Hur LED fungerar: hur det fungerar

Översatt från den engelska förkortningsdiodenbetyder "diod som avger ljus". Det är en halvledaranordning som kan omvandla elektrisk ström till ljusstrålning. Detta är en enkel apparat, vars utformning är helt annorlunda än de vanliga produkterna för belysning (glödlampor, urladdningslampor, lysrör, etc.).

Hur LED-lampan fungerar kommer att vara intressant att vetavardera. Denna enhet har inte ursprungligen opålitliga bräckliga strukturella element och en glödlampa (till skillnad från andra lampor). Kostnaden för dioder är så liten att den inte skiljer sig mycket från batterierna som fungerar som deras kraftkälla. Populariteten hos sådana produkter förklaras av ett antal faktorer, inklusive deras design.

Förekomsthistoria

Med tanke på frågan om varför lysdioderna fungerar,bör studera historien om deras förekomst. För första gången skapades en sådan apparat 1962 av forskaren N. Holonyak. Det var en monokrom rödljusdiod. Det hade ett antal brister, men själva tekniken erkändes som lovande.

Tio år efter skapandet av den röda diodenverkade gröna och gula sorter. De användes som indikatorer i många elektroniska enheter. Intensiteten av ljusflödet av dioder på grund av den vetenskapliga utvecklingen har ständigt ökat. På 90-talet skapades en illuminator med en flödeseffektivitet av 1 lumen.

1993, S. Nakamura skapade den första blå LED, som kännetecknas av hög ljusstyrka. Från det ögonblicket blev det möjligt att skapa någon färg av spektrumet (inklusive vitt). Tekniken har utvecklats obevekligt.

Vid anslutning av blå och ultraviolett typdioder erhålls en vit fosforbelysning. De började gradvis förskjuta glödlampor. Vid 2005 producerades dioder med ett ljusflöde på upp till 100 lm och ännu högre. Stål började producera vit belysning med olika nyanser (varm, kall).

LED-enhet

För att förstå hur LED-lampan fungerar,det är nödvändigt att överväga dess enhet i detalj. Denna belysningsanordning, enligt uppfattningen av företrädare för föreningen för utveckling av den optoelektroniska industrin och energiministeriet, blir snart den mest populära ljuskällan i vanliga hus, kontor, institutioner.

Lysdioden är baserad på en halvledarekristall. Den överför endast elektrisk ström i en riktning. Kristallen ligger på ett speciellt substrat. Den utför inte ström. Kroppen skyddar kristallen mot yttre påverkan. Det har utgångar i form av kontakter, såväl som ett optiskt system.

För att öka livslängdenutrymmet mellan plastlinsen och själva kristallen fylldes med en transparent silikon komponent. För att avlägsna överskottsvärme används en aluminiumbas. Detta är den vanliga enheten av en modern diod. Vid arbetet släpper det en relativt liten mängd värme. Detta är också en fördel med enheten.

Princip för verksamheten

Med tanke på hur LED fungerar, är det nödvändigtatt tränga in i grundprincipen för driften av sådana anordningar. Anordningen av den presenterade typen har en elektron-hålövergång. Detta beror på den olika konduktivitetsprincipen för belysningselementets komponenter. En halvledare har ett överskott av elektroner, och den andra har överskjutande hål.

Med hjälp av legeringsprocessen, ett holey-materialBerikad av bärarna av en negativ laddning. Om en ström appliceras på anrikningsstället för halvledare med motsatta laddningar, kommer en direkt förskjutning att resultera. Genom övergången av dessa två material kommer el att springa.

Samtidigt sker en fusion i diodkroppenbärare av avgifter med olika elektriska status. När hål och elektroner kolliderar, frigörs en viss mängd energi. Detta är kvoten av ljusflödet. Det kallas en foton.

LED färg

När du skapar dioder, olikahalvledarmaterial. Detta bestämmer vilken färg som utges när du arbetar med den presenterade enheten. Olika material kan skicka vågor av olika längder till rymden. Detta låter det mänskliga ögat se denna eller den färgen av det synliga spektret.

Studerar frågan om hur LED fungerar,överväga material av halvledare. Tidigare användes galliumfosfid, tredubbla GaAsP, AlGaAs-föreningar för sådana ändamål. Samtidigt kunde enheten skicka en röd, gulgrön ljusström in i rymden.

Nuvarande teknik används nu baraför visningsenheter. Idag för sådana produkter används aluminium indium-gallium (AllnGaP) och indium-nitrid gallium (InGaN). De klarar en ganska hög nivå av passande ström, hög luftfuktighet och uppvärmning. En kombination av olika typer av lysdioder är möjlig.

Blandning av färger

Moderna diodband kan producera olikanyanser av ljus. En enhet kan producera en monotont färg. När du skapar en multi-chip-enhet kan få en hel del olika nyanser. Som en TV eller datorskärm kan dioden skapa någon färg med RGB-modellen (står för röd, grön, blå).

Detta är en enkel princip som låter dig förstå hur RGB-LED fungerar. Med denna teknik kan du skapa vit belysning. För att göra detta blandas alla tre färger i lika stora proportioner.

Men förutom den presenterade tekniken,få en vit glöd när du ansluter en kortvågsstrålningsdiod (ultraviolett, blå) tillsammans med en gul beläggning av en fosfortyp. Med en kombination av fotoner av gult och blått, är resultatet en vit glöd.

produktion

För att förstå hur många volt arbetarLED, är det nödvändigt att överväga produktionen av dessa enheter. Först och främst bör det noteras att anordningar med en matris av RGB-typen är dyrare än luminescenter. Och det senare möjliggör uppvärmning av hög kvalitet.

Nackdelen med fosfor är en mindreljusutgång, liksom olika färg (temperatur) av flödet. Denna enhet åldras snabbare än LED. Därför är belysningsanordningar för båda operativa principerna till försäljning. För att skapa indikatorer produceras dioder med en förbrukning av 2-4 V konstant spänning (vid en ström av 50 mA).

För att skapa högkvalitativ belysning behöver duenheter med samma spänningskonsumtion, men en högre strömnivå - upp till 1 A. Om du ansluter en diod i serie kommer den totala spänningen att nå 12 eller 24 V.

Förstärkning av ljusstyrka

Med tanke på vilken typ av spänningLED-lampor fungerar, det bör sägas om att öka ljusstyrkan hos de presenterade enheterna. Effekten av sådana enheter når 60 mW. Om sådana dioder är installerade i en medelstor kropp, måste ljuselementen ställas in på 15-20 st.

Dioder med ökad ljusstyrka i ljusstyrkan kan bära inFöreställ dig en kraft på upp till 240 watt. För att ge en normal bakgrundsbelysning, kommer dessa element att kräva 4-8 delar. Till salu är apparater som helt kan belysa lokalerna, utomhusreklam, bildskärmar etc. Vissa band skapas för medellång eller lågintensiv belysning.

För att ansluta den presenterade utrustningenstyrenheter med lämplig effekt används. För färgband är det möjligt att använda kontroller som inte bara styr ljusets intensitet utan även toner och driftssätt för enheten.

Glödstyrning

Det finns ett stort antal alternativpresenterad utrustning. Det finns LED som körs på batterier (till exempel i ficklampor), matas in i ett stationärt nätverk. De används för både internt och externt arbete. Beroende på tillämpningsförhållandena väljes lämplig diodskyddsklass.

För att justera ljusets ljusstyrka reduceras matningsspänningen inte. Pulsbreddsmodulering (PWM) används för att minska luminescensintensiteten. I detta fall köps kontrollenheten.

Den presenterade metoden består i att mata till en diodpulsmodulerad ström. Signalfrekvensen når tusentals hertz. Bredden på pulserna och intervall av pauser kan variera. Du kan styra enhetens glöd. Dioden i det här fallet kommer inte att gå ut.

hållbarhet

Dioder anses vara hållbara enheter. Detta beror på deras design. Om emellertid lysdioderna på lampan inte fungerar är det möjligt att deras funktion har löpt ut. Detta kan bestämmas av mättnaden av luminescensen och färgförändringen.

Också experter noterar att livslängdenLågkraftaggregat är mycket längre. Men även i de ljusaste banden eller lamporna garanteras dioderna 20-50 tusen timmar. Eftersom de inte har sköra strukturella element, är det mer troligt att mekaniska influenser inte skadar sådana tändare.

Efter att ha studerat hur LED fungerar, kan man förstå principen för enhetens design, såväl som dess prestandaegenskaper. Denna utrustning anses vara belysningen av den framtida generationen.