For å forstå hva en LED er, må du først forstå dens allment aksepterte betegnelse, presentert på engelsk som LED. Oversatt betyr dette bokstavelig talt "avgir små lysdioder." Fra et teknisk synspunkt er de halvlederenheter som konverterer elektrisk strøm til synlig lysstråling. Dette enkleste produktet i utseende og enhet skiller seg markant fra typiske belysningsanordninger: glødelamper og lignende.
Historie om forekomst
Enheten og prinsippet om bruk av LED-sendere er lettere å forstå hvis du setter deg inn i bakgrunnen for deres forekomst. Dette strålende produktet ble først født i 1962 i form av en monokrom rød diode. Til tross for en rekke mangler, ble produksjonsteknologien anerkjent som lovende. Et tiår etter demonstrasjonen av den røde prøven ble grønne og gule lysdioder presentert for allmennheten. På grunn av den lave avkastningen ble disse produktene hovedsakelig brukt i huset som indikatorer på frontpanelene til elektroniske husholdningsapparater.
Over tid økte intensiteten til gløden flere ganger, og på 90-tallet av forrige århundre var det mulig å lage en prøve med en lysstrøm lik 1 lumen. I 1993 opprettet den japanske ingeniøren S. Nakamura den første blå dioden i historien, med et høyt lysnivå. Fra det øyeblikket lærte utviklerne deres å få hvilken som helst farge i det synlige spekteret, inkludert hvitt.
På grunn av de bemerkelsesverdige egenskapene til LED-produkter, har de over tid blitt en seriøs konkurrent til glødepærene som er kjent for mange.
Siden 2005 har industrien mestret produksjonen av hvite LED-er med en lysstrøm på opptil 100 lm eller mer. I tillegg lærte vi hvordan man lager lyselementer med forskjellige farger av hvitt (“varmt”, “kaldt” og andre glød).
Enhet og prinsipp for stråledannelse
For å forstå hvordan LED-en er arrangert, er det først og fremst nødvendig å ta hensyn til en rekke punkter angående utformingen:
- grunnlaget for LED-elementet er en halvlederkrystall, som bare fører strøm i en retning;
- den klassiske LED-enheten antar tilstedeværelsen av et isolerende underlag;
- glasskassen til dioden beskytter pålitelig krystallen mot ytre påvirkninger og er samtidig et spredningselement;
- på baksiden av saken er det to kontakter som den elektriske kraften til LED-en leveres til.
For å øke responstiden til den utsendende anordningen, er rommet mellom spredningslinsen og selve krystallen fylt med en gjennomsiktig silikonforbindelse.
I strukturen til noen lysdioder er det utstyrt et spesielt aluminiumsunderlag, som er basen til enheten og samtidig fjerner overflødig varme fra det.
Prinsippet om drift av LED er lettere å forstå ved å undersøke halvlederkrysset, som fagfolk kaller elektronhullovergangen. Navnet er assosiert med den viktigste naturen til hovedbærerne i grenselaget til to strukturer. I en halvleder er det et overskudd av elektroner ved kontaktgrensen, og i materialet ved siden av er det overskytende hull. I produksjonsprosessen av halvlederkrysset trenger de inn i det tilstøtende laget, og danner en potensiell barriere som forhindrer motsatt skjevhet.Den direkte spenningen på lysdioden under driften avhenger av bredden på overgangen.
Når et potensial av en gitt polaritet og en verdi generert av en likestrømskilde tilføres til dioden, er det mulig å forskyve overgangen i ønsket retning. Dette vil føre til åpningen og utseendet til en motstrøm av motsatt ladede partikler. Når de kolliderer ved overgangsgrensene, sendes det ut kvanta av lysenergi - fotoner. Avhengig av repetisjonshastigheten til disse pulsen, får strålingen en viss farge.
Hva bestemmer fargen på LED
I fremstillingen av lysdioder brukes forskjellige typer halvledermaterialer, hvis valg bestemmer fargeskyggen som sendes ut av dem.
Evnen til å skille farge er en medfødt egenskap hos det menneskelige øyet, og er i stand til å fange opp graderinger med stor nøyaktighet. Det er uløselig forbundet med bølgelengden til kvantestråling som bæres av elektromagnetiske bølger med en viss frekvens. I dette tilfellet dannes det lyspulser ved grensen for halvlederovergangen til LED.
Når de studerte egenskapene til forskjellige halvledere på et tidlig stadium av studien, identifiserte forskere materialer som galliumfosfid, så vel som ternære forbindelser AlGaAs og GaAsP. Ved bruk av dem var det mulig å få rød og gulgrønn stråling. I dag brukes mer komplekse strukturelle kombinasjoner av aluminium med indium og gallium (AllnGaP) eller gallium indiumnitrid (InGaN) for å få forskjellige fargekombinasjoner. Disse halvlederne tåler betydelige strømmer, noe som gjør at de kan motta høyt lysutbytte.
Fargeblandingsteknikk
Moderne diode-bånd og LED-modulære klynger kan gi ut forskjellige nyanser av lysområdet. Gitt at en overgang danner monokrom stråling, vil en flerbrikkeenhet være nødvendig for å lage en flerfarget glød. Dette komplekse produktet fungerer som en dataskjerm, hvor det er mulig å få nesten hvilken som helst nyanse (for dette brukes en spesiell RGB-modul).
Ved å bruke dette prinsippet om skyggedannelse var det mulig å få en hvit glød, for eksempel mye brukt i LED-spotlights. For å gjøre dette ble alle tre kilde- eller basefarger blandet i like proporsjoner.
Det er også mulig å oppnå det ved å kombinere diodestrukturer av ultrafiolett eller blå stråling med et gult fosforbelegg.
Funksjoner ved fremstilling av LED-er
For å forstå hvordan lysdioder lages, må du gjøre deg kjent med de strukturelle funksjonene når det gjelder teknologiene som brukes i produksjonen. Derfor, når man vurderer detaljene i deres produksjon, blir følgende punkter først og fremst tatt i betraktning:
- en spesifikk metode for å danne fargen på strålingen (matrise eller fosfor);
- hvor mange volt LED-ene er designet for, og hvilken størrelsesstrøm de tåler;
- hvilken teknologi lar deg få den beste kvaliteten på gløden og er billigere.
Å lage sjetonger i en matrikskrets vil koste produsenten mer, noe som lønner seg med høykvalitetsstråling. Ulempene med fosfor inkluderer lite lysutbytte, så vel som ikke helt ren farge stråling. I tillegg har de en mindre arbeidsressurs og mislykkes ofte.
Ved fremstilling av enkle indikatordioder med en direkte spenning på 2-4 volt beregnes deres overgang for små strømmer (opptil 50 mA). For å lage høykvalitetsbelysningsenheter og LED-brokretser, vil enheter med store strømindikatorer (opptil 1 Ampere) være nødvendig. Hvis diodene i en modul er koblet i serie, når den totale spenningen ved deres veikryss 12 eller til og med 24 volt.Ved fremstilling av produkter er plusset for hver LED merket på en spesiell måte (en liten avsats er laget på tilsvarende ben).
Omfang og styring av luminescens
På grunn av forskjellige modifikasjoner er LED-produkter mye brukt på forskjellige felt:
- ved fremstilling av energisparende lamper installert i en typisk lysekrone, for eksempel, eller i en konvensjonell vegglampe;
- for bruk som illuminatorer i utbredte miniatyrlommelykter, så vel som i større strukturer som "camping turistlamper";
- om nødvendig dekorativ belysning av rom i form av lange bånd med forskjellige farger.
Bruken av dem skyldes enhetens motstand mot effekten av klimafaktorer, vurdert av produktbeskyttelsesklassen. Avhengig av design brukes de bare innendørs eller er i stand til å jobbe i åpne områder (som et design for reklametavler eller LED-regn, spesielt).
Du kan kontrollere lysstyrkenivået i en vanlig lampe eller lysekrone på forskjellige måter. For dette blir det ofte brukt spesielle elektroniske kretser for å modulere amplituden og andre parametere for lyspulser. For enkelhets skyld å jobbe med husholdningsutstyr er en slik modul laget i form av et typisk kontrollpanel.
