Уредот на LED светилка, принципот на ЛЕР

ЛЕР е двожилен полупроводнички извор на светлина. Кога соодветните струи се снабдуваат со каблите, електроните можат да се рекомбинираат со електронски дупки во внатрешноста на уредот, ослободувајќи енергија во форма на фотони. Овој ефект се нарекува електролуминисценција, а бојата на светлината се определува со јазот во енергетскиот опсег на полупроводникот.

Што е LED

Диодата која емитува светлина е оптоелектронски уред кој е способен да емитира светлина кога електричната струја поминува низ неа. Диоди кои емитуваат светлина само што поминува електрична струја во една насока и произведува некохерентно монохроматско или полихроматско зрачење од конверзијата на електрична енергија.

Тој има неколку деривати:

• OLED.
• AMOLED.
• ПОВРЕДЕН.

Поради ефикасноста на светлината, LED диоди во сегашната фаза претставуваат 75% од пазарот за внатрешно и автомобилско осветлување. Тие се користат за изградба на телевизори со рамен екран, имено: за осветлување на LCD екрани или извор на електрична енергија. Се користи како главно осветлување кај OLED телевизорите.

Првите LED диоди кои отидоа на продажба произведе инфрацрвена, црвена, зелена, а потоа и жолта светлина. Принос на сини LED диоди поврзани со техничкиот напредок на монтажа и им овозможува да ги покрие опсегот на бранова должина се протега од ултравиолетови (350 nm) на инфрацрвена (две илјади. Nm), кој ги исполнува многу потреби. Многу уреди се опремени со композитни LED диоди (три во една компонента: црвена, зелена и сина) за да се прикажат многу бои.

LED сијалица

LED светилки се производи за осветлување за домашно, индустриско и улично осветлување, во кои изворот на светлина е LED. Всушност, ова е збир на LED диоди и кола за напојување за конверзија на мрежната моќност на нисконапонска директна струја.

LED светилка е посебен и независен уред. Нејзиното тело е најчесто индивидуално во дизајнот и специјално дизајнирано за различни извори на осветлување. Голем број светилки и нивната мала големина им овозможуваат да бидат поставени на различни места, да собираат панели, да се користат за осветлување на дисплеи, телевизии.

Генералното осветлување бара бела светлина. Принципот на LED светилката се базира на емисијата на светлина во многу тесен опсег на бранова должина: тоа е, со бојата која е карактеристична за енергијата на полупроводничкиот материјал, кој се користи за да се направат LED диоди. За да испуштате бело светло од LED светилка, треба да се меша со зрачење од црвени, зелени и сини LED диоди или да користите фосфор за да ги претворите делови од светлина во други бои.

Еден од методите - RGB (црвена, зелена, сина), е употребата на неколку LED матрици, од кои секоја емитира поинаква бранова должина, во непосредна близина, за да создаде заедничка бела боја.

Историја на создавањето на првите светилки

Првата емисија на светлината од полупроводник е дадена во 1907 година и беше откриена од страна на Хенри Џозеф Тркалезна. Во 1927 година, Олег Владимирович Лосев го поднесе првиот патент за она што подоцна ќе се нарече диода која емитува светлина.

Во 1955 година godu Рубин Braunstein пронајдени инфрацрвени галиум арсенид - полупроводник кој подоцна ќе биде искористена Holonyak Ник Џуниор и С. Bevakkoy за генерирање на првите црвени LED во 1962 година. Веќе неколку години истражувачите се ограничиле на одредени бои, како црвено (1962), жолта, зелена и подоцна сина (1972).

Придонесот на јапонските научници

Во 1990-тите, студии Shuji Накамура и Такаши Mukai на полупроводнички технологија Nichia InGaN дозволија да се создаде висока осветленост сини LED диоди, а потоа се приспособат на бело, додавајќи жолт фосфор. Оваа промоција овозможи користење на нови големи апликации, како што се осветлување и осветлување на телевизиски екрани и LCD екрани. 7 Октомври, 2014 Shudzi Накамура, Isamu Akasaki и Хироши Амано, ја доби Нобеловата награда за физика за својата работа на сини LED диоди.

Принцип на работа на уредот

Кога диодата се префрли напред, електроните брзо се движат низ раскрсницата. Тие постојано се обединуваат, бришат едни со други. Наскоро, откако електроните ќе почнат да се движат од n-тип на p-тип на силикон, диодата е поврзана со дупките, а потоа исчезнува. Како резултат на тоа, го прави вкупниот атом постабилен и дава мал енергетски импулс во форма на фотон на светлина.

Принцип на формирање на светли бранови

За да разберете како функционира ЛЕР, треба да знаете за неговите материјали и нивните својства. LED е специјализирана форма на PN-спојка, која користи сложена врска. Соединението треба да биде полупроводнички материјал кој се користи за поврзување. Најчесто користени материјали, вклучувајќи силикон и германиум, се едноставни елементи, а соединение направено од овие материјали не испушта светлина. Како и за полупроводниците како што се галиум арсенид, галиум фосфид и индиум фосфид, тие се сложени, а соединенијата на овие материјали испуштаат светлина.

Овие композитни полупроводници се класифицирани според валентни бендови, кои ги окупираат нивните компоненти. Галиум арсенидот има валентност од три, а арсен има валентност од пет. Ова се нарекува полупроводник од групата III-V. Постојат голем број на други полупроводници кои одговараат на наведената категорија. Постојат полупроводници, кои се формираат од материјали од групата III-V.

Диодата што емитува светлина испушта светлина кога се раселува напред. Кога напонот се применува на врската за да се направи да се движи напред, струјата тече, како во случај на било која PN конекција. Дупки од регионот p-тип и електрони од регионот n-тип влегуваат во соединението и рекомбинираат како нормална диода за да се обезбеди струен проток. Кога се случи ова, се ослободува енергија.

Се покажа дека најголем дел од светлината се добива од регионот за транзиција поблиску до регионот P-тип. Дизајнот на диодите е дизајниран на таков начин што овој регион се наоѓа што е можно поблиску до површината на апсорпциониот уред со изградбата на минимална количина на светлина.

За да ја видите светлината што можете да ја видите, врската треба да биде оптимизирана, а материјалите мора да бидат точни. Чистиот галиум арсенид ослободува енергија во инфрацрвениот дел од спектарот. За да се прилагоди емисијата на светлина, алуминиумот се додава на полупроводникот во видливиот црвен спектар, проследен со производство на галиум арсениден арсенид (AlGaAs). Можете да додадете фосфор за да добиете црвено светло. За други бои, се користат и други материјали. На пример, галиум фосфид дава зелено светло, а калциум фосфид се користи за производство на жолта и портокалова светлина. Повеќето LED диоди се базираат на полупроводници од галиум.

Квантна теорија

Тековниот проток во полупроводниците се должи и на флуксот на слободни електрони во спротивна насока. Како резултат на тоа, ќе има рекомбинација поради флуксот на овие носители на полнење.

Рекомбинацијата покажува дека електроните во групата на спроводливост се спуштаат во валентниот појас. Кога ќе скокаат од еден бенд до друг, тие испуштаат електромагнетна енергија во форма на фотони, а енергијата на фотонот е еднаква на забранетиот енергетски јаз.

Математичка равенка:

Eq = hf

H е позната како Планковата константа, а брзината на електромагнетното зрачење е еднаква на брзината на светлината. Фреквентното зрачење е поврзано со брзината на светлината како f = c / λ. λ се означува како бранова должина на електромагнетното зрачење, а равенката станува:

Eq = he / λ

Врз основа на оваа равенка, може да се разбере како функционира ЛЕР, врз основа на фактот дека брановата должина на електромагнетното зрачење е обратно пропорционална со забранетиот јаз. Генерално, вкупното зрачење на електромагнетниот бран за време на рекомбинацијата има форма на инфрацрвено зрачење. Невозможно е да се види бранова должина на инфрацрвено зрачење, бидејќи е надвор од видливиот опсег.

Инфрацрвеното зрачење се нарекува топлина, бидејќи силициумовите и германиум полупроводниците не се праволиниски полупроводници, туку припаѓаат на индиректните средни сорти. Но, во полупроводниците со директен јаз, максималното ниво на енергија на валентниот појас и минималното ниво на енергија на зоната на спроводливост не се појавуваат истовремено со електроните. Затоа, за време на рекомбинацијата на електроните и дупките, електроните мигрираат од спроводната лента до валентниот појас, а моментумот на електронскиот опсег е променет.

Предности и недостатоци

Како и секој LED уред, исто така, има голем број на неговите карактеристики, главните предности и недостатоци.

Главни предности изгледа вака:

• Мала големина: на пример, можно е да се произведат LED диоди со големина на пиксел (со што се отвора можноста за користење на диоди за да се создадат екрани со висока резолуција).
• Едноставно склопување на ПХБ, традиционално или CMS (компонента со површинска монтажа).
• Потрошувачката на електрична енергија е пониска од онаа на ламба со блескаво светло и со ист ред на големината како флуоресцентни светилки.
• Одлична механичка стабилност.
• Со составување на неколку LED диоди, можете да постигнете добро осветлување со иновативни форми.
• Животниот век (околу 20.000 до 50.000 часа), што е многу подолго од конвенционалната ламба (1000 часа) или халогенска ламба (2 илјади часа). Истиот поредок на големината како оној на флуоресцентни светилки (од 5 илјади до 70 000 часа).
• Многу низок напон, гаранција за безбедност и леснотија на транспортот. За туристите има LED рефлектори, кои се напојуваат со едноставно рачно динамично движење ("ламба").
• Левата инерција е речиси нула. Диодите се вклучуваат и исклучуваат за многу кратко време, што може да се користи кога се пренесуваат блиски (оптички) или далечни (со оптички влакна) сигнали. Тие веднаш го достигнуваат својот номинален прозрачен интензитет.
• Поради својата моќ, класичните 5-мм LED диоди се едвај загреани и не можат да ги запалат нивните прсти.
• RGB LED диоди (црвено-зелено-сина) ви овозможуваат да ги користите подобрувањата на боите со неограничени варијации.

Од недостатоците може да се забележи следново:

• LED диоди, како и било која електронска компонента има максимална граници работна температура и некои пасивни компоненти кои го сочинуваат нивното снабдување коло (на пример, хемиски кондензатори, кои се загреваат во зависност од RMS струја). пренос на топлина компоненти на LED светилки е ограничувачки фактор за зголемување на нивната моќ, особено во мулти-чип собранија.
• Според производителот на Филипс, ефикасноста на светлината на некои LED диоди брзо паѓа. Температурата го забрзува падот на ефикасноста на светлината. Филипс, исто така, укажува на тоа дека бојата може да се смени кај некои бели LED диоди и да свети зелено кога стареат.
• Процесот на производство на ЛЕР е многу енергетски одземаат. Познавајќи ги главните карактеристики на ЛЕР, нивните предности и недостатоци, можете да направите избор - или да ги купите или да одбиете да купите и да користите обични лампи. Меѓутоа, со оглед на ефективноста на таквата покриеност, вреди да се земе предвид дека тоа може да биде добра алтернатива на вообичаените, поевтини извори на светлина.