В този бюлетин ще се опитаме изцяло да опишем принципа на действие на светодиодите от всички сортове, налични в природата до момента. Обърнете внимание на общото светодиодно устройство и разберете как излизат светодиодите от различни цветове.
Принцип на работа
Вероятно всеки човек знае, че принципът на светодиода е неговия "блясък", когато е свързан към източник на енергия. Но защо се постига това? Нека погледнем отблизо този въпрос.
За да се създаде видим светлинен поток, конструкцията на светодиода предполага наличието на два полупроводника, единият от които в състава му трябва да съдържа свободни електрони, а другият - „дупки“.
По такъв начин между полупроводниците се появява преход „P-N“, при който електрони от донора преминават в друг полупроводник (получател) и заемат свободни дупки с освобождаването на фотони. Тази реакция протича само при наличие на източник на постоянен ток.
Принципът на действие е разглобен, но защо се осъществява този процес? За да направите това, вземете под внимание конструктивната характеристика на светодиода.
Как е разположен светодиодът
Независимо от модела на светодиода (SOV, OLED, SMD и др.) Те се състоят от следните елементи:
- Анод (подаване на половин вълна към кристал);
- Катод (подаване на отрицателни полу-вълни на постоянен ток към кристал на полупроводник);
- рефлектор (отражение на светлинния поток върху дифузора);
- Чип или кристален полупроводник (радиациясветлинен поток, дължащ се на преход "P-N");
- Диспергатор (увеличаване на ъгъла на светене на светодиода).
Сега да се запознаем с начините за получаване на различни цветове.
Получаване на LED от определен цвят
Преди това разглобихме принципа на действие на светодиода и установихме, че светлинният поток се образува, когато в полупроводник с преминаване на фотони, видими за човешкото око, се появи преход "P-N". Въпреки това, как можете да получите различен LED светене? Има няколко възможности за това. Помислете за всеки от тях.
покритие с луминофор
Тази технология ви позволява да получите почти всеки цвят, но най-често се използва за производство на бели светодиоди. За нея използвайте специален реагент - луминофор, покрит с червен или син LED. След обработка синият светодиод започва да свети бяло.
RGB - технология
Подобен тип устройство може да излъчва всеки нюанс на светлинния спектър поради използването на 3 светодиода в един кристал: червен, зелен и син. В зависимост от интензивността на светенето на всеки от тях, излъчваната светлина се променя.
Прилагане на различни примеси и различни полупроводници
Поради тази технология дължината на вълната на излъчения светлинен поток в преходната зона "P-N" се променя. И както знаете, в зависимост от дължината на вълната, цветът му се променя. По-ясно това може да се види на следващата снимка:
Сега да тръгвамеНека разгледаме следния въпрос: какви електрически характеристики имат тези устройства и какво е необходимо за тяхната надеждна работа.
електрически характеристики
Светодиодите са устройства, които излъчват светлинен поток, когато преминават през стабилизирано постоянно напрежение с ниска деноминация (3-5V). Чрез създаване на потенциална разлика на анода и катода в кристала има електрически ток, който създава светлинен поток.
За пълното функциониране на светодиода, текущата стойност трябва да бъде на ниво от 20-25 mA. За светодиодите с висока мощност обаче консумацията на ток може да достигне 1400 mA.
При увеличаване на напрежението на електрозахранването, силата на тока се увеличава чрез експониране. Това означава, че с лек скок на захранващото напрежение, мощността на тока се увеличава многократно, което може да доведе до повишаване на температурата и отказ на светодиода (прочетете как да проверите светодиода). Поради тази причина източникът на постоянно напрежение трябва да се стабилизира с помощта на специални микросхеми.
Сега разгледайте основните разновидности на светодиодите, техните предимства и недостатъци.
Индикаторно LED (DIP) устройство
Този тип LED е „пионер“ в областта на LED технологията. Те са предназначени за индустрията като индикатори.
Те се състоят от 3-ти или 5-ти милиметров корпус, анод, катод, кристал, златен (в бюджетни варианти на мед) проводник, който свързва анод с кристал и диспергатор.
- голям размер;
- малък ъгъл на осветяване (до 1200);
- ниско качество на кристал (при продължителна работа, яркостта на радиация пада до 70%);
- слаб светлинен поток поради ниската пропускателна способност на кристалите (до 20 mA).
Как се изгражда мощният светодиод
Мощните светоизлъчващи диоди (например, твърдата крива) са проектирани да създават интензивен светлинен поток през прохода през голям ток кристал (до 1400 mA).
На кристала се генерира голямо количество топлина, която с помощта на алуминиев радиатор се отделя от кристала на полупроводника. Също така, този радиатор служи като рефлектор за увеличаване на светлинния поток.
За надеждна работа на мощни светодиоди е необходимо да има в схемата на специален драйвер, проектиран за преминаване на голям електронен поток, който, освен стабилизиране на напрежението, трябва да ограничи тока, съответстващ на номиналната работа на устройството.
Устройство за светещи диоди с нажежаема жичка
Светодиодите на типа спирала са изобретени в началото на 2008 г. Въпреки това, върхът на тяхната популярност пада на 2014-2016. Те станаха популярни сред дизайнерите, тъй като приличаха на обикновени лампи с нажежаема жичка и консумираха минимално количество електроенергия. Препоръчваме ви да прочетете интересна статия за електрическите крушки с нажежаема жичка.
строителство
Светодиодите с нажежаема жичка са устройства, състоящи се от сапфирен или обикновен стъклен диаметър с диаметър не повече от 1,5 mm и свързани с тях специално полупроводникови кристали (28 части)последователно върху изолиран субстрат.
Тези светодиоди се поставят в специална колба, покрита с фосфор, която ви позволява да получите всеки цвят. Основното предимство на LED устройствата, разработени по тази технология, е ъгълът на светене, който достига 3600.
Светоизлъчващите диоди включват някои източници в клас COB (вж. Раздела по-долу), тъй като кристалите се отглеждат на стъкло или сапфир по подобна технология.
Принцип на устройството и функционирането на светодиода COB
Технологията SOP или Chip-On-Board е едно от съвременните разработки в областта на електрониката, което се състои в поставянето на голям брой полупроводникови кристали с диелектрично лепило върху алуминиева основа. Също така, производството на светодиоди от този тип е възможно на стъклена матрица (COG), но принципът на тяхната работа е същият.
Получената матрица се покрива с фосфор. В резултат на това е възможно да се постигне равномерно светене на COB светлоизлъчващи диоди от всякакъв цвят в цялата област. Тези устройства се използват широко в разработването на телевизори, лаптопи и таблети.
Принцип на работа
Въпреки че светодиодите Cov имат специфично наименование, принципът на неговото функциониране е напълно аналогичен на обичайния светодиоден индикатор, разработен през 1962 г. При преминаване на ток през кристали на полупроводник се получава преход "P-N" и в резултат - светлинен поток.
Отличителна черта на този тип устройство е наличието на голям брой кристали, което ви позволява да получите повечеинтензивен светлинен поток.
Принцип на работа на OLED органичен светодиод
Последното постижение в областта на производството е технологията OLED. Тя ви позволява да произвеждате високотехнологични телевизори с тънък дисплей, миниатюрни смартфони, таблети и много други устройства, без които да се справите без модерното общество.
OLED устройство
LED OLED диоди се състоят от:
- анод, направен от смес от индиево калаен оксид;
- облицовка от фолио, стъкло или пластмаса;
- алуминиев или калциев катод;
- излъчва слой на базата на полимер;
- проводим слой от органични вещества.
Как работи тази технология?
Принципът на работа на OLED е подобен на светодиодите на SOV, SMD и DIP и се състои в образуването на преход „P-N“ в полупроводниците. Отличителната черта на технологията OLED обаче е използването на специални полимери, състоящи се от светоизлъчващ слой, който увеличава живота на светодиода, светлинния поток на видимия спектър и ъгъла на осветяване.
обезщетения
- минимален размер;
- ниска консумация на енергия;
- равномерно осветяване на цялата площ;
- дълъг живот;
- увеличена продължителност на живота;
- широк ъгъл на осветяване (до 2700);
- ниска цена.
Разгледахме основните видове светодиоди, които се използват в съвременния свят, но заедно с тях и корейските учени отидоха по-далеч и разработиха влакна на базата на светодиоди, които според обещанията им биха заменили всички остарели видове устройства.Нека разгледаме какво представляват те.
Светодиодно устройство и принцип на базата на оптични влакна
За производството на светодиоди от тази ниша нишките от терефталат от полиетилен се обработват с PEDOT разтвор: PSS полистирен сулфонат. След обработка нишката на бъдещия светодиод се изсушава при температура 1300 ° С.
След това обработваният детайл се обработва със специални полимери от поли (п-фениленвинилен) полимер, като се използва технологията OLED и получените влакна се покриват с тънък слой суспензия от литиев алуминиев флуорид.
Заключения
Разгледахме основните видове светодиоди, които можете да видите, тъй като има огромен брой. Въпреки това, според принципа на работа, те са едни и същи.
Може да се каже, че благодарение на използването на съвременни материали и производствени технологии е възможно да се постигнат високи технически показатели и по-надеждна и дълготрайна работа на светодиодите.
За по-голяма яснота ви препоръчваме да гледате видеоклип, в който ще се запознаете с дизайна на светодиода:
