V tomto informačním článku se pokusíme plně popsat princip fungování LED všech odrůd, které dnes v přírodě existují. Zvažte obecné zařízení LED a podívejte se, jak se získávají světelné diody různých barev.

Princip činnosti

Pravděpodobně každý ví, že principem fungování LED je “zářit” při připojení ke zdroji energie. Jak je toho však dosaženo? Pojďme se na tuto problematiku podívat blíže.

Pro vytvoření viditelného světelného toku zajišťuje konstrukce LED přítomnost dvou polovodičů, z nichž jeden musí obsahovat volné elektrony ve svém složení a druhý musí obsahovat „díry“.

princip fungování LED

Mezi polovodiči tedy dochází k „PN“ přechodu, v důsledku čehož elektrony od donoru přecházejí do jiného polovodiče (příjemce) a obsazují volné díry s uvolňováním fotonů. Tato reakce probíhá pouze za přítomnosti zdroje konstantního proudu.

Princip akce byl demontován, ale kvůli čemu k tomuto procesu dochází? K tomu je nutné vzít v úvahu konstrukční vlastnosti LED.

Jak funguje LED

Bez ohledu na model LED (COB, OLED, SMD atd.) se skládají z následujících prvků:

  1. Anoda (přívod kladné půlvlny krystalu);
  2. Katoda (přivedení záporné půlvlny stejnosměrného proudu do polovodičového krystalu);
  3. Reflektor (odrážející světelný tok na difuzor);
  4. Polovodičový čip nebo krystal (záření světelného toku v důsledku přechodu „PN“); (zvětšení úhlu LED).

LED zařízení

Nyní se podíváme na způsoby, jak získat různé barvy.

Získání LED konkrétní barvy

Již dříve jsme analyzovali princip fungování LED a zjistili jsme, že světelný tok vzniká, když v polovodiči dojde k „PN“ přechodu s uvolněním fotonů viditelných lidským okem. Jak však můžete získat jinou záři LED? K tomu existuje několik možností. Podívejme se na každou z nich.

Fosforový povlak

Tato technologie umožňuje získat téměř jakoukoli barvu, ale často se používá k získání bílých LED. K tomu se používá speciální činidlo – fosfor, který je potažen červenou nebo modrou LED. Po zpracování začne modrá dioda svítit bíle.

fosforem potažené LED diody

RGB – technologie

Tento typ zařízení je schopen vyzařovat jakýkoli odstín světelného spektra díky použití 3 LED v jednom krystalu: červené, zelené a modré. V závislosti na intenzitě záře každého z nich se mění vyzařované světlo.

rgb led

Aplikace různých příměsí a různých polovodičů

Díky této technologii se mění vlnová délka emitovaného světelného toku v přechodové zóně „PN“. A jak víte, v závislosti na vlnové délce se mění její barva. Jasněji je to vidět na následující fotografii:

ČTĚTE VÍCE
Je možné použít 3-fázový RCD v jednofázové síti?

vlnová délka a barva LED

Nyní se podívejme na následující otázku: jaké jsou elektrické vlastnosti těchto zařízení a co je potřeba pro jejich spolehlivý provoz.

Elektrické charakteristiky

LED diody jsou zařízení, která vyzařují světelný tok, když jimi prochází stabilizované stejnosměrné napětí nízké hodnoty (3-5V). Vytvořením potenciálového rozdílu na anodě a katodě vzniká v krystalu elektrický proud, který vytváří světelný tok.

elektrické vlastnosti LED

Pro plný provoz LED by měla být hodnota proudu na úrovni 20-25 mA. U vysoce výkonných LED však může proudový odběr dosáhnout 1400 mA.

S rostoucím napájecím napětím roste proud exponenciálně. To znamená, že při mírném skoku napájecího napětí se proud mnohonásobně zvýší, což může vést ke zvýšení teploty a selhání svítivé diody (přečtěte si, jak zkontrolovat LED). Z tohoto důvodu musí být zdroj stejnosměrného napětí stabilizován pomocí speciálních mikroobvodů.

Nyní zvažte hlavní typy LED, jejich výhody a nevýhody.

Typ indikátoru Zařízení LED (DIP)

Tento typ LED je „průkopníky“ v oblasti LED technologie. Jsou určeny pro průmysl jako indikátory.

Skládají se z pouzdra o průměru 3 nebo 5 mm, anody, katody, krystalu, zlatého (u levných variant měděného) vodiče spojujícího anodu s krystalem a difuzoru.

dip led zařízení

V praxi se používají velmi zřídka, protože. mají řadu nevýhod:

  • velká velikost;
  • malý úhel žhavení (až 120 0 );
  • nízká kvalita krystalu (při delším provozu jas záření klesne na 70%);
  • slabý světelný tok díky malé šířce pásma krystalu (až 20mA).

Jak funguje výkonná LED

Výkonné světelné diody (například od cree) jsou navrženy tak, aby vytvářely intenzivní světelný tok průchodem velkého proudu (až 1400 mA) krystalem.

Na krystal se uvolňuje velké množství tepla, které je z polovodičového krystalu odváděno pomocí hliníkového zářiče. Také tento zářič slouží jako reflektor pro zvýšení světelného toku.

mocná led cree

Pro spolehlivý provoz vysoce výkonných LED je nutné mít v obvodu speciální budič určený pro průchod velkého toku elektronů, který kromě stabilizace napětí musí omezovat proud odpovídající jmenovitému provozu zařízení. .

Vláknové LED zařízení

Vláknové LED diody byly vynalezeny již na začátku roku 2008. Vrchol jejich popularity však připadá na roky 2014-2016. U designérů si je oblíbili, protože připomínaly obyčejné žárovky a spotřebovávaly minimální elektřinu. Doporučujeme přečíst si zajímavý článek o vláknových LED žárovkách.

ČTĚTE VÍCE
Při jakém proudu pracuje svařovací transformátor?

Výstavba

Vláknové LED jsou zařízení sestávající ze safírového nebo obyčejného skla o průměru nepřesahujícím 1,5 mm a speciálně vypěstovaných polovodičových krystalů (28 kusů) zapojených do série na izolovaném substrátu.

Tyto LED diody jsou umístěny ve speciální baňce potažené fosforem, díky kterému můžete získat jakoukoli barvu. Hlavní výhodou LED zařízení vyvinutých pomocí této technologie je úhel žhavení, který dosahuje 360 ​​0 .

Zařízení žárovky LED

Vláknové světelné diody jsou některými zdroji klasifikovány jako COB (viz část níže), protože krystaly jsou pěstovány na skle nebo safíru pomocí podobné technologie.

Zařízení a princip činnosti COB LED

Technologie COB neboli Chip-On-Board je jedním z moderních vývojů v oblasti elektroniky, který spočívá v umístění velkého množství polovodičových krystalů pomocí dielektrického lepidla na hliníkový substrát. Také výroba LED tohoto typu je možná na skleněné matrici (COG), ale princip fungování je pro ně stejný.

Výsledná matrice je potažena fosforem. Díky tomu je možné dosáhnout jednotného svitu COB LED libovolného odstínu po celé ploše. Tato zařízení jsou široce používána při vývoji televizorů, notebooků a tabletů.

cob led zařízení

Princip činnosti

Navzdory tomu, že COB LED mají specifický název, princip jejich činnosti je zcela podobný běžným indikačním diodám vyvinutým v roce 1962. Když proud prochází polovodičovými krystaly, dochází ke „PN“ přechodu a v důsledku toho ke světelnému toku.

Charakteristickým rysem tohoto typu zařízení je přítomnost velkého množství krystalů, což umožňuje získat intenzivnější světelný tok.

Zařízení a princip činnosti organické světelné diody OLED

Nejnovějším pokrokem ve výrobě je technologie OLED. Umožňuje výrobu high-tech televizorů s tenkou obrazovkou, miniaturních smartphonů, tabletů a mnoha dalších zařízení, která jsou v moderní společnosti nepostradatelná.

OLED zařízení

Světelná dioda OLED se skládá z:

  • anoda vyrobená ze směsi oxidu india s cínem;
  • fólie, skleněné nebo plastové substráty;
  • hliníková nebo vápenatá katoda;
  • vyzařovací vrstva na bázi polymeru;
  • vodivá vrstva organické hmoty.

oled led struktura

Jak tato technologie funguje?

Princip činnosti OLED je podobný jako u COB, SMD a DIP LED a spočívá ve vytvoření „PN“ přechodu v polovodičích. Charakteristickým rysem technologie OLED je však použití speciálních polymerů, které tvoří vrstvu vyzařující světlo, díky čemuž se zvyšuje životnost LED, světelný tok viditelného spektra a úhel žhavení.

ČTĚTE VÍCE
Kolik váží role tavené střešní krytiny?

Hodnota

  • minimální rozměry;
  • nízká spotřeba energie;
  • jednotná záře po celé ploše;
  • dlouhá životnost;
  • zvýšená životnost;
  • široký úhel žhavení (až 270 0 );
  • nízké náklady.

Přezkoumali jsme hlavní typy světelných diod, které se používají v moderním světě, ale spolu s nimi šli korejští vědci dále a vyvinuli LED diody na bázi vláken, které podle svých slibů nahradí všechny zastaralé typy zařízení. Pojďme se podívat, jaké to jsou.

oled

Zařízení a princip činnosti vláknové LED

Pro výrobu LED v tomto výklenku se používají polyethylentereftalátová vlákna upravená roztokem polystyrensulfonátu PEDOT:PSS. Po zpracování se vlákno budoucí LED suší při teplotě 130 0 C.

Poté je předlisek zpracován technologií OLED se speciálním poly-(p-fenylenvinylenovým) polymerem a výsledná vlákna jsou potažena tenkou vrstvou suspenze lithium-aluminiumfluoridu.

LED vlákno

Závěry

Přezkoumali jsme hlavní typy LED diod, kterých, jak vidíte, je obrovské množství. Všichni jsou však stejní, pokud jde o to, jak fungují.

Dá se také říci, že díky použití moderních materiálů a výrobních technologií je možné dosáhnout vysokého technického výkonu a spolehlivějšího a dlouhodobějšího provozu LED.

Pro přehlednost doporučujeme zhlédnout video, ve kterém se podrobně seznámíte s designem LED: