Welk kristal wordt er gebruikt in LED's? De toepassingen van LED's kunnen in twee brede categorieën worden verdeeld

LED is een eenvoudige P-N-junctiediode, waarvan het belangrijkste kenmerk is dat hij licht uitstraalt wanneer er stroom doorheen gaat. Wordt gebruikt in veel digitale displays en in andere soorten indicatorapparaten.

LED-werkingsprincipe

De fundamentele werkingskenmerken van elke lichtgevende diode zijn vergelijkbaar met die van een conventionele diode. Wanneer een spanning wordt aangelegd, bewegen elektronen van het N-type materiaal door de P-N-overgang en verbinden zich met de gaten in het P-type materiaal. Bij conventionele diodes komt de energie die voortkomt uit de verbinding van elektronen met de gaten vrij als warmte. Als het echter om LED's gaat, is de energie die ze vrijgeven voornamelijk in de vorm van licht.

LED's kunnen worden vervaardigd om rood, groen, blauw, infrarood of ultraviolet licht uit te zenden. Dit wordt bereikt door de hoeveelheid en het type materialen dat als additief wordt gebruikt, te variëren. De helderheid van het licht kan ook worden gewijzigd, wat wordt gedaan door de hoeveelheid stroom die door de LED gaat te regelen. Net als elke andere diode heeft een LED echter een limiet voor de hoeveelheid stroom die hij kan verwerken.

Waar worden LED's gebruikt?

Een van de belangrijkste toepassingen van LED's is hun gebruik als signaalverlichting. Met dit apparaatje kan bijvoorbeeld worden gecontroleerd of er stroom door een circuit vloeit of spanningsloos is.

Een signaallichtcircuit is een reeks apparaten die in serie met elkaar zijn verbonden: een LED, een weerstand, een schakelaar en een gelijkstroombron.

Wanneer de stroomonderbreker van het signaallicht gesloten is, wordt een voorwaartse voorspanning van de stroombron op de LED toegepast (die is ontworpen om alleen te werken als voorwaartse voorspanning aanwezig is). De elektronen die door de P-N-overgang breken, combineren zich met de gaten, waardoor energie vrijkomt in de vorm van licht. Een weerstand die in dit circuit is geplaatst, beperkt de stroom die erdoorheen vloeit om de LED te beschermen tegen schade die overmatige stroom kan veroorzaken.

LED's kunnen ook worden gebruikt in digitale displays, b.v. polshorloge of rekenmachines.

Door verschillende combinaties van zeven elementen te laten knipperen, kan het display elk getal van nul tot negen weergeven.

Elke LED is in serie verbonden met een weerstand en een schakelaar, waarbij elke schakelaar een externe vertegenwoordigt besturingsschakeling. De schakelaars zijn gelabeld van A tot en met G, zodat ze overeenkomen met de displayelementen. Zeven seriedraden zijn parallel verbonden met een gelijkstroombron. Om elke LED van stroom te voorzien, is de bijbehorende schakelaar gesloten. Elke serieweerstand in het circuit beperkt de stroom die door de draad vloeit, waardoor schade aan de LED's door overmatige stroom wordt voorkomen.

De cijfers verschijnen daardoor op het digitale display diverse combinaties zeven schakelaars. Als bijvoorbeeld de schakelaars A en B gesloten zijn, zullen de overeenkomstige elementen op het display oplichten en het getal 1 vormen. Op dezelfde manier kan het getal 2 worden gevormd door de schakelaars A, C, D, F en G te gebruiken, die tegelijkertijd gesloten.

Door de bijbehorende schakelaars in bepaalde combinaties te sluiten, kan het display cijfers van 0 tot en met 9 weergeven. Als de elementen op een iets andere manier zijn gerangschikt, kan het display een plusteken, een minteken, decimalen of letters van de waarde weergeven. alfabet.

LED's kunnen zelfs worden gebruikt om kunstlicht te bieden voor de plantengroei. De belangrijkste voordelen van LED's zijn in dit geval: een laag elektriciteitsverbruik en een laag warmteopwekking, evenals de mogelijkheid om het vereiste emissiespectrum aan te passen.

De tijd dat LED’s alleen werden gebruikt als indicator voor het inschakelen van apparaten is al lang voorbij. Moderne LED-apparaten kunnen gloeilampen in huishoudelijke, industriële en industriële toepassingen volledig vervangen. Dit wordt mogelijk gemaakt door de verschillende kenmerken van LED's, waardoor u weet welke u de juiste LED-analoog kunt kiezen. Het gebruik van LED's opent, gezien hun basisparameters, een schat aan mogelijkheden op het gebied van verlichting.

Een lichtgevende diode (aangeduid als LED, LED, LED in het Engels) is een apparaat gebaseerd op een kunstmatig halfgeleiderkristal. Wanneer er een elektrische stroom doorheen wordt geleid, ontstaat het fenomeen van de emissie van fotonen, wat tot een gloed leidt. Deze gloed heeft een zeer smal spectraal bereik en de kleur is afhankelijk van het halfgeleidermateriaal.

LED's met rode en gele emissie zijn gemaakt van anorganische halfgeleidermaterialen op basis van galliumarsenide, groene en blauwe zijn gemaakt op basis van indium-galliumnitride. Om de helderheid te verhogen lichtstroom ze gebruiken verschillende additieven of gebruiken de meerlagenmethode, waarbij een laag puur aluminiumnitride tussen halfgeleiders wordt geplaatst. Als gevolg van de vorming van verschillende elektron-gat-overgangen (p-n) in één kristal, neemt de helderheid van zijn gloed toe.

Er zijn twee soorten LED’s: voor indicatie en verlichting. De eerste worden gebruikt om de opname van verschillende apparaten in het netwerk aan te geven, en ook als bronnen van decoratieve verlichting. Het zijn gekleurde diodes die in een doorschijnende behuizing zijn geplaatst en elk vier aansluitingen hebben. Apparaten die infrarood licht uitzenden, worden gebruikt in apparaten voor het op afstand bedienen van apparaten (afstandsbediening).

In de verlichtingsruimte wordt gebruik gemaakt van LED's die wit licht uitstralen. LED's worden op kleur ingedeeld in koel wit, neutraal wit en warm wit. Er is een classificatie van LED's die worden gebruikt voor verlichting volgens de installatiemethode. Markering SMD-LED betekent dat het apparaat bestaat uit een aluminium- of kopersubstraat waarop een diodekristal is geplaatst. Het substraat zelf bevindt zich in een behuizing waarvan de contacten zijn verbonden met de contacten van de LED.

Een ander type LED wordt OCB genoemd. In zo'n apparaat worden veel met fosfor bedekte kristallen op één bord geplaatst. Dankzij dit ontwerp wordt een hoge helderheid van de gloed bereikt. Deze technologie wordt toegepast bij productie met een grote lichtstroom op een relatief klein oppervlak. Dit maakt de productie van LED-lampen het meest toegankelijk en goedkoop.

Opmerking! SMD en COB-LED's Opgemerkt kan worden dat de eerste kan worden gerepareerd door een defecte LED te vervangen. Als een COB LED-lamp niet werkt, moet je het hele bord met diodes vervangen.

LED-kenmerken

Bij het kiezen van een geschikte LED-lamp voor verlichting moet u rekening houden met de parameters van de LED's. Deze omvatten voedingsspanning, vermogen, bedrijfsstroom, efficiëntie (lichtopbrengst), gloeitemperatuur (kleur), stralingshoek, afmetingen, degradatieperiode. Als u de basisparameters kent, zal het mogelijk zijn om eenvoudig apparaten te selecteren om een ​​bepaald verlichtingsresultaat te verkrijgen.

LED-stroomverbruik

Voor conventionele LED's wordt in de regel een stroomsterkte van 0,02 A voorzien. Er zijn echter LED's met een vermogen van 0,08A. Deze LED's omvatten krachtigere apparaten, waarvan het ontwerp vier kristallen omvat. Ze zijn gevestigd in één gebouw. Omdat elk van de kristallen 0,02 A verbruikt, verbruikt één apparaat in totaal 0,08 A.

De stabiliteit van LED-apparaten is afhankelijk van de huidige waarde. Zelfs een kleine toename van de stroom helpt de stralingsintensiteit (veroudering) van het kristal te verminderen en de kleurtemperatuur te verhogen. Dit leidt er uiteindelijk toe dat de LED's blauw worden en voortijdig uitvallen. En als de stroom aanzienlijk toeneemt, brandt de LED onmiddellijk door.

Om het stroomverbruik te beperken, bevatten de ontwerpen van LED-lampen en armaturen stroomstabilisatoren voor LED's (drivers). Ze converteren de stroom en brengen deze naar de door de LED's vereiste waarde. In het geval dat u een afzonderlijke LED op het netwerk moet aansluiten, moet u stroombegrenzende weerstanden gebruiken. De weerstandsweerstand van een LED wordt berekend rekening houdend met zijn specifieke kenmerken.

Behulpzaam advies! Om de juiste weerstand te kiezen, kunt u de LED-weerstandscalculator gebruiken die beschikbaar is op internet.

LED-spanning

Hoe de LED-spanning achterhalen? Feit is dat LED's als zodanig geen voedingsspanningsparameter hebben. In plaats daarvan wordt de spanningsvalkarakteristiek van de LED gebruikt, wat de hoeveelheid spanning betekent die de LED afgeeft wanneer de nominale stroom er doorheen gaat. De spanningswaarde aangegeven op de verpakking weerspiegelt de spanningsval. Als u deze waarde kent, kunt u de resterende spanning op het kristal bepalen. Met deze waarde wordt bij de berekeningen rekening gehouden.

Gezien het gebruik van verschillende halfgeleiders voor LED's, kan de spanning voor elk van deze verschillend zijn. Hoe kom je erachter hoeveel volt een LED is? Je kunt het bepalen aan de hand van de kleur van de apparaten. Voor blauwe, groene en witte kristallen is de spanning bijvoorbeeld ongeveer 3V, voor gele en rode kristallen is deze 1,8 tot 2,4V.

Bij gebruik van een parallelle aansluiting van LED's met identieke waarden en een spanningswaarde van 2V kunt u het volgende tegenkomen: als gevolg van variaties in parameters zullen sommige emitterende diodes uitvallen (doorbranden), terwijl andere zeer zwak gloeien. Dit zal gebeuren vanwege het feit dat wanneer de spanning zelfs met 0,1 V toeneemt, de stroom die door de LED gaat 1,5 keer toeneemt. Daarom is het zo belangrijk om ervoor te zorgen dat de stroom overeenkomt met de LED-waarde.

Lichtopbrengst, stralingshoek en LED-vermogen

De lichtstroom van diodes wordt vergeleken met andere lichtbronnen, rekening houdend met de sterkte van de straling die ze uitzenden. Apparaten met een diameter van ongeveer 5 mm produceren 1 tot 5 lumen licht. Terwijl de lichtstroom van een gloeilamp van 100 W 1000 lm bedraagt. Maar bij het vergelijken moet er rekening mee worden gehouden dat een gewone lamp diffuus licht heeft, terwijl een LED gericht licht heeft. Daarom moet rekening worden gehouden met de spreidingshoek van de LED's.

Verstrooiingshoek verschillende LED's kan variëren van 20 tot 120 graden. Wanneer ze worden verlicht, produceren LED's helderder licht in het midden en verminderen ze de verlichting naar de randen van de spreidingshoek. Zo verlichten LED's een specifieke ruimte beter terwijl ze minder stroom verbruiken. Als het echter nodig is om het verlichtingsoppervlak te vergroten, worden bij het ontwerp van de lamp divergerende lenzen gebruikt.

Hoe de kracht van LED's bepalen? Om het vermogen van een LED-lamp te bepalen dat nodig is om een ​​gloeilamp te vervangen, moet een coëfficiënt van 8 worden toegepast. Zo kunt u een conventionele lamp van 100 W vervangen door een LED-apparaat met een vermogen van minimaal 12,5 W (100 W/8 ). Voor het gemak kunt u de gegevens uit de overeenkomsttabel tussen de kracht van gloeilampen en LED-lichtbronnen gebruiken:

Bij het gebruik van LED's voor verlichting is de efficiëntie-indicator erg belangrijk, die wordt bepaald door de verhouding tussen lichtstroom (lm) en vermogen (W). Als we deze parameters voor verschillende lichtbronnen vergelijken, zien we dat het rendement van een gloeilamp 10-12 lm/W is, van een fluorescentielamp 35-40 lm/W en van een LED-lamp 130-140 lm/W.

Kleurtemperatuur van LED-bronnen

Eén van de belangrijke parameters van LED-bronnen is de gloeitemperatuur. De meeteenheden voor deze grootheid zijn graden Kelvin (K). Opgemerkt moet worden dat alle lichtbronnen zijn onderverdeeld in drie klassen op basis van hun gloeitemperatuur, waaronder warm wit een kleurtemperatuur van minder dan 3300 K, daglichtwit - van 3300 tot 5300 K, en koel wit boven 5300 K.

Opmerking! De comfortabele waarneming van LED-straling door het menselijk oog is rechtstreeks afhankelijk van de kleurtemperatuur van de LED-bron.

De kleurtemperatuur staat meestal vermeld op de etikettering van LED-lampen. Het wordt aangegeven door een viercijferig nummer en de letter K. LED-lampen selecteren met een bepaalde waarde kleurtemperatuur hangt rechtstreeks af van de specifieke kenmerken van het gebruik ervan voor verlichting. De onderstaande tabel toont opties voor het gebruik van LED-bronnen met verschillende gloeitemperaturen:

Door het golfkarakter van kleur kan de kleurtemperatuur van LED's worden uitgedrukt met behulp van golflengte. De markering van sommige LED-apparaten weerspiegelt de kleurtemperatuur nauwkeurig in de vorm van een interval van verschillende golflengten. De golflengte wordt aangeduid met λ en wordt gemeten in nanometers (nm).

Standaardmaten van SMD-LED's en hun kenmerken

Overwegende SMD-formaat LED's, apparaten zijn ingedeeld in groepen met verschillende kenmerken. De meest populaire LED's met standaardmaten zijn 3528, 5050, 5730, 2835, 3014 en 5630. De eigenschappen van SMD-LED's variëren afhankelijk van de grootte. Dus, verschillende soorten SMD-LED's verschillen in helderheid, kleurtemperatuur en vermogen. Bij LED-markeringen geven de eerste twee cijfers de lengte en breedte van het apparaat aan.

Basisparameters van SMD 2835 LED's

Naar de belangrijkste SMD-kenmerken 2835 LED's hebben een groter emitterend oppervlak. Vergeleken met het SMD 3528-apparaat, dat een rond werkoppervlak heeft, heeft het stralingsgebied van de SMD 2835 een rechthoekige vorm, wat bijdraagt ​​aan een grotere lichtopbrengst bij een kleinere elementhoogte (ongeveer 0,8 mm). De lichtstroom van een dergelijk apparaat is 50 lm.

De SMD 2835 LED-behuizing is gemaakt van hittebestendig polymeer en is bestand tegen temperaturen tot 240°C. Opgemerkt moet worden dat de stralingsdegradatie in deze elementen minder dan 5% bedraagt ​​gedurende 3000 bedrijfsuren. Bovendien heeft het apparaat een vrij lage thermische weerstand van de kristal-substraatovergang (4 C/W). De maximale bedrijfsstroom bedraagt ​​0,18 A, de kristaltemperatuur bedraagt ​​130 °C.

Op basis van de kleur van de gloed zijn er warm wit met een gloeitemperatuur van 4000 K, overdag wit - 4800 K, puur wit - van 5000 tot 5800 K en koel wit met een kleurtemperatuur van 6500-7500 K. Het is de moeite waard waarbij we opmerken dat de maximale lichtstroom geldt voor apparaten met een koelwitte gloed, terwijl het minimum geldt voor warmwitte LED's. Het ontwerp van het apparaat heeft vergrote contactvlakken, wat een betere warmteafvoer bevordert.

Behulpzaam advies! SMD 2835 LED's kunnen voor elk type installatie worden gebruikt.

Kenmerken van SMD 5050 LED's

Het SMD 5050-behuizingsontwerp bevat drie LED's van hetzelfde type. LED-bronnen met blauwe, rode en groene kleuren hebben technische kenmerken die vergelijkbaar zijn met SMD 3528-kristallen. De bedrijfsstroom van elk van de drie LED's is 0,02A, daarom is de totale stroom van het hele apparaat 0,06A. Om ervoor te zorgen dat de LED's niet uitvallen, wordt aanbevolen deze waarde niet te overschrijden.

LED-apparaten SMD 5050 hebben een doorlaatspanning van 3-3,3V en een lichtopbrengst (netstroom) van 18-21 lm. Het vermogen van één LED is de som van drie vermogenswaarden van elk kristal (0,7 W) en bedraagt ​​0,21 W. De kleur van de gloed die door de apparaten wordt uitgezonden, kan wit zijn in alle tinten, groen, blauw, geel en veelkleurig.

De dichte opstelling van LED's van verschillende kleuren in één SMD 5050-pakket maakte het mogelijk om meerkleurige LED's te implementeren met afzonderlijke aansturing van elke kleur. Om armaturen met SMD 5050 LED's te regelen, worden controllers gebruikt, zodat de kleur van de gloed na een bepaalde tijd soepel van de ene naar de andere kan worden veranderd. Dergelijke apparaten hebben doorgaans verschillende besturingsmodi en kunnen de helderheid van de LED's aanpassen.

Typische kenmerken van SMD 5730 LED

SMD 5730 LED's zijn moderne vertegenwoordigers van LED-apparaten, waarvan de behuizing geometrische afmetingen heeft van 5,7x3 mm. Ze behoren tot ultraheldere LED's, waarvan de kenmerken stabiel zijn en kwalitatief verschillen van de parameters van hun voorgangers. Deze LED's zijn vervaardigd uit nieuwe materialen en worden gekenmerkt door een groter vermogen en een zeer efficiënte lichtstroom. Bovendien kunnen ze werken in omstandigheden met een hoge luchtvochtigheid, zijn ze bestand tegen temperatuurveranderingen en trillingen en hebben ze dat ook gedaan langetermijn Diensten.

Er zijn twee soorten apparaten: SMD 5730-0.5 met een vermogen van 0,5 W en SMD 5730-1 met een vermogen van 1 W. Onderscheidend kenmerk apparaten is de mogelijkheid van hun werking puls stroom. De nominale stroom van SMD 5730-0.5 is 0,15A; pulswerking, het apparaat is bestand tegen stroom tot 0,18A. Dit type LED's zorgen voor een lichtstroom van maximaal 45 lm.

SMD 5730-1 LED's werken met een constante stroom van 0,35A bij pulsmodus– tot 0,8A. De lichtopbrengstefficiëntie van een dergelijk apparaat kan oplopen tot 110 lm. Dankzij het hittebestendige polymeer is de behuizing van het apparaat bestand tegen temperaturen tot 250°C. De verspreidingshoek van beide typen SMD 5730 is 120 graden. De mate van verslechtering van de lichtstroom bedraagt ​​minder dan 1% bij een werking van 3000 uur.

Cree LED-specificaties

Het bedrijf Cree (VS) houdt zich bezig met de ontwikkeling en productie van ultraheldere en krachtigste LED's. Een van de Cree LED-groepen wordt vertegenwoordigd door de Xlamp-serie apparaten, die zijn onderverdeeld in single-chip en multi-chip. Een van de kenmerken van bronnen met één kristal is de verdeling van de straling langs de randen van het apparaat. Deze innovatie maakte het mogelijk om lampen met een grote lichthoek te produceren minimale hoeveelheid Kristallen.

Bij de XQ-E High Intensity serie LED-bronnen varieert de stralingshoek van 100 tot 145 graden. Met kleine geometrische afmetingen van 1,6 x 1,6 mm bedraagt ​​het vermogen van ultraheldere LED's 3 volt en de lichtstroom 330 lm. Dit is er één van de laatste ontwikkelingen Cree bedrijf. Alle LED's, waarvan het ontwerp op één kristal is gebaseerd, hebben een hoogwaardige kleurweergave binnen CRE 70-90.

Gerelateerd artikel:

Zo maak of repareer je zelf een LED-slinger. Prijzen en belangrijkste kenmerken van de meest populaire modellen.

Cree heeft verschillende versies van multi-chip LED-apparaten uitgebracht met de nieuwste vermogenstypes van 6 tot 72 volt. Multichip-LED's zijn onderverdeeld in drie groepen, waaronder apparaten met een hoge spanning, een vermogen tot 4W en meer dan 4W. Bronnen tot 4W bevatten 6 kristallen in MX- ​​en ML-type behuizingen. De verspreidingshoek bedraagt ​​120 graden. Kopen Cree-LED's Dit type kan worden gebruikt met witte, warme en koude gloedkleuren.

Behulpzaam advies! Ondanks de hoge betrouwbaarheid en lichtkwaliteit kunt u tegen een relatief lage prijs krachtige LED's uit de MX- en ML-serie kopen.

De groep boven 4W omvat LED's gemaakt van verschillende kristallen. De grootste in de groep zijn de 25W-apparaten vertegenwoordigd door de MT-G-serie. Het nieuwe product van het bedrijf zijn LED's van het XHP-model. Eén van de grote LED-apparaten heeft een behuizing van 7x7 mm, een vermogen van 12W en een lichtopbrengst van 1710 lm. Hoogspannings-LED's combineren kleine afmetingen en een hoge lichtopbrengst.

LED-aansluitschema's

Er zijn bepaalde regels voor het aansluiten van LED's. Rekening houdend met het feit dat de stroom die door het apparaat gaat slechts in één richting beweegt, is het voor een langdurige en stabiele werking van LED-apparaten belangrijk om niet alleen rekening te houden met bepaalde spanning, maar ook de optimale stroomwaarde.

Aansluitschema voor LED op 220V netwerk

Afhankelijk van de gebruikte stroombron zijn er twee soorten circuits voor het aansluiten van LED’s op 220V. In een van de gevallen wordt het gebruikt met beperkte stroom, in de tweede - een speciale die de spanning stabiliseert. De eerste optie houdt rekening met het gebruik van een speciale bron met een bepaalde stroomsterkte. In dit circuit is geen weerstand vereist en het aantal aangesloten LED's wordt beperkt door het driververmogen.

Om LED's in het diagram aan te duiden, worden twee soorten pictogrammen gebruikt. Boven elke schematische afbeelding bevinden zich twee kleine parallelle pijlen die naar boven wijzen. Ze symboliseren de heldere gloed van het LED-apparaat. Voordat u de LED via een voeding op 220V aansluit, moet u een weerstand in het circuit opnemen. Als niet aan deze voorwaarde wordt voldaan, zal dit ertoe leiden dat de levensduur van de LED aanzienlijk wordt verkort of dat deze eenvoudigweg uitvalt.

Als u bij het aansluiten een voeding gebruikt, is alleen de spanning in het circuit stabiel. Gezien de minderjarige interne weerstand LED-apparaat, als u het zonder stroombegrenzer inschakelt, zal het apparaat doorbranden. Daarom wordt in het LED-schakelcircuit een overeenkomstige weerstand geïntroduceerd. Opgemerkt moet worden dat weerstanden verschillende waarden hebben, dus ze moeten correct worden berekend.

Behulpzaam advies! Het negatieve aspect van circuits voor het aansluiten van een LED op een 220 Volt-netwerk met behulp van een weerstand is de dissipatie van hoog vermogen wanneer het nodig is om een ​​belasting aan te sluiten verhoogde consumptie huidig In dit geval wordt de weerstand vervangen door een bluscondensator.

Hoe de weerstand van een LED te berekenen

Bij het berekenen van de weerstand voor een LED laten ze zich leiden door de formule:

U = IxR,

waarbij U spanning is, I stroom, R weerstand is (wet van Ohm). Stel dat u een LED moet aansluiten met de volgende parameters: 3V - spanning en 0,02A - stroom. Om ervoor te zorgen dat bij het aansluiten van een LED op 5 Volt op de voeding deze niet uitvalt, moet je de extra 2V verwijderen (5-3 = 2V). Om dit te doen, moet je een weerstand met een bepaalde weerstand in het circuit opnemen, die wordt berekend met behulp van de wet van Ohm:

R = U/I.

De verhouding van 2V tot 0,02A zal dus 100 Ohm zijn, d.w.z. Dit is precies de weerstand die nodig is.

Het komt vaak voor dat, gegeven de parameters van de LED's, de weerstand van de weerstand een waarde heeft die niet standaard is voor het apparaat. Dergelijke stroombegrenzers zijn niet te vinden op verkooppunten, bijvoorbeeld 128 of 112,8 ohm. Dan moet u weerstanden gebruiken waarvan de weerstand de dichtstbijzijnde waarde is in vergelijking met de berekende waarde. In dit geval zullen de LED's niet op volle capaciteit functioneren, maar slechts op 90-97%, maar dit zal onzichtbaar zijn voor het oog en een positief effect hebben op de levensduur van het apparaat.

Er zijn veel opties voor LED-berekeningscalculators op internet. Ze houden rekening met de belangrijkste parameters: spanningsval, nominale stroom, uitgangsspanning, aantal apparaten in het circuit. Door de parameters van LED-apparaten en stroombronnen in het formulierveld op te geven, kunt u de overeenkomstige kenmerken van weerstanden achterhalen. Om de weerstand van kleurgecodeerde stroombegrenzers te bepalen, zijn er ook online berekeningen van weerstanden voor LED's.

Schema's voor parallelle en seriële aansluiting van LED's

Bij het samenstellen van structuren uit meerdere LED-apparaten worden circuits gebruikt voor het aansluiten van LED's op een 220 Volt-netwerk met een seriële of parallelle verbinding. Tegelijkertijd moet er voor een correcte aansluiting rekening mee worden gehouden dat wanneer LED's in serie zijn aangesloten, de vereiste spanning de som is van de spanningsdalingen van elk apparaat. Terwijl parallelle verbinding LED's tellen de stroom op.

Als de circuits LED-apparaten met verschillende parameters gebruiken, is het voor een stabiele werking noodzakelijk om de weerstand voor elke LED afzonderlijk te berekenen. Opgemerkt moet worden dat geen twee LED's precies hetzelfde zijn. Zelfs apparaten van hetzelfde model hebben kleine verschillen in parameters. Dit leidt ertoe dat wanneer een groot aantal van hen in een serie- of parallelschakeling met één weerstand is aangesloten, ze snel kunnen verslechteren en falen.

Opmerking! Bij gebruik van één weerstand in een parallel- of serieschakeling kunt u alleen LED-apparaten met identieke eigenschappen aansluiten.

Het verschil in parameters bij het parallel aansluiten van meerdere LED's, bijvoorbeeld 4-5 stuks, heeft geen invloed op de werking van de apparaten. Maar als je veel LED's op zo'n circuit aansluit, is dat een slechte beslissing. Zelfs als LED-bronnen een kleine variatie in kenmerken hebben, zal dit ervoor zorgen dat sommige apparaten helder licht uitstralen en snel doorbranden, terwijl andere zwak gloeien. Daarom moet u bij parallelle aansluiting altijd voor elk apparaat een afzonderlijke weerstand gebruiken.

Betreft seriële verbinding, dan vindt hier een zuinig verbruik plaats, aangezien het hele circuit een hoeveelheid stroom verbruikt die gelijk is aan het verbruik van één LED. Bij parallelschakeling Het verbruik is de som van het verbruik van alle LED-bronnen die in het circuit zijn opgenomen.

Hoe LED's op 12 Volt aan te sluiten

Bij het ontwerp van sommige apparaten zijn in de productiefase weerstanden aangebracht, waardoor het mogelijk is LED's op 12 volt of 5 volt aan te sluiten. Dergelijke apparaten zijn echter niet altijd in de uitverkoop te vinden. Daarom is in het circuit voor het aansluiten van LED's op 12 volt een stroombegrenzer aanwezig. De eerste stap is het achterhalen van de kenmerken van de aangesloten LED's.

Een dergelijke parameter als de voorwaartse spanningsval voor typische LED-apparaten is ongeveer 2V. Nominale stroom voor deze LED's komt dit overeen met 0,02A. Als je zo’n LED op 12V moet aansluiten, dan moet de “extra” 10V (12 min 2) worden gedoofd met een begrenzingsweerstand. Met behulp van de wet van Ohm kun je de weerstand daarvoor berekenen. We krijgen dat 10/0,02 = 500 (Ohm). Er is dus een weerstand nodig met een nominale waarde van 510 Ohm, die het dichtst in serie ligt elektronische componenten E24.

Om een ​​dergelijk circuit stabiel te laten werken, is het ook noodzakelijk om het vermogen van de begrenzer te berekenen. Met behulp van de formule op basis waarvan vermogen gelijk is aan het product van spanning en stroom, berekenen we de waarde ervan. We vermenigvuldigen een spanning van 10V met een stroomsterkte van 0,02A en krijgen 0,2W. Er is dus een weerstand vereist met een standaardvermogen van 0,25 W.

Als het nodig is om twee LED-apparaten in het circuit op te nemen, moet er rekening mee worden gehouden dat de spanning die erover valt al 4V zal zijn. Dienovereenkomstig zal de weerstand niet 10V, maar 8V moeten doven. Dientengevolge wordt op basis van deze waarde een verdere berekening van de weerstand en het vermogen van de weerstand uitgevoerd. De locatie van de weerstand in het circuit kan overal worden aangegeven: aan de anodezijde, kathodezijde, tussen de LED's.

Hoe een LED te testen met een multimeter

Eén manier om de bedrijfstoestand van LED's te controleren, is door te testen met een multimeter. Dit apparaat kan LED's van elk ontwerp diagnosticeren. Voordat de LED met een tester wordt gecontroleerd, wordt de apparaatschakelaar in de "testmodus" gezet en worden de sondes op de klemmen aangesloten. Wanneer de rode sonde op de anode en de zwarte sonde op de kathode is aangesloten, moet het kristal licht uitzenden. Als de polariteit is omgekeerd, moet op het display van het apparaat “1” worden weergegeven.

Behulpzaam advies! Voordat u de LED op functionaliteit test, verdient het aanbeveling de hoofdverlichting te dimmen, aangezien tijdens het testen de stroom zeer laag is en de LED zo zwak licht zal uitstralen dat dit bij normale verlichting misschien niet merkbaar is.

Het testen van LED-apparaten kan zonder gebruik van sondes. Om dit te doen, steekt u de anode in de gaten in de onderste hoek van het apparaat, in het gat met het symbool "E", en de kathode in het gat met de indicator "C". Als de LED in werkende staat is, moet deze oplichten. Deze testmethode is geschikt voor LED's met voldoende lange contacten, ontdaan van soldeer. Bij deze manier van controleren maakt de stand van de schakelaar niet uit.

Hoe LED's controleren met een multimeter zonder te desolderen? Om dit te doen, moet u stukjes van een gewone paperclip aan de testersondes solderen. Als isolatie is een textolietpakking geschikt, die tussen de draden wordt geplaatst en vervolgens wordt behandeld met elektrische tape. De uitgang is een soort adapter voor het aansluiten van sondes. De clips veren goed en zitten stevig vast in de connectoren. In dit formulier kunt u de sondes op de LED's aansluiten zonder ze uit het circuit te verwijderen.

Wat kun je met je eigen handen van LED's maken?

Veel radioamateurs oefenen met het met hun eigen handen samenstellen van verschillende ontwerpen van LED's. Zelf geassembleerde producten zijn niet minderwaardig in kwaliteit, en soms zelfs superieur aan analogen productie productie. Dit kunnen kleur- en muziekapparaten zijn, knipperende LED-ontwerpen, doe-het-zelf LED-looplichten en nog veel meer.

DIY-stroomstabilisatormontage voor LED's

Om te voorkomen dat de levensduur van de LED eerder dan gepland uitgeput raakt, is het noodzakelijk dat de stroom die er doorheen vloeit een stabiele waarde heeft. Het is bekend dat rode, gele en groene LED's een verhoogde stroombelasting aankunnen. Terwijl blauwgroene en witte LED-bronnen, zelfs bij lichte overbelasting, binnen 2 uur doorbranden. Om de LED normaal te laten werken, is het dus noodzakelijk om het probleem met de voeding op te lossen.

Als je een ketting van in serie of parallel geschakelde LED's samenstelt, kun je ze van identieke straling voorzien als de stroom die er doorheen gaat dezelfde sterkte heeft. Daarnaast impulsen tegenstroom kan de levensduur van LED-bronnen negatief beïnvloeden. Om dit te voorkomen, is het noodzakelijk om een ​​stroomstabilisator voor de LED's in het circuit op te nemen.

Kwalitatieve kenmerken LED-lampen afhankelijk van de gebruikte driver - een apparaat dat spanning omzet in een gestabiliseerde stroom met een specifieke waarde. Veel radioamateurs assembleren met hun eigen handen een 220V LED-voedingscircuit op basis van de LM317-microschakeling. Elementen daarvoor elektronisch circuit hebben goedkoop en een dergelijke stabilisator is eenvoudig te construeren.

Bij gebruik van een stroomstabilisator op LM317 voor LED's wordt de stroom aangepast binnen 1A. Een gelijkrichter op basis van LM317L stabiliseert de stroom tot 0,1A. Het apparaatcircuit gebruikt slechts één weerstand. Het wordt berekend met behulp van een online LED-weerstandscalculator. Beschikbare apparaten zijn geschikt voor stroomvoorziening: voedingen van een printer, laptop of andere consumentenelektronica. Meer complexe circuits Het is niet rendabel om ze zelf te monteren, omdat het gemakkelijker is om ze kant-en-klaar te kopen.

DIY LED-DRL's

Het gebruik van dagrijverlichting (DRL's) op voertuigen vergroot de zichtbaarheid van het voertuig overdag voor andere deelnemers aanzienlijk verkeer. Veel autoliefhebbers oefenen zelfmontage DRL met behulp van LED's. Een van de opties is een DRL-apparaat van 5-7 LED's met een vermogen van 1W en 3W per blok. Als je minder krachtige LED-bronnen gebruikt, zal de lichtstroom niet voldoen aan de normen voor dergelijke lampen.

Behulpzaam advies! Houd bij het maken van DRL's met uw eigen handen rekening met de vereisten van GOST: lichtstroom 400-800 cd, lichthoek in het horizontale vlak - 55 graden, in het verticale vlak - 25 graden, oppervlakte - 40 cm².

Voor de basis kunt u een bord van aluminium profiel gebruiken met pads voor het monteren van LED's. De LED's worden met behulp van een thermisch geleidende lijm op de plaat bevestigd. Optiek wordt geselecteerd op basis van het type LED-bronnen. IN in dit geval Lenzen met een stralingshoek van 35 graden zijn geschikt. Op elke LED worden afzonderlijk lenzen geïnstalleerd. De draden worden in elke gewenste richting geleid.

Vervolgens wordt er een behuizing gemaakt voor de dagrijverlichting, die tevens dienst doet als radiateur. Hiervoor kunt u een U-vormig profiel gebruiken. De afgewerkte LED-module wordt in het profiel geplaatst en vastgezet met schroeven. Alle vrije ruimte kan worden gevuld met een transparante kit op siliconenbasis, waardoor alleen de lenzen op het oppervlak achterblijven. Deze coating zal dienen als vochtbarrière.

De DRL's worden met behulp van de voeding op de voeding aangesloten verplicht gebruik weerstand, waarvan de weerstand vooraf wordt berekend en getest. Verbindingsmethoden kunnen variëren, afhankelijk van het automodel. Aansluitschema's zijn te vinden op internet.

Hoe LED's te laten knipperen

De meest populaire knipperende LED's, die kant-en-klaar kunnen worden gekocht, zijn apparaten die worden aangestuurd door het potentiaalniveau. Het knipperen van het kristal treedt op als gevolg van een verandering in de voeding aan de aansluitingen van het apparaat. Een tweekleurig rood-groen LED-apparaat straalt dus licht uit, afhankelijk van de richting van de stroom die er doorheen gaat. Het knippereffect bij een RGB-LED wordt bereikt door drie pinnen aan te sluiten afzonderlijk beheer aan een specifiek regelgevingssysteem.

Maar je kunt een gewone eenkleurige LED laten knipperen, met een minimum aan elektronische componenten in je arsenaal. Voordat u een knipperende LED maakt, moet u een werkcircuit kiezen dat eenvoudig en betrouwbaar is. U kunt een knipperend LED-circuit gebruiken, dat wordt gevoed door een 12V-bron.

Het circuit bestaat uit een transistor met laag vermogen Q1 (silicium hoogfrequente KTZ 315 of zijn analogen zijn geschikt), een weerstand R1 820-1000 Ohm, een 16 volt condensator C1 met een capaciteit van 470 μF en een LED-bron. Wanneer het circuit is ingeschakeld, wordt de condensator opgeladen tot 9-10V, waarna de transistor even opent en de verzamelde energie overbrengt naar de LED, die begint te knipperen. Dit circuit kan alleen worden geïmplementeerd als het wordt gevoed vanuit een 12V-bron.

Je kunt een geavanceerder circuit samenstellen dat op dezelfde manier werkt als een transistormultivibrator. De schakeling omvat transistoren KTZ 102 (2 stuks), weerstanden R1 en R4 van elk 300 Ohm om de stroom te beperken, weerstanden R2 en R3 van elk 27.000 Ohm om de basisstroom van de transistors in te stellen, 16 volt polaire condensatoren (2 stuks . met een capaciteit van 10 uF) en twee LED-bronnen. Dit circuit wordt gevoed door een spanningsbron van 5V DC.

De schakeling werkt volgens het “Darlington-paar”-principe: condensatoren C1 en C2 worden afwisselend geladen en ontladen, waardoor een bepaalde transistor opent. Wanneer één transistor energie levert aan C1, licht één LED op. Vervolgens wordt C2 soepel opgeladen en wordt de basisstroom van VT1 verlaagd, wat leidt tot het sluiten van VT1 en het openen van VT2 en een andere LED gaat branden.

Behulpzaam advies! Als u een voedingsspanning van meer dan 5V gebruikt, moet u weerstanden met een andere waarde gebruiken om uitval van de LED's te voorkomen.

DIY LED-kleurenmuziekmontage

Om met uw eigen handen tamelijk complexe kleurenmuziekcircuits op LED's te implementeren, moet u eerst begrijpen hoe het eenvoudigste kleurenmuziekcircuit werkt. Het bestaat uit één transistor, een weerstand en een LED-apparaat. Een dergelijk circuit kan worden gevoed vanuit een bron met een vermogen van 6 tot 12 V. De werking van het circuit vindt plaats als gevolg van cascadeversterking met een gemeenschappelijke radiator (emitter).

De VT1-basis ontvangt een signaal met variërende amplitude en frequentie. Wanneer signaalfluctuaties een bepaalde drempel overschrijden, gaat de transistor open en gaat de LED branden. Het nadeel van dit schema is de afhankelijkheid van het knipperen van de mate geluidssignaal. Het effect van kleurenmuziek zal dus alleen verschijnen bij een bepaald geluidsvolume. Als je het geluid verhoogt. De LED zal de hele tijd aan zijn en wanneer deze afneemt, zal deze een beetje knipperen.

Om een ​​volledig effect te bereiken, gebruiken ze een kleurenmuziekcircuit met LED's, waardoor het geluidsbereik in drie delen wordt verdeeld. Het circuit met een driekanaals audio-omzetter wordt gevoed vanuit een 9V-bron. Een groot aantal kleurenmuziekschema's is te vinden op internet op verschillende amateurradioforums. Dit kunnen kleurenmuziekschema's zijn met gebruik van eenkleurige tape, RGB-ledstrip, evenals schema's voor het soepel in- en uitschakelen van LED's. U kunt ook online diagrammen van lopende LED-verlichting vinden.

DIY LED-spanningsindicatorontwerp

Het spanningsindicatorcircuit omvat weerstand R1 (variabele weerstand 10 kOhm), weerstanden R1, R2 (1 kOhm), twee transistors VT1 KT315B, VT2 KT361B, drie LED's - HL1, HL2 (rood), HLЗ (groen). X1, X2 – 6 volt voedingen. In dit circuit wordt aanbevolen om LED-apparaten met een spanning van 1,5V te gebruiken.

Zelfgemaakt algoritme LED-indicator De spanning is als volgt: wanneer er spanning op staat, is het centrale LED-lampje groen. Bij een spanningsdaling gaat de rode LED aan de linkerkant branden. Een toename van de spanning zorgt ervoor dat de rode LED rechts gaat branden. Met de weerstand in de middelste positie staan ​​alle transistors in de gesloten positie en stroomt er alleen spanning naar de centrale groene LED.

Transistor VT1 opent wanneer de weerstandsschuif omhoog wordt bewogen, waardoor de spanning toeneemt. In dit geval stopt de spanningstoevoer naar HL3 en wordt deze geleverd aan HL1. Wanneer de schuif naar beneden beweegt (de spanning neemt af), sluit transistor VT1 en gaat VT2 open, waardoor de HL2-LED van stroom wordt voorzien. Met een kleine vertraging gaat LED HL1 uit, HL3 knippert één keer en HL2 gaat branden.

Zo'n circuit kan worden samengesteld met behulp van radiocomponenten uit verouderde apparatuur. Sommigen monteren het op een textolietbord, waarbij ze een schaal van 1:1 in acht nemen met de afmetingen van de onderdelen, zodat alle elementen op het bord passen.

Het grenzeloze potentieel van LED-verlichting maakt het mogelijk om onafhankelijk van LED's verschillende verlichtingsapparaten te ontwerpen uitstekende eigenschappen en vrij lage kosten.

Lichtgevende halfgeleiderapparaten worden veel gebruikt om verlichtingssystemen te bedienen en als indicatoren. elektrische stroom. Ze verwijzen naar elektronische apparaten, werkend onder invloed van aangelegde spanning.

Omdat de omvang ervan onbeduidend is, behoren dergelijke bronnen tot laagspanningsapparaten en hebben ze een verhoogde mate van veiligheid in termen van de effecten van elektrische stroom op het menselijk lichaam. Het risico op letsel neemt toe als bronnen worden gebruikt om ze te verlichten. hoog voltage bijvoorbeeld huishouden thuisnetwerk, waarvoor speciale voedingen in het circuit nodig zijn.

Een onderscheidend kenmerk van het LED-ontwerp is de hogere mechanische sterkte van de behuizing dan die van Iljitsj en fluorescentielampen. Bij correct gebruik werken ze lang en betrouwbaar. Hun levensduur is 100 keer groter dan die van gloeilampen en bereikt honderdduizend uur.

Deze indicator is echter typerend voor indicatorstructuren. Krachtige verlichtingsbronnen gebruiken verhoogde stromen en hun levensduur wordt 2-5 keer verkort.

Een conventionele indicatie-LED is gemaakt in een epoxybehuizing met een diameter van 5 mm en twee contactdraden voor aansluiting op elektrische stroomcircuits: . Visueel verschillen ze in lengte. Het nieuwe apparaat zonder snijcontacten heeft een kortere kathode.

Een eenvoudige regel helpt om deze positie te onthouden: beide woorden beginnen met de letter “K”:

Wanneer de poten van de LED zijn afgesneden, kan de anode worden bepaald door een spanning van 1,5 volt op de contacten van een eenvoudige AA-batterij aan te leggen: er verschijnt licht als de polariteiten overeenkomen.

Het lichtgevende actieve halfgeleider-monokristal heeft de vorm van een rechthoekig parallellepipedum. Het wordt geplaatst in de buurt van een parabolisch gevormde reflector gemaakt van een aluminiumlegering en gemonteerd op een substraat met niet-geleidende eigenschappen.

Aan het uiteinde van het lichttransparante lichaam van polymeermaterialen bevindt zich een lens die de lichtstralen focust. Samen met de reflector vormt het een optisch systeem dat de hoek van de stralingsstroom bepaalt. Het wordt gekenmerkt door het richtingspatroon van de LED.

Het karakteriseert de afwijking van het licht van de geometrische as van de algehele structuur naar de zijkanten, wat leidt tot verhoogde verstrooiing. Dit fenomeen treedt op als gevolg van het optreden van kleine technologische overtredingen tijdens de productie, evenals de veroudering van optische materialen tijdens gebruik en enkele andere factoren.

Aan de onderkant van de behuizing kan zich een riem van aluminium of messing bevinden die als radiator dient om de warmte af te voeren die wordt gegenereerd door de doorgang van elektrische stroom.

Dit ontwerpprincipe wordt algemeen aanvaard. Op basis hiervan worden andere halfgeleiderlichtbronnen gecreëerd, met behulp van andere vormen van structurele elementen.

Principes van lichtemissie

De halfgeleiderovergang van het p-n-type is verbonden met een constante spanningsbron in overeenstemming met de polariteit van de aansluitingen.

Binnen de contactlaag van p- en n-type stoffen begint, onder zijn invloed, de beweging van vrije negatief geladen elektronen en gaten, die een positief ladingsteken hebben. Deze deeltjes worden naar de polen gericht die ze aantrekken.

In de overgangslaag recombineren ladingen. Elektronen gaan van de geleidingsband naar de valentieband en overwinnen het Fermi-niveau.

Hierdoor komt een deel van hun energie vrij bij het vrijkomen van lichtgolven met een ander spectrum en helderheid. Golffrequentie en kleurweergave zijn afhankelijk van het type gemengde materialen waaruit het is gemaakt.

Om licht uit te zenden binnen de actieve zone van een halfgeleider moet aan twee voorwaarden worden voldaan:

1. De breedte van de bandafstand in het actieve gebied moet dicht bij de energie van de uitgezonden kwanta liggen binnen het frequentiebereik dat zichtbaar is voor het menselijk oog;

2. Er moet voor worden gezorgd dat de zuiverheid van de halfgeleiderkristalmaterialen hoog is, en het aantal defecten dat het recombinatieproces beïnvloedt, moet zo laag mogelijk zijn.

Deze is ingewikkeld technisch probleem kan op meerdere manieren opgelost worden. Een daarvan is het creëren van verschillende lagen p-n-overgangen, wanneer een complexe heterostructuur wordt gevormd.

Effect van temperatuur

Naarmate het bronspanningsniveau toeneemt, neemt de stroom door de halfgeleiderlaag toe en neemt de gloed toe: een groter aantal ladingen komt per tijdseenheid de recombinatiezone binnen. Tegelijkertijd vindt verwarming van de stroomvoerende elementen plaats. De waarde ervan is van cruciaal belang voor het materiaal van de interne stroomgeleiders en de substantie van de pn-overgang. Een te hoge temperatuur kan ze beschadigen en vernietigen.

Binnen LED's wordt de energie van elektrische stroom direct omgezet in licht, zonder onnodige processen: in tegenstelling tot lampen met gloeilampen. In dit geval worden minimale verliezen aan nuttig vermogen gevormd als gevolg van de lage verwarming van de geleidende elementen.

Hierdoor wordt een hoge efficiëntie van deze bronnen gecreëerd. Maar ze kunnen alleen worden gebruikt als de structuur zelf wordt beschermd en geblokkeerd tegen externe hitte.

Kenmerken van lichteffecten

Wanneer gaten en elektronen recombineren in verschillende composities stoffen p-n overgang zorgt voor ongelijke lichtemissie. Het wordt meestal gekenmerkt door de kwantumopbrengstparameter: het aantal geïsoleerde lichtkwanta voor een enkel gerecombineerd paar ladingen.

Het wordt gevormd en vindt plaats op twee niveaus van de LED:

1. binnen de halfgeleiderverbinding zelf - intern;

2. in het ontwerp van de gehele LED als geheel - extern.

Op het eerste niveau kan de kwantumopbrengst van correct gemaakte enkele kristallen een waarde bereiken van bijna 100%. Maar om deze indicator te garanderen, is het noodzakelijk om grote stromen en krachtige warmteafvoer te creëren.

Binnenin de bron zelf op het tweede niveau wordt een deel van het licht verstrooid en geabsorbeerd door structurele elementen, waardoor de algehele stralingsefficiëntie afneemt. Maximale waarde de kwantumopbrengst is hier veel kleiner. Voor LED's die een rood spectrum uitstralen, bereikt dit niet meer dan 55%, en voor blauwe neemt het zelfs nog meer af - tot 35%.

Soorten kleurweergave Sveta

Moderne LED's zenden uit:

• Wit Licht.

Geelgroen, geel en rood spectrum

IN p-n-basis Bij de overgang worden galliumfosfiden en arseniden gebruikt. Deze technologie werd eind jaren zestig geïmplementeerd voor indicatoren van elektronische apparaten en bedieningspanelen van transportapparatuur en reclameborden.

In termen van lichtopbrengst overtroffen dergelijke apparaten onmiddellijk de belangrijkste lichtbronnen van die tijd - gloeilampen - en overtroffen ze in betrouwbaarheid, levensduur en veiligheid.

Blauw spectrum

Uitzenders van blauwe, blauwgroene en vooral witte spectra leverden lange tijd geen opbrengst op praktische uitvoering vanwege de moeilijkheden bij het alomvattend oplossen van twee technische problemen:

1. beperkte maten bandafstand waarin recombinatie plaatsvindt;

2. hoge eisen aan het gehalte aan onzuiverheden.

Voor elke stap in het vergroten van de helderheid van het blauwe spectrum was een toename van de energie van de quanta vereist door de breedte van de bandafstand uit te breiden.

Het probleem werd opgelost door siliciumcarbiden, SiC of nitriden in de halfgeleidersubstantie op te nemen. Maar de ontwikkelingen van de eerste groep bleken een te laag rendement en een te lage kwantumemissieopbrengst te hebben voor één gerecombineerd paar ladingen.

De opname van vaste oplossingen op basis van zinkselenide in de halfgeleidertransitie hielp de kwantumopbrengst te vergroten. Maar dergelijke LED's hadden een verhoogde elektrische weerstand op de kruising. Hierdoor raakten ze oververhit en verbrandden ze snel, en complexe warmteafvoerstructuren werkten niet effectief voor hen.

Voor het eerst werd een blauw-emitterende diode gemaakt met behulp van dunne films van galliumnitride afgezet op een saffiersubstraat.

Wit spectrum

Om dit te verkrijgen, wordt een van de drie ontwikkelde technologieën gebruikt:

1. kleuren mengen met de RGB-methode;

2. het aanbrengen van drie lagen rode, groene en blauwe fosfor op een ultraviolette LED;

3. een blauwe LED bedekken met lagen geelgroene en groenrode fosfor.

Bij de eerste methode worden drie enkele kristallen op een enkele matrix geplaatst, die elk hun eigen RGB-spectrum uitzenden. Vanwege het ontwerp optisch systeem Op basis van de lens worden deze kleuren gemengd en ontstaat de resulterende totaal witte tint.

U alternatieve methode kleurmenging treedt op als gevolg van opeenvolgende bestraling van drie samenstellende lagen fosfor met ultraviolette straling.

Kenmerken van witte spectrumtechnologieën

RGB-techniek

Het staat toe:

betrekken bij het lichtregelalgoritme diverse combinaties enkele kristallen, die ze één voor één handmatig of via een geautomatiseerd programma verbinden;

verschillende veroorzaken kleurschakeringen, veranderend in de tijd;

creëer spectaculaire verlichtingssystemen voor reclame.

Een eenvoudig voorbeeld van een dergelijke implementatie is . Soortgelijke algoritmen worden ook veel gebruikt door ontwerpers.

Nadelen RGB-LED's ontwerpen zijn:

ongelijkmatige kleur van de lichtvlek in het midden en de randen;

ongelijkmatige verwarming en warmteafvoer van het oppervlak van de matrix, wat leidt tot verschillende snelheden veroudering van p-n-overgangen, waardoor de kleurbalans wordt beïnvloed en de algehele kwaliteit van het witte spectrum verandert.

Deze nadelen worden veroorzaakt door verschillende rangschikkingen van enkele kristallen op het basisoppervlak. Ze zijn moeilijk te elimineren en te configureren. Dankzij deze RGB-technologie behoren modellen tot de meest complexe en dure ontwerpen.

LED's met fosfor

Ze zijn eenvoudiger van ontwerp, goedkoper te vervaardigen en zuiniger als ze worden berekend per eenheid lichtstroom.

Ze worden gekenmerkt door nadelen:

in de fosforlaag treden verliezen aan lichtenergie op, waardoor de lichtopbrengst afneemt;

de complexiteit van de technologie voor het aanbrengen van een uniforme laag fosfor beïnvloedt de kwaliteit van de kleurtemperatuur;

De fosfor heeft een kortere levensduur dan de LED zelf en veroudert sneller tijdens bedrijf.

Kenmerken van LED's met verschillende ontwerpen

Er zijn modellen met fosfor- en RGB-producten gemaakt voor verschillende industriële en huishoudelijke toepassingen.

Eetmethoden

De indicator-LED van de eerste massaproductie verbruikte ongeveer 15 mA wanneer hij werd gevoed door iets minder dan twee volt gelijkspanning. Moderne producten hebben verbeterde eigenschappen: tot vier volt en 50 mA.

LED's voor verlichting worden gevoed door dezelfde spanning, maar verbruiken enkele honderden milliampère. Fabrikanten zijn nu actief bezig met het ontwikkelen en ontwerpen van apparaten tot 1 A.

Om de efficiëntie van de lichtopbrengst te vergroten, worden LED-modules gemaakt die gebruik kunnen maken van een sequentiële spanningstoevoer naar elk element. In dit geval neemt de waarde toe tot 12 of 24 volt.

Bij het aanleggen van spanning op de LED moet rekening worden gehouden met de polariteit. Als het kapot is, gaat de stroom niet door en zal er geen gloed zijn. Als een wisselend sinusoïdaal signaal wordt gebruikt, treedt de gloed alleen op als er een positieve halve golf doorheen gaat. Bovendien verandert de sterkte ervan ook proportioneel volgens de wet van het verschijnen van de overeenkomstige stroomwaarde met een polaire richting.

Er moet rekening mee worden gehouden dat bij sperspanning doorslag van de halfgeleiderovergang mogelijk is. Het treedt op bij overschrijding van 5 volt op een enkel kristal.

Controlemethoden

Om de helderheid van het uitgestraalde licht aan te passen, wordt een van de twee controlemethoden gebruikt:

1. de grootte van de aangesloten spanning;

De eerste methode is eenvoudig maar niet effectief. Wanneer het spanningsniveau onder een bepaalde drempel daalt, kan de LED eenvoudigweg uitgaan.

De PWM-methode elimineert dit fenomeen, maar is veel gecompliceerder in de technische implementatie. De stroom die door de halfgeleiderovergang van een enkel kristal gaat, wordt niet in constante vorm geleverd, maar in gepulseerde vorm hoge frequentie met een waarde van enkele honderden tot duizend hertz.

Door de breedte van de pulsen en de pauzes ertussen te veranderen (het proces wordt modulatie genoemd), wordt de helderheid van de gloed over een breed bereik aangepast. De vorming van deze stromen door enkele kristallen wordt uitgevoerd door speciale programmeerbare besturingseenheden met complexe algoritmen.

Emissie spectrum

De frequentie van de straling die uit de LED komt, ligt in een zeer smal gebied. Het wordt monochromatisch genoemd. Het verschilt radicaal van het spectrum van golven die afkomstig zijn van de zon of de gloeidraden van conventionele verlichtingslampen.

Er is veel discussie over het effect van dergelijke verlichting op het menselijk oog. De resultaten van serieuze wetenschappelijke analyses van dit probleem zijn ons echter onbekend.

Productie

Bij de productie van LED's wordt alleen een automatische lijn gebruikt, waarin robotmachines werken met behulp van vooraf ontworpen technologie.

Fysieke handarbeid van een persoon is volledig uitgesloten van het productieproces.

Opgeleide specialisten bewaken alleen de juiste stroom van de technologie.

Analyse van de kwaliteit van producten behoort ook tot hun verantwoordelijkheden.

LED-verlichting wordt steeds populairder en vervangt geleidelijk de traditionele verlichtingsapparaten. Veel soorten LED's die door fabrikanten worden geproduceerd, worden voortdurend verbeterd en hun ontwerp wordt elk jaar beter. Het vermogen neemt toe en behuizingen worden geoptimaliseerd voor gebruik in verschillende toepassingen. Enorme selectie kleuren maakt het mogelijk om in verschillende ruimtes de gewenste verlichting te creëren. Moderne LED's kunnen dankzij hun karakteristieke kenmerken eenvoudig worden geclassificeerd op type, wat hun selectie voor bepaalde doeleinden aanzienlijk vergemakkelijkt.

Welke soorten LED's zijn er?

De allereerste LED's dienden als indicatoren en worden tot op de dag van vandaag op dit gebied gebruikt. De meest gebruikte zijn indicatie-LED's, die elementen zijn voor uitgangsmontage. Ze hebben een rechthoekige of ronde lens en zijn te vinden van de eenvoudigste apparaten tot de meest complexe moderne apparatuur. Ze worden niet alleen gebruikt voor indicatie, maar ook als achtergrondverlichting.

De meest karakteristieke vertegenwoordigers van deze groep hebben ronde bolle lenzen, waarvan de diameter varieert van 3 tot 10 mm. De lage stroomsterkte van deze LED's maakt het echter niet mogelijk om een ​​grote hoeveelheid licht te verkrijgen, waardoor het gebruik ervan als verlichtingsinrichting onpraktisch wordt. Ze zijn het meest geschikt voor apparaten zoals tickers en lichtdisplays. Ze hebben weinig stroom en spanning nodig en worden nauwelijks warm.

Indicator-LED's kunnen wit of gekleurd zijn volgens het standaard kleurenspectrum. Sommige ontwerpen zijn verkrijgbaar in meerdere kleuren. In dit geval is één lens uitgerust met drie overgangen en is het onderste deel uitgerust met vier aansluitingen. Dergelijke elementen zijn functioneler, waardoor kleuren-LED-displays kunnen worden gemaakt.

Met de ontwikkeling van de technologie werden modernere heldere LED's gebruikt bij de uitgangsmontage. De lichtsterkte van deze elementen is veel hoger dan die van indicatie-LED's, daarom worden ze op grote schaal gebruikt voor zaklampen.

Opbouwmontage op een printplaat wordt steeds vaker uitgevoerd met behulp van LED's die indicator- en verlichtingsfuncties combineren. Bekend onder de merknaam SMD - Surface Mounted Device. Ze zijn ingesloten in koffers met een standaard maatbereik. Qua vermogen zijn ze te vergelijken met indicatie-LED's. Een groot aantal van dergelijke LED's kan op een klein printplaatoppervlak worden gemonteerd. Hierdoor is het mogelijk om LED-lampen en panelen van vrijwel elk formaat te verkrijgen.

Afzonderlijk is het de moeite waard om een ​​groep ultraheldere LED's op te merken, die veel worden gebruikt in buitenreclame en auto-tuning. Ze staan ​​bekend als "Piranha" en hebben een rechthoekige vorm en verbeterde verstrooiingseigenschappen. Met vier pinnen kunt u het element stevig op een plank of ander vlak monteren. Primaire kleuren zijn wit, rood, groen en blauw, maten zijn 3-7,7 mm.

Momenteel worden LED's het meest binnenshuis gebruikt. Ze worden vertegenwoordigd door het COB-modellengamma, wat Ghip On Board betekent. Deze lichtbronnen kunnen warm en koud zijn, wit, geel en andere tinten. Ze zijn qua kleur vergelijkbaar met gewone gloeilampen, fluorescentielampen en zelfs natuurlijk zonlicht. Deze parameters zijn rechtstreeks afhankelijk van de eigenschappen van de halfgeleiders en de toegepaste fosfor. Voor de coating worden voornamelijk blauwe LED's gebruikt, waardoor rode, groene, gele en andere kleuren kunnen worden verkregen. De lichtkwaliteiten komen zo dicht mogelijk bij fluorescentieverlichting.

Structureel bestaan ​​SOV-LED's uit veel kristallijne halfgeleiders die op een gemeenschappelijk substraat zijn gemonteerd en zijn gecoat met een fosfor. Het is dus mogelijk om een ​​hoge helderheid te bereiken dankzij de totale lichtstroom die wordt gecreëerd door verschillende lichtbronnen die zeer dicht bij elkaar zijn geplaatst. Indien nodig kunnen dergelijke LED's als indicatoren worden gebruikt.

Tijdens bedrijf vereisen deze elementen noodzakelijkerwijs warmteafvoer, en apparaten met verhoogde en hoge spanning voorzien van radiatoren. Anders worden de LED-kristallen onder invloed van hitte vernietigd. Als ze gedeeltelijk vernietigd zijn, moet het hele substraat worden vervangen. Daarom wordt aanbevolen om vooraf voor koeling te zorgen.

Tegenwoordig worden filamentlichtbronnen, waarvan de LED's lijken op een gewone gloeilamp, steeds populairder. De lichteigenschappen van dit type LED's zijn merkbaar beter dan die van alle OWL-modellen. Dit wordt bereikt dankzij een groot aantal kristallen die op een glazen substraat zijn gemonteerd. Vervolgens wordt de hele structuur gevuld met een fluorescerende compositie. Deze technologie heet Chip On Glass, wat chip op glas betekent.

De schijnbare ruimtehoek is dus 3600 lichtopbrengst hoger dan die van platte matrices. Een LED-lamp van 6 W heeft dezelfde lichtopbrengst gewone lamp gloeilamp 60 W.

LED-parameters

Een van de belangrijkste kenmerken van LED's is de bedrijfsstroom. Feit is dat deze elementen alleen kunnen werken bij een bepaalde stroomsterkte, wat een normale werking garandeert. Daarom zal zelfs een kleine overschrijding van de ingestelde stroomwaarde snel leiden tot het falen van de LED - deze zal eenvoudigweg doorbranden.

De bedrijfsstroom is per type lichtbron verschillend. Krachtigere elementen vereisen een overeenkomstige hogere stroom. Om de benodigde stroomwaarde aan te passen is elke LED-lamp en armatuur uitgerust met speciale chauffeurs. Als de LED afzonderlijk is aangesloten, moet u dit weten technische eigenschappen om de stroom te beperken met behulp van de gewenste driver, condensator of weerstand.

Niet minder belangrijke parameter LED's is de bedrijfsspanning. De waarde ervan hangt af van de halfgeleiders zelf en andere materialen die bij de productie worden gebruikt. Dus LED's met verschillende kleuren verschillen in verschillende bedrijfsspanningen. Dat wil zeggen dat de bedrijfsspanningswaarde kan worden ingesteld op basis van de kleur van een bepaalde LED.

In de meeste gevallen is de voeding van lampen en LED-strips uitgevoerd met behulp van stuurprogramma's, met uitvoer gelijkstroom 12 V. Dat wil zeggen, binnen serieschakeling er kunnen slechts 4 LED's zijn met een bedrijfsspanning van 3 V. Als je een extra vijfde LED inschakelt, werkt zo'n circuit niet. Dit kenmerk ook wel spanningsval genoemd, in dit geval 3 volt.

We mogen een parameter als LED-vermogen niet vergeten. De prestaties worden beïnvloed door de twee voorgaande kenmerken: bedrijfsstroom en spanningsval. Hoge stroom voor krachtige LED's moet worden gecombineerd met kwaliteitssysteem koeling. Voor dit doel worden aluminium en koperen radiatoren gebruikt, evenals geforceerde luchtkoelers.

Het vermogen van elke LED wordt bepaald door de spanning te vermenigvuldigen met de stroom. Bij het berekenen LED-montage Er wordt rekening gehouden met alle gebruikte elementen. Het totale vermogen van een LED met 100 kristallen van 1 watt zal bijvoorbeeld 100 watt zijn.

Het wordt uitgestraald door verlichtings-LED's en heeft een hoger vermogen in vergelijking met andere bronnen: gloeilampen, fluorescentielampen en andere lampen met hetzelfde of een hoger vermogen. Bijgevolg hebben ze een hoger lichtrendement voor elk watt vermogen van een bepaalde LED. Deze superieure eigenschappen zullen echter aanzienlijk variëren, afhankelijk van het type en de afwerking van het specifieke artikel.

De spreidingshoek is van niet geringe betekenis. Voor LED's is dit minder dan voor andere lampen. Om het uit te breiden, worden speciale divergerende lenzen gebruikt. Als het nodig is om een ​​smalle verstrooiingshoek te creëren, worden collectieve lenzen gebruikt om de lichtbundel te verkleinen. De helderheid van de LED-lichtstraal zal ongelijkmatig zijn binnen de grenzen van de verstrooiingshoek. De heldere gloed in het midden neemt geleidelijk af naarmate de lichtstroom de randen van deze hoek nadert.

Classificatie

Lichtgevende diode of lichtgevende diode (SD, LED, LED uit het Engels “ Lichtgevende diode "), is halfgeleider apparaat met een elektron-gat-overgang (pn-overgang) of een metaal-geleidercontact dat optische straling creëert wanneer er een elektrische stroom doorheen gaat in voorwaartse richting. Het LED-kristal produceert optische straling in een vrij smal spectrum. De spectrale kenmerken zijn voornamelijk afhankelijk van de chemische samenstelling van de halfgeleiders die bij de vervaardiging ervan worden gebruikt. Met andere woorden, het LED-kristal straalt uit specifieke kleur(als we het hebben over LED’s in het zichtbare bereik), in tegenstelling tot een lamp die een breder spectrum uitstraalt, en waarbij een specifieke kleur wordt uitgefilterd door een extern lichtfilter.

Verhaal

Elektroluminescentie werd voor het eerst ontdekt en beschreven in 1907 door wetenschapper Henry Joseph Round, die het ontdekte tijdens het bestuderen van de stroomdoorgang in een metaal-siliciumcarbide (SiC)-paar en een gele, groene en oranje gloed aan de kathode opmerkte.

Deze experimenten werden later, onafhankelijk van Round, herhaald door O. V. Losev in 1923, die, experimenterend met een gelijkrichtcontact van een paar carborundum-staaldraad, een zwakke gloed ontdekte op het contactpunt van twee ongelijksoortige materialen: de elektroluminescentie van een halfgeleider. transitie (destijds bestond het concept ‘halfgeleiderovergang’ nog niet). Deze waarneming werd gepubliceerd, maar de betekenis van deze waarneming werd destijds niet begrepen en bleef daarom tientallen jaren onontgonnen.

Waarschijnlijk werd de eerste LED die licht uitstraalde in het zichtbare bereik van het spectrum in 1962 vervaardigd aan de Universiteit van Illinois (VS) door een groep onder leiding van Nick Holonyak.

Diodes gemaakt van halfgeleiders met indirecte opening (bijvoorbeeld silicium, germanium of siliciumcarbide) zenden vrijwel geen licht uit. In verband met de ontwikkeling van de siliciumtechnologie wordt er echter actief gewerkt aan de ontwikkeling van op silicium gebaseerde LED's. De Sovjet-gele LED KL 101 op basis van siliciumcarbide werd al in de jaren 70 geproduceerd, maar had een zeer lage helderheid. IN De laatste tijd er zijn grote verwachtingen voor technologie kwantumstippen en fotonische kristallen.

Wat is het verschil?

LED-lichttechnologie verschilt fundamenteel van traditionele lichtbrontechnologie zoals gloeilampen, fluorescentielampen en gasontladingslampen. hoge druk. De LED bevat geen gas, geen gloeidraad en geen kwetsbare glazen bol of potentieel onbetrouwbare bewegende delen.

Het belangrijkste verschil tussen LED-lichtbronnen en traditionele lichtbronnen is dat LED's een heel ander principe van lichtopwekking gebruiken en totaal andere materialen gebruiken. Een minder opvallend verschil is dat LED-verlichting de grens tussen lamp en armatuur vervaagt. In de LED-verlichtingstechnologie zijn de ‘lampen’, oftewel LED’s, onlosmakelijk verbonden met de ‘armatuur’, namelijk de behuizing, de elektronica en de lenzen.

LED-kenmerken

De stroom-spanningskarakteristiek van LED's in voorwaartse richting is niet-lineair. De diode begint stroom te geleiden vanaf een bepaalde drempelspanning. Deze spanning maakt het mogelijk het halfgeleidermateriaal zeer nauwkeurig te bepalen.

Moderne ultraheldere LED's hebben een minder uitgesproken halfgeleiding dan conventionele diodes. Hoogfrequente pulsaties in het voedingscircuit (de zogenaamde “naalden”) en pieken in de sperspanning leiden tot een versnelde degradatie van het kristal. De snelheid van degradatie hangt ook af van de voedingsstroom (niet-lineair) en de kristaltemperatuur (niet-lineair).

Prijs

De kosten van krachtige LED's die worden gebruikt in draagbare schijnwerpers en autokoplampen zijn tegenwoordig behoorlijk hoog: ongeveer $ 8-10 of meer per eenheid. In de regel gebruiken kleine zaklampen en huishoudelijke lampassemblages enkele tientallen niet erg krachtige LED's.

Begin 2011 waren de kosten van krachtige LED's (1 W of meer) gedaald en begonnen vanaf $ 0,9. De kosten van zware exemplaren (10W of meer P7 en CREE M-CE $15-20 CREE XM-L 10W 1000Lm) bedragen ongeveer $10.

Voordelen

Vergeleken met andere elektrische lichtbronnen (elektriciteitsomvormers tot electromagnetische straling zichtbaar bereik), hebben LED's de volgende verschillen:

Hoge lichtopbrengst. Moderne LED's zijn in deze parameter vergelijkbaar met natriumgasontladingslampen en metaalhalogenidelampen en bereiken 150 lumen per watt;

Hoge mechanische sterkte, trillingsbestendigheid (geen filament en andere gevoelige componenten);

Lange levensduur- van 30.000 tot 100.000 uur (bij 8 uur per dag werken - 34 jaar). Maar het is ook niet oneindig - met lang werk en/of slechte koeling, het kristal is “vergiftigd” en de helderheid neemt geleidelijk af;

Het aanbod aan moderne LED’s varieert- van warm wit (2700 K) tot koel wit (6500 K);

Lage traagheid- gaan onmiddellijk aan op volledige helderheid, terwijl kwik-fosforlampen (fluorescentie-zuinig) een inschakeltijd hebben van 1 seconde tot 1 minuut, en de helderheid neemt toe van 30% naar 100% in 3-10 minuten, afhankelijk van de omgevingstemperatuur omgeving;

Aantal aan-uitcycli hebben geen significante invloed op de levensduur van LED's (in tegenstelling tot traditionele lichtbronnen - gloeilampen, gasontladingslampen);

Verschillende stralingshoek— van 15 tot 180 graden;

Goedkope indicatie-LED's, maar relatief hoge prijs bij gebruik in verlichting, dat afneemt naarmate de productie en verkoop toenemen (schaalvoordelen);

Veiligheid— geen behoefte aan hoogspanning;

Ongevoeligheid voor laag en zeer lage temperaturen . Hoge temperaturen zijn echter gecontra-indiceerd voor LED's, zoals voor alle halfgeleiders;

Milieu vriendelijkheid- afwezigheid van kwik-, fosfor- en ultraviolette straling, in tegenstelling tot fluorescentielampen.

Toepassingen van LED's

In straat, industrie, huishoudelijke verlichting(inclusief LED-strip);

Als indicatoren - zowel in de vorm van enkele LED's (bijvoorbeeld de stroomindicator op het instrumentenpaneel) als in de vorm van een digitaal of alfanumeriek display (bijvoorbeeld cijfers op een klok);

In grote buitenschermen en in kruiplijnen wordt een reeks LED's gebruikt. Dergelijke arrays worden vaak LED-clusters of eenvoudigweg clusters genoemd;

In optocouplers;

Krachtige LED's worden gebruikt als lichtbronnen in lantaarns en verkeerslichten;

LED's worden gebruikt als bronnen van gemoduleerde optische straling (signaaloverdracht via glasvezel, afstandsbedieningen, internet);

In de achtergrondverlichting van LCD-schermen ( Telefoons, monitoren, tv's, enz.);

In games, speelgoed, iconen, USB-apparaten, enz.;

In LED-verkeersborden;

In flexibele PVC lichtsnoeren van Duralight.

Mocht u na het lezen van dit artikel nog vragen hebben over LED-apparatuur, dan helpen wij u graag bij het kiezen van een lamp die bij u past!