Els LED estan substituint ràpidament les bombetes incandescents de gairebé totes les zones on les seves posicions semblaven inamovibles. Els avantatges competitius dels elements semiconductors van demostrar ser convincents: baix cost, llarga vida útil i, el més important, més eficiència. Si per a les làmpades no superava el 5%, llavors alguns fabricants de LED declaren la transformació en llum d'almenys el 60% de l'electricitat consumida. La veracitat d'aquestes declaracions roman en la consciència dels venedors, però el ràpid desenvolupament de les propietats del consumidor dels elements semiconductors està fora de dubte.
Contingut
Què és un LED i com funciona
El díode emissor de llum (LED, LED) és un díode convencional díode semiconductor, fet a base de cristalls:
- arsenur de gal·li, fosfur d'indi o selenur de zinc - per a emissors del rang òptic;
- nitrur de gal·li - per a dispositius de la secció ultraviolada;
- sulfur de plom - per a elements que emeten en el rang d'infrarojos.
L'elecció d'aquests materials es deu al fet que la unió p-n dels díodes fets amb ells emet llum quan s'aplica una tensió directa. Per als díodes de silici o germani ordinaris, aquesta propietat s'expressa molt feblement: pràcticament no hi ha resplendor.
L'emissió del LED no està relacionada amb el grau d'escalfament de l'element semiconductor, és causada per la transició d'electrons d'un nivell d'energia a un altre durant la recombinació dels portadors de càrrega (electrons i forats). La llum emesa com a resultat és monocromàtica.
Una característica d'aquesta radiació és un espectre molt estret i és difícil seleccionar el color desitjat amb filtres de llum. I alguns colors de la resplendor (blanc, blau) amb aquest principi de fabricació són inabastables. Per tant, actualment, està molt estesa una tecnologia en què la superfície exterior del LED està coberta amb un fòsfor, i la seva resplendor s'inicia per radiació d'unió p-n (que pot ser visible o situar-se en el rang UV).
Dispositiu LED
El LED es va disposar originalment de la mateixa manera que un díode convencional: una unió p-n i dues sortides. Única caixa feta de compost transparent o de metall amb una finestra transparent per observar la resplendor. Però van aprendre a incrustar elements addicionals a la carcassa del dispositiu. Per exemple, resistències - per encendre el LED al circuit de la tensió requerida (12 V, 220 V) sense canonades externes. O un generador amb un divisor per crear elements emissors de llum intermitent. A més, el cas es va començar a cobrir amb un fòsfor, que brilla quan s'encén la unió p-n; així és com es va poder ampliar les capacitats del LED.
La tendència cap a la transició a elements de ràdio sense plom no ha passat per alt els LED. Els dispositius SMD estan capturant ràpidament el mercat de la il·luminació, amb avantatges en la tecnologia de producció. Aquests elements no tenen conclusions. La unió P-n està muntada sobre una base de ceràmica, plena d'un compost i recoberta d'un fòsfor. El voltatge s'aplica mitjançant coixinets de contacte.
Actualment, els dispositius d'il·luminació es van començar a equipar amb LED fabricats amb tecnologia COB. La seva essència és que diverses (de 2-3 a centenars) d'unions p-n es munten en una placa, connectades en una matriu. Des de dalt, tot es col·loca en un sol estoig (o es forma un mòdul SMD) i es cobreix amb un fòsfor. Aquesta tecnologia té grans perspectives, però és poc probable que substitueixi completament altres versions de SD.
Quins tipus de LED existeixen i on s'utilitzen
Els LED de la gamma òptica s'utilitzen com a elements de visualització i com a dispositius d'il·luminació. Cada especialització té els seus propis requisits.
LED indicadors
La tasca del LED indicador és mostrar l'estat del dispositiu (alimentació, alarma, funcionament del sensor, etc.). En aquesta àrea, els LED amb brillantor d'unió p-n s'utilitzen àmpliament. No està prohibit utilitzar dispositius amb fòsfor, però no té gaire sentit.Aquí, la brillantor de la resplendor no està en primer lloc. La prioritat és el contrast i un angle de visió ampli. Els LED de sortida (true forat) s'utilitzen als taulers d'instruments, els LED de sortida i SMD s'utilitzen als taulers.
Il·luminació LED
Per a la il·luminació, per contra, s'utilitzen principalment elements amb fòsfor. Això us permet obtenir una sortida de llum suficient i colors propers al natural. Els LED de sortida d'aquesta àrea són pràcticament exprimits per elements SMD. Els LED COB s'utilitzen àmpliament.
En una categoria a part, podem distingir els dispositius dissenyats per transmetre senyals en el rang òptic o infrarojo. Per exemple, per a comandaments a distància per a electrodomèstics o per a dispositius de seguretat. I els elements de la gamma UV es poden utilitzar per a fonts ultravioletes compactes (detectors de monedes, materials biològics, etc.).
Característiques principals dels LED
Com qualsevol díode, el LED té característiques generals de "díode". Paràmetres de límit, l'excés dels quals condueix a la fallada del dispositiu:
- corrent directe màxim admissible;
- tensió directa màxima admissible;
- tensió inversa màxima admissible.
La resta de característiques tenen un caràcter "LED" específic.
Color brillant
Color brillant: aquest paràmetre caracteritza els LED del rang òptic. A l'enllumenat, en la majoria dels casos, blanc amb diferent temperatura de la llum. Els indicadors poden tenir qualsevol dels colors visibles.
Longitud d'ona
Aquest paràmetre duplica fins a cert punt l'anterior, però amb dues advertències:
- els dispositius de les gammes IR i UV no tenen color visible, per tant, per a ells aquesta característica és l'única que caracteritza l'espectre de radiació;
- aquest paràmetre és més aplicable als LED amb emissió directa: els elements amb fòsfor s'emeten en una banda ampla, de manera que la seva longitud d'ona no es pot caracteritzar sense ambigüitats (quina longitud d'ona pot tenir un color blanc?).
Per tant, la longitud d'ona de l'ona emesa és una xifra força informativa.
Consum actual
El corrent consumit és el corrent de funcionament al qual la brillantor de la radiació és òptima. Si se supera lleugerament, el dispositiu no fallarà ràpidament, i aquesta és la seva diferència amb el màxim permès. Reduir-lo també és indesitjable: la intensitat de la radiació baixarà.
Poder
Consum d'energia: aquí tot és senzill. En corrent continu, és simplement el producte del corrent consumit i la tensió aplicada. Els fabricants de tecnologia d'il·luminació introdueixen confusió en aquest concepte indicant la potència equivalent a l'embalatge en gran nombre: la potència d'una làmpada incandescent, el flux lluminós de la qual és igual al flux d'una làmpada determinada.
Angle sòlid visible
L'angle sòlid aparent es representa més fàcilment com un con que emana del centre de la font de llum. Aquest paràmetre és igual a l'angle d'obertura d'aquest con. Per als LED indicadors, determina com es veurà l'alarma des de l'exterior. Per als elements d'il·luminació, el flux lluminós en depèn.
Intensitat lluminosa màxima
La màxima intensitat lluminosa en les característiques tècniques de l'aparell s'indica en candelas. Però a la pràctica va resultar més convenient operar amb el concepte de flux lluminós. El flux lluminós (en lumens) és igual al producte de la intensitat lluminosa (en candela) i l'angle sòlid aparent.Dos LED amb la mateixa intensitat lluminosa donen una il·luminació diferent a diferents angles. Com més gran és l'angle, més gran és el flux lluminós. Per tant, és més convenient per al càlcul dels sistemes d'il·luminació.
Caiguda de tensió
La caiguda de tensió directa és la tensió que cau a través del LED quan està encès. Sabent-ho, es pot calcular la tensió necessària, per exemple, per obrir una cadena en sèrie d'elements emissors de llum.
Com esbrinar per a quina tensió està classificat un LED
La manera més senzilla d'esbrinar la tensió nominal d'un LED és consultar la literatura de referència. Però si trobeu un dispositiu d'origen desconegut sense marcar-lo, podeu connectar-lo a una font d'alimentació ajustable i augmentar la tensió des de zero sense problemes. A una certa tensió, el LED parpellejarà brillantment. Aquesta és la tensió de funcionament de l'element. Hi ha algunes coses a tenir en compte quan feu aquesta comprovació:
- el dispositiu provat pot tenir una resistència integrada i està dissenyat per a una tensió prou alta (fins a 220 V) - no totes les fonts d'alimentació tenen aquest rang d'ajust;
- La radiació LED pot estar fora de la part visible de l'espectre (UV o IR); aleshores no es pot determinar visualment el moment d'encesa (tot i que la brillantor d'un dispositiu IR en alguns casos es pot veure a través d'una càmera de telèfon intel·ligent);
- cal connectar l'element a una font de tensió constant amb una estricta observació de la polaritat, en cas contrari, és fàcil desactivar el LED amb una tensió inversa que superi les capacitats del dispositiu.
Si no hi ha confiança en conèixer el pinout de l'element, és millor augmentar la tensió a 3 ... 3,5 V, si el LED no s'encén, traieu la tensió, canvieu la connexió dels pols de la font i repetiu el procediment.
Com determinar la polaritat d'un LED
Hi ha diversos mètodes per determinar la polaritat dels cables.
- Per als elements sense cable (inclòs COB), la polaritat de la tensió d'alimentació s'indica directament a la carcassa, mitjançant símbols o marees a la carcassa.
- Com que el LED té una unió p-n regular, es pot cridar amb un multímetre en mode de prova de díodes. Alguns provadors tenen una tensió de mesura suficient per encendre el LED. Aleshores, la correcció de la connexió es pot controlar visualment per la brillantor de l'element.
- Alguns dispositius fabricats per CCCP en una caixa metàl·lica tenien una clau (protrusió) a la zona del càtode.
- Per als elements de sortida, la sortida del càtode és més llarga. Sobre aquesta base, és possible determinar el pinout només per a elements no soldats. Els cables LED usats s'escurcen i es dobleguen per muntar-los de qualsevol manera.
- Finalment, esbrineu la ubicació ànode i càtode potser el mateix mètode que per determinar la tensió del LED. La resplendor només serà possible quan l'element estigui encès correctament: el càtode al menys de la font, l'ànode al més.
El desenvolupament tecnològic no s'atura. Fins fa unes dècades, el LED era una joguina cara per a experiments de laboratori. Ara és difícil imaginar la vida sense ell. Què passarà després, el temps ho dirà.
Articles semblants:
