V tem glasilu bomo poskušali v celoti opisati načelo delovanja LED vseh sort, ki so doslej na voljo v naravi. Razmislite o splošni LED napravi in razumite, kako prihajajo svetlobne diode različnih barv.
Načelo dela
Verjetno je vsaka oseba vedela, da je načelo LED "žar", ko je priključen na vir energije. Toda zakaj je to doseženo? Oglejmo si podrobneje to vprašanje.
Da bi ustvarili vidni svetlobni tok, zasnova LED pomeni prisotnost dveh polprevodnikov, od katerih eden v svoji sestavi vsebuje proste elektrone, druga pa "luknje".
Tako se med polprevodniki pojavi "P-N" prehod, v katerem elektroni od darovalca preidejo v drug polprevodnik (prejemnik) in z sproščanjem fotonov zasedajo proste luknje. Ta reakcija poteka samo v prisotnosti vira enosmernega toka.
Načelo ukrepanja je razčlenjeno, toda zakaj poteka ta proces? V ta namen upoštevajte konstruktivno lastnost LED.
Kako je razporejena LED
Ne glede na model LED (SOV, OLED, SMD itd.) So sestavljeni iz naslednjih elementov:
- Anoda (dobava pozitivnega polavila na kristal);
- katodo (dobava negativnih pol valov enosmernega toka kristalu polprevodnika);
- reflektor (odsev svetlobnega toka na difuzorju);
- Čip ali kristalni polprevodnik (sevanjesvetlobni tok zaradi prehoda "P-N");
- Razpršilnik (povečanje kota žarnice LED).
Zdaj pa se spoznajmo o načinih pridobivanja različnih barv.
Pridobivanje LED diode določene barve
Pred tem smo razstavili princip delovanja LED in ugotovili, da se svetlobni tok oblikuje, ko pride do prehoda "P-N" v polprevodniku z emisijo fotonov, vidnih človeškemu očesu. Vendar, kako lahko dobite drugačno LED žarnico? Za to obstaja več možnosti. Razmislite o vsakem od njih.
premaz z luminoforjem
Ta tehnologija vam omogoča, da dobite skoraj vsako barvo, vendar se najpogosteje uporablja za izdelavo belih LED. Za njo uporabite poseben reagent - luminophor, prekrit z rdečo ali modro LED. Po obdelavi se modra svetleča dioda začne svetiti belo.
RGB - tehnologija
Podobna naprava lahko oddaja vsak odtenek svetlobnega spektra zaradi uporabe treh LED v enem kristalu: rdeče, zelene in modre. Glede na intenzivnost sijanja vsakega od njih se svetloba spreminja.
Uporaba različnih nečistoč in različnih polprevodnikov
Zaradi te tehnologije se valovna dolžina sevanega svetlobnega toka v prehodnem pasu "P-N" spremeni. In kot veste, se glede na valovno dolžino barva spremeni. Bolj jasno je to vidno na naslednji fotografiji:
Zdaj pa gremoVzemimo naslednje vprašanje: katere električne lastnosti imajo te naprave in kaj je potrebno za njihovo zanesljivo delovanje.
električne lastnosti
Svetleče diode so naprave, ki oddajajo svetlobni tok, ko prehajajo skozi stabilizirano stalno napetost nizke vrednosti (3-5V). Z ustvarjanjem potencialne razlike na anodi in katodi v kristalu je električni tok, ki ustvarja svetlobni tok.
Za polno delovanje LED mora biti trenutna vrednost na ravni 20-25 mA. Toda pri močnih LED diodah lahko poraba toka doseže 1.400 mA.
S povečanjem napetosti napajalnika se trenutna moč poveča z eksponentiranjem. To pomeni, da se z rahlim skokom napajalne napetosti moč toka večkrat poveča, kar lahko privede do povišanja temperature in okvare svetleče diode (preberite, kako preverite LED). Iz tega razloga mora biti vir stalne napetosti stabiliziran s pomočjo posebnih mikrovezij.
Zdaj upoštevajte glavne vrste LED, njihove prednosti in slabosti.
Indikatorska LED (DIP) naprava
Ta vrsta LED je pionir na področju tehnologije LED. Namenjene so industriji kot kazalniki.
Sestavljeni so iz 3. ali 5. milimetrskega telesa, anode, katode, kristala, zlata (v proračunskih variantah bakrenega) vodnika, ki povezuje anodo s kristalom in razpršilcem.
V praksi se uporabljajo zelo redko, ker imajo številkopomanjkljivosti:
- velika velikost;
- majhen kot osvetlitve (do 1200);
- nizka kakovost kristalov (pri dolgem obratovanju, svetlost sevanja upade na 70%);
- šibek svetlobni tok zaradi nizkega pretoka kristalov (do 20 mA).
Kako je zgrajena zmogljiva LED
Zmogljive svetleče diode (na primer trdna žica) so zasnovane za ustvarjanje intenzivnega svetlobnega toka skozi prehod skozi velik kristal toka (do 1400 mA).
Na kristalu nastane velika količina toplote, ki je s pomočjo aluminijastega radiatorja ločena od kristala polprevodnika. Tudi ta radiator služi kot reflektor za povečanje svetlobnega toka.
Za zanesljivo delovanje močnih svetlečih diod mora biti v shemi posebnega gonilnika namenjen prehod velikega toka elektronov, ki mora poleg stabilizacije napetosti omejiti tok, ki ustreza nazivnemu delovanju naprave.
Naprava za žarilno nitko z žarilno nitko
Svetleče diode tipa žarilne nitke so izumili v začetku leta 2008. Vendar pa je vrhunec njihove priljubljenosti padel na obdobje 2014–2016. Postali so priljubljeni pri oblikovalcih, saj so bili podobni navadnim žarnicam in porabili minimalno količino električne energije. Priporočamo branje zanimivega članka o žarnicah z žarilno nitko.
gradnja
LED žarnice z žarilno nitko so naprave, ki so sestavljene iz safirnega ali navadnega stekla s premerom največ 1,5 mm in povezanimi posebej z izdelanimi polprevodniškimi kristali (28 kosov).na izolirani podlagi.
Te svetleče diode se postavijo v posebno bučko, prevlečeno s fosforjem, ki vam omogoča, da dobite katero koli barvo. Glavna prednost naprav LED, ki jih je razvila ta tehnologija, je kot žara, ki doseže 3600.
Svetleče diode za žarilne nitke vključujejo nekatere vire v razredu COB (glej spodaj), ker se kristali gojijo na steklu ali safirju po podobni tehnologiji.
Način delovanja in delovanja naprave COB LED
Tehnologija SOP ali Chip-On-Board je eden od sodobnih dosežkov na področju elektronike, ki je sestavljen iz postavitve velikega števila polprevodniških kristalov z uporabo dielektričnega lepila na aluminijastem substratu. Tudi izdelavo tovrstnih LED diod je mogoče na stekleni matrici (COG), vendar je načelo njihovega dela enako.
Nastali matriks je prekrit s fosforjem. Zaradi tega je možno doseči enoten žarek COB svetlobnih diod katerekoli barve v celotnem območju. Te naprave se pogosto uporabljajo pri razvoju televizorjev, prenosnih računalnikov in tabličnih računalnikov.
Načelo dela
Kljub dejstvu, da imajo LED diode Cov posebno ime, je načelo njegovega delovanja popolnoma analogno običajni svetleči diodi, ki se je razvila leta 1962. Ko tok prehaja skozi kristale polprevodnika, pride do prehoda "P-N" in kot rezultat - svetlobnega toka.
Posebnost te vrste pripomočkov je prisotnost velikega števila kristalov, ki vam omogočajo, da dobite večintenziven svetlobni tok.
Princip delovanja in delovanja OLED organske svetleče diode
Zadnji dosežek na področju proizvodnje je tehnologija OLED. Omogoča vam izdelavo visokotehnoloških televizorjev s tankim zaslonom, miniaturnimi pametnimi telefoni, tablicami in številnimi drugimi napravami, brez katerih brez moderne družbe.
OLED naprava
LED OLED diode so sestavljene iz:
- anoda iz mešanice indijevega oksida;
- obloga iz folije, stekla ali plastike;
- aluminijevo ali kalcijevo katodo;
- oddaja sloj na osnovi polimera;
- prevodna plast organskih snovi.
Kako deluje ta tehnologija?
Načelo delovanja OLED-a je podobno LED-u SOV, SMD in DIP in je sestavljeno iz prehoda "P-N" v polprevodnikih. Značilnost OLED tehnologije pa je uporaba posebnih polimerov, ki sestojijo iz svetleče plasti, kar poveča življenjsko dobo LED, svetlobni tok vidnega spektra in kot osvetlitve.
ugodnosti
- najmanjša velikost;
- nizka poraba energije;
- enakomerna osvetlitev po celotnem območju;
- dolgo življenjsko dobo;
- podaljšana življenjska doba;
- širok kot osvetlitve (do 2700);
- nizki stroški.
Pregledali smo glavne vrste LED, ki se uporabljajo v sodobnem svetu, vendar so skupaj z njimi korejski znanstveniki šli še dlje in razvili vlakna na osnovi LED, ki bi v skladu z njihovimi obljubami nadomestila vse zastarele naprave.Poglejmo, kaj predstavljajo.
Naprava in princip LED z optičnimi vlakni
Za proizvodnjo LED diod te niše se teretftalatne polietilenske niti obdelajo z raztopino PEDOT: polistirenski sulfonat PSS. Po obdelavi se nit prihodnje LED osuši pri temperaturi 1300C.
Nato obdelovanec obdelamo s posebnimi polimeri poli (p-fenilenvinilen) polimera z uporabo tehnologije OLED, nastala vlakna pa prevlečemo s tanko plastjo suspenzije litijevega aluminijevega fluorida.
Sklepi
Pregledali smo glavne vrste svetlečih diod, ki jih lahko vidite, saj jih je veliko. Vendar pa so po načelu dela vsi enaki.
Prav tako lahko rečemo, da je zaradi uporabe sodobnih materialov in proizvodnih tehnologij mogoče doseči visoke tehnične kazalnike in bolj zanesljivo in dolgotrajno delovanje LED.
Zaradi jasnosti vam priporočamo, da si ogledate videoposnetek, v katerem se boste seznanili z zasnovo LED:
