כדי להבין מה זה נורית LED, ראשית עליכם להבין את ייעודו המקובל, המוצג באנגלית כ- LED. בתרגום, משמעות הדבר היא פשוטו כמשמעו "פליטה של נוריות נוריות קטנות." מבחינה טכנית, מדובר במכשירים מוליכים למחצה שממירים זרם חשמלי לקרינת אור גלויה. מוצר פשוט זה במראהו ובמכשירו שונה באופן ניכר ממכשירי תאורה אופייניים: מנורות ליבון וכדומה.
היסטוריה של התרחשות
קל יותר להבין את המכשיר ואת עיקרון הפעולה של פולטי LED אם אתה מכיר את הרקע להתרחשותם. מוצר מקרין זה נולד לראשונה בשנת 1962 בצורה של דיודה אדומה מונוכרומית. למרות מספר חסרונות, טכנולוגיית הייצור שלה הוכרה כמבטיחה. עשור לאחר הדגמת הדגימה האדומה הוצגו נוריות LED ירוקות וצהובות לקהל הרחב. בגלל התשואה הנמוכה, מוצרים אלה שימשו בעיקר בתוך הבית כאינדיקטורים בלוחות הקדמיים של מכשירים אלקטרוניים ביתיים.
עם הזמן עוצמת הזוהר התגברה מספר פעמים, ובשנות ה -90 של המאה הקודמת ניתן היה ליצור דגימה עם שטף זוהר השווה לומן לומן. בשנת 1993, המהנדס היפני ש. נקאמורה יצר את הדיודה הכחולה הראשונה בהיסטוריה, הכוללת רמה גבוהה של בהירות. מאותו רגע המפתחים שלהם למדו להשיג כל צבע בספקטרום הנראה לעין, כולל לבן.
בשל המאפיינים המדהימים של מוצרי LED הם הפכו עם הזמן למתחרה רציני בנורות ליבון המוכרות לרבים.
מאז 2005, התעשייה שולטת בייצור של נוריות LED לבנות עם שטף זוהר של עד 100 ל"מ ומעלה. בנוסף, למדנו כיצד ליצור אלמנטים תאורה בגווני לבן שונים ("חמים", "קרים" וזוהרים אחרים).
התקן והעקרון של היווצרות קרינה
כדי להבין כיצד מסודרים הלד, ראשית כל, יש לקחת בחשבון מספר נקודות ביחס לעיצובו:
- הבסיס של אלמנט ה- LED הוא גביש מוליך למחצה, המעביר זרם רק בכיוון אחד;
- מכשיר ה- LED הקלאסי מניח נוכחות של מצע מבודד;
- מארז הזכוכית של הדיודה מגן באופן אמין על הקריסטל מפני השפעות חיצוניות ובו בזמן הוא יסוד פיזור;
- בגב התיק ישנם שני קשרים אליהם מסופק הכוח החשמלי של הנורית.
כדי להגדיל את זמן התגובה של המכשיר הפולט, המרווח בין עדשת הפיזור לגביש עצמו מלא בתרכובת סיליקון שקופה.
במבנה של כמה נוריות לד מסופק מצע אלומיניום מיוחד, המהווה את בסיס המכשיר ובמקביל מסיר ממנו עודף חום.
קל יותר להבין את עקרון הפעולה של הלד על ידי בחינת צומת המוליכים למחצה, אותם מכנים אנשי מקצוע המעבר לחור האלקטרונים. שמו נקשר לאופי השונה של המנשאים העיקריים בשכבת הגבול של שני מבנים. במוליך למחצה אחד יש עודף אלקטרונים בגבול המגע, ובחומר הסמוך אליו ישנם חורים עודפים. בתהליך הייצור של צומת המוליכים למחצה הם חודרים לשכבה הסמוכה ויוצרים מחסום פוטנציאלי המונע את הטיה הפוכה שלהם.המתח הישיר על הלד במהלך פעולתו תלוי ברוחב המעבר.
כאשר פוטנציאל של קוטביות נתון וערך שנוצר על ידי מקור זרם ישיר מסופק לדיודה, ניתן להזיז את המעבר לכיוון הרצוי. זה יביא לפתיחתו ולהופעת זרימה נגדית של חלקיקים טעונים בניגוד. כאשר הם מתנגשים בגבולות המעבר, נפלטים כמות של אנרגיית אור - פוטונים. בהתאם לקצב החזרה של פולסים אלו, הקרינה מקבלת צבע מסוים.
מה קובע את צבע הנורית
בייצור נוריות LED משתמשים בסוגים שונים של חומרים מוליכים למחצה, כאשר הבחירה בהם קובעת את גוון הצבעים הנפלט על ידם.
היכולת להבחין בצבע היא תכונה מולדת של העין האנושית, המסוגלת לתפוס את מדרגותיה בדיוק רב. זה קשור בל יינתק עם אורך הגל של קרינת הקוונטים הנישאים על ידי גלים אלקטרומגנטיים בתדר מסוים. במקרה זה נוצרים פולסי אור בגבול המעבר המוליכים למחצה של ה- LED.
כאשר חקרו את תכונותיהם של מוליכים למחצה שונים בשלב מוקדם של המחקר שלהם, מדענים זיהו חומרים כמו גליום פוספיד, כמו גם תרכובות טרנסיות AlGaAs ו- GaAsP. בעת השימוש בהם ניתן היה להשיג קרינה אדומה וצהובה-ירוקה. כיום, על מנת לקבל שילובי צבעים שונים, משתמשים בשילובים מורכבים יותר של אלומיניום עם אינדיום וגליום (AllnGaP) או גליום אינדיום ניטריד (InGaN). מוליכים למחצה אלה מסוגלים לעמוד בזרמים משמעותיים, המאפשרים להם לקבל תפוקת אור גבוהה.
טכניקת ערבוב צבעים
קלטות דיודה מודרניות ואשכולות מודולריות LED מסוגלות להעניק גוונים שונים בטווח האור. בהתחשב בכך שמעבר אחד יוצר קרינה מונוכרומית, יידרש התקן רב-שבב ליצירת זוהר רב-צבעוני. מוצר מורכב זה עובד כמו צג מחשב, עליו ניתן לקבל כמעט כל גוון (לשם כך משתמשים במודול RGB מיוחד).
באמצעות עיקרון זה של היווצרות צל ניתן היה להשיג זוהר לבן, הנמצא בשימוש נרחב בזרקורי LED למשל. לשם כך, כל שלושת צבעי המקור או הבסיס היו מעורבים בפרופורציות שוות.
אפשר גם להשיג אותו על ידי שילוב של מבני דיודה של קרינה אולטרה סגולה או כחולה עם ציפוי מסוג זרחן צהוב.
תכונות של נוריות ייצור
כדי להבין כיצד מיוצרים נוריות LED, יהיה עליכם להכיר את התכונות המבניות מבחינת הטכנולוגיות בהן נעשה שימוש בייצור. לפיכך, כאשר בוחנים את פרטי הייצור שלהם, נלקחים בעיקר בחשבון הנקודות הבאות:
- שיטה ספציפית ליצירת צבע הקרינה (מטריקס או זרחן);
- לכמה וולט נורות ה- LED מיועדות, ואיזה גודל זרם הם יכולים לעמוד;
- איזו טכנולוגיה מאפשרת לך להשיג את האיכות הטובה ביותר של הזוהר והיא זולה יותר.
יצירת שבבים במעגל מטריצה תעלה ליצרן יותר, שמשתלם בקרינה באיכות גבוהה. החסרונות של זרחן כוללים תפוקת אור נמוכה, כמו גם קרינת צבע לא טהורה. בנוסף, יש להם משאב עבודה קטן יותר ולעתים קרובות הם נכשלים.
בייצור דיודות אינדיקטור פשוטות עם מתח ישיר של 2-4 וולט מחושב המעבר שלהן לזרמים קטנים (עד 50 mA). כדי ליצור מכשירי תאורה ברמה גבוהה ומעגלי גשר לד, יידרשו מכשירים עם מחוון זרם גדול (עד אמפר 1). אם במודול אחד הדיודות מחוברות בסדרה, המתח הכולל בצמתים שלהן מגיע ל 12 או אפילו 24 וולט.בייצור מוצרים, פלוס כל LED מסומן בצורה מיוחדת (מיוצר מדף קטן על הרגל המקבילה).
טווחי וניהול זוהר
בשל מגוון השינויים, מוצרי LED נמצאים בשימוש נרחב בתחומים שונים:
- בייצור מנורות חסכוניות באנרגיה המותקנות בנברשת טיפוסית, למשל, או בתוך פמוט קיר רגיל;
- לשימוש כמאירים בפנסים מיניאטוריים נפוצים, כמו גם במבנים גדולים יותר כמו "פנסי תייר לקמפינג";
- במידת הצורך, תאורה דקורטיבית של חדרים בצורת סרטים ארוכים בצבעים שונים.
השימוש בהם נובע ממידת ההתנגדות של המכשיר לגורמים אקלימיים, המוערכים לפי סוג הגנת המוצר. בהתאם לעיצוב, הם משמשים רק בתוך הבית או מסוגלים לעבוד בשטחים פתוחים (כעיצוב שלטי חוצות או גשם לד, בפרט).
אתה יכול לשלוט על רמת הזוהר במנורה או נברשת רגילה בדרכים שונות. לשם כך, לרוב משתמשים במעגלים אלקטרוניים מיוחדים לצורך אפנון המשרעת ופרמטרים אחרים של פולסי אור. לנוחיות העבודה עם ציוד ביתי, מודול כזה נעשה בצורת לוח בקרה טיפוסי.
