Принцип работы светодиода

Принцип работы светодиода — электролюминесценция. Некоторые вещества начинают излучать энергию в виде фотонов, когда на них воздействует электрический ток или электрическое поле; такие вещества называются полупроводниковыми материалами. В отличие от люминесцентной лампы, где электричество воздействует на газ, заставляя его светиться, в светодиодах чувствительные к току материалы твердые.

Принцип работы светодиода

Как работает светодиод

Для создания светодиодов в промышленных условиях выращивают кристаллы полупроводниковых материалов, например нитрида галлия или арсенида галлия. Есть разница между индикаторными лампочками на бытовых приборах и мощными источниками света. Маленькие светодиоды используются, например, в гирляндах, а светодиодная лампа может заменить обыкновенную. Кроме того, светодиоды используются в мониторах и экранах смартфонов. Часто для них используют короткое наименование LED, сокращение от английского Light-Emitting Diode.

Метеорит72 - лучший интернет магазин светодиодного освещения! Товары высочайшего качества, безупречный сервис, широчайший ассортимент, отличные цены, гарантия. Посмотреть продукцию >>>

Внутри них, в отличие от лампы накаливания, электрическая энергия мгновенно превращается в световую, полупроводниковые элементы нагреваются слабо. Поэтому такие источники света намного экономичнее.

Когда светодиоды начали применяться для освещения

 Офисные Светильники

Изначально они использовались только как индикаторы. Поскольку принцип действия светодиода основан на излучении световой энергии полупроводниковым кристаллом, цвет лучей зависит от используемого вещества. Цвет линзы может повлиять, но он не сделает желто-зеленый или красный свет белым.

Подходящие для белых светодиодов полупроводники научились выращивать относительно недавно. Первыми выпускать их стали японцы — фирма Nichia Chemical запатентовала технологию и начала производство в 1998 году. Но и в таких светодиодах полупроводниковое вещество не излучает чистый белый свет.

Чтобы получить его, стали применять технологию RGB: например, плотно размещать на одной матрице красные, зеленые и голубые лампочки, смешанное излучение которых дает белый свет. Существует и такие варианты, как нанесение люминофоров трех цветов на поверхность кристалла, излучающего в ультрафиолетовом диапазоне, и нанесение желтого и красного люминофоров на поверхность голубого кристалла. А полупроводниковое вещество, дающее голубой свет, изобрели только в 1989 году.

Еще в 1998 году LED лампы стали монтировать в автомобили для освещения салона. К 2005 году белые светодиоды стали настолько качественными и яркими, что они уже могли на равных конкурировать с лампами накаливания и люминесцентными лампами. У потребителя появился выбор.

Каковы электрические и оптические характеристики светодиодов

К электрическим характеристикам относятся сила тока и напряжение. Специальные устройства (драйверы), установленные на каждом электрическом приборе, преобразуют ток в подходящий. Так как конструкция светодиода может включать и несколько полупроводниковых кристаллов в одном корпусе, необходимая им сила тока увеличится. Если 1 кристалл требует 0,02А, то 4 кристалла будут потреблять уже 0,08А. Напряжение для голубых, зеленых и белых кристаллов — около 3В, для желтых и красных — от 1,8 до 2,4В.

Но эти цифры мало чем помогут рядовому пользователю, так что проще воспользоваться формулой. Чтобы определить, какую лампу покупать, ориентируясь на привычные характеристики лампы накаливания, которая освещала помещение раньше. Нужно разделить мощность, указанную на лампе в Вт, на 8. Таким образом, 100 Вт лампы накаливания будут эквиваленты примерно 12-12,5 Вт LED-лампы.

Световые, они же оптические характеристики — это сила светового потока, измеряемая в лм (люменах), цветовая температура и угол рассеивания, который особенно важен, поскольку лампа накаливания дает рассеянный свет, в отличие от направленного света LED-источников. Но в некоторых ситуациях предпочтительнее направленный свет, например, для настольной лампы или подсветки, направленной на рабочую поверхность на кухне.

 Светодиодная лента  Офисные Светильники

Существуют и светодиоды, спроектированные специально для рассеянного освещения. Это достигается, например, с помощью крупногабаритного рассеивателя — пластины толщиной от 2,5 мм, защищающей всю конструкцию от внешнего воздействия. Можно увеличить угол рассеивания и с помощью расположения отдельных лампочек так, чтобы их свет был направлен в разные стороны (лампы в форме многогранной призмы). А у светильников со светоотражающей решеткой этот угол может достигать 175 градусов.

Цветовую температуру свечения измеряют в градусах Кельвина (К). Белый свет по этой шкале делится на три класса — теплый, нейтральный (дневной) и холодный. Самая высокая температура у холодного света — свыше 6500 К. Он используется только для уличного освещения. Чем выше цветовая температура, тем больше и сила светового потока. Но для человека комфортнее теплый или нейтральный свет. Своя температура по шкале Кельвина есть и у красных, синих и желтых ламп, и опять самое большое значение будет у синего цвета — 7500 К.

Устройство светодиода

К полупроводниковому кристаллу подсоединяется электрический провод, сверху крепится цилиндрический корпус из пластика, силикона или эпоксидной смолы, служащий линзой. Вся эта конструкция крепится на основе, материал и название которой зависят от вида светодиода. В индикаторных приборах нагрев не имеет большого значения, но для крупной LED-лампы обязательно нужен теплоотвод.

Таким образом, устройство светодиода будет видоизменяться в зависимости от того, где он используется, — например, белые светодиоды включают в себя слой люминофора между полупроводниковым кристаллом и линзой, этот материал нейтрализует ультрафиолет и задает параметр цветовой температуры.

Яндекс.Метрика