Ljusdiod. DIY LED DRL. Att få en lysdiod av en specifik färg

Konventionella lampor byts ut mot LED-lampor överallt. Idag är detta det bästa sättet att belysning för bilar och hem, mer hållbart och lättare att byta ut. Så, vad är principen för LED-drift och hur man väljer det korrekt?

LED och hur det fungerar

En lysdiod är en speciell elektrisk enhet som omvandlar ström till någon form av glöd. Idag är lysdioder mer kända som LED, vilket betyder "ljusemitterande diod".

Enheten är halvledare och består av ett kristallchip, ett hus, kontaktstift och en optisk enhet. Ljuset kommer från kristallen och dess färg kan variera beroende på vilket material som används. Ljusstyrkan på LED, såväl som dess färg, kan också variera. Till exempel, för en större ljuseffekt, sätts ofta flera kristaller in i en lampa, vilket ger ett enfärgat ljus, som tillsammans bildar ett starkt sken.

Enhetens ljusstyrka beror direkt på styrkan hos den elektriska ström som tillförs den. I sin tur orsakar ett alltför kraftigt flöde av el snabb överhettning av den inre kristallen och inaktiverar den. Med tanke på detta är designen av LED:n något dyr när det gäller materialkostnad, vilket något negativt påverkar valet av sådana lampor.

Baserat på ljusstyrka delas lysdioder vanligtvis in i kategorier:

• ultraljus, deras lägsta effekt är 1 W;
• lysdioder med hög ljusstyrka - nå 20 mW;
• standardlampor.

Idag används ett LED-block som är inbyggt i lampan flitigt. Tack vare det är det också möjligt att välja det optimala ljusläget.

Fördelar med LED framför andra typer av belysning

LED är det bästa valet av belysningstyp idag, vilket har ett antal fördelar:

• Varaktighet.
• Möjlighet att justera lampans färg och ljusstyrka.
• Färgmättnad, möjligheten att välja röda, blå, gröna lysdioder eller ändra färgen.
• Möjlighet till elektronisk styrning.
• Miljövänliga material som inte innehåller tunga ämnen som är skadliga för miljön och farliga om de kasseras på ett felaktigt sätt.
• Låg strömförbrukning, 1 watt ger flera gånger mer ljus.
• Ljuset är rent och så naturligt som möjligt.
• Överhettas inte tack vare rätt ljuseffekt.
• Tillförlitlighet och styrka.

Varför blev lysdioder populära i bilindustrin? Denna typ av belysning är idealisk för bilar, som gradvis ersätter halogen- och xenonlampor. Hans positiva egenskaper:

• förmågan att rikta belysning när du vrider på ratten - skapa adaptiva strålkastare;
• estetiskt ser bättre ut än andra typer av strålkastare;
• ökad säkerhet på grund av förbättrad sikt på vägen;
• vibrationsmotstånd;
• ofta är lysdioder installerade i ett hus där fukt inte tränger in;
• att nå drifttillståndet sker snabbare, av denna anledning fungerar bromsljusen bättre.

Naturligtvis är dessa fördelar endast inneboende i verkligt högkvalitativa produkter, så det är inte värt att spara på dem, särskilt eftersom deras livslängd är betydligt längre jämfört med kinesiska produkter. Dessutom är livslängden för LED-lampor, jämfört med konventionella lampor, också mycket längre.

Klassificering av lysdioder

Det finns 2 huvudtyper av lysdioder - för belysning (indikator) och för belysning. Deras styrka och hållbarhet beror på tillgången på elektrisk ström, därför varar den andra typen av lysdioder en kortare tid, eftersom kristallen slits ut snabbare. Dessa belysningsenheter är dock mycket hållbara och håller i flera tusen timmar.

En belysnings-LED är en enhet som ger tillförlitligt och kraftfullt ljus. Det används ofta i design, vilket skapar den önskade belysningsnivån.

Baserat på typen av hölje är det vanligt att särskilja lysdioder i form av "Star", "Piranha" och SMD. Bland dem är de mest populära "Piranhas", eftersom deras ljusflöde verkar vara av bättre kvalitet. Deras designfunktion är formen av en rektangel med leder längs kanterna, vilket säkerställer styv vidhäftning till ytan. Dessutom har anordningens substrat utmärkt värmeavledning. Dessa enheter används ofta i bilar och reklam. De varierar i storlek och färg: röd, vit, grön, blå LED.

Indikatorlampor har en enklare design, deras ljus är inte lika starkt och används för att lysa upp displayer och instrumentpaneler. Indikatorlampor är indelade i runda, ovala och rektangulära former.

Linser skiljer sig också från varandra, de kan byggas in i både belysning och Vissa är designade för att sprida ljus (de allra flesta av dessa enheter), andra för fokusering, tack vare den riktade ljusstrålen som produceras. Dessutom finns det i den andra gruppen platta, konformade och runda linser.

Baserat på linsens färg är lysdioderna:

• färglös transparent;
• målad genomskinlig;
• målad matt.

Dessutom är färgomfånget på enheten nu mycket varierande. Det finns gul, röd, blå, grön LED, etc. Dessa färger kombineras skickligt för att skapa ett ännu bredare spektrum. Det svåraste är konstigt nog att få rent vitt.

En vit LED produceras på tre sätt:

• den samtidiga användningen av röda, blå och gröna färger i rätt proportioner ger känslan av vit;
• användningen av en blå diod med en blandning av gult;
• den tredje metoden kräver användning av fluorescerande material, som omvandlar ultraviolett strålning, enligt principen om en fluorescerande lampa.

Vit LED är den vanligaste, även om den är något svår att få tag på. Det kan vara kallt och varmt. På en glödlampa anges denna parameter vanligtvis i Kelvin ju lägre värde, desto gulare och varmare färg. Tillverkare rekommenderar att du väljer den genomsnittliga inställningen, även om du också snabbt kan vänja dig vid kallt, blåaktigt ljus.

Att välja en lampa för hemmet

Att välja en lampa för ditt hem innebär flera steg där du måste bestämma dig för typen av nätverk, diametern på basen och utseendet på själva belysningsarmaturen.

220 volts LED tillverkas i de vanligaste typerna av bas - E27 och E14. Siffrorna anger gängdiametern i millimeter. Den första typen av lampa finns ofta i form av en boll, den andra - en boll eller majs.

Vilka är deras främsta fördelar? För det första är det möjligt att blockera och justera ljusstyrkan på ljuset själv. För det andra är det valet av färgbelysning och möjligheten att fjärrstyra den. För det tredje, lång livslängd och ökad tillförlitlighet.

När du väljer en form måste du vara uppmärksam på att majslampor, även om de har ganska bra egenskaper, fortfarande är osäkra. Deras kontakter kommer ut, och tillverkare har nyligen vägrat att producera enheter av denna form.

För att belysa lokaler eller badrum används mindre kraftfulla lampor, så om det inte finns något behov av att använda en 220-volts LED kan du klara dig med små platta enheter med G53 och GX53 bas. Dessa är runda lampor som använder flera dioder.

När du köper en lampa bör du vara uppmärksam på följande egenskaper:

• antal dioder - dess ljusstyrka beror på hur många lysdioder som finns i lampan, särskilt efter en lång tids användning, när de börjar dimma och brinna ut;
• driftstemperaturläge - du måste ta hänsyn till att när du väljer en lampa för gatan måste den vara effektiv även vid eventuell frost, detta anges vanligtvis i enhetens pass;
• möjligheten till pulseringar - blinkning förekommer i billiga lampor, vanligtvis när du köper en dyr en reduceras den till ett minimum;
• driftsförhållanden kräver ibland ökat skydd av enheten, till exempel motstånd mot fukt, du måste fråga säljaren om denna parameter;
• när du väljer en tillverkare måste du vara uppmärksam på basens diameter, eftersom inte alla importerade utvecklare producerar 220V lysdioder;
• det erforderliga ljusflödet, som mäts i lumen, - belysnings- eller indikatorlampor.

Tillverkarens val

Det finns många tillverkare på marknaden som uppvisar olika kvalitetsnivåer. Följaktligen skiljer sig även deras prispolicy för leverantörer avsevärt.

Den största nackdelen med lysdioder är deras kostnad. Därför, om du redan betalar mycket pengar för en produkt, är det nödvändigt att den håller riktigt hög kvalitet. Därför är det värt att närma sig valet av tillverkare och leverantör på ett ansvarsfullt sätt.

Tillverkare kan grovt delas in i 5 grupper.

1. Kinesiska billiga okända märken.
2. Välkända kinesiska och asiatiska tillverkare. De mest populära är Selecta, Camelion, LG. De använder modern utrustning, och kvaliteten på produkterna som produceras av dessa företag är ganska hög, så ett ganska stort segment av den inhemska marknaden är ockuperat av varor från Asien. Separat är det värt att notera LG LED, som sedan 2016 avsevärt har sänkt priset på sina produkter tack vare användningen av ny teknik i produktionen. Dessutom förblir kvaliteten på samma nivå. Det råder ingen tvekan om detta. Företaget är specialiserat på medelstora lampor och presterar ganska bra i förhållande till sina analoger.
3. Inhemska tillverkare som gör en högkvalitativ produkt, men deras teknik är ganska dyr, så priset på lamporna är motsvarande. Tyvärr, i Ryssland var det för sent att lära sig om de breda möjligheterna med lysdioder och det finns inte många inhemska tillverkare ännu. Dessa är till exempel "Optoman" och Gauss. Dessa företag har ett eget sortiment och finns i hela landet.
4. Europeiska tillverkare representeras främst av tyska företag Philips, Osram, Bioledex, som har lång erfarenhet av lamptillverkning. Kanske är Philips fortfarande ledande inom detta marknadssegment, även om det är relativt dyrt.
5. Kinesisk-ryska projekt som Ecola, Newera är också bra varumärken vad gäller kvalitet och pris, som är mycket yngre än konkurrerande företag.

Således, bland ett sådant överflöd av tillverkare, är det ibland ganska svårt att välja ett värdigt varumärke, så det är särskilt viktigt och nödvändigt att vara uppmärksam på produktens egenskaper och dess driftsförhållanden.

Ungefärlig algoritm för åtgärder vid installation av en LED

Om du har ens den minsta kunskap om el och har erfarenhet av att installera några lampor kan du prova att installera LED själv. Först måste du se till att lamporna fungerar. Sekvensen av åtgärder bör vara följande:

• studera de tekniska egenskaperna och beräkna hur många volt en lysdiod förbrukar;
• upprätta ett anslutningsschema med hänsyn till spänning;
• beräkning av strömförbrukningen för en elektrisk krets;
• Därefter måste du välja en strömförsörjning som är lämplig strömmässigt, det kan också vara en drivrutin;
• LED-benen indikerar polariteten till vilken ledningarna måste lödas;
• ansluta strömförsörjningen;
• installation av dioder och deras fastsättning;
• om allt är i sin ordning är det nödvändigt att mäta sådana egenskaper som mängden energi som förbrukas, uppvärmning, elektrisk ström;
• justering av elektrisk ström;
• värma upp i en halvtimme - så att ingenting händer under den första installationen och för att förhindra överhettning är det bättre att köpa lysdioder på ett stjärnformat substrat.

Under drift, särskilt om dessa är kinesisktillverkade produkter, är det ibland nödvändigt att byta ut lysdioderna. Istället för att vända sig till specialister kan du göra bytet själv om du har de nödvändiga verktygen. Efter att ha vridit upp lampan ringas dioderna med en digital multimeter. De är i sin tur svagt upplysta, och vissa av dem kanske inte fungerar. Onödiga dioder olödas och ersätts med nya. Naturligtvis händer detta när extra lysdioder finns tillgängliga, du kan använda en gammal lampa för detta.

Idag är Arduino-programmet ett populärt tillskott. En lysdiod kan fås att blinka genom att ansluta den. Arduino-kortet har många möjligheter, ingångar och utgångar, och du kan ansluta nästan vilken enhet som helst till den. Detta program kan ta emot signaler från olika enheter, vilket gör att det agerar på dem. Detta är en enkel och bekväm programmeringsmiljö som är lätt att hantera även för en vanlig användare.

Att välja lysdioder för en bil

Bilägare går allt oftare över till en ny typ av belysning i sina bilar. Detta är en riktigt bra lösning inte bara när det gäller driftläge, utan även vad gäller utseendet på bilen. Bilen kommer att förändras avsevärt och locka till sig blickarna från passerande förare. Med belysning kan du tryggt byta ut alla lampor som används i bilen.

Hur väljer man mått och ljus för bromsljus fram?

De flesta inom bilindustrin använder lampor utan sockel, installerade i öppningen mellan strålkastarna. Fördelen med lysdioder är deras motstånd mot alla temperaturer, eftersom de är placerade nära huvudbelysningslampan, överhettning av kristallen och dess förtida fel är möjliga. Med tanke på detta, när du väljer belysning, måste du vara uppmärksam på det extra skyddet av lysdioder - närvaron av en elektrisk strömstabilisator.

När du väljer lampor måste du vara uppmärksam på deras serie, till exempel är SF-serien, även om den inte har en stabilisator, ganska lämplig för en bil, eftersom den har ett stort antal dioder och fungerar i ett brett spektrum, lyser upp utrymmet perfekt.

Du måste också vara uppmärksam på storleken på lampan till exempel, det givna exemplet SF är en ganska stor enhet. Du måste tänka noga på allt innan du köper belysning.

Också populär är serien för dimensioner - SMD, som har utmärkta egenskaper, men också kostar mycket pengar.

Bilens bakbelysning

Bakre bromsljus är vanligtvis utrustade med basmonterade tvåpoliga lysdioder. De mest populära serierna: MSD, 14HP och 3x1W. De har lite olika driftlägen och skiljer sig åt i antalet dioder. Men alla presterar ganska bra. Dessa lysdioder är ljusa, ger rikt ljus och har lång livslängd.

De mest prisvärda lamporna är lamporna i SF-serien.

LED för interiör

Innan du väljer lampor för inredningen måste du bestämma vilken typ av belysning och storleken på lampskärmen.

För inredningen måste du välja en lampa av pilgrimsmussla - det här är avlånga enheter, 31-41 mm i storlek. Det finns 3 typer av lysdioder för interiören.

1. Installerad i lampsockeln istället för den gamla konventionella glödlampan. I storlek är sådana lysdioder nästan identiska med konventionella belysningsanordningar de används när det är omöjligt att använda en annan lampa på grund av lampskärmens lilla storlek.
2. Lysdioder är större än en vanlig glödlampa. Före installation, se till att en sådan anordning är lämplig för taket. På grund av den större storleken ökar också antalet dioder i lampan. Därmed blir belysningen mycket starkare än vanligt.
3. Matriser som innehåller ett stort antal dioder. Om lampskärmen är tillräckligt stor och kan rymma en rektangulär matris, kommer denna typ av belysning att vara den ljusaste och mest mättade.

Interiörbelysning använder SF- eller SMD-lampor.

Dessutom används ofta i bilar att ersätta dimljus med LED-lampor. Bilentusiaster som vill sticka ut från andra bör ägna särskild uppmärksamhet åt LED-remsbelysning och "änglaögon".

Sammanfattande

LED är ett utmärkt alternativ till gamla glödlampor, vilket hjälper till att lösa problemet med otillräcklig rumsbelysning. Även till en högre kostnad än en vanlig lampa är detta en utmärkt investering, eftersom lysdioden kan hålla i många år och ge starkt ljus till ditt hem och din bil.

Lysdioder har blivit en av de vanligaste ljuskällorna för industriella och hushållsbehov. Denna halvledarenhet har en enda elektrisk koppling, den omvandlar elektrisk energi till energi för synligt ljus. Fenomenet upptäcktes av Henry Joseph Round 1907. De första experimenten utfördes av den sovjetiske experimentfysikern O.V. Losev, som 1929 lyckades få en fungerande prototyp av en modern LED.

De första moderna lysdioderna ( SD, LED, LED) skapades i början av sextiotalet. De hade ett svagt rött sken och användes som strömindikatorer i en mängd olika enheter. På 90-talet dök blå, gula, gröna och vita lysdioder upp. Många företag började tillverka dem i industriell skala. Idag används LED-dioder överallt: i trafikljus, glödlampor, bilar och så vidare.

Enhet

En lysdiod är en halvledarenhet med en elektron-hålövergång som producerar optisk strålning när ström passerar genom den i framåtriktningen.

En standard indikatorlampa är gjord av följande delar;

1 - Epoxilins
2 - Trådkontakt
3 - Reflektor
4 — Halvledare (bestämmer färgen på glöden)
5 och 6 - Elektroder
7 - Platt snitt

Katoden och anoden är fixerade vid basen av lysdioden. Hela enheten är hermetiskt förseglad med en lins ovanpå. En kristall är installerad på katoden. Kontakterna har ledare som är anslutna till kristallen med en p-n-övergång (en anslutningstråd för att kombinera två ledare med olika typer av konduktivitet). För att skapa stabil drift av lysdioden används en kylfläns, vilket är nödvändigt för belysningsanordningar. I indikatorinstrument är värme inte av avgörande betydelse.

DIP-dioder har ledningar som är monterade i hål på ett kretskort de är anslutna till en elektrisk kontakt genom lödning. Det finns modeller med flera kristaller i olika färger i ett fodral.

SMD LED är idag de mest populära ljuskällorna av alla format.

• Basen av fodralet, där kristallen är fäst, är en utmärkt värmeledare. Tack vare detta har värmeavlägsnandet från kristallen förbättrats avsevärt.
• I strukturen av vita lysdioder, mellan linsen och halvledaren, finns det ett fosforskikt som neutraliserar ultraviolett strålning och ställer in den erforderliga färgtemperaturen.
• SMD-komponenter med bred strålningsvinkel har ingen lins. Samtidigt utmärker sig själva lysdioden av sin parallellepipedform.

Chip-On-Board (COB) representerar det senaste praktiska framstegen som är redo att ta ledningen inom vit LED-belysning inom artificiell belysning.

Designen av lysdioder som använder COB-teknik förutsätter följande:

• Dussintals kristaller utan substrat eller hölje är fästa på en aluminiumbas med hjälp av dielektriskt lim.
• Den resulterande matrisen är täckt med ett gemensamt skikt av fosfor. Resultatet är en ljuskälla som har en jämn fördelning av ljusflöde utan möjlighet till skuggor.

En variant av Chip-On-Board är Chip-On-Glass (COG), en teknik som innebär att många små kristaller placeras på en glasyta. Till exempel är dessa glödlampor, där det emitterande elementet är en glasstav med lysdioder belagda med fosfor.

Funktionsprincip

Trots de tekniska funktionerna och varianterna är driften av alla lysdioder baserad på den allmänna principen för driften av det emitterande elementet:

• Omvandlingen av elektricitet till ljusflöde utförs i en kristall, som är gjord av halvledare med en mängd olika konduktivitetstyper.
• Ett material med n-konduktivitet tillhandahålls genom dopning av det med elektroner, och ett material med p-konduktivitet med hål. Som ett resultat uppträder ytterligare laddningsbärare i olika riktningar i intilliggande lager.
• När en likspänning appliceras startar rörelsen av elektroner och hål till p-n-övergången.
• De laddade partiklarna passerar barriären och börjar rekombinera, vilket gör att en elektrisk ström flyter.
• Processen med rekombination av en elektron och ett hål i p-n-övergångszonen sker genom att frigöra energi som en foton.

I allmänhet är detta fysiska fenomen karakteristiskt för alla halvledardioder. Dock ligger fotonvåglängden i de flesta fall utanför det synliga strålningsspektrumet. För att en elementarpartikel skulle kunna röra sig i intervallet 400-700 nm, genomförde forskare många experiment och experiment med olika kemiska element. Som ett resultat dök nya föreningar upp: galliumfosfid, galliumarsenid och mer komplexa former. Var och en av dem har sin egen våglängd, det vill säga sin egen strålningsfärg.
Dessutom, förutom det användbara ljuset som lysdioden avger, genereras en viss mängd värme vid p-n-övergången, vilket minskar effektiviteten hos halvledarenheten. Det är därför designen av högeffekts LED ger effektiv värmeavledning.

Olika sorter

För närvarande kan LED-dioder vara av följande typer:

• Belysning, det vill säga med hög effekt. Deras belysningsnivå är lika med volfram och fluorescerande ljuskällor.
• Indikatorlampor – med låg effekt används de för belysning i enheter.

LED-indikatordioder enligt typen av anslutning är indelade i:

• Dubbel GaP (gallium, fosfor) - har grönt och orange ljus i strukturen av det synliga spektrumet.
• Trippel AIGaAs (aluminium, arsenik, gallium) - har gult och orange ljus i strukturen av det synliga spektrumet.
• Trippel GaAsP (arsenik, gallium, fosfor) - har rött och gulgrönt ljus i strukturen av det synliga spektrumet.

Baserat på typen av hölje kan LED-element vara:

• DOPP- en föråldrad lågeffektsmodell, de används för att lysa upp ljusbrädor och leksaker.
• "piranha" eller Superflux– analoger till DIP, men med fyra kontakter. De används för belysning i bilar, värmer mindre och sitter bättre fast.
• SMD– den vanligaste typen som används i en mängd olika ljuskällor.
• MAJSKOLV– Det här är avancerade SMD-lysdioder.

Ansökan

Tillämpningarna av lysdioder kan delas in i två breda kategorier:

• Belysning.
• Använder direkt ljus.

LED i belysning används för att belysa ett objekt, utrymme eller yta, snarare än att vara direkt synlig. Det handlar om innerbelysning, ficklampor, belysning av byggnadsfasader, belysning i bilar, bakgrundsbelysning av mobiltelefonnycklar och displayer, och så vidare. LED-dioder används ofta i kommunikatörer och mobiltelefoner.

Direkt LED-ljus används för att överföra information, till exempel i fullfärgsvideoskärmar, där LED-dioder bildar bildpunkterna, såväl som i alfanumeriska skärmar. Direktljus används också i signalanordningar. Det är till exempel blinkers och bromsljus på bilar, trafikljus och skyltar.

Framtiden för lysdioder

Forskare skapar en ny generation av lysdioder, till exempel baserade på nanokristallina tunna filmer av perovskit. De är billiga, effektiva och hållbara. Forskare hoppas att sådana LED-dioder kommer att användas istället för konventionella laptop- och smartphoneskärmar, inklusive i hushålls- och gatubelysning.

Fiber LED-dioder skapas också, som är avsedda att skapa bärbara displayer. Forskare tror att den skapade metoden för att producera fiber-LED kommer att möjliggöra massproduktion och göra integrationen av bärbar elektronik i kläder och textilier helt billig.

Typiska egenskaper

Lysdioder kännetecknas av följande parametrar:

• Färgegenskaper.
• Våglängd.
• Aktuell styrka.
• Spänning (typ av pålagd spänning).
• Ljusstyrka (ljusflödesintensitet).

LED-ljusstyrkan är proportionell mot strömmen som flyter genom den, det vill säga ju högre spänning, desto högre ljusstyrka. Enheten för ljusstyrka är lumen per steradian och mäts också i millicandela. Det finns ljusa (20-50 mcd.), såväl som superljusa (20 000 mcd. eller mer) vita LED-dioder.

Storleken på spänningsfallet är en egenskap av de tillåtna värdena för direkta och omvända anslutningar. Om matningsspänningen är högre än dessa värden, observeras ett elektriskt genombrott.

Strömstyrkan bestämmer ljusstyrkan på glöden. Strömstyrkan hos belysningselement är vanligtvis 20 mA; för indikatorlampor är den 20-40 mA.

Färgen på LED-strålningen beror på de aktiva substanserna som tillsätts till halvledarmaterialet.

Ljusets våglängd bestäms av energiskillnaden under övergången av elektroner vid rekombinationssteget. Det bestäms av dopningsföroreningarna och källhalvledarmaterialet.

Fördelar och nackdelar

Bland fördelarna med lysdioder är:

• Låg energiförbrukning.
• Lång livslängd, mätt till 30-100 tusen timmar.
• Hög ljuseffekt. Lysdioder ger 10-250250 lumen ljusflöde per watt effekt.
• Ingen giftig kvicksilverånga.
• Bred applikation.

Brister:

• Dåliga egenskaper hos lågkvalitativa lysdioder skapade av okända tillverkare.
• Relativt högt pris på högkvalitativa lysdioder.
• Behovet av kvalitetsströmförsörjning.

I denna informationsartikel kommer vi att försöka beskriva funktionsprincipen för lysdioder av alla sorter som finns tillgängliga i naturen idag. Låt oss titta på den allmänna LED-enheten och ta reda på hur lysdioder i olika färger är gjorda.

Funktionsprincip

Förmodligen vet alla att principen för driften av en LED är att den "glöder" när den är ansluten till en strömkälla. Men hur uppnås detta? Låt oss titta på denna fråga mer detaljerat.

För att skapa ett synligt ljusflöde kräver LED-designen närvaron av två halvledare, varav en måste innehålla fria elektroner och den andra "hål".

Således uppstår en "P-N" -övergång mellan halvledare, som ett resultat av vilket elektroner från givaren flyttar till en annan halvledare (mottagare) och upptar fria hål med frigörandet av fotoner. Denna reaktion sker endast i närvaro av en likströmskälla.

Funktionsprincipen har diskuterats, men hur sker denna process? För att göra detta är det nödvändigt att överväga designfunktionen hos LED.

Hur fungerar en LED?

Oavsett LED-modell (COB, OLED, SMD, etc.), består de av följande element:

1. Anod (tillför en positiv halvvåg till kristallen);
2. Katod (tillför en negativ halvvåg av likström till halvledarkristallen);
3. Reflektor (reflektion av ljusflödet på diffusorn);
4. Halvledarchip eller kristall (ljusemission på grund av "P-N"-övergången);
5. (ökande LED-glödvinkel).

Låt oss nu bekanta oss med sätt att få olika färger.

Att få en lysdiod av en specifik färg

Tidigare undersökte vi funktionsprincipen för en lysdiod och upptäckte att ljusflödet bildas när en "P-N" -övergång sker i en halvledare med frisättning av fotoner som är synliga för det mänskliga ögat. Men hur kan du få olika LED-glöd? Det finns flera alternativ för detta. Låt oss titta på var och en av dem.

Fosforbeläggning

Denna teknik gör att du kan få nästan vilken färg som helst, men används ofta för att producera vita lysdioder. Ett speciellt reagens används för det - en fosfor, som används för att belägga en röd eller blå LED. Efter bearbetning börjar den blå lysdioden att lysa vitt.

RGB-teknik

Denna typ av enhet kan avge vilken nyans som helst av ljusspektrumet tack vare användningen av 3 lysdioder i en kristall: röd, grön och blå. Beroende på intensiteten av glöden hos var och en av dem ändras det utsända ljuset.

Applicering av olika föroreningar och olika halvledare

Tack vare denna teknik ändras våglängden för det emitterade ljusflödet i övergångszonen "P-N". Och som du vet, beroende på våglängden, ändras dess färg. Detta kan ses tydligare på följande bild:

Låt oss nu titta på följande fråga: vilka elektriska egenskaper har dessa enheter och vad som behövs för deras tillförlitliga drift.

Elektriska egenskaper

Lysdioder är enheter som avger ett ljusflöde när en stabiliserad låg nominell likspänning (3-5V) passerar genom dem. Genom att skapa en potentialskillnad vid anoden och katoden uppstår en elektrisk ström i kristallen som skapar ett ljusflöde.

För full drift av lysdioden bör strömvärdet vara på nivån 20-25 mA. Men för högeffekts-LED kan strömförbrukningen nå 1400 mA.

När matningsspänningen ökar, ökar strömmen exponentiellt. Detta innebär att vid ett litet hopp i matningsspänningen ökar strömmen många gånger, vilket kan leda till temperaturhöjning och fel på lysdioden (läs). Det är av denna anledning som konstantspänningskällan måste stabiliseras med hjälp av speciella mikrokretsar.

Låt oss nu titta på huvudtyperna av lysdioder, deras fördelar och nackdelar.

LED-indikatortyp enhet (DIP)

Denna typ av LED är "pionjären" inom LED-teknik. De är avsedda för industrin som indikatorer.

De består av en 3 eller 5 mm kropp, en anod, en katod, en kristall, en guld (i budgetversioner, koppar) ledare som ansluter anoden till kristallen och en diffusor.

I praktiken används de mycket sällan, eftersom har ett antal nackdelar:

• stor storlek;
• liten belysningsvinkel (upp till 120 0);
• låg kristallkvalitet (under långvarig drift sjunker strålningens ljusstyrka till 70%);
• svagt ljusflöde på grund av kristallens låga genomströmning (upp till 20mA).

Hur fungerar en kraftfull LED?

Kraftfulla lysdioder (till exempel från företaget) är designade för att skapa ett intensivt ljusflöde genom att leda en stor ström (upp till 1400 mA) genom kristallen.

En stor mängd värme genereras på kristallen, som avlägsnas från halvledarkristallen med hjälp av aluminium. Denna radiator fungerar också som en reflektor för att öka ljuseffekten.

För tillförlitlig drift av högeffekts-LED är det nödvändigt att ha en speciell krets utformad för passage av ett stort flöde av elektroner, som förutom att stabilisera spänningen måste begränsa strömmen som motsvarar enhetens nominella drift.

Filament LED-enhet

Design

Filament-lysdioder är enheter som består av safir eller vanligt glas med en diameter som inte överstiger 1,5 mm och speciellt odlade halvledarkristaller (28 stycken) kopplade i serie på ett isolerat substrat.

Dessa lysdioder placeras i en speciell kolv belagd med en fosfor, på grund av vilken vilken färg som helst kan erhållas. Den största fördelen med LED-enheter som utvecklats med denna teknik är att ljusvinkeln når 360 0 .

Glödtrådsljusemitterande dioder klassificeras av vissa källor som COB (se avsnitt nedan), eftersom kristallerna odlas på glas eller safir med en liknande teknik.

Design och funktionsprincip för COB LED

SOB-teknik eller Chip-On-Board är en av de moderna utvecklingarna inom elektronikområdet, som består av att placera ett stort antal halvledarkristaller med hjälp av dielektriskt lim på ett aluminiumsubstrat. Det är också möjligt att tillverka lysdioder av denna typ på en glasmatris (COG), men deras funktionsprincip är densamma.

Den resulterande matrisen är belagd med en fosfor. Som ett resultat är det möjligt att uppnå en enhetlig glöd av en COB LED i vilken nyans som helst över hela området. Dessa enheter används ofta i utvecklingen av tv-apparater, bärbara datorer och surfplattor.

Funktionsprincip

Trots det faktum att COB-lysdioder har ett specifikt namn, är principen för dess funktion helt lik konventionella lysdioder som utvecklades 1962. När ström passerar genom halvledarkristaller uppstår en "P-N"-övergång och som ett resultat uppstår ett ljusflöde.

En utmärkande egenskap hos denna typ av anordning är närvaron av ett stort antal kristaller, vilket gör det möjligt att få ett mer intensivt ljusflöde.

Design och funktionsprincip för OLED organisk ljusemitterande diod

Det senaste framstegen inom tillverkning är OLED-teknik. Det tillåter produktion av högteknologiska tv-apparater med tunna skärmar, miniatyrsmarttelefoner, surfplattor och många andra enheter som är oumbärliga i det moderna samhället.

OLED-enhet

OLED-ljusemitterande dioden består av:

• en anod gjord av en blandning av indiumoxid och tenn;
• substrat gjorda av folie, glas eller plast;
• aluminium- eller kalciumkatod;
• polymerbaserat strålningsskikt;
• ledande skikt av organiska ämnen.

Hur fungerar denna teknik?

Funktionsprincipen för OLED liknar COB-, SMD- och DIP-lysdioder och består i bildandet av en "P-N"-övergång i halvledare. En utmärkande egenskap hos OLED-tekniken är dock användningen av speciella polymerer som utgör det ljusemitterande lagret, på grund av vilka LED, ljusflödet i det synliga spektrumet och ljusvinkeln ökar.

Fördelar

• minimistorlekar;
• låg energiförbrukning;
• enhetlig glöd över hela området;
• lång livslängd;
• ökad livslängd;
• bred strålvinkel (upp till 270 0);
• låg kostnad.

Vi tittade på huvudtyperna av lysdioder som används i den moderna världen, men tillsammans med dem gick koreanska forskare vidare och utvecklade fiberbaserade lysdioder, som enligt deras löften kommer att ersätta alla föråldrade typer av enheter. Låt oss titta på vad de är.

Design och funktionsprincip för en fiberbaserad LED

För att producera lysdioder i denna nisch används polyetentereftalatfilament behandlade med en PEDOT:PSS polystyrensulfonatlösning. Efter bearbetning torkas glödtråden i den framtida lysdioden vid en temperatur på 130 0 C.

Efteråt bearbetas arbetsstycket med hjälp av OLED-teknik med en speciell polymer poly-(p-fenylenvinylen) polymer och de resulterande fibrerna beläggs med ett tunt lager av litium-aluminiumfluoridsuspension.

Slutsatser

Vi tittade på huvudtyperna av lysdioder, av vilka, som du kan se, det finns ett stort antal. Men enligt funktionsprincipen är de alla lika.

Vi kan också säga att tack vare användningen av moderna material är det möjligt att uppnå hög teknisk prestanda och mer pålitlig och långvarig drift av lysdioder.

Tiderna då lysdioder endast användes som indikatorer för att slå på enheter är sedan länge borta. Moderna LED-enheter kan helt ersätta glödlampor i hushåll, industri och. Detta underlättas av de olika egenskaperna hos lysdioder, att veta vilken du kan välja rätt LED-analog. Användningen av lysdioder, med tanke på deras grundläggande parametrar, öppnar upp en mängd möjligheter inom belysningsområdet.

En ljusemitterande diod (betecknad som LED, LED, LED på engelska) är en enhet baserad på en konstgjord halvledarkristall. När en elektrisk ström passerar genom den skapas fenomenet emission av fotoner, vilket leder till en glöd. Denna glöd har ett mycket smalt spektralområde och dess färg beror på halvledarmaterialet.

Lysdioder med röd och gul emission är gjorda av oorganiska halvledarmaterial baserade på galliumarsenid, gröna och blåa är gjorda på basis av indiumgalliumnitrid. För att öka ljusstyrkan på ljusflödet används olika tillsatser eller så används flerskiktsmetoden, då ett lager av ren aluminiumnitrid placeras mellan halvledare. Som ett resultat av bildandet av flera elektronhål (p-n) övergångar i en kristall ökar ljusstyrkan hos dess glöd.

Det finns två typer av lysdioder: för indikering och belysning. De förra används för att indikera införandet av olika enheter i nätverket, och även som källor för dekorativ belysning. De är färgade dioder placerade i ett genomskinligt hölje, var och en av dem har fyra terminaler. Enheter som avger infrarött ljus används i enheter för fjärrkontroll av enheter (fjärrkontroll).

I belysningsområdet används lysdioder som avger vitt ljus. Lysdioder klassificeras efter färg i kallvitt, neutralvitt och varmvitt. Det finns en klassificering av lysdioder som används för belysning enligt installationsmetoden. SMD LED-beteckningen betyder att enheten består av ett aluminium- eller kopparsubstrat på vilket diodkristallen är placerad. Själva substratet är beläget i ett hus, vars kontakter är anslutna till lysdiodens kontakter.

En annan typ av LED betecknas OCB. I en sådan anordning placeras många kristaller belagda med fosfor på ett kort. Tack vare denna design uppnås en hög ljusstyrka på glöden. Denna teknik används i produktion med ett stort ljusflöde på en relativt liten yta. Detta gör i sin tur produktionen av LED-lampor till den mest tillgängliga och billigaste.

Notera! Vid jämförelse av lampor baserade på SMD- och COB-lysdioder kan det noteras att den förra kan repareras genom att byta ut en misslyckad lysdiod. Om en COB LED-lampa inte fungerar måste du byta hela kortet med dioder.

LED-egenskaper

När du väljer en lämplig LED-lampa för belysning bör du ta hänsyn till parametrarna för lysdioderna. Dessa inkluderar matningsspänning, effekt, driftsström, effektivitet (ljuseffekt), glödtemperatur (färg), strålningsvinkel, dimensioner, nedbrytningsperiod. Genom att känna till de grundläggande parametrarna kommer det att vara möjligt att enkelt välja enheter för att erhålla ett visst belysningsresultat.

LED-strömförbrukning

Som regel tillhandahålls en ström på 0,02A för konventionella lysdioder. Det finns dock lysdioder klassade till 0,08A. Dessa lysdioder inkluderar mer kraftfulla enheter som använder fyra kristaller. De ligger i en byggnad. Eftersom var och en av kristallerna förbrukar 0,02A, kommer totalt en enhet att förbruka 0,08A.

Stabiliteten hos LED-enheter beror på det aktuella värdet. Även en liten ökning av strömmen hjälper till att minska strålningsintensiteten (åldrande) av kristallen och öka färgtemperaturen. Detta leder i slutändan till att lysdioderna blir blåa och går sönder i förtid. Och om strömmen ökar avsevärt, brinner lysdioden omedelbart ut.

För att begränsa strömförbrukningen inkluderar designen av LED-lampor och armaturer strömstabilisatorer för lysdioder (drivrutiner). De omvandlar strömmen och bringar den till det värde som LED-lamporna kräver. I fallet när du behöver ansluta en separat lysdiod till nätverket måste du använda strömbegränsande motstånd. Motståndsresistansen för en lysdiod beräknas med hänsyn till dess specifika egenskaper.

Användbara råd! För att välja rätt motstånd kan du använda LED-motståndskalkylatorn som finns på Internet.

LED-spänning

Hur tar man reda på LED-spänningen? Faktum är att lysdioder inte har en matningsspänningsparameter som sådan. Istället används lysdiodens spänningsfallskarakteristik, vilket betyder mängden spänning som lysdioden matar ut när märkströmmen passerar genom den. Spänningsvärdet som anges på förpackningen återspeglar spänningsfallet. Genom att känna till detta värde kan du bestämma den spänning som finns kvar på kristallen. Det är detta värde som beaktas i beräkningarna.

Med tanke på användningen av olika halvledare för lysdioder kan spänningen för var och en av dem vara olika. Hur tar man reda på hur många volt en LED är? Du kan bestämma det genom färgen på enheterna. Till exempel, för blå, gröna och vita kristaller är spänningen cirka 3V, för gula och röda kristaller är den från 1,8 till 2,4V.

När du använder en parallell anslutning av lysdioder med identiska klassificeringar med ett spänningsvärde på 2V kan du stöta på följande: som ett resultat av variationer i parametrar kommer vissa emitterande dioder att misslyckas (bränna ut), medan andra kommer att lysa mycket svagt. Detta kommer att hända på grund av det faktum att när spänningen ökar även med 0,1V, ökar strömmen som passerar genom lysdioden med 1,5 gånger. Därför är det så viktigt att se till att strömmen matchar LED-klassificeringen.

Ljuseffekt, strålvinkel och LED-effekt

Ljusflödet hos dioder jämförs med andra ljuskällor, med hänsyn tagen till styrkan på den strålning de avger. Enheter som mäter cirka 5 mm i diameter producerar från 1 till 5 lumen av ljus. Medan ljusflödet för en 100W glödlampa är 1000 lm. Men när man jämför är det nödvändigt att ta hänsyn till att en vanlig lampa har diffust ljus, medan en LED har riktat ljus. Därför måste lysdiodernas spridningsvinkel beaktas.

Spridningsvinkeln för olika lysdioder kan variera från 20 till 120 grader. När de är upplysta producerar lysdioder starkare ljus i mitten och minskar belysningen mot kanterna av spridningsvinkeln. Således lyser lysdioder upp ett specifikt utrymme bättre samtidigt som de använder mindre ström. Men om det är nödvändigt att öka belysningsytan används divergerande linser i lampans design.

Hur bestämmer man styrkan hos lysdioder? För att bestämma effekten av en LED-lampa som krävs för att ersätta en glödlampa, är det nödvändigt att tillämpa en koefficient på 8. Således kan du ersätta en konventionell 100W-lampa med en LED-enhet med en effekt på minst 12,5W (100W/8) ). För enkelhetens skull kan du använda data från överensstämmelsetabellen mellan kraften hos glödlampor och LED-ljuskällor:

När du använder lysdioder för belysning är effektivitetsindikatorn mycket viktig, som bestäms av förhållandet mellan ljusflöde (lm) och effekt (W). Genom att jämföra dessa parametrar för olika ljuskällor finner vi att effektiviteten för en glödlampa är 10-12 lm/W, en lysrör är 35-40 lm/W och en LED-lampa är 130-140 lm/W.

Färgtemperatur för LED-källor

En av de viktiga parametrarna för LED-källor är glödtemperaturen. Måttenheterna för denna kvantitet är grader Kelvin (K). Det bör noteras att alla ljuskällor är indelade i tre klasser enligt deras glödtemperatur, bland vilka varmvitt har en färgtemperatur på mindre än 3300 K, dagsljusvitt - från 3300 till 5300 K och kallt vitt över 5300 K.

Notera! Den bekväma uppfattningen av LED-strålning av det mänskliga ögat beror direkt på LED-källans färgtemperatur.

Färgtemperaturen anges vanligtvis på märkningen av LED-lampor. Det betecknas med ett fyrsiffrigt nummer och bokstaven K. Valet av LED-lampor med en viss färgtemperatur beror direkt på egenskaperna för dess användning för belysning. Tabellen nedan visar alternativ för användning av LED-källor med olika glödtemperaturer:

Färgens vågnatur gör att färgtemperaturen för lysdioder kan uttryckas med hjälp av våglängd. Märkningen av vissa LED-enheter återspeglar färgtemperaturen exakt i form av ett intervall med olika våglängder. Våglängden betecknas λ och mäts i nanometer (nm).

Standardstorlekar på SMD-lysdioder och deras egenskaper

Med tanke på storleken på SMD-lysdioder klassificeras enheter i grupper med olika egenskaper. De mest populära lysdioderna med standardstorlekar är 3528, 5050, 5730, 2835, 3014 och 5630. SMD-lysdiodernas egenskaper varierar beroende på storlek. Således skiljer sig olika typer av SMD-lysdioder i ljusstyrka, färgtemperatur och effekt. I LED-markeringar indikerar de två första siffrorna enhetens längd och bredd.

Grundläggande parametrar för SMD 2835 lysdioder

Huvudegenskaperna hos SMD LED 2835 inkluderar en ökad strålningsarea. Jämfört med SMD 3528-enheten, som har en rund arbetsyta, har SMD 2835-strålningsytan en rektangulär form, vilket bidrar till större ljuseffekt med en mindre elementhöjd (ca 0,8 mm). Ljusflödet för en sådan enhet är 50 lm.

SMD 2835 LED-höljet är tillverkat av värmebeständig polymer och tål temperaturer upp till 240°C. Det bör noteras att strålningsförsämringen i dessa element är mindre än 5 % under 3000 timmars drift. Dessutom har enheten ett ganska lågt termiskt motstånd för kristall-substratövergången (4 C/W). Den maximala driftströmmen är 0,18A, kristalltemperaturen är 130°C.

Baserat på glödens färg finns det varmvitt med en glödtemperatur på 4000 K, dagsvitt - 4800 K, rent vitt - från 5000 till 5800 K och kallvitt med en färgtemperatur på 6500-7500 K. Det är värt notera att det maximala ljusflödet är för enheter med kallvitt sken, minsta är för varmvita lysdioder. Utformningen av enheten har förstorade kontaktdynor, vilket främjar bättre värmeavledning.

Användbara råd! SMD 2835 lysdioder kan användas för alla typer av installationer.

Egenskaper för SMD 5050 lysdioder

SMD 5050-husets design innehåller tre lysdioder av samma typ. LED-källor med blå, röda och gröna färger har tekniska egenskaper som liknar SMD 3528-kristaller. Driftströmmen för var och en av de tre lysdioderna är 0,02A, därför är den totala strömmen för hela enheten 0,06A. För att säkerställa att lysdioderna inte går sönder rekommenderas det att inte överskrida detta värde.

LED-enheter SMD 5050 har en framspänning på 3-3,3V och en ljuseffekt (nätflöde) på 18-21 lm. Effekten hos en lysdiod är summan av tre effektvärden för varje kristall (0,7 W) och uppgår till 0,21 W. Färgen på glöden som avges av enheterna kan vara vit i alla nyanser, grön, blå, gul och flerfärgad.

Det nära arrangemanget av lysdioder i olika färger i ett SMD 5050-paket gjorde det möjligt att implementera flerfärgade lysdioder med separat kontroll av varje färg. För att reglera armaturer med SMD 5050 lysdioder används kontroller, så att färgen på glöden smidigt kan ändras från en till en annan efter en viss tid. Typiskt har sådana enheter flera kontrolllägen och kan justera ljusstyrkan på lysdioderna.

Typiska egenskaper för SMD 5730 LED

SMD 5730 lysdioder är moderna representanter för LED-enheter, vars hölje har geometriska dimensioner på 5,7x3 mm. De tillhör ultraljusa lysdioder, vars egenskaper är stabila och kvalitativt skiljer sig från parametrarna för sina föregångare. Dessa lysdioder är tillverkade av nya material och kännetecknas av ökad effekt och högeffektivt ljusflöde. Dessutom kan de arbeta under förhållanden med hög luftfuktighet, är resistenta mot temperaturförändringar och vibrationer och har en lång livslängd.

Det finns två typer av enheter: SMD 5730-0,5 med en effekt på 0,5 W och SMD 5730-1 med en effekt på 1 W. En utmärkande egenskap hos enheterna är förmågan att arbeta på pulserande ström. Märkströmmen för SMD 5730-0,5 är 0,15A under pulsdrift, enheten tål ström upp till 0,18A. Denna typ av lysdioder ger ett ljusflöde på upp till 45 lm.

SMD 5730-1 lysdioder arbetar med en konstant ström på 0,35A, i pulsat läge - upp till 0,8A. Ljuseffekten för en sådan enhet kan vara upp till 110 lm. Tack vare den värmebeständiga polymeren klarar enhetens kropp temperaturer upp till 250°C. Spridningsvinkeln för båda typerna av SMD 5730 är 120 grader. Graden av ljusflödesnedbrytning är mindre än 1 % vid drift i 3000 timmar.

Cree LED-specifikationer

Cree-företaget (USA) är engagerat i utveckling och produktion av ultraljusa och mest kraftfulla lysdioder. En av Crees LED-grupper representeras av Xlamp-serien av enheter, som är uppdelade i single-chip och multi-chip. En av egenskaperna hos enkristallkällor är fördelningen av strålning längs enhetens kanter. Denna innovation gjorde det möjligt att producera lampor med en stor ljusvinkel med ett minimum av kristaller.

I XQ-E High Intensity-serien av LED-källor sträcker sig strålvinkeln från 100 till 145 grader. Med små geometriska dimensioner på 1,6x1,6 mm är kraften hos ultraljusa lysdioder 3 volt och ljusflödet är 330 lm. Detta är en av de senaste utvecklingarna från Cree. Alla lysdioder, vars design är baserad på en enda kristall, har högkvalitativ färgåtergivning inom CRE 70-90.

Relaterad artikel:

Hur man gör eller reparerar en LED-girland själv. Priser och huvudegenskaper hos de mest populära modellerna.

Cree har släppt flera versioner av multi-chip LED-enheter med de senaste effekttyperna från 6 till 72 volt. Multichip-lysdioder är indelade i tre grupper, som inkluderar enheter med hög spänning, effekt upp till 4W och över 4W. Källor upp till 4W innehåller 6 kristaller i höljen av MX- och ML-typ. Spridningsvinkeln är 120 grader. Du kan köpa Cree LEDs av denna typ med vita varma och kalla färger.

Användbara råd! Trots ljusets höga tillförlitlighet och kvalitet kan du köpa kraftfulla lysdioder i serierna MX och ML till ett relativt lågt pris.

Gruppen över 4W inkluderar lysdioder gjorda av flera kristaller. De största i gruppen är 25W-enheterna som representeras av MT-G-serien. Företagets nya produkt är lysdioder av modell XHP. En av de stora LED-enheterna har en kropp på 7x7 mm, dess effekt är 12W och ljuseffekten är 1710 lm. Högspännings-LED kombinerar små dimensioner och hög ljuseffekt.

LED-kopplingsscheman

Det finns vissa regler för anslutning av lysdioder. Med hänsyn till att strömmen som passerar genom enheten bara rör sig i en riktning, för långvarig och stabil drift av LED-enheter är det viktigt att ta hänsyn till inte bara en viss spänning utan också det optimala strömvärdet.

Kopplingsschema för LED till 220V nätverk

Beroende på vilken strömkälla som används finns det två typer av kretsar för anslutning av lysdioder till 220V. I ett av fallen används det med begränsad ström, i det andra - en speciell som stabiliserar spänningen. Det första alternativet tar hänsyn till användningen av en speciell källa med en viss strömstyrka. Ett motstånd krävs inte i denna krets, och antalet anslutna lysdioder begränsas av drivrutinen.

För att beteckna lysdioder i diagrammet används två typer av piktogram. Ovanför varje schematisk bild finns två små parallella pilar som pekar uppåt. De symboliserar den ljusa glöden från LED-enheten. Innan du ansluter lysdioden till 220V med hjälp av en strömkälla måste du inkludera ett motstånd i kretsen. Om detta villkor inte är uppfyllt kommer detta att leda till att LED:s livslängd kommer att minska avsevärt eller att den helt enkelt misslyckas.

Om du använder en strömkälla när du ansluter, kommer endast spänningen i kretsen att vara stabil. Med tanke på det obetydliga interna motståndet hos en LED-enhet, kommer att slå på den utan en strömbegränsare leda till att enheten brinner ut. Det är därför ett motsvarande motstånd införs i LED-omkopplingskretsen. Det bör noteras att motstånd kommer i olika värden, så de måste beräknas korrekt.

Användbara råd! Den negativa aspekten av kretsar för att ansluta en lysdiod till ett 220 volts nätverk med hjälp av ett motstånd är förlusten av hög effekt när det är nödvändigt att ansluta en last med ökad strömförbrukning. I detta fall ersätts motståndet med en släckkondensator.

Hur man beräknar resistansen för en LED

När man beräknar resistansen för en lysdiod styrs de av formeln:

U = IxR,

där U är spänning, I är ström, R är resistans (Ohms lag). Låt oss säga att du behöver ansluta en lysdiod med följande parametrar: 3V - spänning och 0,02A - ström. Så att när du ansluter en lysdiod till 5 volt på strömförsörjningen den inte misslyckas, måste du ta bort den extra 2V (5-3 = 2V). För att göra detta måste du inkludera ett motstånd med en viss resistans i kretsen, som beräknas med Ohms lag:

R = U/I.

Således kommer förhållandet 2V till 0,02A att vara 100 Ohm, dvs. Detta är precis det motstånd som behövs.

Det händer ofta att, med hänsyn till parametrarna för lysdioderna, motståndet hos motståndet har ett värde som inte är standard för enheten. Sådana strömbegränsare kan inte hittas på försäljningsställen, till exempel 128 eller 112,8 ohm. Då ska du använda motstånd vars resistans är det närmaste värdet jämfört med det beräknade. I det här fallet kommer lysdioderna inte att fungera med full kapacitet, utan endast vid 90-97%, men detta kommer att vara osynligt för ögat och kommer att ha en positiv effekt på enhetens livslängd.

Det finns många alternativ för LED-kalkylatorer på Internet. De tar hänsyn till huvudparametrarna: spänningsfall, märkström, utspänning, antal enheter i kretsen. Genom att specificera parametrarna för LED-enheter och strömkällor i formulärfältet kan du ta reda på motsvarande egenskaper hos motstånd. För att bestämma resistansen hos färgkodade strömbegränsare finns det även onlineberäkningar av resistorer för lysdioder.

Schema för parallell- och seriekoppling av lysdioder

Vid montering av strukturer från flera LED-enheter används kretsar för anslutning av lysdioder till ett 220 volts nätverk med seriell eller parallell anslutning. Samtidigt, för korrekt anslutning, bör det beaktas att när lysdioder är seriekopplade är den erforderliga spänningen summan av spänningsfallen för varje enhet. När lysdioder är parallellkopplade läggs strömstyrkan ihop.

Om kretsarna använder LED-enheter med olika parametrar, är det för stabil drift nödvändigt att beräkna motståndet för varje LED separat. Det bör noteras att inga två lysdioder är exakt likadana. Även enheter av samma modell har mindre skillnader i parametrar. Detta leder till det faktum att när ett stort antal av dem är anslutna i en serie eller parallell krets med ett motstånd, kan de snabbt försämras och misslyckas.

Notera! När du använder ett motstånd i en parallell- eller seriekrets kan du endast ansluta LED-enheter med identiska egenskaper.

Avvikelsen i parametrar vid parallellkoppling av flera lysdioder, säg 4-5 stycken, kommer inte att påverka enhetens funktion. Men om du ansluter många lysdioder till en sådan krets blir det ett dåligt beslut. Även om LED-källor har en liten variation i egenskaper, kommer detta att göra att vissa enheter avger starkt ljus och brinner ut snabbt, medan andra kommer att lysa svagt. Därför bör du alltid använda ett separat motstånd för varje enhet när du ansluter parallellt.

När det gäller seriekopplingen finns det en ekonomisk förbrukning här, eftersom hela kretsen förbrukar en mängd ström som är lika med förbrukningen av en lysdiod. I en parallellkrets är förbrukningen summan av förbrukningen för alla LED-källor som ingår i kretsen.

Hur man ansluter lysdioder till 12 volt

I konstruktionen av vissa enheter tillhandahålls motstånd vid tillverkningsstadiet, vilket gör det möjligt att ansluta lysdioder till 12 volt eller 5 volt. Sådana enheter kan dock inte alltid hittas på rea. Därför finns en strömbegränsare i kretsen för anslutning av lysdioder till 12 volt. Det första steget är att ta reda på egenskaperna hos de anslutna lysdioderna.

En sådan parameter som framåtspänningsfallet för typiska LED-enheter är cirka 2V. Märkströmmen för dessa lysdioder motsvarar 0,02A. Om du behöver ansluta en sådan lysdiod till 12V, måste "extra" 10V (12 minus 2) släckas med ett begränsningsmotstånd. Med hjälp av Ohms lag kan du beräkna resistansen för den. Vi får att 10/0,02 = 500 (Ohm). Således krävs ett motstånd med ett nominellt värde på 510 Ohm, vilket är det närmaste i sortimentet av E24 elektroniska komponenter.

För att en sådan krets ska fungera stabilt är det också nödvändigt att beräkna begränsarens effekt. Med hjälp av formeln baserad på vilken effekt är lika med produkten av spänning och ström, beräknar vi dess värde. Vi multiplicerar en spänning på 10V med en ström på 0,02A och får 0,2W. Således krävs ett motstånd, vars standardeffekt är 0,25W.

Om det är nödvändigt att inkludera två LED-enheter i kretsen, bör det tas hänsyn till att spänningen som faller över dem redan kommer att vara 4V. Följaktligen återstår det för motståndet att inte släcka 10V, utan 8V. Följaktligen görs ytterligare beräkning av resistansen och effekten av motståndet baserat på detta värde. Placeringen av motståndet i kretsen kan tillhandahållas var som helst: på anodsidan, katodsidan, mellan lysdioderna.

Hur man testar en LED med en multimeter

Ett sätt att kontrollera drifttillståndet för lysdioder är att testa med en multimeter. Den här enheten kan diagnostisera lysdioder av vilken design som helst. Innan du kontrollerar lysdioden med en testare, ställs enhetsomkopplaren i "testning" -läge och sonderna appliceras på terminalerna. När den röda sonden är ansluten till anoden och den svarta sonden till katoden, bör kristallen avge ljus. Om polariteten är omvänd ska enhetens display visa "1".

Användbara råd! Innan du testar lysdioden för funktionalitet rekommenderas det att dämpa huvudbelysningen, eftersom strömmen under testning är mycket låg och lysdioden kommer att avge ljus så svagt att det i normal belysning kanske inte märks.

Testning av LED-enheter kan göras utan att använda sonder. För att göra detta, sätt in anoden i hålen i det nedre hörnet av enheten i hålet med symbolen "E" och katoden i hålet med indikatorn "C". Om lysdioden är i fungerande skick bör den lysa. Denna testmetod är lämplig för lysdioder med tillräckligt långa kontakter som har rensats från löd. Omkopplarens läge spelar ingen roll med denna kontrollmetod.

Hur kontrollerar man lysdioder med en multimeter utan avlödning? För att göra detta måste du löda bitar av ett vanligt gem till testproberna. En textolitpackning, som placeras mellan ledningarna och sedan behandlas med eltejp, är lämplig som isolering. Utgången är en slags adapter för anslutning av sonder. Klämmorna fjädrar bra och sitter säkert fast i kontakterna. I det här formuläret kan du ansluta sonderna till lysdioderna utan att ta bort dem från kretsen.

Vad kan du göra av lysdioder med dina egna händer?

Många radioamatörer övar på att montera olika design från lysdioder med sina egna händer. Självmonterade produkter är inte sämre i kvalitet och överträffar ibland till och med sina tillverkade motsvarigheter. Dessa kan vara färg- och musikenheter, blinkande LED-designer, gör-det-själv LED-körljus och mycket mer.

Gör-det-själv-strömstabilisator för lysdioder

För att förhindra att lysdiodens livslängd förbrukas före schemat, är det nödvändigt att strömmen som flyter genom den har ett stabilt värde. Det är känt att röda, gula och gröna lysdioder kan klara av ökad strömbelastning. Medan blågröna och vita LED-källor, även med en lätt överbelastning, brinner ut på 2 timmar. För att lysdioden ska fungera normalt är det därför nödvändigt att lösa problemet med dess strömförsörjning.

Om du monterar en kedja av serie- eller parallellkopplade lysdioder kan du förse dem med identisk strålning om strömmen som passerar genom dem har samma styrka. Dessutom kan omvända strömpulser påverka livslängden för LED-källor negativt. För att förhindra att detta händer är det nödvändigt att inkludera en strömstabilisator för lysdioderna i kretsen.

De kvalitativa egenskaperna hos LED-lampor beror på vilken drivrutin som används - en enhet som omvandlar spänning till en stabiliserad ström med ett specifikt värde. Många radioamatörer monterar en 220V LED-strömförsörjningskrets med sina egna händer baserat på LM317-mikrokretsen. Elementen för en sådan elektronisk krets är billiga och en sådan stabilisator är lätt att konstruera.

När en strömstabilisator används på LM317 för lysdioder, justeras strömmen inom 1A. En likriktare baserad på LM317L stabiliserar strömmen till 0,1A. Enhetskretsen använder endast ett motstånd. Den beräknas med hjälp av en online LED-resistansräknare. Tillgängliga enheter är lämpliga för strömförsörjning: strömförsörjning från en skrivare, bärbar dator eller annan hemelektronik. Det är inte lönsamt att montera mer komplexa kretsar själv, eftersom de är lättare att köpa färdiga.

DIY LED DRL

Användningen av körljus (DRL) på bilar ökar bilens synlighet avsevärt under dagsljus för andra trafikanter. Många bilentusiaster tränar självmontering av DRL med lysdioder. Ett av alternativen är en DRL-enhet med 5-7 lysdioder med en effekt på 1W och 3W för varje block. Om du använder mindre kraftfulla LED-källor kommer ljusflödet inte att uppfylla standarderna för sådana lampor.

Användbara råd! När du gör DRL med dina egna händer, ta hänsyn till kraven i GOST: ljusflöde 400-800 cd, ljusvinkel i horisontalplanet - 55 grader, i vertikalplanet - 25 grader, area - 40 cm².

För basen kan du använda en skiva av aluminiumprofil med kuddar för montering av lysdioder. Lysdioderna är fästa på kortet med ett termiskt ledande lim. Optik väljs efter typen av LED-källor. I det här fallet är linser med en ljusvinkel på 35 grader lämpliga. Linser installeras separat på varje lysdiod. Ledningarna dras i valfri riktning.

Därefter görs ett hus för DRL:erna, som också fungerar som en radiator. För detta kan du använda en U-formad profil. Den färdiga LED-modulen placeras inuti profilen, säkrad med skruvar. Allt ledigt utrymme kan fyllas med genomskinligt silikonbaserat tätningsmedel, så att endast linserna blir kvar på ytan. Denna beläggning kommer att fungera som en fuktbarriär.

Att ansluta DRL till strömförsörjningen kräver obligatorisk användning av ett motstånd, vars resistans är förberäknad och testad. Anslutningsmetoderna kan variera beroende på bilmodell. Anslutningsscheman finns på Internet.

Hur man får lysdioder att blinka

De mest populära blinkande lysdioderna, som kan köpas färdiga, är enheter som styrs av potentialnivån. Blinkningen av kristallen uppstår på grund av en förändring av strömförsörjningen vid enhetens terminaler. Således avger en tvåfärgad röd-grön LED-enhet ljus beroende på riktningen för strömmen som passerar genom den. Den blinkande effekten i RGB LED uppnås genom att ansluta tre separata kontrollstift till ett specifikt kontrollsystem.

Men du kan också få en vanlig enfärgad LED att blinka, med ett minimum av elektroniska komponenter i din arsenal. Innan du gör en blinkande LED måste du välja en arbetskrets som är enkel och pålitlig. Du kan använda en blinkande LED-krets, som kommer att drivas från en 12V-källa.

Kretsen består av en lågeffekttransistor Q1 (kisel högfrekvent KTZ 315 eller dess analoger är lämpliga), ett motstånd R1 820-1000 Ohm, en 16-volts kondensator C1 med en kapacitet på 470 μF och en LED-källa. När kretsen slås på laddas kondensatorn till 9-10V, varefter transistorn öppnar ett ögonblick och överför den ackumulerade energin till lysdioden, som börjar blinka. Denna krets kan endast implementeras när den drivs från en 12V-källa.

Du kan sätta ihop en mer avancerad krets som fungerar på liknande sätt som en transistor multivibrator. Kretsen innehåller transistorer KTZ 102 (2 st), motstånd R1 och R4 på 300 Ohm vardera för att begränsa strömmen, motstånd R2 och R3 på 27000 Ohm vardera för att ställa in transistorernas basström, 16-volts polära kondensatorer (2 st. med en kapacitet på 10 uF) och två LED-källor. Denna krets drivs av en 5V DC-spänningskälla.

Kretsen fungerar enligt principen "Darlington-par": kondensatorerna C1 och C2 laddas och urladdas omväxlande, vilket gör att en viss transistor öppnas. När en transistor levererar energi till C1, tänds en lysdiod. Därefter laddas C2 smidigt, och basströmmen för VT1 reduceras, vilket leder till att VT1 stängs och VT2 öppnas och en annan lysdiod tänds.

Användbara råd! Om du använder en matningsspänning över 5V måste du använda motstånd med ett annat värde för att förhindra fel på lysdioderna.

DIY LED färgmusik montering

För att implementera ganska komplexa färgmusikkretsar på lysdioder med dina egna händer måste du först förstå hur den enklaste färgmusikkretsen fungerar. Den består av en transistor, ett motstånd och en LED-enhet. En sådan krets kan drivas från en källa märkt från 6 till 12V. Driften av kretsen uppstår på grund av kaskadförstärkning med en gemensam radiator (sändare).

VT1-basen tar emot en signal med varierande amplitud och frekvens. När signalfluktuationer överstiger ett specificerat tröskelvärde öppnas transistorn och lysdioden tänds. Nackdelen med detta schema är beroendet av att blinka på graden av ljudsignalen. Således kommer effekten av färgmusik endast att visas vid en viss nivå av ljudvolym. Om du ökar ljudet. Lysdioden kommer att lysa hela tiden och när den minskar blinkar den något.

För att uppnå en full effekt använder de en färgmusikkrets med lysdioder, som delar upp ljudomfånget i tre delar. Kretsen med en tre-kanals ljudomvandlare drivs från en 9V-källa. Ett stort antal färgmusikscheman kan hittas på Internet på olika amatörradioforum. Dessa kan vara färgmusikscheman som använder en enfärgsremsa, en RGB LED-remsa, såväl som ett schema för att smidigt slå på och av lysdioder. Du kan också hitta diagram över lysande LED-ljus online.

DIY LED-spänningsindikatordesign

Spänningsindikatorkretsen inkluderar motstånd R1 (variabelt motstånd 10 kOhm), motstånd R1, R2 (1 kOhm), två transistorer VT1 KT315B, VT2 KT361B, tre lysdioder - HL1, HL2 (röd), HLЗ (grön). X1, X2 – 6-volts nätaggregat. I denna krets rekommenderas det att använda LED-enheter med en spänning på 1,5V.

Driftsalgoritmen för en hemmagjord LED-spänningsindikator är som följer: när spänning appliceras lyser den centrala gröna LED-källan. Vid spänningsfall tänds den röda lysdioden till vänster. En ökning av spänningen gör att den röda lysdioden till höger tänds. Med motståndet i mittläget kommer alla transistorer att vara i stängt läge, och spänningen kommer endast att flöda till den centrala gröna lysdioden.

Transistor VT1 öppnar när motståndsreglaget flyttas upp, vilket ökar spänningen. I det här fallet stoppas spänningsförsörjningen till HL3 och den matas till HL1. När reglaget flyttas ner (spänningen minskar), stänger transistorn VT1 och VT2 öppnas, vilket kommer att förse HL2-LED:n med ström. Med en liten fördröjning slocknar LED HL1, HL3 blinkar en gång och HL2 tänds.

En sådan krets kan monteras med hjälp av radiokomponenter från föråldrad utrustning. Vissa sätter ihop den på en textolitskiva och observerar en skala 1:1 med delarnas mått så att alla element får plats på skivan.

Den gränslösa potentialen hos LED-belysning gör det möjligt att självständigt designa olika belysningsenheter från lysdioder med utmärkta egenskaper och en ganska låg kostnad.

Ljusemitterande diod, eller ljusemitterande diod (SD, LED, LED från engelska " Ljusdiod", är en halvledarenhet med en elektronhålsövergång (pn-övergång) eller en metall-till-ledarkontakt som producerar optisk strålning när en elektrisk ström passerar genom den i framåtriktningen. LED-kristallen producerar optisk strålning i ett ganska smalt spektrum. Dess spektrala egenskaper beror främst på den kemiska sammansättningen av de halvledare som används vid tillverkningen. LED-kristallen avger med andra ord en specifik färg (om vi pratar om lysdioder i det synliga området), i motsats till en lampa som avger ett bredare spektrum, och där en specifik färg filtreras bort av ett externt ljusfilter.

Berättelse

Elektroluminescens upptäcktes och beskrevs först 1907 av vetenskapsmannen Henry Joseph Round, som upptäckte det när han studerade strömpassagen i ett metall-kiselkarbidpar (SiC) och noterade gult, grönt och orange glöd vid katoden.

Dessa experiment upprepades senare, oberoende av Round, av O. V. Losev 1923, som, som experimenterade med en likriktande kontakt från ett par karborundum - ståltråd, upptäckte en svag glöd vid kontaktpunkten för två olika material - elektroluminescens av en halvledare övergång (vid den tiden existerade inte begreppet "halvledarövergång" ännu). Denna observation publicerades, men betydelsen av denna observation förstods inte vid den tiden och förblev därför outforskad i många decennier.

Förmodligen det första LED-emitterande ljuset i det synliga området av spektrumet tillverkades 1962 vid University of Illinois (USA) av en grupp ledd av Nick Holonyak.

Dioder tillverkade av halvledare med indirekt gap (till exempel kisel, germanium eller kiselkarbid) avger praktiskt taget inget ljus. Men i samband med utvecklingen av kiselteknik pågår ett aktivt arbete med att skapa kiselbaserade lysdioder. Den sovjetiska gula LED KL 101 baserad på kiselkarbid tillverkades redan på 70-talet, men hade en mycket låg ljusstyrka. Nyligen har stora förhoppningar förknippats med tekniken med kvantprickar och fotoniska kristaller.

Vad är skillnaden?

LED-ljusteknik skiljer sig fundamentalt från traditionell ljuskällasteknik som glödlampor, lysrör och högtrycksurladdningslampor. Lysdioden innehåller ingen gas, ingen glödtråd och ingen ömtålig glaslampa eller potentiellt opålitliga rörliga delar.

Den största skillnaden mellan LED-ljuskällor och traditionella är att LED använder en helt annan princip för ljusgenerering och använder helt andra material. En mindre uppenbar skillnad är att LED-belysning suddar ut gränsen mellan lampa och armatur. Inom LED-belysningsteknik är "lamporna", som är lysdioder, oskiljaktiga från "armaturen", nämligen höljet, elektroniken och linserna.

LED-egenskaper

Ström-spänningskarakteristiken för lysdioder i framåtriktningen är olinjär. Dioden börjar leda ström från en viss tröskelspänning. Denna spänning gör det möjligt att bestämma halvledarmaterialet ganska exakt.

Moderna ultraljusa lysdioder har mindre uttalad halvledning än konventionella dioder. Högfrekventa pulseringar i matningskretsen (de så kallade "nålarna") och överspänningar av omvänd spänning leder till accelererad nedbrytning av kristallen. Nedbrytningshastigheten beror också på matningsströmmen (icke-linjär) och kristalltemperaturen (olinjär).

Pris

Kostnaden för högeffektslysdioder som används i bärbara spotlights och bilstrålkastare är ganska hög idag - cirka 8-10 USD eller mer per enhet. Som regel använder små ficklampor och hushållslampor flera dussin inte särskilt kraftfulla lysdioder.

I början av 2011 hade kostnaden för högeffekts (1 W eller mer) lysdioder minskat och började från 0,9 USD. Kostnaden för kraftiga (10W eller mer P7 och CREE M-CE $15-20 CREE XM-L 10W 1000Lm) är cirka $10.

Fördelar

Jämfört med andra elektriska ljuskällor (omvandlare av elektricitet till elektromagnetisk strålning i det synliga området) har lysdioder följande skillnader:

Hög ljuseffektivitet. Moderna lysdioder är i nivå med natriumgasurladdningslampor och metallhalogenlampor i denna parameter och når 150 lumen per watt;

Hög mekanisk styrka, vibrationsbeständighet (inga filament och andra känsliga komponenter);

Lång livslängd- från 30 000 till 100 000 timmar (vid arbete 8 timmar om dagen - 34 år). Men den är inte oändlig heller - med långvarig drift och/eller dålig kylning "förgiftas" kristallen och ljusstyrkan minskar gradvis;

Utbudet av moderna lysdioder varierar- från varmvitt (2700 K) till kallt vitt (6500 K);

Låg tröghet- tänds omedelbart med full ljusstyrka, medan kvicksilver-fosfor (lysrörsekonomiska) lampor har en tändningstid på 1 sekund till 1 minut, och ljusstyrkan ökar från 30 % till 100 % på 3-10 minuter, beroende på omgivningstemperatur miljö;

Antal på-av-cykler har ingen betydande inverkan på livslängden för lysdioder (till skillnad från traditionella ljuskällor - glödlampor, gasurladdningslampor);

Olika strålningsvinkel— från 15 till 180 grader;

Låg kostnadsindikator LED, men relativt hög kostnad när den används i belysning, som minskar när produktion och försäljning ökar (skalfördelar);

Säkerhet— inget behov av högspänning;

Okänslig för låga och mycket låga temperaturer. Höga temperaturer är dock kontraindicerade för lysdioder, som för alla halvledare;

Miljövänlighet- frånvaro av kvicksilver, fosfor och ultraviolett strålning, till skillnad från lysrör.

Tillämpningar av lysdioder

I gatu-, industri-, hushållsbelysning (inklusive LED-remsor);

Som indikatorer - både i form av enstaka lysdioder (till exempel strömindikatorn på instrumentpanelen) och i form av en digital eller alfanumerisk display (till exempel siffror på en klocka);

En rad lysdioder används i stora utomhusskärmar och i krypande linjer. Sådana arrayer kallas ofta LED-kluster eller helt enkelt kluster;

I optokopplare;

Kraftfulla lysdioder används som ljuskällor i lyktor och trafikljus;

Lysdioder används som källor för modulerad optisk strålning (signalöverföring via optisk fiber, fjärrkontroller, Internet);

I bakgrundsbelysningen av LCD-skärmar (mobiltelefoner, bildskärmar, TV-apparater, etc.);

I spel, leksaker, ikoner, USB-enheter, etc.;

I LED vägskyltar;

I flexibla PVC-ljussladdar Duralight.

Om du efter att ha läst den här artikeln fortfarande har frågor om LED-utrustning hjälper vi dig gärna att välja en lampa som passar dig!