Содержание
Устройство светодиодной лампы — конструкция и принцип работы
Главная » Виды ламп » Светодиоды
Автор: Школа светодизайна MosBuild
Прежде чем понять, как устроена светодиодная лампа на 220 вольт, нужно разобраться, что она собой представляет и в чем ее преимущество перед лампами накаливания или люминесцентными светильниками. Конечно же, основной их плюс – это долговечность в работе и минимальное потребление электроэнергии. Почему так недолго работают обычные лампы, объяснять не приходится. И так понятно, что вольфрамовая нить – не слишком надежный материал. Но все же до недавнего времени лампы на основе этого материала практически не имели конкуренции. Сейчас же, хотя цена светодиодных ламп выше, чем у их предшественников, они быстро завоевывают рынок, пользуясь у потребителя все большим спросом.
Содержание
- Что же такое светодиод?
- Схема светодиодной лампы
- Схема с диодным мостом
- Резисторная схема
- Устройство LED-ламп
- Схема светодиодного драйвера
- Ремонт LED–лампы
- Особенности ламп со штыревым цоколем
- Как проверить светодиодную лампу при покупке?
- Общие сведения
Что же такое светодиод?
По своему строению это многослойный полупроводниковый кристалл, который преобразует электроэнергию в обычный свет.
А как это происходит, нужно разобрать более детально.
При различных вариациях компоновки чипов можно создать четыре варианта светодиодов:
Схема светодиодной лампы
Поняв суть устройства светодиодной лампы, легко разобраться в особенностях работы и даже изготовить ее самому (схема светодиодной лампы на 220 вольт представлена на рисунке ниже). Естественно, в любом из магазинов можно приобрести такой светильник, но иногда бывает трудно подобрать таковой именно с необходимыми параметрами. А кому-то просто не интересно покупать, а куда более привлекательно изготовить самому. Главное – решить вопросы расположения схемы и светодиодов, изолирования системы, а также обеспечения теплообмена.
Итак, с чего следует начать сборку? Есть множество систем, позволяющих этим осветительным приборам функционировать от сети 220 V. У всех них существует 3 главные цели:
- Получение пульсирующего тока из сети 220 V.
- Выравнивание тока до постоянного.
- Трансформирование тока до 12 V.
Для этого можно воспользоваться 2 вариантами – изготовить либо плату с диодным мостом, либо резисторную схему. При втором варианте необходимо использование четко определенного количества светодиодов. Нужно понять, какие плюсы и минусы есть у каждого из этих вариантов.
Схема с диодным мостом
Схема с диодным мостом
Устройство этой схемы включает в себя четыре диода, подключенных разнонаправлено. По своему принципу диодный мост должен ток из сети 220 V трансформировать в пульсирующий. Суть действия в следующем: синусоидальные полуволны при проходе по двум диодам изменяются, в результате минус теряет полярность. При сборке нужно подключить к плюсовому выходу конденсатор до моста в месте подачи переменного тока. Сопротивление в 100 Ом присоединяется перед минусом. Для сглаживания перепадов напряжения сзади моста нужен еще один конденсатор.
Такую схему несложно собрать, даже любитель при минимальных навыках справится с этой работой. Саму плату лучше позаимствовать от отработавшего свое светильника.
Главное запомнить – светодиоды нужно соединять по 10 шт. последовательно, после получившиеся несколько цепей соединить параллельно.
Резисторная схема
Ее тоже совершенно несложно изготовить. При даже небольших навыках вполне по силам собрать подобную лампу даже новичку. Собирается эта схема из 2 резисторов и 2 цепочек светодиодов, состоящих из одинакового числа элементов, соединенных последовательно, но имеющих разную направленность. От первого резистора соединение идет от одной полосы светодиодов к катоду, от другой – к аноду. От второго резистора – наоборот. Оптимальное число диодов в полосе – 10-20. Вывод: изготовить самодельный драйвер и в последующем лампу на светодиодах – совершенно несложная задача.
Устройство LED-лампы на 220 V.
Устройство LED-ламп
Основные 6 частей LED-лампы – это корпус, цоколь, рассеиватель, радиатор, блок светодиодов LED и бестрансформаторный драйвер (на картинке представлено устройство светодиодной лампы на 220 V). Эти лампы вполне подлежат ремонту, если один или несколько кристаллов прогорели.
Вообще в LED-светильниках обычно горит драйвер, для которого чаще всего используются такие микросхемы, как bp 3122, bp 2832а или bp 2831а. Помимо прочего, драйвер стабилизирует скачки напряжения.
На рисунке сверху изображена лампа варианта СОВ. Ее светодиод представляет собой единую пластину, в которую включено множество чипов. Если у такой лампы перегорает светодиод, то он меняется целиком, т. к. отдельные чипы невозможно поменять.
Схема светодиодного драйвера
Схема драйвера светодиодной лампы (можно понять на примере MR-16) настолько проста, насколько это возможно (драйвер LED-лампы ничем от него не отличается). Она работает так: переменный ток в 220 V проходит на мост (диодный) через конденсатор С1. Далее уже прямой ток идет на светодиоды НL1–НL27, которые подключены последовательно. Число их может достигать 80 шт. Ну а более ровного света, без мерцания, добиваются как раз при помощи конденсатора С2. Желательно, чтобы он был как можно большей емкости. Схема драйвера для светодиодов от сети 220 V представлена на рисунке.
Простейшая схема драйвера MR-16
Ремонт LED–лампы
Устройство светодиодного светильника представляет собой обычную LED-лампу, и если светодиоды в ней отдельные, а не единой пластиной с кристаллами, то ее возможно отремонтировать, заменив сгоревшие (прогоревшие) элементы. Ее с легкостью можно разобрать. Нужно разделить корпус с цоколем. Если для примера взять лампу МR-16, то как раз внутри будет находиться 27 светодиодов. Подобраться к плате с элементами можно путем снятия защитного стекла. Делается это при помощи обычной отвертки.
Особенности ламп со штыревым цоколем
По сути, лампа со штыревым цоколем практически ничем не отличается. Единственное, что необходимо знать, это маркировку, которая наносится на корпус. Относится она именно к особенностям цоколя.
- G – это как раз указывает на то, что у лампы штыревой цоколь.
- U – маркер того, что лампа энергосберегающая.
- 10 – расстояние от одного до другого штыря в миллиметрах.
Как проверить светодиодную лампу при покупке?
Светодиодная лампа с цоколем Е-27
Примером послужит лампа с цоколем Е-27 и питанием в 220 V. Как при покупке не ошибиться, выбрав качественный товар? Необходимо внимательно осмотреть всю конструкцию светодиодной лампы. Изначально нужно посмотреть на радиатор. Он должен быть литым, а не наборным, т. к. в том числе и от него зависит долговечность работы выбранной лампы. Радиатор стоит в прямой зависимости от мощности, следовательно, чем мощнее лампочка, тем больше охладитель. Очень хорошо себя показывают алюминиевые, керамические либо графитовые.
Наилучший вариант – термопластиковое покрытие радиатора. После необходимо убедиться в отсутствии люфтов в цоколе, а также видимых механических повреждений. В любом магазине электротоваров имеется возможность включения лампы в сеть для проверки. При подаче питания на лампу нужно обратить внимание на исходящий от нее свет.
Даже если мерцания не видно, необходимо посмотреть на прибор через камеру сотового телефона. На экране будет четко видно наличие или отсутствие мерцания. Если же имеется пульсация, такую лампу покупать не стоит. Что касается маркировки, то она должна быть четкой и хорошо читаемой, т. к. именно на основе этой информации выбирается тип светодиодной лампы.
Общие сведения
Применение светодиодных ламп необычайно широко. Это и бытовое освещение, и промышленное, и даже уличное. По своей сути такие световые приборы являются самыми экологически чистыми, т. к. не содержат опасных веществ (таких, как ртуть и т. п.) в отличие от люминесцентных или ртутных (ДРЛ) ламп. Световые приборы, имеющие в основе нить из вольфрама, дают много света, но их эффективность весьма сомнительна, т. к. 95 процентов уходит на выработку тепла, в чем и состоит отличие от принципа работы светодиодной лампы. Очень интересно, что после того, как было запрещено продавать лампы мощностью свыше 100 Ватт, их все равно не перестали выпускать.
Только теперь они называются не лампочки, а «теплоизлучатели», что по своей сути правильно. Есть различные корпуса светодиодных ламп, а также различные типы цоколя. На картинке указаны маркировки, по которым можно определить, какая именно лампа нужна для того или иного прибора. Интересен также и цвет таких ламп. С первого взгляда может показаться, что он просто белый, однако это не так. Есть специальный индекс цветопередачи – CRI. Если он низок, то освещение будет казаться неприятным, хотя будет непонятно почему, ведь оно визуально не отличается. Если брать за пример солнце или обычную лампочку, то их CRI будет равен 100. Качественная светодиодная лампа имеет CRI 90. Ну а если CRI менее 80, то такие световые приборы не рекомендуется использовать в местах проживания.
Виды светодиодных ламп
Так что же в итоге? Конечно, личное дело каждого, какие осветительные приборы использовать, но то, что светодиодные лампы помимо своей экологичности еще и очень экономичны – это неоспоримый факт, а значит, они будут продолжать завоевывать рынок электротехники до тех пор, пока не появится что-то новое.
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Устройство светодиодной лампы EKF на 220 (В)
Здравствуйте, уважаемые читатели и гости сайта «Заметки электрика».
Сегодня я решил рассказать Вам об устройстве светодиодной лампы EKF серии FLL-A мощностью 9 (Вт).
Эту лампу я сравнивал в своих экспериментах (часть 1, часть 2) с лампой накаливания и компактной люминесцентной лампой (КЛЛ), и по многим показателям она имела явные преимущества.
А теперь давайте разберем ее и посмотрим, что же находится внутри. Думаю, что Вам будет не менее интересно, чем мне.
Итак, устройство современных светодиодных ламп состоит из следующих компонентов:
- рассеиватель
- плата со светодиодами (кластер)
- радиатор (в зависимости от модели и мощности лампы)
- источник питания светодиодов (драйвер)
- цоколь
А теперь рассмотрим каждый компонент в отдельности по мере разбора лампы EKF.
У рассматриваемой лампы используется стандартный цоколь Е27. Он крепится к корпусу лампы с помощью точечных углублений (кернений) по окружности. Чтобы снять цоколь, нужно высверлить места кернения или сделать пропил ножовкой.
Красный провод соединяется с центральным контактом цоколя, а черный — припаян к резьбе.
Питающие провода (черный и красный) очень короткие, и если Вы разбираете светодиодную лампу для ремонта, то это нужно учесть и запастись проводами для их дальнейшего наращивания.
Через открывшееся отверстие виден драйвер, который крепится с помощью силикона к корпусу лампы. Но извлечь его можно только со стороны рассеивателя.
Драйвер — это источник питания светодиодной платы (кластера). Он преобразовывает переменное напряжение сети 220 (В) в источник постоянного тока. Для драйверов свойственны параметры мощности и выходного тока.
Существует несколько разновидностей схем источников питания для светодиодов.
Самые простые схемы выполняются на резисторе, который ограничивает ток светодиода. В этом случае нужно лишь правильно выбрать сопротивление резистора. Такие схемы питания чаще всего встречаются в выключателях со светодиодной подсветкой. Это фото я взял из статьи, в которой рассказывал о причинах мигания энергосберегающих ламп.
Схемы чуть посложнее выполняются на диодном мосте (мостовая схема выпрямления), с выхода которого выпрямленное напряжение подается на последовательно-включенные светодиоды. На выходе диодного моста также установлен электролитический конденсатор для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения.
В перечисленных выше схемах нет гальванической развязки с первичным напряжением сети, они обладают низким КПД и большим коэффициентом пульсаций. Их главное преимущество заключается в простоте ремонта, низкой стоимости и малых габаритах.
В современных светодиодных лампах чаще всего применяются драйверы, выполненные на основе импульсного преобразователя.
Их главные достоинства — это высокий КПД и минимум пульсаций. Зато они по стоимости в несколько раз дороже предыдущих.
Кстати, в скором времени я планирую провести замеры коэффициентов пульсаций светодиодных и люминесцентных ламп различных производителей. Чтобы не пропустить выход новых статей — подписывайтесь на рассылку.
В рассматриваемой светодиодной лампе EKF установлен драйвер на микросхеме BP2832A.
Драйвер крепится к корпусу с помощью силиконовой пасты.
Чтобы добраться до драйвера, мне пришлось отпилить рассеиватель и вынуть плату со светодиодами.
Красный и черный провода — это питание 220 (В) с цоколя лампы, а бесцветные — это питание на плату светодиодов.
Вот типовая схема драйвера на микросхеме BP2832A, взятая из паспорта. Там же Вы можете ознакомиться с ее параметрами и техническими характеристиками.
Рабочий режим драйвера находится в пределах от 85 (В) до 265 (В) напряжения сети, в нем имеется защита от короткого замыкания, применяются электролитические конденсаторы, предназначенные для продолжительной работы при высоких температурах (до 105°С).
Корпус светодиодной лампы EKF выполнен из алюминия и теплорассеивающего пластика, который обеспечивает хороший отвод тепла, а значит увеличивает срок службы светодиодов и драйвера (по паспорту заявлено до 40000 часов).
Максимальная температура нагрева этой LED-лампы составляет 65°С. Об этом читайте в экспериментах (ссылки я указал в самом начале статьи).
У более мощных светодиодных ламп, для лучшего отвода тепла, имеется радиатор, который крепится к алюминиевой плате светодиодов через слой термопасты.
Рассеиватель выполнен из пластика (поликарбоната) и с помощью него достигается равномерное рассеивание светового потока.
А вот свечение без рассеивателя.
Ну вот мы добрались до платы светодиодов или другими словами, кластера.
На круглой алюминиевой пластине (для лучшего отвода тепла) через слой изоляции размещено 28 светодиодов типа SMD.
Светодиоды соединены в две параллельные ветви по 14 светодиодов в каждой ветви.
Светодиоды в каждой ветви соединяются между собой последовательно. Если сгорит хоть один светодиод, то не будет гореть вся ветвь, но при этом вторая ветвь останется в работе.
А вот видео, снятое по материалам данной статьи:
P.S. В завершении статьи хочется отметить то, что конструкция LED-лампы EKF с точки зрения ремонта не очень удачная, лампу невозможно разобрать без отпиливания рассеивателя и высверливания цоколя.
Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:
Светоизлучающий диод (LED) — работа, конструкция и обозначение
Электроника
приборы и схемы >> Полупроводники
диоды >> Светоизлучающий диод (LED)
Что такое свет?
Перед входом в
как работает светодиод, давайте сначала кратко рассмотрим сам свет.
С древних времен человек получал свет от различных
источники, такие как солнечные лучи, свечи и лампы.
В 1879 году Томас
Эдисон изобрел лампочку накаливания. В свете
лампочка, электрический ток проходит через нить внутри
лампочка.
Когда достаточно
через нить проходит ток, она нагревается и
излучает свет. Свет, излучаемый нитью накала, является результатом
электрической энергии, преобразованной в тепловую энергию, которая, в свою очередь,
превращается в световую энергию.
В отличие от света
лампочка, в которой электрическая энергия сначала превращается в тепло
энергия, электрическая энергия также может быть напрямую преобразована
в энергию света.
Светоизлучающий
Диоды (светодиоды), электрическая энергия, протекающая через них,
непосредственно преобразуется в световую энергию.
Свет – это тип
энергия, которую может выделить атом.
Свет состоит из множества мелких частиц, называемых фотонами. Фотоны обладают энергией и
импульс, но не масса.
Атомы являются основными
строительные блоки материи. Каждый объект во Вселенной
состоит из атомов. Атомы состоят из мелких частиц, таких как
электроны, протоны и нейтроны.
Электроны
отрицательно заряжены, протоны заряжены положительно, а
нейтроны не имеют заряда.
Привлекательный
сила между протонами и нейтронами заставляет их слипаться
вместе образуют ядро. Нейтроны не имеют заряда. Следовательно
общий заряд ядра положительный.
Отрицательно
заряженные электроны всегда вращаются вокруг положительно заряженных
ядра из-за электростатической силы притяжения
между ними.
Электроны вращаются вокруг ядра в
различные орбиты или оболочки. Каждая орбита имеет разную энергию
уровень.
Например,
электроны, вращающиеся очень близко к ядру, имеют низкую энергию
тогда как электроны вращаются дальше от ядра
обладают высокой энергией.
Электроны в
Нижний энергетический уровень требует дополнительной энергии для прыжка
на более высокий энергетический уровень. Эта дополнительная энергия может быть
подается из внешнего источника. Когда электроны вращаются вокруг
ядра получают энергию из внешнего источника, они прыгают в более высокие
орбита или более высокий энергетический уровень.
Электроны в
более высокий уровень энергии не будет оставаться в течение длительного периода времени. После
короткое время электроны возвращаются на более низкий энергетический уровень.
Электроны, перескакивающие с более высокого энергетического уровня на более низкий
энергетический уровень высвобождает энергию в виде фотона или
свет. В некоторых материалах эта потеря энергии высвобождается в основном
в виде тепла. Электрон, теряющий большую энергию
высвобождает фотон большей энергии.
Что такое свет
Излучающий диод (светодиод)?
Светоизлучающий
Диоды (светодиоды) являются наиболее широко используемыми полупроводниковыми
диоды среди всех различных типов полупроводников
Диоды в наличии сегодня. Светодиоды излучают либо видимые
свет или невидимый инфракрасный
светится при прямом смещении. Светодиоды, излучающие невидимое
инфракрасный свет используется для дистанционного управления.
Светоизлучающий
Диод (LED) — оптический полупроводниковый прибор, излучающий
свет, когда напряжение
применены.
Другими словами, светодиод представляет собой оптический
полупроводниковый прибор, преобразующий электрическую энергию в
Световая энергия.
При излучении света
Диод (светодиод) с прямым смещением, свободный
электроны в зоне проводимости рекомбинируют с дырками в
валентную зону и высвобождает энергию в виде света.
Процесс
излучающий свет в ответ на сильное электрическое
поле или поток электрического
ток называется электролюминесценцией.
Обычный диод с p-n переходом
пропускает электрический ток только в одном направлении. Это позволяет
электрический ток при прямом смещении и не позволяет
электрический ток при обратном смещении. Таким образом, нормальный p-n
Диод-переходник работает только в режиме прямого смещения.
Как обычный p-n
переходные диоды, светодиоды тоже работают только при прямом смещении
состояние.
Для создания светодиода материал n-типа должен быть
подключен к отрицательной клемме аккумулятора и p-типа
материал должен быть подключен к положительной клемме
батарея. Другими словами, материал n-типа должен быть
отрицательно заряжены, и материал p-типа должен быть
положительно заряжен.
Строительство
Светодиод подобен обычному диоду с p-n переходом, за исключением того, что
галлий, фосфор и мышьяк материалы используются для
конструкции вместо кремниевых или германиевых материалов.
В нормальном p-n
переходных диодов, кремний наиболее широко используется, потому что он
менее чувствительны к температуре. Кроме того, он позволяет электрически
ток эффективно без каких-либо повреждений. В некоторых случаях,
германий используется для изготовления диодов.
Однако кремний или
германиевые диоды не излучают энергию в виде света.
Вместо этого они излучают энергию в виде тепла. Таким образом, кремний
или германий не используется для изготовления светодиодов.
Слои светодиодов
Светоизлучающий
Диод (LED) состоит из трех слоев: p-типа
полупроводник,
Полупроводник n-типа и обедненный слой. р-тип
полупроводник и полупроводник n-типа разделены
область истощения
или обедненный слой.
Полупроводник P-типа
Если трехвалентный
примеси добавляются к собственному или чистому полупроводнику,
образуется полупроводник р-типа.
В р-типе
полупроводник, дырки являются основными носителями заряда и свободными
электроны являются неосновными носителями заряда. Таким образом, отверстия несут
большая часть электрического тока в полупроводнике р-типа.
Полупроводник N-типа
Если пятивалентный
примеси добавляются к собственному полупроводнику, n-типу
образуется полупроводник.
В n-типе
полупроводник, свободные электроны являются основными носителями заряда
а дырки являются неосновными носителями заряда. Таким образом, бесплатно
электроны переносят большую часть электрического тока в n-типе
полупроводник.
Слой или область истощения
Область обеднения
область, присутствующая между полупроводником p-типа и n-типа
где отсутствуют подвижные носители заряда (свободные электроны и дырки).
подарок. Эта область действует как барьер для электрического тока.
Он противостоит потоку электронов из полупроводника n-типа и
поток дырок из полупроводника р-типа.
Для преодоления
барьер обедненного слоя, нам нужно применить напряжение, которое
выше барьерного потенциала обедненного слоя.
Если применяется
напряжение больше, чем барьерный потенциал истощения
слой, начинает течь электрический ток.
Как светло
Излучающий диод (LED) работает?
Светоизлучающий
Диод (светодиод) работает только в режиме прямого смещения. Когда Свет
Излучающий диод (светодиод) смещен в прямом направлении, свободные электроны
со стороны n, а отверстия со стороны p сдвинуты к
узел.
Когда свободные электроны
достигают соединения или области обеднения, некоторые из свободных
электроны рекомбинируют с дырками в положительных ионах. Мы
известно, что положительные ионы имеют меньше электронов, чем
протоны. Поэтому они готовы принять электроны. Таким образом,
свободные электроны рекомбинируют с дырками в обедненной области.
Аналогичным образом дырки с p-стороны рекомбинируют с электронами
в области истощения.
Из-за
рекомбинация свободных электронов и дырок в обедненной
область, ширина
области истощения уменьшается. В результате больше заряда
перевозчики будут пересекать p-n
узел.
Часть заряда
носители с p-стороны и n-стороны будут пересекать p-n переход
прежде чем они рекомбинируют в области истощения. Например,
некоторые свободные электроны из полупроводника n-типа пересекают p-n
переходе и рекомбинирует с дырками в полупроводнике р-типа. В
аналогичным образом дырки из полупроводника p-типа пересекают p-n
переходе и рекомбинирует со свободными электронами в n-типе
полупроводник.
Таким образом, рекомбинация
происходит в области обеднения, а также в р-типе и
полупроводник n-типа.
Свободные электроны
в зоне проводимости высвобождает энергию в виде света
прежде чем они рекомбинируют с дырками в валентной зоне.
Из кремния и
германиевые диоды, большая часть энергии выделяется в виде
тепла и излучаемого света слишком малы.
Однако в
такие материалы, как арсенид галлия и фосфид галлия.
испускаемые фотоны имеют достаточную энергию для создания интенсивных
видимый свет.
Как светодиод излучает свет?
При внешнем
напряжение приложено к валентности
электроны, они набирают достаточную энергию и разрывают
связи с родительским атомом. валентные электроны, которые
разрывы связи с родительским атомом называются свободными электронами.
Когда валентность
электрон покинул родительский атом, они оставляют пустое место в
валентная оболочка, на которой ушел валентный электрон. Этот пустой
пространство в валентной оболочке называется дыркой.
Энергетический уровень
все валентные электроны почти одинаковы. Группировка диапазона
энергетических уровней всех валентных электронов называется
валентная полоса.
Аналогично,
энергетический уровень всех свободных электронов почти одинаков.
Группировка диапазона энергетических уровней всех свободных электронов
называется зоной проводимости.
Энергетический уровень
свободных электронов в зоне проводимости больше, чем в
энергетический уровень валентных электронов или дырок в валентном
группа. Следовательно, свободные электроны в зоне проводимости должны
теряют энергию, чтобы рекомбинировать с дырками в
валентная полоса.
Свободные электроны
в зоне проводимости не задерживаются надолго. После
короткий период свободные электроны теряют энергию в виде
светятся и рекомбинируют с дырками в валентной зоне.
Каждый
рекомбинация носителей заряда будет излучать световую энергию.
Потеря энергии
свободных электронов или интенсивность испускаемого света зависит от
запрещенная зона или энергетическая щель между зоной проводимости и
валентная полоса.
Полупроводник
устройство с большим запрещенным зазором излучает свет высокой интенсивности
тогда как полупроводниковый прибор с малой запрещенной зоной
излучает свет низкой интенсивности.
Другими словами,
яркость излучаемого света зависит от материала
используется для построения светодиода и прямого протекания тока через
ВЕЛ.
В обычном кремнии
диоды, энергетическая щель между зоной проводимости и валентной
полоса меньше. Следовательно, электроны падают только на короткое расстояние.
В результате высвобождаются фотоны низкой энергии.
Эти низкоэнергетические
фотоны имеют низкую частоту, невидимую человеческому глазу.
В светодиодах энергия
Зазор между зоной проводимости и валентной зоной очень велик, поэтому
свободные электроны в светодиодах имеют большую энергию, чем свободные
электроны в кремниевых диодах. Следовательно, свободные электроны падают на
большое расстояние. В результате фотоны высокой энергии
выпущенный. Эти высокоэнергетические фотоны имеют высокую частоту, которая
виден человеческому глазу.
Эффективность
генерация света в светодиоде увеличивается с увеличением инжектируемого
тока и при понижении температуры.
Светоизлучающие
диоды, свет производится за счет процесса рекомбинации.
Рекомбинация носителей заряда происходит только при
условие прямого смещения.
Следовательно, светодиоды работают только в прямом направлении.
условие смещения.
При излучении света
диод смещен в обратном направлении, свободные электроны (большинство
носители) с n-стороны и дырки (основные носители) с
p-сторона отходит от стыка. В результате ширина
обедненная область увеличивается и нет рекомбинации заряда
встречаются носители. Таким образом, свет не производится.
Если обратное смещение
напряжение, подаваемое на светодиод, сильно увеличивается, устройство может
также быть поврежденным.
Все диоды излучают
фотоны или свет, но не все диоды излучают видимый свет.
Материал светодиода подобран таким образом, чтобы
длина волны испускаемых фотонов находится в пределах видимого
часть светового спектра.
Светоизлучающие
диоды могут включаться и выключаться с очень высокой скоростью 1
нс.
Светоизлучающие
диод (LED) символ
Символ светодиода
похож на обычный диод с p-n переходом, за исключением того, что он
содержит стрелки, направленные в сторону от диода, указывающие на то, что
свет излучается диодом.
Светодиоды доступны
в разных цветах. Наиболее распространенные цвета светодиодов:
оранжевый, желтый, зеленый и красный.
Схема
символ светодиода не представляет цвет света.
схематическое обозначение одинаково для всех цветов светодиодов. Следовательно, это
невозможно определить цвет светодиода, увидев его
символ.
Светодиод
строительство
Один из методов
используется для создания светодиода состоит в осаждении трех полупроводниковых слоев
на подложке. Три полупроводниковых слоя, нанесенных на
подложка — полупроводник n-типа, полупроводник p-типа
и активной области.
Активная область находится между
Полупроводниковые слои n-типа и p-типа.
Когда светодиод направлен вперед
смещенные свободные электроны из полупроводника n-типа и дырок
от полупроводника p-типа подталкиваются к активному
область, край.
Когда свободные электроны
со стороны n и отверстия со стороны p рекомбинируют с противоположным
носители заряда (свободные электроны с дырками или дырки со свободными
электроны) в активной области невидимый или видимый свет
излучаемый.
В светодиодах большая часть
носители заряда рекомбинируют в активной области. Следовательно, большинство
свет излучается активной областью. Активная область
также называется областью истощения.
Смещение светодиода
Сейф вперед
номинальное напряжение большинства светодиодов от 1В до 3В и выше
номинальный ток от 200 мА до 100 мА.
Если напряжение
применительно к светодиоду находится в диапазоне от 1 В до 3 В, светодиод работает отлично
потому что ток для приложенного напряжения находится в
рабочий диапазон. Однако, если напряжение, подаваемое на светодиод,
повышается до значения более 3 вольт. Истощение
область в светодиоде выходит из строя, и электрический ток
вдруг поднимается. Этот внезапный рост тока может разрушить
устройство.
Во избежание этого мы
нужно поставить резистор
(R s ) последовательно со светодиодом. Резистор (R s
) должен располагаться между источником напряжения (Vs) и светодиодом.
Резистор размещен
между светодиодом и источником напряжения называется ограничением тока.
резистор. Этот резистор ограничивает дополнительный ток, который может
уничтожить светодиод.
Таким образом, токоограничивающий резистор защищает светодиод
от повреждения.
Текущий ток
через светодиод математически записывается как
Где,
I F = Прямой ток
V S = Напряжение источника или напряжение питания
V D = Падение напряжения на светодиоде
р S = Резистор или токоограничивающий резистор
Падение напряжения
количество напряжения, затрачиваемого на преодоление области обеднения
барьер (что приводит к протеканию электрического тока).
Падение напряжения
Светодиод составляет от 2 до 3 В, тогда как кремниевый или германиевый диод составляет 0,3 или
0,7 В.
Следовательно, для
для работы светодиода нам нужно применять большее напряжение, чем кремний или
германиевые диоды.
Светоизлучающий
диоды потребляют больше энергии, чем кремниевые или германиевые.
работать.
Выход
характеристики светодиода
Количество
выходной свет, излучаемый светодиодом, прямо пропорционален
количество прямого тока, протекающего через светодиод. Более
прямой ток, тем больше излучаемый выходной свет.
График зависимости прямого тока от выходного света показан на
фигура.
Видимые светодиоды
и невидимые светодиоды
Светодиоды в основном
делятся на два типа: видимые светодиоды и невидимые светодиоды.
Видимый светодиод
Тип светодиода, который излучает видимый свет. Эти светодиоды в основном
используется для отображения или освещения, где используются светодиоды
индивидуально без фотодатчиков.
Невидимый светодиод
тип светодиода, который излучает невидимый свет (инфракрасный свет). Эти
Светодиоды в основном используются с фотодатчиками, такими как фотодиоды.
Что
определяет цвет светодиода?
Используемый материал
для построения светодиода определяет его цвет. Другими словами,
Длина волны или цвет излучаемого света зависит от
запрещенная зона или энергетическая зона материала.
Различные материалы
излучают разные цвета света.
Светодиоды из арсенида галлия излучают красный и инфракрасный свет.
Светодиоды из нитрида галлия излучают ярко-синий свет.
Светодиоды с иттрий-алюминиевым гранатом излучают белый свет.
Светодиоды из фосфида галлия излучают красный, желтый и зеленый свет.
Алюминий-нитрид-галлиевые светодиоды излучают ультрафиолетовый свет.
Светодиоды из фосфида алюминия и галлия излучают зеленый свет.
Преимущества
Светодиод
- яркость света, излучаемого светодиодом, зависит от силы тока
течет через светодиод. Следовательно, яркость светодиода может быть
легко регулируется изменением тока. Это делает
возможна эксплуатация светодиодных дисплеев при различных условиях окружающей среды
условия освещения. - Светодиоды потребляют мало энергии.
- очень дешевы и легко доступны.
- имеют малый вес.
- Меньший размер.
- имеют более длительный срок службы.
- работают очень быстро. Их можно включать и выключать в очень
меньше времени. - не содержат токсичных материалов, таких как ртуть, которая используется
в люминесцентных лампах. - могут излучать разные
цвета света.
Светодиоды
Светодиоды
Светодиоды
Светодиоды
Светодиоды
Светодиоды
Недостатки
светодиодов
- светодиодов нужно
больше мощности для работы, чем у обычных диодов с p-n переходом. - Низкая светоотдача светодиодов.
Применение
светодиодов
Различные области применения светодиодов:
- Системы охранной сигнализации
- Калькуляторы
- Телефоны с картинками
- Светофоры
- Цифровые компьютеры
- Мультиметры
- Микропроцессоры
- Цифровые часы
- Автомобильные тепловые лампы
- Вспышки камеры
- Авиационное освещение
Типы
диодов
различные типы диодов:
- Стабилитрон
диод - Лавинный диод
- Фотодиод
- Свет
Излучающий диод - Лазер
диод - Туннель
диод - Шоттки
диод - Варактор
диод - П-Н
переходной диод
Принцип работы светодиодных ламп
Будущее освещения за светодиодными лампами.
Будь то автомобили, промышленность, домашнее хозяйство или любое хобби, светодиоды являются лучшим решением с точки зрения долгосрочной экономии средств и энергоэффективности. Мало того, что эти устройства более эффективны, чем традиционные осветительные приборы, они созданы, чтобы пережить любого из своих предшественников. Нажмите, чтобы узнать больше о светодиодном освещении. Здесь будет рассмотрено внутреннее устройство типичной светодиодной лампы.
Рис. 1. Типичная светодиодная лампа с включенным питанием
Рис. 2. Типичная светодиодная лампа без питания
два совсем другие. Корпус лампы изготовлен из керамики и содержит электронный балласт. Керамика используется из-за ее изоляционных и теплорассеивающих свойств. Светодиодная лампа размещена внутри стеклянного купола с люминесцентным покрытием. Чтобы обеспечить выход с постоянной длиной волны и увеличить светоотдачу, светодиодные лампы используют технологию удаленного люминофора (RP) для целей покрытия.
Это также позволяет светодиоду излучать только одноцветный свет в течение всего срока службы, одновременно уменьшая блики.
Рис. 3. Изображение, показывающее структуру светодиода COB светодиодной лампы
COB (чип на плате)
Структура светодиода становится видимой после снятия стекла. Светодиодные фонари размещены в светодиодной структуре COB (CHIP ON BOARD). Эта структура покрыта пластиковым диском, который после снятия открывает структуру светодиода COB, как показано на изображении выше.
Светодиоды установлены на алюминиевой подложке в форме диска, которая служит радиатором для светодиодов. Размер подложки остается довольно большим по сравнению с размером светодиодов, так как при работе лампы необходимо рассеивать большое количество тепла
Эти светоизлучающие диоды изготовлены из подходящих внешних полупроводниковых материалов, таких как арсенид галлия или фосфат арсенида галлия. Лампы, изготовленные из этих диодов, потребляют очень меньше энергии и имеют более длительный срок службы, чем обычные лампы или компактные люминесцентные лампы.
Структура светодиода покрыта куполообразным слоем силикона или эпоксидной смолы. Этот купол или пузырь определяет угол распределения света светодиода, который может варьироваться от узкого луча до широкого угла. Внутри эпоксидной смолы светодиодный полупроводник находится в виде кристалла, помещенного на теплопроводный клей. Он соединен с термопрокладкой золотыми или платиновыми проволоками толщиной порядка микрометров. Эти элементы являются отличными проводниками тепла и эффективно помогают рассеивать все тепло, выделяемое во время работы светодиодов. В одном куполе также может быть несколько штампов. В этом случае есть две куполообразные конструкции с отдельными светодиодами. Использование технологии светодиодов COB и золотых (Au) и / или платиновых (Pt) соединительных проводов является основной причиной относительно более высокой стоимости светодиодов по сравнению с их другими осветительными аналогами, такими как компактные люминесцентные лампы и лампы накаливания.
Провода на периферии алюминиевого диска подключены к внутренней схеме.
Рис. 4. Алюминиевая подложка в светодиодной лампе
Электронный балласт рай. Кроме того, видны клеи, которыми алюминиевая подложка крепится к керамическому шасси.
Рис. 5: Электронный балласт светодиодной лампы
Внутренняя схема смонтирована на двухсторонней печатной плате, расположенной в задней части корпуса.
Рис. 6. Изображение, показывающее внутреннюю схему светодиодной лампы
Цоколь
На изображениях выше показаны обе стороны схемы привода электронного балласта, используемой внутри светодиодной лампы. Использование электронного балласта делает конструкцию легкой и энергоэффективной. Схема драйвера электронного балласта представляет собой источник постоянного тока, который работает на высоких частотах и обеспечивает функцию ограничения тока для защиты светодиодов. Кроме того, этот балласт очень стабилен при высоких температурах и может работать дольше.