Jak funguje LED: jak to funguje

Překlad z anglické zkratky LED znamená doslova "dioda, která vydává světlo". Jedná se o polovodičové zařízení schopné přeměnit elektrický proud na světelné záření. Jedná se o jednoduché zařízení, jehož konstrukce se zcela liší od běžných výrobků pro osvětlení (žárovky, výbojky, zářivky atd.).

Jak funguje LED, bude pro každého zajímavé. Toto zařízení nemá původně nespolehlivé křehké konstrukční prvky a skleněnou žárovku (na rozdíl od jiných svítidel). Náklady na diody jsou tak malé, že se moc neliší od baterií, které slouží jako zdroj energie. Popularita těchto produktů je vysvětlena řadou faktorů, včetně jejich designu.

Historie výskytu

Vzhledem k tomu, proč fungují LED diody, je třeba studovat historii jejich výskytu. Poprvé bylo takové zařízení vytvořeno v roce 1962 vědcem N. Holonyakem. Byl to monochromní červená dioda záře. Měla řadu nedostatků, ale technologie byla uznána za slibnou.

Deset let po vytvoření červené diody se objevily zelené a žluté odrůdy. Byly používány jako ukazatele v mnoha elektronických zařízeních. Intenzita světelného toku diod v důsledku vědeckého vývoje se neustále zvyšuje. V devadesátých letech byl vytvořen iluminátor s průtokovou účinností 1 lumen.

V roce 1993 S. Nakamura vytvořila první modrou diodu, která byla charakterizována vysokým jasem. Od tohoto okamžiku bylo možné vytvořit libovolné barevné spektrum (včetně bílého). Technologie se neustále rozvíjí.

Když jsou kombinovány modré a ultrafialové typy diod, získává se bílý fosforový iluminátor. Postupně začaly vytěsňovat žárovky. Do roku 2005 byly diody vyrobeny se světelným tokem až 100 lm a dokonce vyššími. Ocel začala vyrábět bílé osvětlení s různými odstíny (teplé, studené).

LED zařízení

Abychom pochopili, jak funguje bodová dioda, je třeba jej zařízení podrobně zvážit. Toto osvětlovací zařízení se podle názoru zástupců Asociace pro rozvoj optoelektronického průmyslu a oddělení energetiky brzy stane nejoblíbenějším zdrojem osvětlení v běžných domech, kancelářích, institucích.

LED dioda je založena na polovodičovém krystalu. Přenáší elektrický proud pouze v jednom směru. Křišťál je umístěn na speciálním podkladu. Nevede proud. Tělo chrání krystal před vnějšími vlivy. Má výstupy ve formě kontaktů, stejně jako optický systém.

Aby se prodloužila životnost zařízení, prostor mezi plastovou čočkou a samotným krystalem byl naplněn průhlednou silikonovou složkou. K odstranění přebytečného tepla se používá hliníková podložka. Toto je obvyklé zařízení moderní diody. Když pracuje, identifikuje poměrně malý množství tepla. To je také výhoda zařízení.

Princip činnosti

Vzhledem k tomu, jak funguje LED, je nutné pochopit základní princip provozu těchto zařízení. Zařízení předloženého typu má jeden přechod elektronů. To je způsobeno odlišným principem vodivosti komponentů iluminátoru. Jeden polovodič má nadbytek elektronů a druhý má nadměrné otvory.

Pomocí dopingu je perforovaný materiál obohacen o nosiče negativních nábojů. Pokud se v místě obohacování polovodičů s protilehlými náboji použije proud, dojde k přímému posunutí. Během přechodu těchto dvou materiálů bude probíhat elektřina.

V tomto případě je v těle diody spojeno nosiče náboje s odlišným elektrickým stavem. Když se díry a elektrony srazí, uvolní se určité množství energie. To je kvantum světelného toku. Říká se fotonu.

LED barva

Při vytváření diod se používají různé polovodičové materiály. To určuje barvu, která je při práci s přístrojem vysílána. Různé materiály mohou vysílat vlny různých vzdáleností do vesmíru. Toto umožňuje lidskému oku vidět tuto nebo tu barvu viditelného spektra.

Když zkoumáme otázku, jak funguje LED, měli bychom zvážit materiály polovodičů. Dříve byly pro tyto účely použity fosfor gallia, triple GaAsP, AlGaAs. Současně může přístroj odeslat červenou, žlutozelenou barvu světelný tok.

Současná technologie se nyní používá pouze pro indikátorová zařízení. Dnes pro tyto produkty používají hliníkový indium-gallia (AllnGaP) a indium-nitrid gallium (InGaN). Odolávají poměrně vysoké hladině průchodného proudu, vysoké vlhkosti a vytápění. Kombinace různých typů LED je možná.

Blending colors

Moderní diodové pásky mohou produkovat různé odstíny světla. Jedno zařízení může produkovat monotónní barvu. Při vytváření zařízení s více krystaly je možné získat obrovské množství různých odstínů. Stejně jako TV nebo počítačový monitor může dioda vytvářet libovolnou barvu s RGB modelem (znamená červenou, zelenou, modrou).

Jedná se o jednoduchý princip, který vám umožní pochopit, jak fungují LED diody RGB. Díky této technologii můžete vytvořit bílé osvětlení. K tomu jsou všechny tři barvy smíchány ve stejných poměrech.

Navíc k předložené technologii je možné dosáhnout bílé záře, když je spojena krátkovlnná zářičová dioda (ultrafialová, modrá) společně s povlakem žlutého fosforového typu. S kombinací fotonů žluté a modré je výsledkem bílá záře.

Výroba

Abychom pochopili, kolik LED diod funguje, je třeba zvážit výrobu těchto zařízení. Nejprve je třeba poznamenat, že zařízení s maticí typu RGB jsou dražší než luminiscenční. A druhá umožňuje dosáhnout osvětlení vysoké kvality.

Nevýhodou fosforu je nižší výkon světla, stejně jako rozdílná barva (teplota) průtoku. Toto zařízení stárne rychleji než LED. Proto jsou v prodeji osvětlovací zařízení obou principů provozu. Pro vytvoření indikátorů se vytvářejí diody se spotřebou 2-4 V konstantního napětí (při proudě 50 mA).

Pro vytvoření vysoce kvalitního osvětlení jsou vyžadována zařízení se stejnou spotřebou napětí, ale vyšší úroveň proudu je až 1 A. Pokud připojujete diody v sérii v jednom modulu, celkové napětí dosáhne 12 nebo 24 V.

Zesílení jasu

Vzhledem k tomu, na jaké napětí napájejí diody vyzařující světlo, mělo by se říci o zvýšení jasu zobrazených zařízení. Výkon těchto zařízení dosahuje 60 mW. Pokud jsou tyto diody instalovány ve středně velkém těle, musí být světlá tělesa nastavena na 15-20 ks.

Diody se zvýšeným jasem jasu mohou mít výkon až 240 wattů. K zajištění normálního podsvícení budou tyto prvky vyžadovat 4-8 kusů. V prodeji jsou zařízení, která dokáží plně osvětlit prostory, venkovní reklamu, vitríny apod. Některé pásky jsou vytvořeny pro osvětlení střední nebo nízké intenzity.

Pro připojení prezentovaného zařízení se používají řídicí jednotky s příslušným výkonem. Pro barevné pásky je možné použít regulátory, které ovládají nejen intenzitu osvětlení, ale také tóny a režimy provozu zařízení.

Ovládání záře

Existuje obrovský počet variant zařízení. Existují LED diody, které běží na bateriích (například na baterkách) a přivádějí se do stacionární sítě. Používají se jak pro vnitřní, tak pro externí práci. V závislosti na podmínkách aplikace je zvolena příslušná třída ochrany diodami.

Pro nastavení jasu zářezu není napájecí napětí sníženo. Modulace šířky impulsu (PWM) se používá ke snížení intenzity luminiscence. V tomto případě je řídící jednotka zakoupena.

Předkládaná metoda spočívá v dodávce diody s pulzně modulovaným proudem. Frekvence signálu dosahuje tisíce hertzů. Šířka impulzů a intervaly pauzy se mohou lišit. Můžete řídit zářivost přístroje. Dioda v tomto případě nevyjde.

Trvanlivost

Diody se považují za odolná zařízení. To je způsobeno jejich designem. Pokud diody na světelném zdroji nefungují, je však možné, že jejich provoz vypršel. To může být určeno saturací luminiscence a změnou barvy.

Také odborníci na vědomí, že životnost zařízení s nízkým výkonem je mnohem delší. Ale dokonce i v těch nejjasnějších stuhách nebo lampách je zaručeno, že diody budou pracovat 20 až 50 tisíc hodin. Vzhledem k tomu, že nemají křehké konstrukční prvky, jsou mechanické vlivy pravděpodobnější, že tyto zapalovače nepoškodí.

Studie, jak funguje LED, dokáže porozumět principu konstrukce přístroje i jeho charakteristikám výkonu. Toto zařízení je považováno za iluminátor budoucí generace.