Mikä on LED - yksityiskohtainen kuvaus ominaisuuksista ja tyypeistä

LEDit ovat kaikkialla: taloissa, autoissa, puhelimissa. Heidän avullaan tarjotaan gadget-näyttöjen kirkas valaistus, tuotetaan taloudellisia valaistuslähteitä. Nyt ne ovat välttämättömiä valonlähteitä. Harkitse tärkeimpien LED-tyyppien laitetta ja teknisiä ominaisuuksia.

Mikä on LED

LED (englannin sanasta Light Emitting Diode tai LED) on keinovalon puolijohdelähde, joka on valmistettu p- ja n-johtavuudesta puolijohdemateriaaleista. Käyttämällä useita tekniikoita - pinnoitus maskien kautta, etsaus, epitaksiaalinen kerrostaminen jne., saadaan p-n-liitos.

P-tyyppisessä puolijohdemateriaalissa virrankannattimet ovat "reikiä" - puolijohdekiteen atomeja, joissa ne luovat pulaa elektroneista erikoismetalleilla seostumalla. N-materiaaleissa kantajat ovat ylimääräisiä elektroneja kiteessä.

"Reikä" on käytännössä liikkumaton. Sen positiivinen varaus on yhtä suuri kuin elektronin varaus. Elektroni, "hyppäämällä" yhden atomin ulommalta kiertoradalta viereisen atomin ulommalle kiertoradalle, siirtää "reikää" vastakkaiseen suuntaan.

Toimintaperiaate tai mikä LEDissä hehkuu

Kytkemällä tietyn suuruisen ja polariteettisen vakiojännitteen p-n-liitokseen ne aiheuttavat risteyksessä sähkövirran sähkövarauksen kantajien - "reikien" - positiivisten "hiukkasten" ja elektronien - negatiivisten vastavirtauksen muodossa. Kun nämä virrat kohtaavat p-n-liitoksessa, ne yhdistyvät tai yhdistyvät. Vapaa elektroni, jolla on lisääntynyt energia, tulee "reikään", ja se katoaa.

LEDin kaavio.

Oikealla on kiteen n-puolijohdeosa, "rikastettu" vapailla elektroneilla, vasemmalla on p-puolijohdeosa positiivisilla "hiukkasilla" - "rei'illä".

Energiaa vapautuu valokvanttien muodossa. Niitä vapautuu, ts. säteilee kiteen päästä. Kvanttien virta osuu heijastimeen. Sen kiillotettu pinta heijastaa valoa oikeaan suuntaan. Erityinen pintakonfiguraatio muodostaa vaaditun valovirran suuntakuvion.

Kaavio valon saamiseksi p-n-liitoksessa.

Siirtymän tehonsyöttöjännite syötetään "+" - diodin anodille ja "-" - katodille.

Design

LEDin laite pystysuorassa osassa.

Lämmönpoistoalusta on kuvattu lilavärisenä. Harmaat trapetsit - alumiinista valmistetun rengasmaisen heijastimen heijastimen osat.Sinisessä keskellä on LED-sirukristalli, johon on kytketty kulta- tai hopeajohtimia, jotka on juotettu anodi- ja katodiliittimiin.

LEDien tyypit

LEDit ovat melko "nuoria" laitteita. Niiden lopullista luokitusta ei ole vielä kehitetty. Siksi monet tunnetut valmistajat käyttävät omia alajakojärjestelmiään.

Yhden niistä mukaan LEDit on ryhmitelty käyttötarkoituksensa mukaan seuraavasti:

1. Indikaattori.
2. Valaistus.

Ryhmänsä indikaattorit on jaettu seuraaviin tyyppeihin.

DIP-diodit

Lyhenne on johdettu sanoista Dual In-line Package tai "double in-line placement". Yleensä kotelot ovat sylintereitä, mutta on myös suuntaissärmiöitä. Alaosassa on langan aksiaalijohdot, jotka ovat yhdensuuntaisia ​​rungon pääsymmetria-akselin kanssa. Katodin lähtö on lyhyempi kuin anodi.

Näkymä piirilevyn yläpuolella olevasta DIP-LED:stä, juotos metalloituihin reikiin on näkyvissä.

Jako tyyppeihin - kotelon halkaisijan ja yläpään linssin mukaan. Halkaisijat 2-3 - 20 mm ja enemmän. Hehkuväri - mikä tahansa, useita valkoisen sävyjä.

Yksi tyypeistä - vilkkuu 2 värissä, on 3 lähtöä.

Olkihattu

Kirjaimellinen käännös on olkihattu tai bryl. Sovelletaan LEDeihin – vartalo on kuin hattu, jonka yläosa on pyöristetty.

DIP-LED:n muunnos nimeltään Straw Hat tai Straw Hat.

Eripituiset johdot näkyvät, lyhyt on katodi. Myös asennuskorkeuden rajoittimet näkyvät. Linssin alla on kristalli keltaisella fosforilla.

Super Flux Piranha

Suora käännös - superflow. Piranha - käännös venäjäksi - piranha. LEDin nimi johtui kapeiden nauhojen muodossa olevien metallijohtojen ominaisuuksista. Piirilevyn reikiin asennuksen yksinkertaistamiseksi leimauksen aikana leikattiin kulmat irti tappien päistä. Näin petokalan terävät "hampaat" muodostuivat.

Lähtöön on leimattu "olkapäät" - rajoittimet, jotka asettavat kotelon korkeuden laudan yläpuolelle. Joten kotelo avattiin ilmajäähdytystä varten alhaalta. Johtojen yläpäihin asetettiin kiteet passiivista jäähdytystä varten.

Asettamalla 2 tai 3 sirua koteloon ne lisäsivät valon virtausta. Ja diodi putosi superkirkkaiden ryhmään.

LED-tyyppinen "piranha" läpinäkyvässä kotelossa.

Näkyvissä on linssillä ”peitetty” kristalli ja asennuskorkeuden kaventuneet johdinmuotoilijat.

smd

Lyhenne sanoista Surface Mounted Device, käännetty englannista - pintaan asennettu laite. Ne näyttävät suorakaiteen muotoisilta muovi- tai keramiikkakoteloilta. Johtopäätökset - kotelon alhaalta ja sivulta tyynyjen muodossa.

Useimmiten - valaistus, mutta pienellä teholla ne voivat myös olla ilmaisin. Tehot mW (milliwatti) W. Hehku on mikä tahansa valkoisen valon väri tai sävy.

Lue myös: SMD-LED-valojen ominaisuudet

OLED

Puolijohdemetallien - piin, germaniumin, galliumarsenidin jne. - perustuvien solid-state-LED-valojen lisäksi orgaanisten yhdisteiden kalvoissa on LED-ryhmä. Niitä kutsutaan orgaanisiksi tai OLED-LEDeiksi - Organic Light Emitting Diode.

Ne myös, kuten puolijohdediodit, säteilevät valoa, mutta eivät kiinteällä rakenteella, vaan ohuilla kalvoilla. Vaikka pääsovellus löytyy yksiväristen näyttöjen kehittämisestä. Värillisten OLED-kalvojen nykyiset haitat ovat erilaiset käyttöajat eri hehkuväreillä oleville kalvoille. Tämä on vähintään noin 12-15 tuhatta tuntia.

Parannuksen jälkeen tällaisia ​​LED-valoja käytetään laajalti matkapuhelimissa, autojen ja laivojen GPS-navigaattoreissa, yötähtäimissä ja yömetsästys- ja ammuntalaitteissa jne.

Videokatsaus: QLED, OLED ja LCD (IPS) vertailu.

Säie

Vuosina 2012-2013Epätavalliset LEDit ilmestyivät, joita he kutsuivat Filamentiksi. Itse asiassa nämä ovat COB-matriiseja pitkien sylinterien muodossa, joiden halkaisija on 2-3 ja pituus 15-30 mm. Lasi- tai safiirisylinterille liimataan 28-30 sinistä kristallia, joiden välissä on muutama punainen. Ne on kytketty sarjaketjuihin ja huollettavuuden tarkistuksen jälkeen ne täytetään keltaisella loisteaineella.

Tätä filamenttimoduulien valmistustekniikkaa kutsutaan Chip-On-Glassiksi tai COG:ksi.

Valmiit COG-matriisit asetetaan tavanomaisten hehkulamppujen liittimiin, asennetaan alustaan ​​ja asetetaan lasi- tai muovipulloon. LED-valojen jäähdyttämiseksi pullo täytetään heliumilla.

Lampun teho - 2-3 - 10-12 wattia. Valovirta vastaa perinteisten LEDien valotehokkuutta 80-100 lm/W.

Tuloksena on jälkiasennettava LED-hehkulamppu. Lamppua kutsutaan usein virheellisesti LED-hehkulampuksi.

Termi retrofit tulee englannista. jälkiasennus - modernisointi tai muutos. Nämä ovat uusia valonlähteitä perinteisissä mitoissa.

Hehkulamppu LED-lamppu polttimossa "pallo".

Tehokas hehkulamppu pitkänomaisessa polttimossa.

Yllä olevat luvut ovat erilaisia ​​tehon ja valmistajien osalta LED-hehkulamput. E27-pohjaisessa lasipullossa COL-filamenttimoduulit kiinnitetään filamenttiliittimiin.

Eräänlainen PCB-tähti

Tämän tyyppisten LEDien lyhenne on johdettu englanninkielisestä lauseesta Printed Circuit Board. Hänen käännöksensä on painettu piirilevy.

PCB Star -tyyppinen diodilevy.

PCB Star -tyyppinen diodilevy. Valmistaja on amerikkalainen yritys CREE, XML-diodimalli. Keltainen suorakulmio on tehodiodin COB-matriisi.

Levy on valmistettu lämpöä hyvin johtavasta metallista, kuten alumiinista. Levykokoonpano on 6-säteen tähti.COB-LED-ryhmä on asennettu tehtaalla tähtilevyn keskelle. Levy on maalattu mustaksi tehostamaan passiivista lämmönpoistoa, jonka tehokas työvaloa lähettävä laite tuottaa.

Tehokkaat PCB Star -tyyppiset LEDit.

6 "tähteä" vasemmalla - eri tehoiset diodit ja valkoisen valon sävyt. Kaksi pohjaa ovat tehokkaampia elementtejä, joissa on suuret keltaisen loisteaineen ympyrät. Oikealla on 4 kappaleen sarake. – diodit tasomaiseen asennukseen painetun piirilevyn tyynyjen pinnalle.

Mittapiirros tehokkaasta tasomaisesta LEDistä tähtilaudalla.

Mittapiirros tehokkaasta tasomaisesta LEDistä tähtilaudalla. Rakenteen korkeus on 6,6 mm, diodin rungon halkaisija tasomaisilla johtimilla 8 mm, Star-levyn koko on 22 mm.

LED COB matriisi

Jos useita kymmeniä sinisiä puolijohdekiteitä liimataan dielektrisellä liimalla keinosafiirista tai piikiteestä valmistetulle lämpöä johtavalle alustalle, jotka on yhdistetty johtimilla sarjaan rinnakkaisiin ryhmiin ja täytetty keltaisella loisteaineella päällä, saadaan LED-moduuli. se COB-matriisi. Lyhenne on johdettu englanninkielisestä lauseesta Chip-On-Board. Se on käännetty "kristalleiksi laudalla".

LED pyöreä COB-matriisi täytetty keltaisella fosforilla. "Vanteessa" on ruskeat kosketinlevyt syöttö- ja/tai ohjauspiirien kytkemistä varten.

COB-matriiseissa käytetään pakkauksettomia LED-siruja ilman substraatteja. Majoitus on erittäin tiukka. Tämä tekniikka tuottaa merkittävän osan suuritehoisista LED-valoista, mukaan lukien satoja kiteitä. Hyvä tuuletinjäähdytteinen jäähdytyselementti, jossa käytetään joskus lämpöputkia, mahdollistaa 150-200 W tai enemmän tehon saavuttamisen yhdessä tapauksessa.Matriisi tarjoaa suunnatun virtauksen, jonka sirontakulma on 100-150 astetta tasolla 0,7 säteilymaksimista.

Tyyppiluokitus

LED-tyyppejä ovat:

• yksittäiset LEDit yhdellä suuritehoisella sirulla (COB-matriisi);
• LED-pari yhdessä paketissa - merkkidiodit, jotka vilkkuvat vuorotellen kahdessa värissä, esimerkiksi punaisena ja keltaisena;
• kolmen päävärin säteilijän tripletit tai triadit - punainen, vihreä ja sininen tai RGB: Punainen - punainen, vihreä - vihreä, sininen - sininen.

Kolmesiruinen LED SMD-pakkauksessa piirilevyn pinta-asennukseen.

Jos kolmikiteisessä LEDissä on samanvärisiä kiteitä, meillä on erittäin kirkas LED. Eri värisillä kristallivaloilla saamme RGB-kolmikon tai monivärisen ohjatun valoa lähettävän laitteen.

SMD on lyhenne englanninkielisestä ilmaisusta Surface Mounted Device, pinta-asennuslaite. Käytetään elektronisten komponenttien sijoittelun ja juottamisen automatisoimiseen piirilevyille, mm. ja LEDit. Käytetään nauhoissa, viivoissa, moduuleissa ja tavanomaisissa painetuissa piirilevyissä.

Pääväreihin kuuluu myös YB-väripari - Keltainen, keltainen ja Sininen, sininen. On muitakin väriyhdistelmiä, jotka antavat valkoisen sekoitettuna.

Tehokkaat COB-LEDit

Suurissa malleissa on kiinnitysreiät kotelon kulmissa. Pienemmät mallit juotetaan piirilevylle.

LEDien tavanomaisten ominaisuuksien lisäksi tehokkaat mallit lisäävät useita lisäparametreja:

• nimellisteho, W;
• sirun koko, mm;
• kiteen tai matriisin nimelliskäyttövirta;
• käyttöikä standardeihin L 70, L80 jne.

Pienitehoiset LEDit

Tehonkulutuksen suhteen nämä ovat LEDejä 0,05 - 0,5 W, käyttövirta - 20-60 mA (keskimääräinen teho - 0,5-3 W, virta 0,1-0,7 A, suuri - yli 3 W, virta 1 A ja enemmän) .

Rakenteellisesti pienitehoiset LEDit sisältävät useita LED-valolähettimien ryhmiä:

• SMD-koteloiden LEDit ovat tavallisia ja erittäin kirkkaita;
• DIP-diodit sylinterimäisissä koteloissa - painettujen piirilevyjen reikiin asennukseen;
• piranha-tyyppisissä koteloissa - reikiin asennettavaksi.

Pienitehoiset LEDit eri pakkauksissa.

Kuvassa LEDit ylhäältä alas:

1. Sylinterimäisissä DIP-pakkauksissa - joustavilla lankajohdoilla levyn reikiin juottamista varten.
2. Piraijatyyppisissä koteloissa ne ovat myös Superfluxia, juotetaan reikien läpi.
3. Tapauksissa, joissa on tasomaiset johdot asennettavaksi yksi- ja kaksipuolisten piirilevyjen kosketinlevyihin tai monikerroksisten levyjen "kuoppiin".

LEDien ominaisuudet

LEDit kuvataan monilla parametreilla. Niistä tärkeimmät:

• valon voimakkuus ja energiatehokkuus - Lm ja Lm / W;
• valovirran erotuskulma tasoilla 0,5 tai 0,7 astetta - tavallisille 120 - 140 astetta, indikaattorimalleille - 15 - 45 astetta;
• käytön aikana käytetty teho, W - pieni - jopa 0,5, keskikokoinen - 0,5-3, suuri - yli 3;
• käyttövirta diodin kautta, mA tai A;
• valkoisen valon väri tai sävy Värikäs lämpötila, Kelvin astetta, K - 2000-2500 K - lämmin valkoinen ja jopa 6500-9500 K - kylmä valkoinen.

Muita ominaisuuksia on, mutta niitä käytetään harvemmin. Esimerkiksi LEDin virta-jännite-ominaiskäyrä, I-V-ominaiskäyrä on risteyksen läpi kulkevan virran käyrä suhteessa siihen kohdistettuun käyttöjännitteeseen. Sitä käytetään LED-käyttötilan sähköisissä laskelmissa.

Mitat

LEDin mitat määräytyvät sen kotelon mittojen mukaan.SMD-koteloille - pituus, leveys, paksuus. Kaksi ensimmäistä arvoa on upotettu merkintään, esimerkiksi SMD2835, jossa kaksi numeroparia ovat 2,8 mm - leveys ja 3,5 mm - pituus. Kotelon paksuus on otettava diodin kuvauksesta tai passista.

Mitat SMD3528 ja SMD2835. Oikeassa alakulmassa harmaa kulma on katodia osoittava näppäin.

Sylinterimäisille DIP-diodeille tärkeitä ominaisuuksia ovat kotelon halkaisija ja sen korkeus linssin kanssa. Tässä tapauksessa on otettava huomioon johtojen pituus ja valmistajan suositukset niiden taivuttamisesta ennen asennusta.

Aallonpituus

Tällaista LEDien ominaisuutta, kuten aallonpituutta, käytetään hyvin harvoin. Kutsutaan usein hehkun väriksi.

Diodin hehkun aallonpituus mitataan nanometreinä - nm. Sitä ei aina mainita tuotteen passitiedoissa.

Nimitys ja värimerkintä

Jokaisella valmistajalla on omat LED-merkinnät. Esimerkiksi LED-merkinnässä - LED-WW-SMD5050 sen aakkos- ja numeeriset elementit puretaan:

• LED - LED;
• WW - hehkuväri Warm White - lämmin valkoinen 2700-3500 K;
• SMD - pinta-asennuspaketti;
• 5050 - rungon mitat millimetrin kymmenesosina - 5,0 × 5,0.

Muutokset lyhenteistä valkoisen valon sävyille:

• DW - Day White - valkoinen päivä (4000-5000 K);
• W - valkoinen, puhtaan valkoinen (6000-8000 K);
• CW tai WC - Cool White - kylmä valkoinen (8000-10 000 K);
• WSC - White Super Cool - erittäin kylmä valkoinen, värilämpötila 15 000 K ja tyypillinen sinertävä sävy;
• NW - Neutraali valkoinen - neutraali valkoinen - 5000 K.

LEDeillä ja väreillä on muita nimityksiä, järjestelmää ei ole vielä täysin standardoitu, joten valmistajat käyttävät erilaisia ​​​​numeerisia arvoja ja nimiä valkoisen valon sävyille.

Graafinen ja aakkosellinen kuva kaaviossa

Anodi, joka tunnetaan myös LED-valon plusna, näkyy kolmiona sähköpiireissä. Katodi (miinus) - poikittaisviiva.

AL307 LEDin ulkonäkö ja sen nimitys piirustuksissa ja kaavioissa.

Yleisesti käytetty lyhenne on latinalainen lyhenne HL.

LED-jännitetaulukko

Jotta LED tarjoaa käytön aikana kaikki sen suunnittelun ja valmistustekniikan määrittelemät ominaisuudet, se on varustettava lasketulla virtalähteellä. Aseta esimerkiksi sen anodiin ja katodiin jännite, joka on hieman suurempi kuin p-n-liitoksen tasajännite. Ylijännite tulee "sammuttaa" sarjassa mukana vastus. Vastusta kutsutaan virtaa rajoittavaksi vastukseksi. Sen tehtävänä on estää ylimääräinen virta p-n-liitoksen läpi.

LEDissä on kaksi kontaktijohtoa - anodi ja katodi, katodi on lyhyempi kuin anodi. Jos pituus on sama, niin määritellä Voit käyttää niitä sormiparistolla. Jos valoa on, edessäsi on anodi.

Pöytä. Värillisen LEDin p-n-liitoksen myötäjännite.

Lue myös: Kuinka selvittää kuinka monta volttia LED on

LEDien käyttö

LEDien valikoima laajenee jatkuvasti. Aluksi niitä käytettiin valoindikaattoreina elektronisten laitteiden päällekytkennän tai käytön piireissä.Esimerkiksi lähettimen kytkeminen päälle, tehostetun tai pienennetyn tehon vaihtaminen jne. Ne voisivat korjata automaattisen aktivoinnin esimerkiksi kutsusignaalin ilmestyessä tai huomion herättämiseksi. Käytettiin vilkkuvia tai yksivärisiä LED-valoja - punainen, keltainen, vihreä, sininen.

Pienikokoiset superkirkkaat DIP-LEDit kytkettiin sarjaan rinnakkain ja syötettiin suoraan 220 V verkosta. Sijoittamalla tällaiset sarjadiodiryhmät läpinäkyvään joustavaan PVC-putkeen ja täyttämällä ne läpinäkyvällä tiivisteaineella, saimme "joustava neon"- valoisa" kiristysside. Se voidaan asettaa uima-altaan reunalle, polun reunalle, koristella talon kattoa tai puuta puutarhassa.

Käytä joustavaa neonia.

Joustavien monikerroksisten levyjen ja pinta-asennukseen tarkoitettujen SMD-pakettien tulo on johtanut joustavien LED-nauhat.

Alun perin nämä olivat koristeellisen sisustuksen keinoja. SMD-diodien tehon kasvu ja niiden sijoittelun tiheys levylle mahdollistivat LED-nauhojen käytön ensin apu- ja sitten päävalaistukseen. Nauhojen pöly- ja kosteussuojausasteen nousu johti niiden käyttöön koristevalaistukseen ja sitten päävalaistukseen katuolosuhteissa.

Samaan aikaan kehitettiin LED-lamppuja korvaamaan hehkulamppuja lampuissa - lamppuissa, kattokruunuissa ja pöytälampuissa. Jälkiasennettavat lamput ilmestyivät - hehkulamppujen ja loisteputkien täydelliset analogit muodon, lampun koon ja syöttöjännitteen suhteen. Hehkulamppujen asteittainen korvaaminen LED-jälkiasennuksilla on alkanut. Samaan aikaan LN:n tuotanto lopetettiin - aluksi 100 W tai enemmän, sitten 75, 60 jne.

Tehokkaiden yksittäisten LEDien kehitys, erityisesti Emitter- tai PCB Star -paketissa, on edistänyt sisäänrakennetulla akulla varustettujen taskulamppujen syntymistä. Hehkun kirkkaus ja kesto yhden latausjakson jälkeen olivat useita kertoja korkeammat kuin aikaisemmissa malleissa.

LEDien erinomainen ohjattavuus elektronisilla keinoilla - ohjaimilla ja himmentimet - himmentimet, sallivat tehokkaiden kohdevalojen käytön kaupunkien ja kaupunkien katujen ja aukioiden valodynaamisessa valaistuksessa missä tahansa maassa.

Sovellus rakennusten koristevalaistukseen.

LED-nauhatyyppi RGB, RGBW ja RGBWW mahdollisti paitsi voimakkaiden valkoisen valon virtojen saamisen, myös sen valkoisen sävyn muuttamisen laajalla alueella kellertävän lämpimästä sinertäväksi ja siniseksi kylmäksi.

Uusien valonlähteiden ohjattavuus mahdollistaa niiden laajan käytön valaistussa mainonnassa - "hiipivät viivat", valonäytöt, tietonäytöt jne. Käytä näitä kirkkaita värillisiä ja valkoisia valonlähteitä julkisivumainonnassa ja katoilla - litteät ja kolmiulotteiset kirjaimet ja piirustukset, tuotenimiä, tavaramerkkikuvia ja paljon muuta.

Ja kaikki nämä mallit toimivat paljon pidempään kuin tavanomaisten lamppujen vastineet, eivätkä vaadi juuri mitään huoltoa ja kuluttavat monta kertaa vähemmän sähköä. LEDien ja valaistuslaitteiden tekniset ominaisuudet kasvavat jatkuvasti. LEDien hinta laskee ja sovellus laajenee.