Jak LED: princip činnosti, zařízení a funkce

Mnozí spotřebitelé se chtějí dozvědět více o LED diodách zařízení, o principu fungování těchto elektrických zařízení ao jejich technologických vlastnostech. To je způsobeno popularizací LED osvětlení obecně. Takové prvky jsou polovodičové produkty s přechodem elektronů, které umožňují vytváření optického záření.

Jak se objevila specifická technologie osvětlení?

Před zvážením principu fungování LED se navrhuje přezkoumat informace o tom, jak byly vytvořeny. První zpráva o možnosti emisí světla přes diodu v pevném stavu patří jednomu britskému experimentátorovi. V roce 1907 to udělal, když popsal elektroluminiscenční proces.

Pokusy byly opakovány v ruské laboratoři, ale pak nepřikládaly velkou důležitost. V roce 1961 byla první LED technologie patentována zaměstnanci americké firmy. Od té doby se zlepšily vývojové procesy. A po nějaké době bylo možné uvolnit prvek s vysokým jasem pro použití v odvětví telekomunikací.

O základních fyzikálních vlastnostech

Abychom pochopili princip fungování LED, je nutné si uvědomit, že každý prvek je polovodičová dioda, která přeměňuje elektřinu přímo na světelné záření. Při průchodu stejnosměrným proudem se elektrony přenášejí do určité oblasti. V procesu pohybu dochází k přechodu na jinou úroveň energie při uvolnění velkého množství světelného záření.

K dosažení různých barevných účinků se aktivační látky zavádějí do polovodičového materiálu. Nejčastěji se používá monochromatické záření. Při této volbě se pro každou diodu používá specifická vlnová délka. Barevná schéma záře lze ovládat.

Nejdůležitější vlastnosti

Vzhledem k podrobnému zařízení a principu fungování LED je třeba si uvědomit některé funkce. Přístrojové záření je přímo závislé na úhlu záření, který závisí na konstrukci. Určitý vliv na intenzitu záření má:

• materiál používaný přímo k ochraně krystalu;
• namontované čočky.

Polovodičové zařízení je schopno vyzařovat nejen úzce řízené, ale také difúzní světlo. Teplota prostředí může ovlivnit vlastnosti LED. Jejich jas závisí na tom. Když teplota stoupá, svítí stmívání a při nižších teplotách - jasnější. V tomto ohledu je obzvláště důležitý rozsah činnosti.

Vysoké nároky jsou kladeny na výrobky určené pro vnější použití. Mělo by fungovat správně s výrazným kolísáním teploty. Jas světla během provozu by se neměl výrazně měnit. Moderní řešení umožňují normální záře, bez ohledu na okolní teplotu.

Princip fungování LED je založen na vysokorychlostním působení. Radiace se objeví během několika sekund po přímém vystavení elektrického proudu přímo polovodiči. Vyráběná zařízení mohou mít technologické rozdíly, od kterých závisí rozsah použití.

LED diody typu DIP

Polovodičové prvky této kategorie patří do výrobků s nízkým proudem, takže se používají hlavně k dodatečnému osvětlení. Obvykle jsou v girlandách nastaveny jako ukazatele nebo hlavní zdroje. S příchodem pokročilejších technologií byla jejich produkce výrazně snížena.

Princip fungování LED s nízkým výkonem je poměrně jednoduchý. Tělo je válcového tvaru. Je vyrobena z epoxidové pryskyřice. V interiéru jsou vloženy speciální nálezy obvodové desky. Zaoblený válec vám umožňuje vytvářet směr světelný tok.

Vyzařující prvek ve tvaru krystalu je umístěn na katodě, která se podobá malé vlajce. Připojuje se k anodě pomocí ultrajemného drátu. Existují produkty se dvěma nebo třemi krystaly, které mají různé barvy najednou. V případě potřeby je do skříně zaváděn řídicí čip, který je nezbytný pro ovládání záře.

Pro zvýšení úrovně světelného toku v těchto LED začaly vytvářet čtyři výstupy namísto dvou. Při této volbě se však výrazně zvýšil ohřev krystalu, což vedlo k omezení možného rozsahu použití.

LED diody typu SMD

Tyto prvky mají širší účel, který je spojen s hlavními charakteristikami. Princip fungování tohoto typu LED umožňuje organizovat osvětlení různých formátů. Polovodičová zařízení s pevnou deskou s plošnými spoji mají kompaktní rozměry, takže je lze použít i v těch nejmenších svítidlech.

Základová část pouzdra, na které je pevný křišťál, má vysokou tepelnou vodivost, a proto je odstranění tepla účinné. Obvykle mezi objektivem a hlavním prvkem se vejde fosforová vrstva, která poskytuje schopnost neutralizovat UV záření a také nastavuje specifickou teplotu barev. U výrobků s difuzním zářením není nainstalována čočka. Vlastní prvek je tvarován jako rovnoběžnost.

COB typu LED

Podobné prvky se začaly používat u žárovek a lamp LED s vysokým výkonem. Princip fungování produktů zůstává stejný, ale v tomto případě jsou na hliníkovou základnu připevněny desítky krystalů za použití dielektrika. Výsledná matrice se zpracovává jednou vrstvou fosforu, výsledkem je zdroj světla s rovnoměrným rozdělením hlavního proudu.

Jednou z variant technologií je variant s distribucí velkého množství krystalů na povrchu skla. Podle tohoto schématu jsou vyráběny žárovky, ve kterých je centrální jádro skla, pokryté malými LED a ošetřeno fosforem, které působí jako základní zdroj.

Technologie RGB

Princip funkce RGB-LED je založen na optickém efektu, který umožňuje získání různých barevných odstínů v důsledku smíchání tří hlavních komponent palety. Tři krystaly jsou instalovány na stejné matici najednou. K přizpůsobení se různým podmínkám existuje několik úprav produktů. Jsou vyrobeny společnou katodou nebo anodou a někdy bez nich (se šesti hlavními závěry).

Nejčastěji se technologie světla používá k navrhování billboardů, zdobení budov, rámování mostů, architektonických památek a dalších struktur. Princip fungování vícebarevné LED je stejný. Návrhové prvky však zvyšují konečné náklady na výrobky a komplikují schéma připojení k elektrické síti.

Hlavní technické specifikace

Existuje několik parametrů, které charakterizují LED diody.

1. Jas je vyjádřen v jednotkách svítivosti. Je úměrná množství elektrického proudu, který prochází polovodičovým prvkem. S rostoucím napětím stoupá úroveň jasu.
2. Proud může být pulzující nebo konstantní. Může se velmi lišit. Indikační zařízení mohou mít proud pouze 20 mA a jednowattové protějšky - 300-400 mA.
3. Vlnová délka ovlivňuje barevný gamut. Jeho měření jsou prováděny v nanometrech. Hranice vln jsou podle potřeby mapovány na základní komponenty palety.

Barevné spektrum emitovaného záření se mění se zavedením chemicky aktivních látek do polovodičového materiálu.

Princip ovladače LED

Pro získání stabilizovaného proudu se používá speciální zařízení, které je vybráno s přihlédnutím k následujícím parametrům:

• určitou sílu;
• napětí přímo na výstupu;
• jmenovitý proud.

Instalované ovladače mohou být lineární nebo pulzní. První z nich jsou navrženy tak, aby zajišťovaly plynulou stabilizaci elektrického proudu při proměnlivém vstupním napětí. Impulzní zařízení vytváří vysokofrekvenční tlaky ve výstupním kanálu. Mají vysokou účinnost.

K dispozici jsou také stmívatelné ovladače, které umožňují nastavit jas LED diod. Během dne může být intenzita záření poněkud snížena, čímž se ušetří životnost polovodičových výrobků a elektrické energie.

Otázky zájmu

Teď je princip fungování LED jasný, ale mnozí uživatelé kladou na toto téma různé otázky.

1. Jaké parametry ovlivňují životnost polovodičového zařízení? Existuje prohlášení, že diody LED jsou trvanlivé, ale to není úplně pravda. Při vysoké intenzitě proudu během provozu se teplota zvyšuje, takže výkonnější zařízení selhávají rychleji.
2. Barevný přenos LED se v průběhu času zhoršuje? Během dlouhodobého provozu zařízení dochází k určité změně odstínu, ale v současné době neexistují žádné standardy, které by umožnily kvantifikovat toto.
3. Jsou zařízení škodlivá lidskému oku? Veškeré informace o negativních účincích polovodičových prvků momentálně chybí.
4. Proč je nutné stabilizovat elektrický proud procházející LED zařízením? Dokonce i malé změny napětí mohou vést k kolísání jasu.
5. Jak můžete získat bílé světlo? Existují tři hlavní možnosti. První z nich zahrnuje smíchání komponent palety pomocí technologie RGB. Druhá možnost zahrnuje aplikaci tří fosforů přímo na povrch polovodičového zařízení, které vydávají proud ultrafialového záření. Ve třetí metodě se fosfor aplikuje na modrý prvek.

Jako závěr

V rámci článku bylo možné podrobně zkoumat princip fungování LED. Pro "figuríny" (lidé, kteří nerozumí moderní technologii LED) bude pravděpodobně cenným nástrojem. Obsahuje nejkomplexnější informace o struktuře a provozu moderních osvětlovacích systémů, které jsou velmi oblíbené.