U ovom biltenu nastojat ćemo u potpunosti opisati princip rada LED-a svih vrsta dostupnih u prirodi do danas. Razmotrite opći LED uređaj i shvatite kako izlaze svjetleće diode različitih boja.
Načelo rada
Vjerojatno svaka osoba zna da je princip LED-a njegov "sjaj" kada je spojen na izvor napajanja. Međutim, zašto se to postiže? Pogledajmo pobliže ovaj problem.
Kako bi se stvorio vidljivi svjetlosni tok, dizajn LED-a podrazumijeva postojanje dva poluvodiča, od kojih jedan u svom sastavu treba sadržavati slobodne elektrone, a drugi - "rupe".
Dakle, između poluvodiča dolazi do "P-N" prijelaza, u kojem elektroni iz donora prolaze u drugi poluvodič (primaoca) i zauzimaju slobodne rupe otpuštanjem fotona. Ta se reakcija odvija samo u prisutnosti izvora istosmjerne struje.
Princip djelovanja je rastavljen, ali zašto se taj proces odvija? Da biste to učinili, uzmite u obzir konstruktivnu osobinu LED-a.
Kako je LED dioda postavljena
Bez obzira na model LED (SOV, OLED, SMD, itd.) Oni se sastoje od sljedećih elemenata:
- Anoda (opskrba kristala pozitivnim poluvalom);
- Katoda (dovod negativnih poluvalova istosmjerne struje u kristal poluvodiča);
- reflektor (refleksija svjetlosnog toka na difuzoru);
- Čip ili kristalni poluvodič (zračenjesvjetlosni tok zbog "P-N" prijelaza);
- Raspršivač (povećanje kuta odsjaja LED-a).
Sada se upoznajmo s načinima dobivanja različitih boja.
Dobivanje LED dioda određene boje
Ranije smo rastavili princip rada LED-a i utvrdili da se svjetlosni tok stvara kada se u poluvodiču javi "P-N" prijelaz s emisijom fotona vidljivim ljudskom oku. Međutim, kako možete dobiti drugačiji LED diode? Postoji nekoliko mogućnosti za to. Razmotrite svaku od njih.
premaz s luminoforom
Ova tehnologija omogućuje vam dobivanje gotovo svih boja, ali se najčešće koristi za izradu bijelih LED dioda. Za nju koristite poseban reagens - luminophor, prekriven crvenom ili plavom LED lampicom. Nakon obrade, plava svjetlosna dioda počinje sjati bijelom bojom.
RGB - tehnologija
Sličan tip uređaja može emitirati bilo koju nijansu svjetlosnog spektra zbog uporabe 3 LED diode u jednom kristalu: crvene, zelene i plave. Ovisno o intenzitetu sjaja svakog od njih, svjetlost se mijenja.
Primjena raznih nečistoća i različitih poluvodiča
Zbog te tehnologije, valna duljina zračenog svjetlosnog toka u prijelaznoj zoni "P-N" se mijenja. I kao što znate, ovisno o valnoj duljini, mijenja se njegova boja. Još jasnije to se može vidjeti na sljedećoj fotografiji:
Sada idemoRazmotrimo sljedeće pitanje: koje električne karakteristike imaju te uređaje i što je potrebno za njihov pouzdan rad.
električne karakteristike
LED diode su uređaji koji emitiraju svjetlosni tok kada prolaze kroz stabilizirani konstantni napon male vrijednosti (3-5V). Stvaranjem razlike potencijala na anodi i katodi u kristalu postoji električna struja koja stvara svjetlosni tok.
Za punu učinkovitost LED-a, trenutna vrijednost treba biti na razini od 20-25 mA. Međutim, za LED-ove velike snage trenutna potrošnja može doseći 1.400 mA.
S povećanjem napona napajanja struja se povećava eksponentom. To znači da se uz lagani skok napona napajanja struja povećava opetovano, što može dovesti do porasta temperature i kvara svjetleće diode (pročitajte kako provjeriti LED). Zbog toga se izvor konstantnog napona mora stabilizirati uz pomoć posebnih mikro-krugova.
Sada razmotrite glavne vrste LED-a, njihove prednosti i nedostatke.
LED indikatorski (DIP) uređaj
Ova vrsta LED-a je "pionir" u području LED tehnologije. Namijenjeni su industriji kao pokazatelji.
Sastoje se od tijela trećeg ili petog milimetra, anode, katode, kristala, zlatnog (u proračunskim varijantama bakrenog) vodiča, koji spaja anodu s kristalom i difuzorom.
U praksi se vrlo rijetko koriste, jer imaju brojnedostaci:
- velika veličina;
- mali kut osvjetljenja (do 1200);
- niska kvaliteta kristala (pri dugom radu, svjetlost zračenja pada na 70%);
- slabi svjetlosni tok zbog niskog protoka kristala (do 20 mA).
Kako se ugrađuje snažna LED dioda
Snažne svjetleće diode (na primjer čvrsta stijenka) projektirane su tako da stvaraju intenzivan svjetlosni tok kroz prolaz kroz veliki strujni kristal (do 1400 mA).
Na kristalu se stvara velika količina topline koja je, uz pomoć aluminijskog radijatora, odvojena od kristala poluvodiča. Također, ovaj radijator služi kao reflektor za povećanje svjetlosnog toka.
Za pouzdani rad snažnih LED dioda potrebno je u shemi imati posebnog pogonitelja projektiranog za prolaz velikog protoka elektrona, koji bi, osim stabilizacije napona, trebao ograničiti struju koja odgovara nazivnom pogonu uređaja.
Uređaj za svjetlosne diode s filamentima
LED diode tipa vlakna izumljene su početkom 2008. godine. Međutim, vrhunac njihove popularnosti pada na 2014-2016. Postali su popularni kod dizajnera, budući da su podsjećali na obične žarulje sa žarnom niti i trošili minimalnu količinu električne energije. Preporučujemo čitanje zanimljivog članka o žaruljama s vlaknima.
konstrukcija
LED diode od filamenta su uređaji koji se sastoje od safirnog ili običnog stakla promjera ne više od 1,5 mm i spojenih poluvodičkih kristala (28 komada)dosljedno na izoliranoj podlozi.
Ove LED diode stavljaju se u posebnu tikvicu presvučenu fosforom, koja vam omogućuje dobivanje bilo koje boje. Glavna prednost LED uređaja razvijenih ovom tehnologijom je sjajni kut, koji doseže 3600.
Diode koje emitiraju svjetlo uključuju neke izvore u klasi COB (vidi odjeljak dolje), budući da se kristali uzgajaju na staklu ili safiru sličnom tehnologijom.
Uređaj i princip rada COB LED
SOP tehnologija ili Chip-On-Board jedan je od suvremenih dostignuća u području elektronike, koji se sastoji od postavljanja velikog broja poluvodičkih kristala pomoću dielektričnog ljepila na aluminijskoj podlozi. Također, proizvodnja LED-a ovog tipa moguća je na staklenoj matrici (COG), ali je princip njihovog rada isti.
Nastala matrica je prekrivena fosforom. Kao rezultat, moguće je postići ravnomjerni sjaj COB svjetlosnih dioda bilo koje boje u cijelom području. Ovi uređaji su naširoko koristi u razvoju televizora, prijenosnih računala i tableta.
Načelo rada
Unatoč činjenici da LED diode Cov imaju specifično ime, načelo njegovog djelovanja potpuno je analogno uobičajenoj svjetlosnoj diodi razvijenoj 1962. godine. Kada struja prolazi kroz kristale poluvodiča, dolazi do "P-N" prijelaza i kao rezultat - svjetlosnog toka.
Posebnost ove vrste uređaja je prisutnost velikog broja kristala, što vam omogućuje da dobijete višeintenzivan svjetlosni tok.
Princip rada uređaja OLED organske svjetleće diode
Najnovije postignuće na području proizvodnje je OLED tehnologija. To vam omogućuje da proizvodite high-tech TV s tankim zaslonom, minijaturnim pametnim telefonima, tabletima i mnogim drugim uređajima bez kojih se ne može raditi bez modernog društva.
OLED uređaj
LED OLED diode sastoje se od:
- anoda načinjena od smjese indijskog kositrovog oksida;
- obloga od folije, stakla ili plastike;
- aluminijsku ili kalcijevu katodu;
- emitira sloj na bazi polimera;
- vodljivi sloj organskih tvari.
Kako funkcionira ova tehnologija?
Princip rada OLED-a sličan je LED-u SOV-a, SMD-a i DIP-a i sastoji se u formiranju "P-N" prijelaza u poluvodičima. Međutim, razlikovna značajka OLED tehnologije je uporaba posebnih polimera koji se sastoje od sloja koji emitira svjetlost, čime se povećava vijek trajanja LED-a, svjetlosni tok vidljivog spektra i kut osvjetljenja.
pogodnosti
- minimalna veličina;
- niska potrošnja energije;
- ravnomjerno osvjetljenje cijelog područja;
- dugi vijek trajanja;
- povećani životni vijek;
- široki kut osvjetljenja (do 2700);
- niska cijena.
Pregledali smo glavne vrste LED dioda koje se koriste u suvremenom svijetu, ali zajedno s njima, korejski znanstvenici išli su dalje i razvijali vlakna na bazi LED-a, koja bi, prema njihovim obećanjima, zamijenila sve zastarjele vrste uređaja.Razmotrimo što oni predstavljaju.
LED uređaj i princip na temelju vlakana
Za proizvodnju LED dioda ove niše, niti tereftalata od polietilena obrađuju se PEDOT otopinom: PSS polistiren sulfonatom. Nakon obrade, nit budućeg LED-a osuši se na temperaturi od 1300 ° C.
Nakon toga, obradak se obrađuje posebnim polimerima poli (p-fenilenvinilen) polimera pomoću OLED tehnologije, a dobivena vlakna su presvučena tankim slojem suspenzije litij aluminij fluorida.
Zaključci
Pregledali smo glavne vrste LED dioda, koje možete vidjeti kako postoji veliki broj. Međutim, prema principu rada, svi su isti.
Također se može reći da je zahvaljujući upotrebi modernih materijala i proizvodnih tehnologija moguće postići visoke tehničke pokazatelje i pouzdanije i dugotrajnije djelovanje LED-a.
Za jasnoću, preporučujemo da gledate video u kojem ćete se upoznati s dizajnom LED-a:
