מהו LED, עקרון הפעולה שלו, סוגיו ומאפיינים עיקריים

נוריות LED מחליפות במהירות נורות ליבון כמעט מכל התחומים שבהם עמדותיהם נראו בלתי מעורערות. היתרונות התחרותיים של אלמנטים מוליכים למחצה הוכחו כמשכנעים: עלות נמוכה, חיי שירות ארוכים, והכי חשוב, יעילות גבוהה יותר. אם עבור מנורות זה לא עלה על 5%, אז כמה יצרני LED מכריזים על הפיכה לאור של לפחות 60% מהחשמל הנצרך. אמיתותם של הצהרות אלו נותרה על מצפונם של המשווקים, אך ההתפתחות המהירה של מאפייני הצרכנים של אלמנטים מוליכים למחצה אינה מוטלת בספק.

מהו LED וכיצד הוא עובד

דיודה פולטת אור (LED, LED) היא קונבנציונלית דיודה מוליכים למחצה, עשוי על בסיס גבישים:

• גליום ארסניד, אינדיום פוספיד או אבץ סלניד - עבור פולטים של הטווח האופטי;
• גליום ניטריד - עבור מכשירים של החלק האולטרה סגול;
• עופרת גופרתי - ליסודות הנפלטים בתחום האינפרא אדום.

הבחירה בחומרים אלו נובעת מהעובדה שצומת p-n של דיודות העשויות מהם פולט אור כאשר מופעל מתח קדימה. עבור דיודות סיליקון או גרמניום רגילות, תכונה זו מתבטאת בצורה חלשה מאוד - אין כמעט זוהר.

פליטת ה-LED אינה קשורה למידת החימום של אלמנט המוליך למחצה, היא נגרמת על ידי מעבר אלקטרונים מרמת אנרגיה אחת לאחרת במהלך ריקומבינציה של נושאי מטען (אלקטרונים וחורים). האור הנפלט כתוצאה מכך הוא מונוכרומטי.

תכונה של קרינה כזו היא ספקטרום צר מאוד, וקשה לבחור את הצבע הרצוי עם מסנני אור. וחלק מהצבעים של הזוהר (לבן, כחול) עם עקרון ייצור זה אינם ניתנים להשגה. לכן, כיום, נפוצה טכנולוגיה שבה פני השטח החיצוניים של ה-LED מכוסים בזרחן, והזוהר שלו מופעל על ידי קרינת צומת p-n (שיכולה להיות גלויה או להיות בטווח UV).

מכשיר לד

ה-LED היה במקור מסודר באותו אופן כמו דיודה קונבנציונלית - צומת p-n ושתי יציאות. מארז בלבד עשוי תרכובת שקופה או עשוי מתכת עם חלון שקוף להתבוננות בזוהר. אבל הם למדו להטמיע אלמנטים נוספים במעטפת המכשיר. לדוגמה, נגדים - להדליק את ה-LED לתוך המעגל של המתח הנדרש (12 V, 220 V) ללא צנרת חיצונית. או גנרטור עם מפריד ליצירת אלמנטים פולטי אור מהבהבים. כמו כן, המארז החל להיות מכוסה בזרחן, שזוהר כאשר צומת p-n מודלק - כך ניתן היה להרחיב את יכולות ה-LED.

המגמה למעבר לאלמנטי רדיו ללא עופרת לא עקפה את הנוריות. מכשירי SMD כובשים במהירות את שוק התאורה, עם יתרונות בטכנולוגיית הייצור. לאלמנטים כאלה אין מסקנות. צומת P-n מותקן על בסיס קרמי, מלא בתרכובת ומצופה בזרחן. מתח מופעל דרך רפידות מגע.

נכון לעכשיו, מכשירי תאורה החלו להצטייד בנורות לד המיוצרות בטכנולוגיית COB. המהות שלו היא שמספר (מ-2-3 עד מאות) צמתים p-n מותקנים על צלחת אחת, המחוברים למטריצה. מלמעלה, הכל ממוקם במארז בודד (או נוצר מודול SMD) ומכוסה בזרחן. לטכנולוגיה הזו יש סיכויים גדולים, אבל לא סביר שהיא תחליף לחלוטין גרסאות אחרות של SD.

אילו סוגי לדים קיימים והיכן הם משמשים

נוריות LED מהטווח האופטי משמשות כרכיבי תצוגה וכמכשירי תאורה. לכל התמחות יש דרישות משלה.

נוריות מחוון

המשימה של נורית החיווי היא להציג את מצב המכשיר (ספק כוח, אזעקה, פעולת חיישן וכו'). באזור זה נעשה שימוש נרחב בנורות LED עם זוהר צומת p-n. לא אסור להשתמש במכשירים עם זרחן, אבל אין הרבה טעם.כאן, בהירות הזוהר אינה מלכתחילה. העדיפות היא ניגודיות וזווית צפייה רחבה. נוריות פלט (חור אמיתי) משמשות בלוחות מכשירים, נוריות פלט ו- SMD משמשות בלוחות.

תאורה לד

לתאורה, להיפך, משתמשים בעיקר באלמנטים עם זרחן. זה מאפשר לך לקבל תפוקת אור מספקת וצבעים קרובים לטבעיים. נוריות נוריות מאזור זה נסחטות כמעט על ידי רכיבי SMD. נוריות COB נמצאות בשימוש נרחב.

בקטגוריה נפרדת, אנו יכולים להבחין בין מכשירים המיועדים לשדר אותות בטווח האופטי או האינפרא אדום. למשל, עבור שלטים למכשירי חשמל ביתיים או למכשירי אבטחה. ואלמנטים מטווח ה-UV יכולים לשמש עבור מקורות אולטרה סגול קומפקטיים (גלאים למטבעות, חומרים ביולוגיים וכו').

מאפיינים עיקריים של נוריות

כמו כל דיודה, לד יש מאפיינים כלליים של "דיודה". הגבלה של פרמטרים, שהעודף בהם מוביל לכשל במכשיר:

• זרם קדימה המרבי המותר;
• מתח קדימה מרבי מותר;
• מתח הפוך המרבי המותר.

שאר המאפיינים הם בעלי אופי "LED" ספציפי.

צבע זוהר

צבע זוהר - פרמטר זה מאפיין את נוריות ה-LED של הטווח האופטי. בגופי תאורה, ברוב המקרים, לבן עם שונה טמפרטורת האור. אלו המחוונים יכולים להיות כל אחד מהצבעים הגלויים.

אֹרֶך גַל

פרמטר זה משכפל במידה מסוימת את הקודם, אך עם שתי אזהרות:

• למכשירים בטווחי ה-IR וה-UV אין צבע גלוי, ולכן עבורם מאפיין זה הוא היחיד המאפיין את ספקטרום הקרינה;
• פרמטר זה ישים יותר עבור נוריות LED עם פליטה ישירה - אלמנטים עם זרחן פולטים בפס רחב, כך שלא ניתן לאפיין את אורך הגל שלהם באופן חד משמעי (איזה אורך גל יכול להיות לצבע לבן?).

לכן, אורך הגל של הגל הנפלט הוא נתון אינפורמטיבי למדי.

צריכה נוכחית

הזרם הנצרך הוא זרם הפעולה שבו בהירות הקרינה אופטימלית. אם הוא יחרוג מעט, המכשיר לא ייכשל במהירות - וזה ההבדל שלו מהמקסימום המותר. גם הפחתתו אינה רצויה - עוצמת הקרינה תרד.

כּוֹחַ

צריכת חשמל - הכל פשוט כאן. בזרם ישר, זה פשוט תוצר של הזרם הנצרך והמתח המופעל. יצרני טכנולוגיית תאורה מכניסים בלבול למושג זה על ידי ציון העוצמה המקבילה על האריזה במספרים גדולים - כוחה של מנורת ליבון, ששטף האור שלה שווה לשטף של מנורה נתונה.

זווית מוצקה גלויה

הזווית המוצקה הנראית לעין מיוצגת בצורה הקלה ביותר כחרוט הנובע ממרכז מקור האור. פרמטר זה שווה לזווית הפתיחה של חרוט זה. עבור נוריות חיווי, הוא קובע כיצד האזעקה תיראה מבחוץ. עבור אלמנטים תאורה, שטף האור תלוי בו.

עוצמת אור מקסימלית

עוצמת האור המרבית במאפיינים הטכניים של המכשיר מצוינת בקנדלות. אבל בפועל התברר שזה יותר נוח לתפעול עם הרעיון של שטף אור. שטף האור (בלומן) שווה למכפלת עוצמת האור (בקנדלה) וזווית המוצקה הנראית לעין.שתי נוריות LED עם אותה עוצמת אור מעניקות תאורה שונה בזוויות שונות. ככל שהזווית גדולה יותר, כך שטף האור גדול יותר. אז זה יותר נוח לחישוב מערכות תאורה.

נפילת מתח

ירידת מתח קדימה היא המתח שיורד על פני הנורית כאשר היא דולקת. לדעת זאת, אפשר לחשב את המתח הנדרש, למשל, כדי לפתוח שרשרת סדרה של אלמנטים פולטי אור.

כיצד לגלות לאיזה מתח מדורגת LED

הדרך הקלה ביותר לגלות את המתח הנומינלי של נורית LED היא לעיין בספרות ההתייחסות. אבל אם אתה נתקל במכשיר ממקור לא ידוע ללא סימון, אז אתה יכול לחבר אותו למקור כוח מתכוונן ולהעלות בצורה חלקה את המתח מאפס. במתח מסוים, הנורית תהבהב בבהירות. זהו מתח הפעולה של האלמנט. יש לזכור כמה דברים בעת ביצוע בדיקה זו:

• המכשיר הנבדק יכול להיות עם נגד מובנה והוא מיועד למתח גבוה מספיק (עד 220 וולט) - לא לכל מקור כוח יש טווח התאמה כזה;
• קרינת LED עשויה להיות מחוץ לחלק הגלוי של הספקטרום (UV או IR) - ואז לא ניתן לקבוע חזותית את רגע ההצתה (למרות שבמקרים מסוימים ניתן לראות את הזוהר של מכשיר IR דרך מצלמת סמארטפון);
• יש צורך לחבר את האלמנט למקור מתח קבוע תוך הקפדה על קוטביות, אחרת קל להשבית את ה-LED עם מתח הפוך החורג מיכולות המכשיר.

אם אין ביטחון לדעת את ה-pinout של האלמנט, עדיף להעלות את המתח ל-3 ... 3.5 V, אם הנורית לא נדלקת, הסר את המתח, שנה את החיבור של עמודי המקור וחזור על תהליך.

כיצד לקבוע את הקוטביות של LED

קיימות מספר שיטות לקביעת הקוטביות של הלידים.

1. עבור אלמנטים ללא עופרת (כולל COB), הקוטביות של מתח האספקה ​​מצוינת ישירות על המארז - על ידי סמלים או גאות ושפל על המעטפת.
2. מכיוון שללד יש צומת p-n רגיל, ניתן לקרוא לו עם מולטימטר במצב בדיקת דיודה. לבודקים מסוימים יש מתח מדידה מספיק כדי להדליק את ה-LED. אז נכונות החיבור יכולה להיות נשלטת ויזואלית על ידי זוהר האלמנט.
3. לחלק מהמכשירים שיוצרו על ידי CCCP במארז מתכת היה מפתח (בליטה) באזור הקתודה.
4. עבור רכיבי פלט, פלט הקתודה ארוך יותר. על בסיס זה, ניתן לקבוע את ה-pinout רק עבור אלמנטים שאינם מולחמים. מובילי LED משומשים מתקצרים ומכופפים להרכבה בכל דרך.
5. לבסוף, גלה את המיקום אנודה וקתודה אולי אותה שיטה כמו לקביעת המתח של ה-LED. הזוהר יתאפשר רק כאשר האלמנט מופעל נכון - הקתודה למינוס המקור, האנודה לפלוס.

הפיתוח הטכנולוגי לא עומד במקום. עד לפני כמה עשורים, ה-LED היה צעצוע יקר לניסויי מעבדה. עכשיו קשה לדמיין את החיים בלעדיו. מה יקרה בהמשך - הזמן יגיד.

מאמרים דומים: