LED diody rychle nahrazují klasické žárovky téměř ze všech oblastí, kde se jejich pozice zdály neotřesitelné. Konkurenční výhody polovodičových prvků se ukázaly být přesvědčivé: nízká cena, dlouhá životnost a hlavně vyšší účinnost. Pokud u lamp nepřesáhlo 5 %, tak někteří výrobci LED deklarují proměnu na světlo minimálně 60 % spotřebované elektřiny. Pravdivost těchto tvrzení zůstává na svědomí obchodníků, ale rychlý vývoj spotřebitelských vlastností polovodičových prvků je nepochybný.
Obsah
Co je to LED a jak funguje
Světelná dioda (LED, LED) je konvenční polovodičová dioda, vyrobené na bázi krystalů:
- arsenid galia, fosfid india nebo selenid zinku - pro zářiče optického rozsahu;
- nitrid galia - pro zařízení ultrafialové sekce;
- sulfid olovnatý - pro prvky vyzařující v infračervené oblasti.
Volba těchto materiálů je dána skutečností, že p-n přechod z nich vyrobených diod vyzařuje světlo při použití propustného napětí. U běžných křemíkových nebo germaniových diod je tato vlastnost vyjádřena velmi slabě - prakticky neexistuje žádná záře.
Emise LED nesouvisí se stupněm ohřevu polovodičového prvku, je způsobena přechodem elektronů z jedné energetické hladiny na druhou při rekombinaci nosičů náboje (elektronů a děr). Světlo vyzařované jako výsledek je monochromatické.
Charakteristickým rysem takového záření je velmi úzké spektrum a je obtížné vybrat požadovanou barvu pomocí světelných filtrů. A některé barvy záře (bílá, modrá) s tímto výrobním principem jsou nedosažitelné. Proto je v současnosti rozšířená technologie, kdy je vnější povrch LED pokrytý fosforem a jeho záře je iniciována zářením p-n přechodu (které může být viditelné nebo leží v oblasti UV).
LED zařízení
LED byla původně uspořádána stejně jako konvenční dioda - p-n přechod a dva výstupy. Pouze pouzdro z průhledné směsi nebo z kovu s průhledným okénkem pro pozorování záře. Naučili se ale do pláště zařízení vkládat další prvky. Například, odpory - pro zapnutí LED do obvodu požadovaného napětí (12 V, 220 V) bez vnějšího potrubí. Nebo generátor s přepážkou pro vytvoření blikajících prvků vyzařujících světlo. Také se pouzdro začalo pokrývat luminoforem, který při zapálení p-n přechodu svítí – tak bylo možné rozšířit možnosti LED.
Trend k přechodu na bezolovnaté rádiové prvky neobešel ani LED diody. SMD zařízení rychle zachycují trh osvětlení s výhodami ve výrobní technologii. Takové prvky nemají závěry. P-n přechod je namontován na keramickém podkladu, vyplněný sloučeninou a potažený fosforem. Napětí je přiváděno přes kontaktní plošky.
V současné době se osvětlovací zařízení začala vybavovat LED diodami vyráběnými technologií COB. Jeho podstatou je, že několik (od 2-3 do stovek) p-n přechodů je namontováno na jedné desce, spojené do matice. Shora je vše umístěno do jediného pouzdra (nebo je vytvořen SMD modul) a pokryto luminoforem. Tato technologie má velké vyhlídky, ale je nepravděpodobné, že zcela nahradí jiné verze SD.
Jaké typy LED existují a kde se používají
LED optické řady se používají jako zobrazovací prvky a jako osvětlovací zařízení. Každá specializace má své vlastní požadavky.
Indikační LED diody
Úkolem indikační LED je ukazovat stav zařízení (napájení, alarm, činnost senzoru atd.). V této oblasti jsou široce používány LED s p-n přechodem. Není zakázáno používat zařízení s fosforem, ale nemá to moc smysl.Zde není jas záře na prvním místě. Prioritou je kontrast a široký pozorovací úhel. Výstupní LED (true hole) jsou použity na přístrojových deskách, výstupní LED a SMD jsou použity na deskách.
Osvětlení LED
Pro osvětlení se naopak používají především prvky s luminoforem. To vám umožní získat dostatečný světelný výkon a barvy, které jsou blízké přirozeným. Vývodové LED z této oblasti jsou prakticky vytlačeny SMD prvky. COB LED jsou široce používány.
V samostatné kategorii můžeme rozlišit zařízení určená pro přenos signálů v optickém nebo infračerveném rozsahu. Například pro dálkové ovladače domácích spotřebičů nebo pro zabezpečovací zařízení. A prvky řady UV lze použít pro kompaktní zdroje ultrafialového záření (detektory měn, biologických materiálů atd.).
Hlavní vlastnosti LED
Jako každá dioda má i LED obecné, "diodové" vlastnosti. Limitní parametry, jejichž překročení vede k poruše zařízení:
- maximální přípustný dopředný proud;
- maximální povolené dopředné napětí;
- maximální povolené zpětné napětí.
Zbývající charakteristiky jsou specifického „LED“ charakteru.
Barva září
Barva záře - tento parametr charakterizuje LED diody optického rozsahu. Ve svítidlech ve většině případů bílá s různými teplota světla. Indikátorové mohou mít kteroukoli z viditelných barev.
Vlnová délka
Tento parametr do jisté míry duplikuje předchozí, ale se dvěma výhradami:
- zařízení v rozsahu IR a UV nemají viditelnou barvu, proto je pro ně tato charakteristika jediná, která charakterizuje spektrum záření;
- tento parametr je použitelný spíše pro LED s přímou emisí - prvky s fosforem vyzařují v širokém pásmu, nelze tedy jednoznačně charakterizovat jejich vlnovou délku (jakou může mít bílá barva?).
Vlnová délka emitované vlny je proto poměrně informativní údaj.
Aktuální spotřeba
Spotřebovaný proud je provozní proud, při kterém je jas záření optimální. Pokud je mírně překročena, zařízení rychle selže - a to je jeho rozdíl od maximální přípustné hodnoty. Nežádoucí je i jeho snížení – intenzita záření klesne.
Napájení
Spotřeba energie - zde je vše jednoduché. U stejnosměrného proudu je to jednoduše součin spotřebovaného proudu a použitého napětí. Výrobci osvětlovací techniky vnášejí do tohoto pojmu zmatek tím, že na obalu uvádějí velkými číslicemi ekvivalentní výkon - výkon žárovky, jejíž světelný tok se rovná toku dané žárovky.
Viditelný pevný úhel
Zdánlivý prostorový úhel je nejsnáze reprezentován jako kužel vycházející ze středu světelného zdroje. Tento parametr je roven úhlu otevření tohoto kužele. U indikačních LED určuje, jak bude alarm vidět zvenčí. U osvětlovacích prvků na tom závisí světelný tok.
Maximální intenzita světla
Maximální svítivost v technických vlastnostech zařízení je uvedena v kandelách. V praxi se ale ukázalo jako výhodnější pracovat s konceptem světelného toku. Světelný tok (v lumenech) se rovná součinu svítivosti (v kandelách) a zdánlivého prostorového úhlu.Dvě LED se stejnou svítivostí poskytují různé osvětlení pod různými úhly. Čím větší je úhel, tím větší je světelný tok. Je tedy výhodnější pro výpočet osvětlovacích soustav.
Pokles napětí
Dopředný úbytek napětí je napětí, které klesne na LED, když je zapnutá. S jeho vědomím lze vypočítat napětí potřebné například k otevření sériového řetězce prvků vyzařujících světlo.
Jak zjistit, na jaké napětí je LED dimenzována
Nejjednodušší způsob, jak zjistit jmenovité napětí LED, je nahlédnout do referenční literatury. Pokud ale narazíte na zařízení neznámého původu bez označení, pak jej můžete připojit k regulovatelnému zdroji napájení a plynule zvýšit napětí z nuly. Při určitém napětí bude LED jasně blikat. Toto je provozní napětí prvku. Při provádění této kontroly je třeba mít na paměti několik věcí:
- testované zařízení může být s vestavěným rezistorem a je navrženo pro dostatečně vysoké napětí (až 220 V) - ne každý zdroj má takový rozsah nastavení;
- LED záření může ležet mimo viditelnou část spektra (UV nebo IR) - pak nelze vizuálně určit okamžik zapálení (ačkoli záři IR zařízení lze v některých případech vidět prostřednictvím kamery smartphonu);
- je nutné připojit prvek ke zdroji konstantního napětí s přísným dodržením polarity, jinak je snadné vyřadit LED zpětným napětím, které přesahuje možnosti zařízení.
Pokud není důvěra ve znalost pinoutu prvku, je lepší zvýšit napětí na 3 ... 3,5 V, pokud se LED nerozsvítí, odstraňte napětí, změňte zapojení pólů zdroje a opakujte postup.
Jak určit polaritu LED
Existuje několik metod pro určení polarity vodičů.
- U bezolovnatých prvků (včetně COB) je polarita napájecího napětí vyznačena přímo na pouzdře - symboly nebo přílivy na plášti.
- Vzhledem k tomu, že LED má pravidelný p-n přechod, lze ji volat multimetrem v režimu testu diod. Některé testery mají měřící napětí dostatečné k rozsvícení LED. Pak lze správnost zapojení kontrolovat vizuálně svitem prvku.
- Některá zařízení vyráběná CCCP v kovovém pouzdře měla klíč (výstupek) v oblasti katody.
- U výstupních prvků je výstup katody delší. Na tomto základě je možné určit vývod pouze pro nepájené prvky. Použité LED přívody jsou zkráceny a ohnuty pro montáž jakýmkoli způsobem.
- Nakonec zjistěte polohu anoda a katoda možná stejná metoda jako pro určení napětí LED. Žhavení bude možné pouze při správném zapnutí prvku - katoda do mínusu zdroje, anoda do plusu.
Technologický vývoj nestojí na místě. Ještě před několika desítkami let byla LED drahá hračka pro laboratorní experimenty. Nyní je těžké si představit život bez něj. Co bude dál - čas ukáže.
Podobné články:
