохроматическое излучение. При таком варианте для каждого диода используется определенная длина волны. Цветовая гамма свечения может быть управляемой.

Наиболее важные особенности

Рассматривая подробное устройство и принцип работы светодиода, нельзя не отметить некоторые особенности. Излучение приборов находится в прямой зависимости от угла направленности, который зависит от конструкции. Определенное влияние на интенсивность излучения оказывают:

материал, применяющийся непосредственно для защиты кристалла;
установленная линза.

Полупроводниковый прибор способен выделять не только узконаправленный, но и рассеянный свет. Температурный режим внешней среды может оказывать влияние на свойства светодиодов. От него зависит их яркость. При повышении температуры свечение становится тусклее, а при понижении – ярче. В связи с этим сфера эксплуатации имеет особое значение.

Высокие требования предъявляются к продукции, предназначенной для наружного применения. Она должна исправно функционировать при значительных колебаниях температур. Яркость света в ходе эксплуатации не должна заметно изменяться. Современные решения позволяют обеспечить нормальное свечение, независимо от температуры окружающей среды.

Принцип работы светодиода основывается на высокой скорости действия. Излучение появляется в течение нескольких секунд после прямого воздействия электрического тока непосредственно на полупроводник. Изготавливаемые приборы могут иметь технологические отличия, от которых будет зависеть сфера применения.

Светодиоды типа DIP

Полупроводниковые элементы данной категории относятся к слаботочным изделиям, поэтому они в основном применяются для дополнительной подсветки. Обычно они устанавливаются в качестве индикаторов или основных источников в гирляндах. С появлением более совершенных технологий их производство существенно сократилось.

Принцип работы светодиода малой мощности сравнительно прост. В качестве основы выступает корпус, имеющий цилиндрическую форму. Он изготавливается из эпоксидной смолы. Во внутренней части находятся специальные выводы, вставленные в печатную плату. Закругленный цилиндр позволяет создать направленный световой поток.

Излучающий элемент в виде кристалла размещен на катоде, который напоминает небольшой флажок. Он при помощи сверхтонкого провода соединен с анодом. Встречаются изделия сразу с двумя или тремя кристаллами, имеющими разные цвета. При необходимости в корпус внедряется управляющий чип, необходимый для контроля над свечением.

Для наращивания уровня светового потока в таких светодиодах начали делать четыре вывода вместо двух. Однако при таком варианте нагрев кристалла значительно увеличился, что привело к ограничению возможной сферы применения.

Светодиоды типа SMD

Такие элементы имеют более широкое назначение, что связано с основными характеристиками. Принцип работы светодиодов данного типа позволяет организовывать освещение различных форматов. Полупроводниковые приборы с фиксированной печатной платой имеют компактные габариты, благодаря чему они могут использоваться даже в самых маленьких светильниках.

Базовая часть корпуса, на которую фиксируется кристалл, обладает высокой теплопроводностью, поэтому отвод тепла производится эффективно. Обычно между линзой и основным элементом укладывается слой люминофора, предоставляющий возможность нейтрализовать ультрафиолет, а также задать определенную цветовую температуру. В изделиях с рассеянным излучением линза не устанавливается. Сам элемент по форме напоминает параллелепипед.

Светодиоды типа COB

Подобные элементы начали использоваться для лампочек и фонарей с мощным светодиодом. Принцип работы изделий остается тем же, но к алюминиевой основе в данном случае крепятся десятки кристаллов при помощи диэлектрического клеевого состава. Полученная матрица обрабатывается одним слоем люминофора, в результате чего образуется световой источник с равномерным распределением основного потока.

Одной из разновидностей технологии является вариант с распределением большого количества кристаллов по стеклянной поверхности. По этой схеме изготавливаются филаментные лампы, у которых в качестве базового источника выступает центральный стержень из стекла, покрытый мелкими светодиодами и обработанный люминофором.

Технология RGB

Принцип работы RGB-светодиода основывается на оптическом эффекте, позволяющем получить разнообразные цветовые оттенки в результате смешения трех основных компонентов палитры. На одной матрице установлены сразу три кристалла. Для адаптации к различным условиям существует несколько модификаций изделий. Они изготавливаются с общим катодом или анодом, а иногда и без таковых (с шестью основными выводами).

Чаще всего световая технология используется для оформления рекламных щитов, декорирования строений, обрамления мостов, памятников архитектуры и других конструкций. Принцип работы многоцветного светодиода идентичен. Однако конструктивные особенности увеличивают конечную стоимость изделий и усложняют схему подсоединения к электрической сети.

Основные технические характеристики

Существует несколько параметров, характеризующих светодиоды.

Яркость выражается в единицах силы света. Она пропорциональна величине проходящего через полупроводниковый элемент электрического тока. С увеличением напряжения повышается уровень яркости.
Сила тока может быть пульсирующей или постоянной. Она может колебаться в широком диапазоне. Индикаторные приборы могут иметь силу тока всего 20 мА, а одноваттные аналоги – 300-400 мА.
Длина волны оказывает влияние на цветовую гамму. Ее измерения производятся в нанометрах. Границы волны сопоставляются с базовыми компонентами палитры необходимым образом.

Цветовая гамма испускаемого излучения меняется при введении в полупроводниковый материал химически активных веществ.

Принцип работы драйвера для светодиодов

Для получения стабилизированного тока применяется специальное устройство, которое выбирается с учетом следующих параметров:

определенной мощности;
напряжения непосредственно на выходе;
номинального тока.

Устанавливаемые драйверы могут быть линейными или импульсными. Первые из них призваны обеспечивать плавную стабилизацию электрического тока при изменчивом напряжении на входе. Импульсные приборы формируют в выходном канале высокочастотные толчки. Они отличаются высоким коэффициентом полезного действия.

Существуют еще диммируемые драйверы, предоставляющие возможность настраивать яркость свечения светодиодов. Днем интенсивность излучения можно несколько уменьшить, благодаря чему удастся экономить ресурс полупроводниковых изделий и электрическую энергию.

Интересующие вопросы

Теперь принцип работы светодиодов стал понятен, однако многие пользователи задают различные вопросы по этой теме.

Какие параметры влияют на срок службы полупроводникового прибора? Есть утверждение, что светодиоды долговечны, но это не совсем так. При высокой силе тока в процессе эксплуатации увеличивается температура, поэтому более мощные устройства быстрее выходят из строя.
Ухудшается ли цветовая передача светодиодов со временем? При длительной эксплуатации приборов происходит определенное изменение оттенка, но в настоящее время не существует каких-либо стандартов, позволяющих выразить это в количественном отношении.
Не являются ли устройства вредными для человеческого глаза? Какие-либо сведения о негативном воздействии полупроводниковых элементов на данный момент времени отсутствуют.
Почему необходимо стабилизировать электрический ток, проходящий через LED-устройство? Даже небольшие изменения напряжения способны привести к колебаниям яркости.
Каким образом можно получить белый свет? Есть три основных варианта. Первый из них предполагает смешение компонентов палитры с применением технологии RGB. Второй вариант подразумевает нанесение три люминофора непосредственно на поверхность полупроводникового прибора, излучающего поток света в ультрафиолетовом диапазоне. В третьем способе люминофор наносится на голубой элемент.

В качестве заключения

В рамках статьи удалось подробно рассмотреть принцип работы светодиода. Для «чайников» (людей, не разбирающихся в современных технологиях LED) она станет, пожалуй, ценным пособием. В ней собрана наиболее полная информация, касающаяся устройства и функционирования современных осветительных систем, пользующихся высокой популярностью.

<<	<	Ноябрь 2013			>	>>
Пн	Вт	Ср	Чт	Пт	Сб	Вс
				1	2	3
4	5	6	7	8	9	10
11	12	13	14	15	16	17
18	19	20	21	22	23	24
25	26	27	28	29	30