Как делают светодиоды: Устройство светодиода принцип работы светодиода преимущества

Устройство светодиода принцип работы светодиода преимущества

Светодиод: устройство, принцип работы, преимущества

Интерес к светодиодам растет быстрее, чем территория их применения в светотехнике. Производители и потребители, продавцы и покупатели — все как будто замерли на старте, боясь отстать от других. И только дизайнеры уже вовсю пользуются уникальными возможностями светодиодов. Давно прошло то время, когда светодиоды были интересны одним лишь ученым. Теперь светодиодная тема у всех на слуху. Говорят, за ними будущее.

Светодиоды излучают не только уникальный по своим характеристикам свет, но и завидный оптимизм по поводу своего места на рынке светотехники. Особенно активно экспансия LED разворачивается в области интерьерного оформления и светодизайна.

Настоящая публикация не случайно построена в форме вопросов и ответов (FAQ, frequently asked questions — часто задаваемые вопросы). Именно так заинтересованный человек подходит к новому для него объекту, с тем чтобы «пощупать» его с разных сторон и уж потом решить: нужен — не нужен. А мне задавать правильные вопросы и находить на них верные ответы помогал профессор МГУ Александр Эммануилович Юнович, один из ведущих российских специалистов по светодиодам.

1. Что такое светодиод?

Светодиод — это полупроводниковый прибор, преобразующий электрический ток непосредственно в световое излучение. Кстати, по-английски светодиод называется light emitting diode, или LED.

2. Из чего состоит светодиод?

Из полупроводникового кристалла на подложке, корпуса с контактными выводами и оптической системы. Современные светодиоды мало похожи на первые корпусные светодиоды, применявшиеся для индикации.

Рис. 1. Конструкция светодиода Luxeon фирмы Lumileds lighting.

3. Как работает светодиод?

Свечение возникает при рекомбинации электронов и дырок в области p-n-перехода. Значит, прежде всего нужен p-n-переход, то есть контакт двух полупроводников с разными типами проводимости. Для этого приконтактные слои полупроводникового кристалла легируют разными примесями: по одну сторону акцепторными, по другую — донорскими.

Но не всякий p-n-переход излучает свет. Почему? Во-первых, ширина запрещенной зоны в активной области светодиода должна быть близка к энергии квантов света видимого диапазона. Во-вторых, вероятность излучения при рекомбинации электронно-дырочных пар должна быть высокой, для чего полупроводниковый кристалл должен содержать мало дефектов, из-за которых рекомбинация происходит без излучения. Эти условия в той или иной степени противоречат друг другу.

Реально, чтобы соблюсти оба условия, одного р-п-перехода в кристалле оказывается недостаточно, и приходится изготавливать многослойные полупроводниковые структуры, так называемые гетероструктуры, за изучение которых российский физик академик Жорес Алферов получил Нобелевскую премию 2000 года.

4. Означает ли это, что чем больший ток проходит через светодиод, тем он светит ярче?

Разумеется, да. Ведь чем больше ток, тем больше электронов и дырок поступают в зону рекомбинации в единицу времени. Но ток нельзя увеличивать до бесконечности. Из-за внутреннего сопротивления полупроводника и p-n-перехода диод перегреется и выйдет из строя.

5. Чем хорош светодиод?

В светодиоде, в отличие от лампы накаливания или люминесцентной лампы, электрический ток преобразуется непосредственно в световое излучение, и, теоретически, это можно сделать почти без потерь. Действительно, светодиод (при должном теплоотводе) мало нагревается, что делает его незаменимым для некоторых приложений. Далее, светодиод излучает в узкой части спектра, его цвет чист, что особенно ценят дизайнеры, а УФ- и ИК-излучения, как правило, отсутствуют. Светодиод механически прочен и исключительно надежен, его срок службы достигает 100 тысяч часов, что в 100 раз больше, чем у лампочки накаливания, и в 10 раз больше, чем у люминесцентной лампы. Наконец, светодиод — низковольтный электроприбор, а стало быть, безопасный.

6. Чем плох светодиод?

Только одним — ценой. Пока что цена одного люмена, излученного светодиодом, в 100 раз выше, чем галогенной лампой. Но специалисты утверждают, что в ближайшие 2-3 года этот показатель будет снижен в 10 раз.

7. Когда светодиоды начали применяться для освещения?

Первоначально светодиоды применялись исключительно для индикации. Чтобы сделать их пригодными для освещения, необходимо было прежде всего научиться изготавливать белые светодиоды, а также увеличить их яркость, а точнее светоотдачу, то есть отношение светового потока к потребляемой энергии.

В 60-х и 70-х годах были созданы светодиоды на основе фосфида и арсенида галлия, излучающие в желто-зеленой, желтой и красной областях спектра. Их применяли в световых индикаторах, табло, приборных панелях автомобилей и самолетов, рекламных экранах, различных системах визуализации информации. По светоотдаче светодиоды обогнали обычные лампы накаливания. По долговечности, надежности, безопасности они тоже их превзошли. Одно было плохо — не существовало светодиодов синего, сине-зеленого и белого цвета.

К концу 80-х годов в СССР выпускалось более 100 млн светодиодов в год, а мировое производство составляло несколько десятков миллиардов.

8. От чего зависит цвет светодиода?

Исключительно от ширины запрещенной зоны, в которой рекомбинируют электроны и дырки, то есть от материала полупроводника, и от легирующих примесей. Чем «синее» светодиод, тем выше энергия квантов, а значит, тем больше должна быть ширина запрещенной зоны.

9. Какие трудности пришлось преодолеть ученым, чтобы изготовить голубой светодиод?

Голубые светодиоды можно сделать на основе полупроводников с большой шириной запрещенной зоны — карбида кремния, соединений элементов II и IV группы или нитридов элементов III группы. (Помните таблицу Менделеева?)

У светодиодов на основе SiC оказался слишком мал КПД и низок квантовый выход излучения (то есть число излученных квантов на одну рекомбинировавшую пару). У светодиодов на основе твердых растворов селенида цинка ZnSe квантовый выход был выше, но они перегревались из-за большого сопротивления и служили недолго. Оставалась надежда на нитриды.

Нитрид галлия GaN плавится при 2000 °С, при этом равновесное давление паров азота составляет 40 атмосфер; ясно, что растить такие кристаллы непросто. Аналогичные соединения — нитрилы алюминия и индия — тоже полупроводники. Их соединения образуют тройные твердые растворы с шириной запрещенной зоны, зависящей от состава, который можно подобрать так, чтобы генерировать свет нужной длины волны, в том числе и синий. Но… проблему не удавалось решить до конца 80-х годов.

Первым, еще в 70-х, голубой светодиод на основе пленок нитрида галлия на сапфировой подложке удалось получить профессору Жаку Панкову (Якову Исаевичу Панчечникову) из фирмы IBM (США). Квантовый выход был достаточен для практических применений, однако руководство сказало: «Ну, это ж на сапфире — дорого и не так уж ярко, к тому же p-n-переход нехорош…» — и работы Панкова не поддержали.

Между тем группа Сапарина и Чукичева из МГУ обнаружила, что под действием электронного пучка GaN с примесью цинка становится ярким люминофором, и даже запатентовала устройство оптической памяти. Но тогда загадочное явление объяснить не удалось.

Это сделали японцы — профессор И. Акасаки и доктор X. Амано из университета Нагоя. Обработав пленку GaN с примесью магния электронным пучком со сканированием, они получили ярко люминесцирующий слой р-типа с высокой концентрацией дырок. Однако разработчики светодиодов не обратили должного внимания на их публикации.

Лишь в 1989 году доктор Ш. Накамура из фирмы Nichia Chemical, исследуя пленки нитридов элементов III группы, сумел воспользоваться результатами профессора Акасаки. Он так подобрал легирование (Мд, Zn) и термообработку, заменив ею электронное сканирование, что смог получить эффективно инжектирующие слои р-типа в GaN-гетероструктурах. Вот как был получен голубой светодиод.

Фирма Nichia запатентовала ключевые этапы технологии и к концу 1997 года выпускала уже 10-20 млн голубых и зеленых светодиодов в месяц, а в январе 1998 года приступила к выпуску белых светодиодов.

10. Что такое квантовый выход светодиода?

Квантовый выход — это число излученных квантов света на одну рекомбинировавшую электроннодырочную пару. Различают внутренний и внешний квантовый выход. Внутренний — в самом p-n-переходе, внешний — для прибора в целом (ведь свет может теряться «по дороге» — поглощаться, рассеиваться). Внутренний квантовый выход для хороших кристаллов с хорошим теплоотводом достигает почти 100%, рекорд внешнего квантового выхода для красных светодиодов составляет 55%, а для синих — 35%.

Внешний квантовый выход — одна из основных характеристик эффективности светодиода.

11. Как получить белый свет с использованием светодиодов?

Существует три способа получения белого света от светодиодов. Первый — смешивание цветов по технологии RGB. На одной матрице плотно размещаются красные, голубые и зеленые светодиоды, излучение которых смешивается при помощи оптической системы, например линзы. В результате получается белый свет. Второй способ заключается в том, что на поверхность светодиода, излучающего в ультрафиолетовом диапазоне (есть и такие), наносится три люминофора, излучающих, соответственно, голубой, зеленый и красный свет. Это похоже на то, как светит люминесцентная лампа. И, наконец, в третьем способе желто-зеленый или зеленый плюс красный люминофор наносятся на голубой светодиод, так что два или три излучения смешиваются, образуя белый или близкий к белому свет.

12. Какой из трех способов лучше?

У каждого способа есть свои достоинства и недостатки. Технология RGB в принципе позволяет не только получить белый цвет, но и перемещаться по цветовой диаграмме при изменении тока через разные светодиоды. Этим процессом можно управлять вручную или посредством программы, можно также получать различные цветовые температуры. Поэтому RGB-матрицы широко используются в светодинамических системах. Кроме того, большое количество светодиодов в матрице обеспечивает высокий суммарный световой поток и большую осевую силу света. Но световое пятно из-за аберраций оптической системы имеет неодинаковый цвет в центре и по краям, а главное, из-за неравномерного отвода тепла с краев матрицы и из ее середины светодиоды нагреваются по-разному, и, соответственно, по-разному изменяется их цвет в процессе старения — суммарные цветовая температура и цвет «плывут» за время эксплуатации. Это неприятное явление достаточно сложно и дорого скомпенсировать.

Белые светодиоды с люминофорами существенно дешевле, чем светодиодные RGB-матрицы (в пересчете на единицу светового потока), и позволяют получить хороший белый цвет. И для них в принципе не проблема попасть в точку с координатами (0.33, 0.33) на цветовой диаграмме МКО. Недостатки же таковы: во-первых, у них меньше, чем у RGB-матриц, светоотдача из-за преобразования света в слое люминофора; во-вторых, достаточно трудно точно проконтролировать равномерность нанесения люминофора в технологическом процессе и, следовательно, цветовую температуру; и наконец в-третьих — люминофор тоже стареет, причем быстрее, чем сам светодиод. Промышленность выпускает как светодиоды с люминофором, так и RGB-матрицы — у них разные области применения.

13. Каковы электрические и оптические характеристики светодиодов?

Светодиод — низковольтный прибор. Обычный светодиод, применяемый для индикации, потребляет от 2 до 4 В постоянного напряжения при токе до 50 мА. Светодиод, который используется для освещения, потребляет такое же напряжение, но ток выше — от нескольких сотен мА до 1А в проекте. В светодиодном модуле отдельные светодиоды могут быть включены последовательно, и суммарное напряжение оказывается более высоким (обычно 12 или 24 В).

При подключении светодиода необходимо соблюдать полярность, иначе прибор может выйти из строя. Напряжение пробоя указывается изготовителем и обычно составляет более 5В для одного светодиода. Яркость светодиода характеризуется световым потоком и осевой силой света, а также диаграммой направленности. Существующие светодиоды разных конструкций излучают в телесном угле от 4 до 140 градусов. Цвет, как обычно, определяется координатами цветности и цветовой температурой, а также длиной волны излучения.

Для сравнения эффективности светодиодов между собой и с другими источниками света используется светоотдача: величина светового потока на один ватт электрической мощности. Также интересной маркетинговой характеристикой оказывается цена одного люмена.

14. Как реагирует светодиод на повышение температуры?

Говоря о температуре светодиода, необходимо различать температуру на поверхности кристалла и в области p-n-перехода. От первой зависит срок службы, от второй — световой выход. В целом с повышением температуры p-n-перехода яркость светодиода падает, потому что уменьшается внутренний квантовый выход из-за влияния колебаний кристаллической решетки. Поэтому так важен хороший теплоотвод.

Падение яркости с повышением температуры не одинаково у светодиодов разных цветов. Оно больше у AlGalnP- и AeGaAs-светодиодов, то есть у красных и желтых, и меньше у InGaN, то есть у зеленых, синих и белых.

15. Почему нужно стабилизировать ток через светодиод?

Как видно из рисунка 2, в рабочих режимах ток экспоненциально зависит от напряжения и незначительные изменения напряжения приводят к большим изменениям тока. Поскольку световой выход прямо пропорционален току, то и яркость светодиода оказывается нестабильной. Поэтому ток необходимо стабилизировать. Кроме того, если ток превысит допустимый предел, то перегрев светодиода может привести к его ускоренному старению.

16. Для чего светодиоду требуется конвертор?

Конвертор (в англоязычной терминологии driver) для светодиода — то же, что балласт для лампы. Он стабилизирует ток, протекающий через светодиод.

17. Можно ли регулировать яркость светодиода?

Яркость светодиодов очень хорошо поддается регулированию, но не за счет снижения напряжения питания — этого-то как раз делать нельзя, — а так называемым методом широтно-импульсной модуляции (ШИМ), для чего необходим специальный управляющий блок (реально он может быть совмещен с блоком питания и конвертором, а также с контроллером управления цветом RGB-матрицы). Метод ШИМ заключается в том, что на светодиод подается не постоянный, а импульсно-модулированный ток, причем частота сигнала должна составлять сотни или тысячи герц, а ширина импульсов и пауз между ними может изменяться. Средняя яркость светодиода становится управляемой, в то же время светодиод не гаснет. Небольшое изменение цветовой температуры светодиода при диммировании несравнимо с аналогичным смещением для ламп накаливания.

18. Чем определяется срок службы светодиода?

Считается, что светодиоды исключительно долговечны. Но это не совсем так. Чем больший ток пропускается через светодиод в процессе его службы, тем выше его температура и тем быстрее наступает старение. Поэтому срок службы у мощных светодиодов короче, чем у маломощных сигнальных, и составляет в настоящее время 20-50 тысяч часов. Старение выражается в первую очередь в уменьшении яркости. Когда яркость снижается на 30% или наполовину, светодиод надо менять.

19. «Портится» ли цвет светодиода с течением времени?

Старение светодиода связано не только со снижением его яркости, но и с изменением цвета. В настоящее время нет стандартов, которые позволили бы выразить количественно изменение цвета светодиодов в процессе старения и сравнить с другими источниками.

20. Не вреден ли светодиод для человеческого глаза?

Спектр излучения светодиода близок к монохроматическому, в чем его кардинальное отличие от спектра солнца или лампы накаливания. Хорошо это или плохо — доподлинно не известно, потому что, насколько я знаю, серьезных исследований в этой области нигде не проводилось. Какие-либо данные о вредном воздействии светодиодов на человеческий глаз отсутствуют.

Есть надежда, что вскоре влияние светодиодов на зрение будет изучено досконально. Проблемой заинтересовался академик Михаил Аркадьевич Островский — крупный специалист в области цветного зрения. Тема, за решение которой он взялся, называется так: «Психофизическое восприятие светодиодного освещения системой зрения человека».

21. Когда и как сверхъяркие светодиоды появились в России?

Об этом лучше всех расскажет профессор Юнович.

Люминесценцию карбида кремния впервые наблюдал Олег Владимирович Лосев в Нижегородской радиотехнической лаборатории в 1923 г. и показал, что она возникает вблизи p-n-перехода. Первая научная статья о кристаллах нитрида галлия была опубликована профессором МГУ Г.С. Ждановым в 30-х гг. Люминесценцию в гетероструктурах на основе арсенида галлия впервые исследовали в лаборатории Ж.И. Алферова в 60-х гг. и показали, что можно создать структуры с внутренним квантовым выходом близким к 100%. Разработки структур и светодиодов на основе нитрида галлия велись в ленинградских Политехническом и Электротехническом институтах, в Калуге, в Зеленограде в 70-х гг., но они тогда не привели к созданию эффективных голубых светодиодов.

В 1995 году я прочел первые статьи Накамуры и понял, что «голубая проблема» в принципе решена. Тогда же я получил грант соросовского фонда. В декабре на эти деньги я смог поехать на конференцию в США, и там профессор Жак Панков познакомил меня с Ш. Накамурой. Я забросил наживку: мол, хочу приобщить студентов Московского университета к передовым достижениям в области голубых светодиодов и рассказать им о столь замечательном изобретении. Рыбка клюнула, и в феврале я получил от д-ра Ш. Накамуры из Японии бандеролью 10 светодиодов от фиолетового до зеленого. Все потом оказалось просто — фирма Nichia Chemical начинала выпуск светодиодов на рынок и была заинтересована в научной рекламе. В лаборатории МГУ мы их досконально исследовали, сняли все характеристики и получили новые научные результаты. Д-р Ш. Накамура дал любезное согласие на совместную публикацию наших первых статей.

Одновременно специалисты из группы Бориса Ферапонтовича Тринчука в Зеленограде продемонстрировали образцы зеленых светодиодов начальникам из ГАИ и получили положительный отзыв. Все дело в том, что эта группа сделала опытный образец светодиодного светофора, но у них не было хороших зеленых светодиодов. Светофоры с новыми сверхъяркими зелеными светодиодами намного превосходили светофоры с лампами, и московское правительство сделало заказ на 1000 светодиодных светофоров к 850-летию Москвы. Такое везение!

Как раз тогда у нас гостила киргизская скрипачка Райкан Карагулова — выпускница Московской консерватории, ученица моей жены, которая работала в Японии первым концертмейстером симфонического оркестра в Осаке. Выяснилось, что место ее работы находится неподалеку от фирмы Nichia Chemical! Б.Ф. Тринчук дал ей тысячу долларов и попросил купить на них и прислать на мой адрес 200 зеленых светодиодов. Из них были изготовлены первые светофоры из той юбилейной тысячи. Москва стала первым в мире городом с массовым применением светодиодных светофоров.

Наши ученые и инженеры в НИИ «Сапфир» пытались повторить достижение японцев и изготовить структуры на основе нитридов для голубых и зеленых светодиодов на старой эпитаксиальной установке, которую пришлось модернизировать, чтобы достичь более высоких температур и давлений. Но инициатива заглохла из-за отсутствия денег и интереса руководства.

22. Какие на сегодняшний день существуют технологии изготовления светодиодов и светодиодных модулей?

Что касается выращивания кристаллов, то основная технология — металлоорганическая эпитаксия. Для этого процесса необходимы особо чистые газы. В современных установках предусмотрены автоматизация и контроль состава газов, их раздельные потоки, точная регулировка температуры газов и подложек. Толщины выращиваемых слоев измеряются и контролируются в пределах от десятков ангстрем до нескольких микрон. Разные слои необходимо легировать примесями, донорами или акцепторами, чтобы создать p-n-переход с большой концентрацией электронов в n-области и дырок — в р-области.

За один процесс, который длится несколько часов, можно вырастить структуры на 6-12 подложках диаметром 50-75 мм. Очень важно обеспечить и проконтролировать однородность структур на поверхности подложек. Стоимость установок для эпитаксиального роста полупроводниковых нитридов, разработанных в Европе (фирмы Aixtron и Thomas Swan) и США (Emcore), достигает 1,5-2 млн долларов. Опыт разных фирм показал, что научиться получать на такой установке конкурентоспособные структуры с необходимыми параметрами можно за время от одного года до трех лет. Это технология, требующая высокой культуры.

Важным этапом технологии является планарная обработка пленок: их травление, создание контактов к n- и р-слоям, покрытие металлическими пленками для контактных выводов. Пленку, выращенную на одной подложке, можно разрезать на несколько тысяч чипов размерами от 0,24 x 0,24 до 1 x 1 мм2/.

Следующим шагом является создание светодиодов из этих чипов. Необходимо смонтировать кристалл в корпусе, сделать контактные выводы, изготовить оптические покрытия, просветляющие поверхность для вывода излучения или отражающие его. Если это белый светодиод, то нужно равномерно нанести люминофор. Надо обеспечить теплоотвод от кристалла и корпуса, сделать пластиковый купол, фокусирующий излучение в нужный телесный угол. Около половины стоимости светодиода определяется этими этапами высокой технологии.

Необходимость повышения мощности для увеличения светового потока привела к тому, что традиционная форма корпусного светодиода перестала удовлетворять производителей из-за недостаточного теплоотвода. Надо было максимально приблизить чип к теплопроводящей поверхности. В связи с этим на смену традиционной технологии и несколько более совершенной SMD-технологии (surface montage details — поверхностный монтаж деталей) приходит наиболее передовая технология СОВ (chip on board). Светодиод, изготовленный по технологии СОВ, схематически изображен на рисунке.

Светодиоды, выполненные по SMD- и СОВ-технологии, монтируются (приклеиваются) непосредственно на общую подложку, которая может исполнять роль радиатора — в этом случае она делается из металла. Так создаются светодиодные модули, которые могут иметь линейную, прямоугольную или круглую форму, быть жесткими или гибкими, короче, призваны удовлетворить любую прихоть дизайнера. Появляются и светодиодные лампы с таким же цоколем, как у низковольтных галогенных, призванные им на замену. А для мощных светильников и прожекторов изготавливаются светодиодные сборки на круглом массивном радиаторе.

Раньше в светодиодных сборках было очень много светодиодов. Сейчас, по мере увеличения мощности, светодиодов становится меньше, зато оптическая система, направляющая световой поток в нужный телесный угол, играет все большую роль.

23. Кто в мире сегодня производит светодиоды?

Чтобы делать качественные светодиоды в нужном количестве, понадобилось слияние двух отраслей — электронной и светотехнической. Все западные гиганты, производящие светодиоды для светотехники по полному циклу, начиная с производства чипов и заканчивая различными светодиодными модулями и сборками, а также светильниками на их основе, идут по этому пути. General Electric заключила союз с производителем полупроводниковых приборов Emcore, создав компанию GEL Core. Philips Lighting совместно с Agilent, дочерней компанией Hewlett-Packard, создали предприятие LumiLeds. Osram объединяет усилия с полупроводниковыми предприятиями своей материнской компании Siemens. Как заметил Макаранд Чипалкатти, менеджер по маркетингу из подразделения Opto Semiconductors компании Osram Sylvania, специализирующемуся на устройствах LED, производители светотехники сами уничтожают свой бизнес. Но если сегодня не «наступить на горло собственной песне», то завтра придут другие и сделают это куда более жестко.

Впрочем, существуют компании, специализирующиеся только на производстве чипов. Это предприятия радиоэлектронной промышленности, и они не занимаются светотехникой. К их числу относится Nichia Corporation.

24. Каковы основные производители светодиодных модулей и сборок и представленные ими модельные ряды?

Чипы и отдельные светодиоды производят компании Nichia Corporation, Сгее, LumiLeds Lighting, Opto Technology, Osram Opto Semiconductors, GEL Core. Массовое производство структур и чипов для светодиодов ведут тайваньские фирмы Lite-On, Taiwan Oasis и др.

В России светодиоды производят компании Корвет Лайт, Светлана Оптоэлектроника, Оптэл, Оптоника. По конструкции и технологическому исполнению наши светодиоды не уступают зарубежным, специалисты перечисленных компаний имеют соответствующие патенты. В Москве и Санкт-Петербурге есть возможность выращивать собственные чипы — например, эпитаксиальная установка имеется в Санкт-Петербургском физтехе, — но для промышленного производства необходимо крупное финансирование, и пока наши компании используют зарубежные чипы.

25. Где сегодня целесообразно применять светодиоды?

Светодиоды находят применение практически во всех областях светотехники, за исключением освещения производственных площадей, да и там могут использоваться в аварийном освещении. Светодиоды оказываются незаменимы в дизайнерском освещении благодаря их чистому цвету, а также в светодинамических системах. Выгодно же их применять там, где дорого обходится частое обслуживание, где необходимо жестко экономить электроэнергию, и где высоки требования по электробезопасности.

26. Возможности и применение

Изобретение первых светодиодов — полупроводниковых диодов в эпоксидной оболочке, выделяющих монохроматический свет при подключении к электротоку — относится к 1960-м годам. Однако до 1980-х низкая яркость, отсутствие светодиодов синего и белого цветов, а также высокие затраты на их производство ограничивали их массовое применение в качестве источников света. Поэтому светодиоды в основном использовали в наружных электронных табло, ими оборудовали системы регулирования дорожного движения, применяли в оптоволоконных системах передачи данных и медицинском оборудовании.

Появление сверх ярких, а также синих (в середине 1990-х годов) и белых диодов (в начале XXI века) и постоянное снижение их рыночной стоимости привлекли внимание многих производителей к данным источникам света. Светодиоды стали использовать в качестве индикаторов режимов работы электронных устройств, в подсветке жидкокристаллических экранов различных приборов, в том числе — мобильных телефонов и пр. Впоследствии применение светодиодов основных цветов (красного, синего и зеленого) позволило получать цвета вывесок фактически любых оттенков, а также конструировать из них дисплеи с выводом полноцветной графики и анимации.

Светодиоды, за счет их малой потребности в электроэнергии, — оптимальный выбор декоративного освещения в местах, где существуют проблемы с энергетикой.

Срок службы светодиодов, превышающий в 6-8 раз долговечность люминесцентных ламп, относительная простота в работе с ними на этапе сборки изделий, отсутствие необходимости в регулярном обслуживании и их антивандальные качества делают эти источники света конкурентоспособными с более традиционными газоразрядными, люминесцентными лампами и лампами накаливания. Одним из немногих и существенных аспектов, за счет которого неон удерживает свои позиции в сегменте подсветки вывесок, является пока еще более высокая стоимость светодиодов.

27. Преимущества

Экономично…

Одним из достоинств светодиодов является их долговечность. Данные источники света обладают ресурсом использования 100 000 часов, а ведь это 10-12 лет непрерывной работы. Для сравнения — максимальный срок работы неоновых и люминесцентных ламп составляет 10 тыс. часов.

За это же время в световом модуле, использующем люминесцентные лампы, их нужно будет сменить 8-10 раз, а лампы накаливания придется заново «вкручивать» от 30 до 40 раз. Использование светодиодных модулей позволяет снизить затраты на электроэнергию до 87%!

Удобно…

Светодиодный модуль — многокомпонентная структура с неприхотливой схемой подключения. В цепочке, скажем, из полусотни светодиодов один-два неисправных не только не выводят рекламный фрагмент из строя, но даже не влияют на суммарное световое излучение. Гигантский ресурс работы светодиодов практически решает проблемы, связанные с необходимостью их замены. Кроме того, светоизлучающие диоды способны надежно функционировать в самом широком диапазоне рабочих температур.

Надежно…

Есть надежность совершенно особого рода — та, от которой порою зависят человеческие жизни. Применение светодиодов в устройствах отображения информации (дорожные знаки, светофоры, информационные табло и т.д.) ведет к значительному увеличению расстояния их восприятия человеческим глазом. Неслучайно во многих крупных городах развитых стран уже нет обычных светофоров, а светодиодные схемы используются в воздушных и надводных навигационных системах.

Другим аспектом, благодаря которому светодиодам некоторыми заказчиками отдается предпочтение, являются их прочность и антивандальные качества. В отличие от стеклянных трубок данные источники света изготовлены из пластика. За счет этого их нелегко вывести из строя посредством механических повреждений. Характерное напряжение, необходимое для работы одного светодиода, — 3-4 вольта. Поэтому в условиях, когда требуется соблюдение повышенных мер безопасности или нет возможности использовать высокие напряжения, светодиоды являются оптимальным выбором. Рабочее напряжение светодиодных модулей, как упоминалось ранее, составляет 10-12 В. Очевидно, что при низком напряжении не требуется применять провода большого сечения с сильной изоляцией. Это также облегчает подключение светодиодов к электросети. У газоразрядных трубок, в отличие от светодиодов, есть порог срабатывания: чтобы источник света загорелся, в начале необходимо подать на разряд необходимое напряжение. Светодиоды же начинают излучать свет сразу при подключении к электросети, и их яркость легко регулировать наращиванием или снижением напряжения практически сразу после включения. Одним из важных преимуществ светодиодов является устойчивость к воздействию низких температур. Известно, что на морозе внутри газоразрядных источников света происходит вымерзание ртути, и это приводит к снижению яркости свечения. При отрицательных температурах также возникают проблемы с включением неона. Светодиоды лишены этих минусов.

Красиво…

Если бы LED-технологии не изобрели светотехники, их бы создали дизайнеры. Светодиоды, в отличие от ламп с неоном, имеют практически неограниченные возможности для «игры» со спектрами, цепочки которых можно выстроить таким образом, чтобы световые акценты точно работали на образ. Плавные, почти незаметные для глаза световые переходы от пика к пику в плане выразительности, конечно, уступают живописи, но оставляют далеко позади другие источники света. Изощренная цветодинамика, характерная для светодиодных модулей, способна удовлетворить требования самого требовательного дизайнера. Интересно, что игра со спектрами имеет и экологическое значение. Ведь кривые чувствительности, скажем, растений и человеческого глаза не совпадают: те спектры, которые комфортны для нашего глаза, часто дискомфортны для растений, и наоборот. Зональное использование различных светодиодных «цепочек» в тех интерьерах, где одновременно пребывают и растения, и человек, снимают эту проблему.

Представительно…

Светодиодные модули необычайно компактны. Различные сувениры, миниатюрные стенды и компактные табло, украшенные светодиодной символикой компании, смотрятся на удивление выразительно и необычно. Доля рынка светотехнических изделий, занимаемая светодиодами, составляет ничтожную долю. В развитых странах, особенно в крупных городах и столицах, она медленно, но верно возрастает. Своеобразным символом этой нежной и неизбежной революции стало гигантское 500-метровое полотно из светодиодов, непрерывно протянувшееся над главной улицей Лас-Вегаса.

Технология производства светодиодов

В докладе на открытии 26 конференции Международной Комиссии по Освещению в Пекине было отмечено, что общее направление работы светотехнической научной общественности должно быть направлено на сокращение энергопотребления и уменьшение загрязнения окружающей среды. То есть речь идет не об уменьшении освещённости, а о более рациональном и эффективном использовании освещения. Одним из наиболее перспективных шагов на этом пути, является разработка и использование энергоэкономичных источников света – светодиодов.

Светодиод – полупроводниковый диод, излучающий свет при прохождении тока через p-n–переход. Чтобы p-n-переход излучал свет, должны выполняться следующие два условия. Во-первых, ширина запрещённой зоны в активной области светодиода должна быть близка к энергии квантов света видимого диапазона, а во-вторых, вероятность излучения при рекомбинации электронно-дырочных пар должна быть высокой. Для этого полупроводниковый кристалл должен содержать мало дефектов, из-за которых рекомбинация происходит без излучения. Эти условия в той или иной степени противоречат друг другу. Реально, чтобы их соблюсти, одного р-n-перехода в кристалле недостаточно. Приходится изготавливать многослойные полупроводниковые структуры. Их называют гетероструктуры (именно за изучение гетероструктур академик Алферов получил Нобелевскую премию). Это послужило новым этапом в развитии технологий изготовления светодиодов.

Производство светоизлучающих диодов сталкивается с некоторыми трудностями. Поскольку создание светодиодов — это динамично развивающаяся отрасль светотехнической промышленности, то сложившихся законов и правил их применения пока не существует. Нет нормативной документации, относящейся к процессу производства и использования светодиодов. Каждое крупное производство старается найти свои критерии отбора продукции, но, к сожалению, некаких международных соглашений не существует. Хотя в этом направлении в последнее время ведется активная работа и достигнуты хорошие результаты, надо понимать, что создание единых требований к светодиодной технике – дело не одного года. Чтобы понять, в чем сложность создания подобной документации, следует ознакомиться с технологией производства.

Рассмотрим поэтапно процесс создания светодиодов.

1) Выращивание кристалла.
Здесь главную роль играет такой процесс, как металлоорганическая эпитаксия. Эпитаксия – это ориентированный рост одного кристалла на поверхности другого (подложки). Эпитаксиальный рост полупроводников (а светодиод – это именно полупроводник) осуществляется методом термического разложения (пиролиза) металлорганических соединений, содержащих необходимые химические элементы. Для такого процесса необходимы особо чистые газы, что предусмотрено в современных установках. Толщины выращиваемых слоев тщательно контролируются. Важно обеспечить однородность структур на поверхности подложек. Стоимость установок для эпитаксиального роста доходит до полутора миллионов евро. А процесс наладки получения высококачественных материалов для будущих светодиодов занимает несколько лет.

2) Создание чипа.
На этом этапе имеют место такие процессы, как травление, создание контактов, резка. Весь этот комплекс получил название «планарная обработка пленок». Пленка, выращенная на одной подложке, разделяется на несколько тысяч чипов.

3) Биннирование.
Биннирование (сортировка чипов) – особенно важный процесс производства светодиодов, о котором несправедливо часто забывают упоминать в литературе. Дело в том, что при производстве любой продукции должны соблюдаться некие критерии отбора. Но на вышеописанных стадиях производства светодиода невозможно добиться абсолютного сходства изделий по его характеристикам. Изготовленные чипы изначально имеют характеристики, различающиеся в некотором диапазоне. Чипы сортируют на группы (бины). В каждой группе определённый параметр варьируется в определённых пределах.

Сортировка происходит по:

• длине волны максимума излучения;
• напряжению;
• световому потоку (или осевой силе света) и т. д.

Биннирование, как способ градации светодиодной продукции, находит применение на производстве и, следовательно, в наименовании поставляемой продукции. Оба эти факта делают применение светодиодов доступным для широкого круга пользователей.

4) Создание светодиода.
Создание непосредственно светодиода – это заключительный этап технологической цепочки. Создается корпус будущего источника света, монтируются выводы, подбирается люминофор (если он необходим). Но особо стоит отметить такую важную часть, как оптическую систему (а именно, изготовление линз). Линзы для светодиодов изготавливают из эпоксидной смолы, силикона или пластика. К ним предъявляется широкий спектр требований, т.к. оптическая система светодиода играет большую роль (направляет световой поток светодиода в нужный телесный угол).

Линзы должны:

• быть максимально прозрачными;
• пропускать свет во всем оптическом диапазоне;
• обладать хорошей клейкостью материала к материалу печатной платы;
• быть температура стабильными;
• обладать высоким сроком службы (что характеризуется к воздействию излучения кристалла и химическому воздействию люминофора, если таковой применен).

Благодаря большому количеству положительных качеств (малой потребляемой мощностью, отсутствию ртути, низкому напряжению питания, высокой надежности, малым габаритам и т.д.), на основе светодиодов создаются разнообразные и высококачественные осветительные светодиодные приборы. Можно долго перечислять различные типы светодиодных светильников: это и прожекторы, и линейные светодиодные светильники, и светильники общего или специального назначения. Однозначно можно сказать, что светодиоды – это динамично развивающиеся источники света. А технология производства светодиодов – сфера деятельности высококлассных мировых специалистов, способных достигать все более высоких результатов.

Светодиоды, как их делают

Светодиод — полупроводниковый прибор с электронно-дырочным переходом, создающий оптическое излучение при пропускании через него электрического тока в прямом направлении.

Уже в 2007 году, в одном из докладов на пекинской конференции Международной Комиссии по Освещению, была особо отмечена важность экономичности и экологичности как уже используемых, так и еще только разрабатываемых, более совершенных светотехнических изделий.

Первоочередной акцент был сделан докладчиками на более рациональное и эффективное использование света. И это вовсе не было призывом как-то уменьшать освещенность. В качестве одного из важнейших шагов к данной цели выделяется разработка и внедрение энергетически более эффективных и экологически безопасных источников света — светодиодов.

Высокотехнологичная отрасль

Светодиоды — это полупроводниковые электротехнические изделия, предназначенные для получения света благодаря проходящему через p-n-переход электрическому току. Но ведь не каждый p-n-переход излучает свет.

Чтобы получить свет от полупроводника, необходимо соблюсти определенные условия: запрещенная зона перехода на полупроводнике должна иметь такую ширину, чтобы энергия получаемых квантов оказалась близка к энергии квантов света видимого диапазона, при этом вероятность излучения в процессе рекомбинации электронно-дырочных пар должна получиться высокой.

Для соблюдения названных условий, изготавливаемый кристалл должен иметь минимум дефектов, приводящих к рекомбинации электронов с дырками без излучения. Этого достичь не просто, одного p-n-перехода будет недостаточно, приходится создавать многослойные полупроводниковые структуры — гетероструктуры, положившие, кстати, в свое время начало новому этапу на пути развития технологии производства светоизлучающих диодов.

Создание светодиодов сопряжено с определенными препятствиями, ведь эта светотехническая отрасль все время развивается, и определенных устоявшихся регламентов в ней до сих пор не существует.

Процесс производства светодиодов, а также способы их непосредственной эксплуатации, до сих пор не подчиняются каким-то общим документам, поэтому каждый крупный производитель вырабатывает собственные принципы отбора надлежащей продукции.

Международных соглашений нет. И даже несмотря на то, что за последние годы уже достигнуты некоторые очень позитивные результаты, единых требований к led-технике по-прежнему не выработано. И сейчас вы все поймете, поскольку далее мы рассмотрим поэтапно технологию производства светодиодов.

Формирование кристалла

Кристалл светодиода выращивается. Ключевой процесс во всей этой цепочке называется металлоорганической эпитаксией, при которой реализуется ориентированный эпитаксиальный рост кристалла на подложке.

Полупроводник выращивается путем термического пиролиза (разложения) металлорганических соединений, в которых содержатся нужные химические элементы. Тут обязательно присутствие чистых газов, наличие которых обеспечивается современными установками.

Выращиваемый слой должен иметь определенную толщину, которая контролируется в ходе процесса эпитаксии. При этом структура на поверхности подложки должна получиться однородной.

Надежные и качественные установки для осуществления эпитаксиального роста стоят очень дорого, а процесс получения материалов высокого качества для производства качественных светодиодов длится не один год.

Изготовление чипов

Для получения чипа, выращенный на подложке кристалл подвергают травлению, затем создают контакты и нарезают полученный образец на кусочки. Это называется «планарная обработка пленок». Одну целую пленку разрезают на тысячи маленьких чипов.

Сортировка чипов

Сортировка нарезанных чипов называется биннированием. Бины — это группы. Сортировка очень важна, но о ней часто забывают, разбирая процесс создания светодиодов.

Суть в том, что при любом производстве важно произвести отбор качественной продукции, а также отсортировать продукт по параметрам, по определенным критериям, что особенно важно для светодиодов. На стадиях эпитаксии, и после нарезки, невозможно получить тысячи абсолютно идентичных по характеристикам кристаллов (чипов).

Так или иначе их характеристики будут разниться, и окажутся в некотором достаточно широком диапазоне параметров. Именно поэтому чипы необходимо отсортировать по характеристикам в группы (бины), чтобы в каждой группе были чипы с определенным значением какого-то параметра, подходящие под требования диапазона той или иной группы: по длине волны, по напряжению, по световому потоку и т. д.

В результате биннирования светодиоды будут разделены по областям применения и даже по наименованиям. Одни пойдут на одни цели, другие — на другие. Круг потребителей продукта расширится.

Почти готовый светодиод

Непосредственно готовый светодиод получается на заключительном этапе технологической цепочки. Здесь создается корпус будущего источника света, припаиваются выводы, подбирается подходящий люминофор. Выбирается оптическая система, форма и параметры линзы.

Линзы изготавливают из различных материалов (эпоксидная смола, пластик, силикон). В зависимости от требований выбирают материал оптической системы. Требования очень широки, ведь именно оптическая система будет играть решающую роль в том, как будет направлен световой поток, каким будет телесный угол и т. д.

Особенности линз

Линзы должны быть по возможности максимально прозрачными, пропускать свет во всем видимом диапазоне. При этом линза должна хорошо приклеиться к материалу печатной платы, быть термостабильной на протяжении всего срока службы. Это значит, что линза не должна пострадать от излучения кристалла и химического воздействия люминофора, если он применен.

Процесс производства светодиодов на заводе ОПТОГАН:

Светодиоды

Светодиоды не зря считаются лучшими источниками света. Они отличаются малой потребляемой мощностью, отсутствием вредных компонентов, таких как ртуть, безопасным напряжением питания, высокой надежностью, компактностью и другими полезными качествами.

Именно светодиоды позволяют строить системы освещения и осветительные приборы самых разных форм и размеров, при этом высокого качества: прожекторы, светодиодные ленты, светильники, лампы, панели и т. д.

Неоспоримо одно — светодиодное направление в светотехнической отрасли динамично развивается во всем мире. Технология является предметом внимания высококлассных специалистов и ученых из многих стран. В ближайшем будущем однозначно будут достигнуты еще более впечатляющие показатели.

Ранее ЭлектроВести писали, что луганские энергетики объявили амнистию своим сотрудникам, которые воруют электроэнергию.

По материалам: electrik.info.

Производство светодиодов в России: технологии, фирмы

На рынке осветительных приборов светодиоды стремительно набирают популярность. Ведущие мировые компании по производству led освещения держат ценовую планку на высоком уровне, что делает их продукцию достаточно дорогой для российских покупателей. Производство светодиодов в России только набирает обороты. Давайте разберемся, как производят светодиоды, посмотрим технологии производства и фирмы, которые занимаются этим.

Особенности создания

Каждая компания скрывает технологический процесс за занавесом коммерческой тайны. Поэтому раскрыть особенности создания в полной мере не получиться, однако попробуем дать общие понятия производства. Весь процесс разделяется на этапы. Давайте посмотрим, что это за этапы и разберем каждый из них более подробно.

На этом этапе берётся подложка из кристалла (чаще всего используют искусственный сапфир), помещается в специальную герметичную камеру.

Камеру заполняют газовыми смесями нужного состава и начинают нагревать. Этот процесс называется пиролиз. В результате, на кристаллической подложке происходит наращивание кристаллической плёнки толщиной в несколько микрон.

Далее проводят напыление контактов на плёнку и её последующее разделение на тысячи отдельных чипов.

Сортировка чипов по категориям

Этот этап называют сортировкой, так как созданные ранее чипы из одной подложки имеют неоднородную структуру. Чипы различаются по более чем 150 параметрам, но существуют три основных признака разделения:

• по максимальной длине волны излучения;
• по напряжению и мощности.

Чипы разделяют по группам с наиболее подходящими параметрами. Это позволяет добиться максимального сходства изготовленной продукции.

Создание светодиодной продукции

Происходит подбор специальных оптических линз из силикона, пластика или стекла. По усмотрению может добавляться люминофор. Проводится сборка светодиода и проверка работоспособности каждого светодиода на специальных испытательных стендах.Создание светодиодной продукции

Более подробную информацию о производстве светодиодов, сортировке на категории и создании продукции на основе светодиодов Вы можете просмотреть в этом видео:

Производство в России

Несмотря на то, что российские технологии отстают от европейских, производство светодиодной продукции распространяется и по регионам России.

Светодиодную отрасль в России характеризуют по двум пунктам:

• предприятия, которые осуществляют полный цикл производства светодиодов;
• предприятия, выполняющие сборку светодиодов из импортных чипов и сырья.

Так, как в России светодиодная отрасль только начинает набирать обороты, предприятия с полным циклом производства светодиодов являются достаточно редкими.  В основном, российские производители led продукции работают с импортированным сырьём.

Известные производители светодиодов

Мировая светодиодная отрасль, как и любая другая, имеет своих лидеров. Среди компаний занимающих ведущие позиции в изготовлении и сбыте светодиодной продукции можно выделить пять самых популярных:

1. Nichia Corporation – компания из Японии. Продаёт люминофоры различных цветов. Также разрабатывает линейку лазерных светоизлучающих диодов.
2. Samsung LED – южнокорейский производитель led продукции. Основная сфера деятельности: изготовление и продажа подложек из искусственного сапфира. Занимается научными разработками и исследованиями.
3. Osram Opto Semiconductors – ведущая немецкая компания, занимается изготовлением полупроводников. Основным продуктом импорта компании являются светодиоды.
4. LG Innotek – занимается разработкой led компонентов. На основе компонентов компании LG создаются оптические датчики и лазерные светоизлучающие диоды.
5. Seoul Semiconductor – корейская компания, что специализируется на производстве led устройств. Продуктом производства являются корпуса для светоизлучающих диодов.

Российские производители светодиодной продукции

Все компании на российском рынке светодиодной индустрии делятся на два типа:

Компании с полным циклом производства.

К ним относятся:

• «Оптоган» г. Санкт-Петербург;
• ЗАО «Светлана-ЛЕД» г. Санкт-Петербург;
• ЗАО «Планета-СИД» г. Великий Новгород.

Компании с частичным использованием привозного сырья.

К ним относятся:

• ООО ТД «Фокус» Фрязино, Московская обл.;
• МГК «Световые Технологии» г. Рязань;
• «Планар Светотехника» г. Санкт-Петербург.

Российский рынок только проходит этап формирования, поэтому большая цена оборудования для производства светодиодов замедляет развитие данной отрасли.

Заключение

Производство светодиодов в России только на этапе формирования и развития, существующие фирмы можно пересчитать на пальцах. Большая часть сырья закупается за границей. Но, не смотря ни на что, российские компании стремительно развиваются в данном направлении и в скором времени составят достойную конкуренцию зарубежным производителям.

Интересное о LED » Как делают светодиоды

Конструкция и работа светодиода

Чтобы понять, как делают светодиоды, познакомимся с их конструкцией и работой. Светодиод – полупроводниковый источник искусственного света. Он излучает свет при прохождении тока через p-n переход, образованный сплавлением полупроводниковых материалов с n и p проводимостью. N-проводимость это свободное движение электронов по материалу, p-проводимость – движение «дырок», т. е. мест в атомах кристалла полупроводника, из которых ушли электроны. Атом заряжается положительно. Другими словами в электрически нейтральной кристаллической решетке появилась положительно заряженная «дырка». Ток в полупроводнике – это обычный поток электронов в металле и обратный ему поток дырок. Фактически дырки стоят в узлах кристаллической решетки. Их заполняют электроны соседних нейтральных атомов, в которых при этом образуются дырки.

В процессе движения электронов часть из них «падает» в дырки и происходит рекомбинация электронов и дырок. Электрон, заняв место в дырке кристаллической решетки, выделяет избыток своей кинетической энергии в виде фотона света. Фотоны образуют поток света – фактическое излучение светодиода. Составом полупроводника и легирующих его примесей меняют длину волны излучения – цвет свечения. Силой протекающего тока управляют яркостью света.

Изготовление светодиода

Основание кристалла p-n перехода – это пластина-подложка небольшой толщины из искусственного сапфира, стекла, карбида кремния и т. п.

На подложку в вакууме напыляют p-слой полупроводникового металла. Сверху напыляю n-слой. Образуется «слоёнка» p-n перехода. Потом по шаблону протравливают верхний слой с образованием «колодца», открывающего доступ к нижнему слою. На верхний слой и на дно колодцев напыляют проводящие контактные площадки. Большую подложку режут на отдельные кристаллы. Готовый кристаллик размещают в корпусе, например, SMD 5730 и подваривают золотые или серебряные проволочные выводы на контактные площадки. На «синие» светодиоды наносят слой люминофора и заваривают корпус. «Белый» люминофорный светодиод готов. Примерно так же делают приборы другого цвета свечения.

Светодиоды в корпусах проходят разбраковку по параметрам. Как это делают мы уже писали раньше в нашем светодиодном интернет магазине.

Маркируют разбинованные приборы, собирают в группы, упаковывают и отправляют на склад. Оттуда они поступают на продажу, например, в светодиодный магазин.

Примерно так изготавливают и светодиоды Cree. Но это процесс в общих этапах. В реальности он гораздо сложнее и состоит из десятков, а с учётом изготовления материалов – из сотен процессов и тысяч операций. А изготовление светильников и лент – это еще сотни операций. Потому и высока цена качественных светодиодных изделий.

Из чего делают светодиоды: свет диодов

Как делают светодиоды

Светодиоды – это кристаллы, выращенные или нарощённые из химических элементов на основе полупроводников. Они помещяются в специальный для каждого вида светодиодов корпус. Технологии изготовления светодиодов разнятся в зависимости от вида светодиода. Изготавливают светодиоды с добавлением различных химических элементов. Среди них полупроводники и неполупроводниковые металлы и их соединения. А также легирующие, то есть придающие составу определенные характеристики, примеси.

Процесс изготовления светодиодов выглядит, примерно, следующим образом:

Пластины, служащие в качестве подложки будущих кристаллов светодиодов, помещают в специальную герметичную камеру. Такие пластины изготавливают из удобных для наращивания светодиодов материалов. Например, из искусственного сапфира, у которого подходящая для этого кристаллическая решетка. Прежде всего камеру заполняют смесью газообразных химических веществ на основе полупроводников и легирующих добавок. Затем внутренность такой камеры начинают нагревать. В процессе этого нагрева химические элементы, находящиеся до этого в газообразном состоянии, осаждаются на пластинах.

Процесс длится несколько часов. В итоге на подложке наращивается несколько десятков слоев общей толщиной лишь несколько микрон. Отличие в толщине пластины до и после наращивания не различимо на глаз.

Затем с помощью трафарета на пластину напыляются золотые контакты. После чего ее разрезают на мельчайшие части. Каждая такая часть – это отдельный кристалл светодиода со своими контактами. Размеры ее очень малы. По крайней мере, разглядеть ее в деталях можно лишь под микроскопом.

На следующем этапе готовые кристаллы вставляют в корпус. После того, по необходимости покрывают слоем люминофора. Тип корпуса и количество кристаллов зависят от того, где и как данный светодиод будет использоваться.

Все светодиоды отличаются друг от друга как отпечатки пальцев. То есть нет двух идентичных по своим характеристикам светодиодов. Потому на следующем этапе и происходит сортировка светодиодов по двум-трем сотням параметров. Чтобы отобрать наиболее близкие друг другу по мощности, цветовой температуре и другим характеристикам светодиоды.

В конце концов светодиоды проверяют на работоспособность на испытательных стендах. И лишь затем из них изготавливают светодиодные лампы, ленты или используют в других сферах применения.

Виды светодиодов

Существует много видов светодиодов. Прежде всего светодиоды разделяются по применению. В основном по применению светодиоды подразделяются на два вида – индикаторные светодиоды и осветительные светодиоды. Еще светодиоды подразделяются по способу монтажа на монтажную плату. Осветительные и индикаторные светодиоды монтируются разными способами.

Индикаторные светодиоды

Безусловно, индикаторные светодиоды обычно относятся к DIP типу светодиодов (Dual In-line Package). А также другое название этого типа – DIL (Dual In-Line – англ. двойное размещение в линию). Также этот способ монтажа именуется PHT (Plating Through Holes – англ. через отверстие платы).

Катод (-) короткий вывод, анод (+) длинный вывод двухпинового индикаторного светодиода.

Индикаторные светодиоды

К индикаторным можно отнести и светодиоды типа – Super Flux (обычно переводят как сверхяркие),называемые также – пиранья. Это светодиоды различных цветов в квадратном прозрачном корпусе с четырьмя выводами. Используются такие светодиоды в автомобилях, световой рекламе, декоративной подсветке.

Светодиоды “Super Flux” – Пиранья

Индикаторные светодиоды, как понятно из их названия, используются для индикации работы различных приборов и аппаратов. К примеру, огонек на панели телевизора – это работа индикаторного светодиода.

Индикаторные светодиоды, излучающие невидимый глазу инфракрасный свет, применяются в пультах дистанционного управления. Также индикаторные светодиоды применяются в автомобилях. светофорах, для подсветки LED мониторов и экранов. Отдельно выделяются OLED (Organic Light Emitting Diode), так называемые органические светодиоды. На их основе осуществляется не просто подсветка экранов, а полностью работа OLED мониторов и телевизоров.

Осветительные светодиоды

Для освещения применяют светодиоды, излучающие белый свет. Обычно они подразделяются на излучающие холодный белый, просто белый и теплый белый цвета. Для получения излучения белого света применяется RGB технология (см. Цветовая температура цветодиодов). Пожалуй, это наиболее дешевый и распространенный метод. Однако, при его использовании ухудшается индекс цветопередачи светильников. То есть при таком освещении изменяются для зрительного восприятия цвета освещаемых предметов.

А также существует другой метод получения белого света. Он заключается в том, что светодиод, излучающий невидимый глазу ультрафиолет, покрывается тремя видами люминофора. При прохождении через них ультрафиолета они излучают голубой, зеленый и красный цвета. При смешении этих цветов опять-таки получается излучение белого света.

В-третьих, на голубой светодиод наносят два вида люминофора. Они излучают желтый и зеленый или же красный и зеленый цвет. В результате чего и получают белый свет. Во втором и в третьем вариантах получается этакая модификация люминесцентной лампы.

SMD Светодиоды

По способу монтажа осветительные светодиоды бывают SMD типа. Surface Mounted Device – англ. прибор. монтируемый на поверхность. Значительную часть SMD светодиода занимает подложка. Она может играть роль теплоотвода, если изготавливается из соответствующих материалов. Например, алюминия или меди. А также подложка играет роль монтажной платы. Контакты светодиода припаиваются к контактным площадкам, которые располагаются на подложке.

SMD светодиоды

Сверху кристалл закрывается линзой или заливается люминофором. Разумеется все зависит от сферы применения светодиода. И уже на контакты корпуса подается напряжение, когда SMD светодиод вмонтирован в прожектор, в потолочный светильник, на светодиодную лампу или светодиодную ленту. На подложке могут располагаться один, два или три светодиода. А также соответственное количество выводов контактов. Опять-таки в зависимости от того, как светодиод будет применяться.

Светодиоды COB типа

Кроме SMD типа существуют светодиоды COB типа (Chip On Board – англ. чип на плате). На одной плате-подложке, служащей теплоотводом, припаивается большое количество кристаллов. Все они покрываются сплошным слоем люминофора соответствующего состава. Получается один большой светодиод с соответствующей яркостью. Такая технология позволяет упростить и удешевить изготовление светодиодных ламп, а также получить больший световой поток с меньшей площади по сравнению с SMD светодиодами.

COB светодиоды

Светодиоды COB удобно использовать для освещения, для чего они практически и так используются. SMD же светодиоды могут применяться не только для освещения, но и как индикаторные или декоративные. Лампа на SMD светодиодах более пригодна для ремонтна. Можно заменить один перегоревший светодиод. А к примеру в лампе на COB светодиодах придется заменить всю плату-подложку. К тому же лампы на COB светодиодах дают простор для действий недобросовестных производителей. Ведь покупатель не может визуально определить количество кристаллов светодиодов в лампе. А также соотнести их с заявленными характеристиками лампы.

Характеристики светодиодов

Основные характеристики светодиодов подразделяются на электрические и световые. С одной стороны, электрические – это рабочий ток, напряжение, мощность. С другой стороны, световые характеристики светодиодов – световой поток, сила света (эффективность). А также цветовая температура, габариты и угол рассеивания.

Рабочий ток светодиодов

Светодиоды работают только от определенной силы тока. Эта характеристика наиболее важна для работоспособности светодиода. Даже небольшое превышение рабочей силы тока приведет к быстрой деградации светодиода. А в результате выходу его из строя. Чуть более высокое превышение силы тока ведет к мгновенному перегоранию светодиода.

Ток светодиодов, несомненно, зависит от их мощности. Более мощные светодиоды работают на более высоком токе. В светодиодных лампах и светильниках устанавливаются драйвера. Они ограничивают ток именно до тех параметров, которые нужны для светодиодов, установленных в этих приборах. Часто требуется подключить светодиод отдельно. В этом случае необходимо знать его характеристики. Для того чтобы ограничить ток соответствующим драйвером, токоограничивающим резистором или конденсатором.

Напряжение светодиодов

Рабочее напряжение светодиодов зависит от полупроводников и других химических элементов, использованных при изготовлении этих светодиодов. Применение разных типов материалов для изготовления существующих видов светодиодов ведет к излучению света различных цветов. То есть рабочее напряжение можно определить по цвету светодиода. Иначе говоря, светодиоды разных цветов имеют разное рабочее напряжение.

Для питания светодиодных лент и светильников обычно используются драйвера или блоки питания. Как правило у них на выходе 12 вольт постоянного тока. К примеру. От такого источника можно запитать цепочку из последовательно соединенных светодиодов с рабочим напряжением 3 вольта. Исключим в этом примере падение напряжения на токоограничивающем резисторе. Безусловно, такая последовательная цепь может состоять только из четырех светодиодов. Пятый светодиод, если включить его в эту цепь, работать не будет. Каждый из светодиодов, грубо говоря, забирает из 12 вольт питания по 3 вольта.

Эту характеристику светодиода называют напряжением падения. В данном случае у каждого из светодиодов напряжение падения составляет 3 вольта. Другими словами. Падение напряжения – это напряжение, возникающее на выводах светодиода при протекании через него прямого рабочего тока. Эту характеристику иногда и называют рабочим напряжением светодиода. Хотя, строго говоря, таких характеристик, как напряжения питания или рабочее напряжение, у светодиода нет. Как впрочем и у любого диода.

Мощность светодиодов

Мощность светодиода зависит от его рабочего тока и падения напряжения на нем. Падение напряжения разных светодиодов колеблется в диапазоне, примерно, 1,5 – 4 вольта. Рабочий ток индикаторных и маломощных светодиодов обычно составляет 15 – 20 мА. Ток мощных осветительных светодиодов может быть 150, 350, 750 мА и доходить до 1А.

Часто для повышения яркости светодиода используют повышение его рабочего тока до очень больших величин. При этом необходимо помнить. Применение для светодиодов такого большого тока ведет к их чрезмерному нагреву. А также быстрой деградации и выходу из строя. Хотя этого можно избежать. При условии, что питании светодиодов большим током, для повышения их яркости, использоваться система охлаждения. Для этого применяются достаточно массивные радиаторы из алюминия или даже меди. Более того, в некоторых случаях применяется принудительный обдув воздухом с помощью вентилятора-кулера. Хорошее охлаждение светодиодов при их работе на большом токе снижает риск потери их работоспособности. Однако, но не исключает его совсем.

P=U×I

Чтобы определить мощность (P) светодиода необходимо умножить напряжении (U) на силу тока (I). К примеру, мы возмем максимальные для светодиодов 4 вольта и 1 ампер. В результате мы получим самый мощный светодиод мощностью 4 Ватта. Безусловно, это будет осветительный светодиод. Несомненно, работающий от тока с нехарактерной, искусственно завышенной для светодиодов, силой.

Поэтому нужно понимать. Если разговор идет о 10 ваттном или даже 100 ваттном светодиоде. Несомненно, имеется в виду лампа или светильник. Они состоят из нескольких штук или десятков штук светодиодов. Или же речь идет о светодиодной сборке, например, COB типа. Иными словами, 100 кристаллов-светодиодов, каждый мощностью 1 Ватт, припаиваются на единую плату. И все это заливается слоем люминофора. Так и получается светодиод мощностью 100 Ватт.

Световые характеристики светодиодов – световой поток, освещенность, световая отдача и угол рассеивания

Осветительные светодиоды испускают более мощный световой поток чем другие источники освещения. Несомненно имеется в виду то же или меньшее потреблении электрической энергии. В итоге освещенность лампами и светильниками на светодиодах какого-либо пространства выше. Разумеется по сравнению с освещенностью лампами накаливания. А также люминесцентными и другими, такой же или большей мощности. Естественно и световая отдача осветительных светодиодов лучше. То есть они дают большее количество люмен (единиц светового потока) на каждый ватт своей мощности.

С этими характеристиками светодиодных ламп и светильников могут поспорить немногие осветительные приборы. Несомненно, к ним относятся натриевые газоразрядные лампы низкого и высокого давления. А также в какой-то мере, люминесцентные лампы. Но надо понимать, что все эти отличные качества имеют не все светодиоды. Поскольку все зависит от типа светодиодов и качества их изготовления.

К тому же существует такая характеристика светодиодов, как угол рассеивания света. Например, светодиоды, в отличии от других источников света, характеризуются меньшей величиной этого угла. Угол рассеивания различных ламп без отражателя – 360°. То есть они освещают окружающее пространство во все стороны более или менее равномерно. Угол же рассеивания одного осветительного светодиода может составлять всего 15-120°. Для расширения угла рассеивания применяется рассеивающая линза. С другой стороны, иногда требуется узкий угол рассеивания светодиода. К примеру, для точечного – акцентнеого освещения. Тогда, в свою очередь, применяется линза собирательная – сужающая луч света.

Пучок света, испускаемый светодиодом, неравномерен по яркости в пределах угла рассеивания. Он наиболее ярок в центре и снижает яркость, по мере приближения к краям этого угла. Для достижения угла рассеивания в 360°, делаются светодиодные сборки из множества светодиодов. Они равномерно светят во все стороны. К примеру, такие как светодиодные лампы типа «кукуруза».

Цвета светодиодов. Цветовая температура светодиодов

Цвета светодиодов могут быть самыми разнообразными – от основных цветов до их оттенков. Цветовая температура индикаторных DIP светодиодов не зависит от цвета корпуса светодиода. Цвет корпуса светодиода лишь показывает каким цветом будет светить данный светодиод. Цвет свечения, то есть цветовая температура, зависит от материалов, из которых изготовлен светодиод. При изготовлении светодиодов применяются различные полупроводники, легирующие добавки и другие химические элементы. А также используются разнообразные технологии производства. Это позволяет получить светодиоды с различной цветовой температурой. Есть множество видов светодиодов в прозрачном корпусе, цвет свечения которых можно определить, лишь включив светодиод.

Существуют также двухцветные светодиоды, с двумя контактами, как и у одноцветного светодиода – анодом и катодом. Смена цветов в них происходит при смене полярности питания. Трехцветные с двумя анодами и общим катодом объединяют в себя два кристалла разных цветов. В зависимости от того, на какие контакты подается питание, светодиод горит одним или другим цветом. А при включении обоих цветов от их смешения получается третий цвет. Чаще всего объединяют красный и зеленый кристаллы светодиодов. При смешении они дают желтый цвет.

Светодиоды RGB типа (Red – красный, Green – зеленый, Blue – синий) состоят из трех кристаллов. По отдельности кристалы дают красный. зеленый и синий цвета. При смешении этих цветов через линзу, получают белый свет, применяемый для освещения. Такие светодиоды могут, при управлении через контроллер, светит каждым цветом по отдельности. Или же, при смешении цветов, давать все другие оттенки спектра. К примеру, четырех-пиновый индикаторный светодиод. У него три катода отдельно для каждого кристалла и один общий плюсовой вывод – анодом. Такой светодиод работает именно по такому принципу.

Достоинства и недостатки светодиодов как источников освещения

Достоинства осветительных светодиодов

1. Главное и наиболее широко озвученное достоинство светодиодов – низкое энергопотребление. Такой же световой поток при меньших энергозатратах, чем у других источников света.
2. Соответственно высокая светоотдача.
3. Длительный срок службы.
4. Отсутствие ядовитых паров.

Недостатки осветительных светодиодов

1. Очень высокая цена у качественных светодиодов от известных производителей. Низкие фактические характеристики у некачественных светодиодов от неизвестных производителей и при этом недостаточно низкая цена по сравнению с лампой накаливания.
2. Гарантия известных производителей на качественные светодиоды от 3 до 5 лет. Заявленый срок службы – до 11 лет при постоянной работе. Срок же окупаемости качественной светодиодной лампы – 5 лет.
3. Эффект высокочастотного мерцания при использовании дешевых светодиодных сборок за счет экономии на системе электропитания.
4. Для питания светодиодов необходимо применять драйвера или другие источники питания. А для стабильной и долгой службы светодиодов необходимо применять качественные, а значит дорогие источники питания. Гарантийный срок службы этих источников питания может быть и ниже, чем срок службы светодиодов. В результате это значительно удорожает их обслуживание.
5. Применение диммеров -регуляторов для изменения освещенности возможно не для всех видов светодиодных ламп. Устройство этих регуляторов более сложно, чем устройство регуляторов для ламп накаливания. В итоге они более дорогие. Иногда значительно более дорогие.
6. Существуют светодиоды, излучающие белый свет с разной цветовой температурой. Например, от 3 500 – до 7 000 К. Маркетинговые названия – теплый белый свет, белый свет, холодный белый свет. Это не всегда точно соответствуют фактическим характеристикам. Поэтому многим людям реальный свет светодиодной лампы может быть неприятен и действует на них раздражающе.
7. Малый угол рассеивания. Светодиоды дают направленный свет и для получения привычной освещенности может понадобиться большее количество светильников.

Еще о недостатках светодиодов

8. Не существует двух одинаковых светодиодов, с одинаковыми характеристиками. Несколько десятков или даже сотен однотипных ламп накаливания при включении будут светить совершенно одинаково. В то время как, со светодиодными лампами все совсем не так. Все световые характеристики одинаковых светодиодов чуть-чуть различаются, соответственно различаются и собранные из них светодиодные лампы. В частности, характеристики света каждой отдельной лампы будут отличатся от остальных однотипных светодиодных ламп. Световой поток, освещенность, цветовая температура и другие характеристики будут немного различны. Безусловно, даже в одной партии ламп и одного производителя. Скорее всего, при замене будут использоваться лампы другой партии, а может и другого производителя. По всей вероятности, различия в их свечении будут еще более бросаться в глаза. Получается что добиться равномерного и одинакового освещения с помощью светодиодов очень проблематично.

9. По поводу нашумевшего отказа от ламп накаливания в пользу светодиодов можно заметить следующее. Что если повсеместно запретить лампы накаливания? То есть применять для освещения только светодиоды для экономии электроэнергии. В этом случае электрокомпании просто повысят цену на электроэнергию, чтобы не терять прибыли. А мы будем потреблять меньше, и платить больше. А также покупать дорогие светодиодные лампы.

Светодиоды – чрезвычайно полезные и интересные источники света. Их применение в большинстве случаев оправданно, а в некоторых случаях просто необходимо. Но заменить все остальные осветительные устройства они не в состоянии. И несомненно, должны применяться в наших домах наряду с ними.

А вот и такое мнение существует о светодиодах.

Устройство светодиода: принцип работы и конструкция

Наверняка в наше время нет таких людей, которые ни разу не сталкивались со светодиодами. Ведь сейчас они повсюду – их используют и для простых фонариков, и для ламп домашнего освещения, и для фонарных столбов на улицах, и для автомобилей, и даже для чайников с подсветкой. И это не удивительно, ведь на данный момент более экологичного и энергосберегающего, да к тому же еще и столь компактного вида осветительных приборов не существует.

Конечно, почти каждый видел свечение работающего LED-компонента и знает, что такое светодиод, но очень многие даже представления не имеют, как устроен этот элемент освещения. А ведь такие знания могут пригодиться, и потому имеет смысл попытаться разъяснить устройство светодиода и принцип его работы, рассказать о существующих в наше время видах и модификациях.

Вообще начало этим компактным световым элементам было положено в середине прошлого столетия и применялись они лишь для индикации подсветки в различных приборах, т. к. свет их был не очень ярким, можно сказать, даже тусклым. Однако все изменилось в конце ХХ века с появлением синего светового диода, а уже после появились яркие элементы подобного типа зеленого, желтого и белого цвета.

Светодиод представляет собой миниатюрный световой прибор в корпусе из литого пластика различных цветов с двумя и более контактами на основе кристалла. На сегодняшний день это довольно распространенный вид освещения.

Кто-то может сказать, что в эти дебри не стоит и лезть, что это все очень сложно, но на самом деле светодиоды просты, как все гениальное, и понять, как работает светодиод, не составит труда. Итак, приступим.

Классификация светодиодов

Две различные конструкции светодиодов

Классифицируют светодиоды по многим характеристикам, но основной из них является небольшая технологическая разница в устройстве, которая вызвана различием по электрическим параметрам, равно как и областью использования осветительного прибора на кристаллах. А из чего состоит светодиод, можно увидеть на картинке выше.

Различают несколько конструкций светодиодов в зависимости от того, как он устроен.

DIP

Имеет корпус в виде цилиндра на два контакта. Это первый из изобретенных светодиодов. Сама его оболочка из эпоксидной смолы, закругленная сверху, работает как линза, направляя световой поток в нужном направлении. Выводные контакты утапливаются ножками в специальные отверстия печатной платы и припаиваются. Сам излучатель располагается на катоде, имеющем форму флажка и присоединенном к аноду тонким проводком.

Различные модификации могут иметь и два, и три кристалла различных цветов, объединенных одним корпусом с двумя-четырьмя выводами. К тому же некоторые могут быть оборудованы и встроенным микроконтроллером, который управляет режимами включения или задает время мерцания кристаллов.

Подобные DIP-элементы являются слаботочными. Используют их в основном, как индикаторы или в качестве световых элементов гирлянд.

DIP-светодиод

Конечно, как и любой прибор, его пытались усовершенствовать с целью наращивания светового потока, в результате чего был произведен более высокотехнологичный светодиод в том же корпусе на четыре вывода. Такая конструкция светодиода была названа «пиранья».

Но увеличившийся световой поток привел, естественно, и к увеличению элемента, и к нагреву кристаллов, в результате этого «пиранья» не получила широкого применения. Ну а при появлении на рынке радиоэлектроники SMD-компонентов, имеющих другое строение, смысл в производстве подобных светодиодов и вовсе пропал.

SMD

Данный компонент на кристаллах отличен от предыдущего в первую очередь тем, что его монтаж производится непосредственно на поверхность печатной платы. По сути, его изобретение произвело прорыв в данной области. И если при монтаже DIP-светодиодов можно был крепить элементы лишь только по одной стороне платы, т. к. токопроводящие дорожки находились на другой, то с приходом SMD-компонентов появилась возможность монтировать двухсторонние печатные платы.

Это, вкупе с более мелкими габаритами элементов, позволило значительно снизить размеры приборов на их основе и полностью автоматизировать процесс сборки печатных плат.

На сегодняшний день подобные светодиоды являются самыми востребованными и используются для изготовления различных световых приборов. Основание корпуса SMD-светодиода, сверху которого закреплен кристалл, служит ему также и радиатором. К тому же слой люминофора между линзой и полупроводником (от чего зависит цвет светодиода) может иметь различный состав и позволяет нейтрализовать излучение ультрафиолета.

SMD-светодиод

Есть и такие SMD-светодиоды, у которых нет линзы. Такой элемент выпускается в форме прямоугольника или квадрата и имеет более широкий угол излучения.

СОВ (Chip-On-Board)

Расшифровка названия данного компонента в переводе с английского звучит как «чип на доске». Новейшая разработка, которая, скорее всего, очень скоро станет лидером среди светодиодов в создании искусственного освещения.

Отличаются подобные компоненты тем, что на алюминиевом основании (подложке) посредством диэлектрического клея закрепляется не один, а множество кристаллов, не имеющих корпусов, а после готовая матрица покрывается полностью люминофором.

В итоге получившийся таким образом светодиод равномерно распределяет световой поток, исключающий тенеобразование.

Существует и еще одна разновидность светодиодов СОВ – это компоненты, созданные по технологии COG (Chip-On-Glass, что означает «чип на стекле»). Кристаллы здесь размещены не на алюминиевой подложке, а на стеклянной. Как раз на основе светодиодов, созданных по такой технологии, появилась возможность производства довольно известных филаментных ламп, которые работают от сети с напряжением 220 вольт. Излучателем в них служит стержень из стекла с кристаллами, на которые нанесен слой люминофора.

СОВ-светодиод

Принцип действия светодиода

Независимо от описанных технических классификаций принцип работы всех без исключения светодиодов основан на излучающем элементе. Кристалл, который является по своей сути полупроводником, имеющим различные типы проводимости, преобразует электрический ток в свечение. N-проводимый материал получается при помощи легирования электронами, ну а p-проводимый – дырами. В итоге происходит создание новых носителей заряда с противоположной направленностью.

В результате, когда подается прямое напряжение, электроны, как и дыры, начинают движение в сторону p-n-перехода. При преодолении барьера заряженными частицами начинается их рекомбинация. В итоге это и создает возможность прохождения электрического тока. Ну а в процессе рекомбинирования электроны и дыры уже выделяют фотоны.

Применение подобного физического явления относится ко всем элементам, подпадающим под определение полупроводникового диода. Проблема в том, что пределы видимого спектра излучения расположены ближе длины фотонов. По этой причине учеными была проведена огромная работа над тем, чтобы упорядочить движение частиц, заставив их двигаться в промежутке от 400 до 700 нм.

Но зато после всех проведенных экспериментов появилось несколько новых соединений вроде арсенида галлия и фосфида галлия, ну и, конечно, их более сложных форм, которые имеют различную длину волн, т. е. цвет излучения.

Принцип излучения света полупроводником

Конечно же, при подобной работе по выделению света должно образовываться и тепло, хотя и в небольших количествах, ведь законы физики никто не отменял. По этой причине (ведь нагрев снижает производительность полупроводников) при установке светодиодов большой мощности появляется необходимость охлаждения, для чего и требуется радиатор. Роль такого охлаждающего элемента в СОВ, к примеру, и играет алюминиевое основание, на котором расположены кристаллы.

Преимущества

Если рассматривать преимущества светодиодов, то их наберется весьма значительное количество.

Во-первых, они очень экономичны в плане расхода электроэнергии. На сегодняшний день нет световых приборов, которые могли бы с ними соревноваться по этому параметру. Причем это никак не отражается на силе светового потока, излучаемого элементами на кристаллах.

К экономичности можно отнести и срок службы подобных LED-компонентов, т. к. частое приобретение приборов освещения негативно сказывается на финансовом состоянии. Если посмотреть на статистику, то светодиодные лампы приходится покупать в 10 раз реже, чем люминесцентные, а лампочки накаливания вообще меняются чаще в 35–40 раз. В то же время расход электроэнергии при использовании светодиодов в сравнении с «лампочкой Ильича» ниже на 87%!

Во-вторых, светодиодные лампы удобны и просты в подключении и не требуют при этом каких-то особых навыков. К тому же, к примеру, в тех же рекламных щитах при выходе из строя нескольких элементов не произойдет ничего страшного. На его работе это никак не отразится. Ну а при огромном сроке службы светодиодов решается и проблема их замены. А главное удобство – это то, что работать такие элементы могут практически при любой температуре.

В-третьих, это, конечно, их надежность. Ведь для того, чтобы расколоть лампу накаливания или люминесцентную трубку, не нужно прикладывать особых усилий. А вот со светодиодом придется повозиться. Эпоксидный корпус так легко не расколоть.

Нельзя обойти вниманием и эстетическую сторону данного вопроса, ведь возможность игры с цветом при применении этих источников освещения практически ничем не ограничена, кроме воображения, фантазии человека. Работу со светодиодами можно сравнить с искусством рисования художником своих полотен.

А потому, несмотря на то, что в наше время продажи подобных световых элементов пока не слишком внушительны, скорее всего, пройдет совсем немного времени, и светодиоды выйдут на первое место по этому показателю, вытеснив остальные виды освещения с прилавков магазинов электротехники.

Устройство, конструкция и технологические отличия

Существует много признаков, по которым можно классифицировать светодиоды на группы. Одним из них является технологическое отличие и небольшое различие в устройстве, которое вызвано особенностью электрических параметров и будущей сферой применения светодиода.

Цилиндрический корпус из эпоксидной смолы с двумя выводами стал первым конструктивом для светоизлучающего кристалла. Закругленный цветной или прозрачный цилиндр служит линзой, формируя направленный пучок света. Выводы вставляются в отверстия печатной платы (DIP) и с помощью пайки обеспечивают электрический контакт.

Излучающий кристалл располагается на катоде, который имеет форму флажка, и соединяется с анодом тончайшим проводом. Существуют модели с двумя и тремя кристаллами разного цвета в одном корпусе с количеством выводов от двух до четырёх. Кроме этого, внутри корпуса может быть встроен микрочип, управляющий очередностью свечения кристаллов либо задающий чистоту его мигания. Светодиоды в DIP корпусе относятся к слаботочным, используется в подсветке, системах индикации и гирляндах.

В попытках нарастить световой поток, появился аналог с усовершенствованным устройством в DIP корпусе с четырьмя выводами, известный как «пиранья». Однако увеличенная светоотдача нивелировалась размерами светодиода и сильным нагревом кристалла, что ограничило область применения «пираньи». А с появлением SMD технологии их производство практически прекратилось.

Полупроводниковые приборы с креплением на поверхность печатной платы коренным образом отличаются от предшественников. Их появление расширило возможности конструирования систем освещения, позволило снизить габариты светильника и полностью автоматизировать монтаж. Сегодня SMD-светодиод – это самый востребованный компонент, используемый для построения источников света любых форматов.

Основа корпуса, на которую крепится кристалл, является хорошим проводником тепла, что в разы улучшило отвод тепла от светоизлучающего кристалла. В устройстве белых светодиодов между полупроводником и линзой присутствует слой люминофора для задания нужной цветовой температуры и нейтрализации ультрафиолета. В SMD-компонентах с широким углом излучения линза отсутствует, а сам светодиод имеет форму параллелепипеда.

COB

Chip-On-Board – одно из новейших практических достижений, которое в ближайшем будущем займет лидерство по производству белых светодиодов в искусственном освещении. Отличительная черта устройства светодиодов по технологии COB заключается в следующем: на алюминиевую основу (подложку) через диэлектрический клей крепят десятки кристаллов без корпуса и подложки, а затем полученную матрицу покрывают общим слоем люминофора. В результате получается источник света с равномерным распределением светового потока, исключающий появление теней.

Разновидностью COB является Chip-On-Glass (COG), которая подразумевает размещение множества мелких кристаллов на поверхности из стекла. В частности, широко известны филаментные лампы на 220 В, в которых излучающим элементом служит стеклянный стержень со светодиодами, покрытыми люминофором.

Принцип работы светодиода

Несмотря на рассмотренные технологические особенности, работа всех светодиодов базируется на общем принципе действия излучающего элемента. Преобразование электрического тока в световой поток происходит в кристалле, который состоит из полупроводников с разным типом проводимости. Материал с n­-проводимостью получают путем его легирования электронами, а материал с p-проводимостью – дырками. Таким образом, в сопредельных слоях создаются дополнительные носители заряда противоположной направленности. В момент подачи прямого напряжения начинается движение электронов и дырок к p-n-переходу. Заряженные частицы преодолевают барьер и начинают рекомбинировать, в результате чего протекает электрический ток. Процесс рекомбинации дырки и электрона в зоне p-n-перехода сопровождается выделением энергии в виде фотона.

Вообще, данное физическое явление применимо ко всем полупроводниковым диодам. Но в большинстве случаев длина волны фотона находится за пределами видимого спектра излучения. Чтобы заставить элементарную частицу двигаться в диапазоне 400-700 нм ученым пришлось провести немало экспериментов с подбором подходящих химических элементов. В результате появились новые соединения: арсенид галлия, фосфид галлия и более сложные их формы, каждая из которых характеризуется своей длиной волны, а значит, и цветом излучения.

Кроме полезного света, испускаемого светодиодом, на p-n-переходе выделяется некоторое количество теплоты, которая снижает эффективность полупроводникового прибора. Поэтому в конструкции мощных светодиодов должна быть продумана возможность реализации эффективного отвода тепла.

Как делают светодиоды для электронных табло?

Светодиод – это полупроводник с электронно-дырочным переходом, который при проходе через него электрического тока создает оптическое излучение. Если не углубляется в подробности, это миниатюрная лампочка, но благодаря своей конструкции светит она ярче при минимальном потреблении ресурсов. Срок службы светодиодов в разы больше, поэтому они активно применяются для создания различного оборудования: лампы освещения, сигнальные огни, элементы дорожных знаков, рекламы, информационное табло. При правильной сборке можно создать самые сложные эскизы, поэтому светодиоды популярны для изготовления электронных экранов.

Производство светодиодов сложное, их изготавливают в профессиональных условиях. На сегодня нет нормативной документации, в которой четко расписаны сферы применения и сборки этих элементов, поэтому производителям приходится находить свои критерии качества выпускаемой продукции. Но специалисты считают, что за такой техникой будущее и разработка международных стандартов – просто вопрос времени.

Технология изготовления светодиодов

Производство светодиодов – поэтапный процесс, который включает рост кристалла, сборку чипа, сортировку и непосредственно создание светодиода. Готовый элемент может использоваться в оборудовании в зависимости от своих свойств – яркости и цвета.

Рассмотрим подробнее процесс изготовления светодиода:

1. Выращивание кристалла – для этого используют специальную кристаллическую подложку, на которой растет другой кристалл. Этот процесс называется металлоорганической эпитаксией, при котором происходит термическое разложение необходимых соединений (пиролиз).
2. Разделение пленок, выращенных на одной подложке. Этот процесс называется созданием чипов, проводятся следующие работы: травление, формирование контактов и резка.
3. Сортировка – разделение чипов на группы (бины) по длине волны, световому потоку, напряжению и по другим параметрам. На этом этапе формируют группы для конкретной модели электронных табло.
4. Сборка светодиода – непосредственно корпуса, вывода контактов и контактных линз. Стекла делаются пластика, силикона и из эпоксидной смолы. При качественном изготовлении линзы получаются прозрачными и пропускают свет в нужном диапазоне.

Важно знать

Сортировка чипов – важный этап, о котором часто забывают упоминать в литературе. Дело в том, что современная технология не позволяет выращивать кристалл, характеристики которого будут одинаковыми по всей его поверхности. В итоге при резке чипы имеют отличия по диапазону, именно для этого и нужна сортировка – выделяют более яркие единицы и менее качественные модели, которые идут на изготовление дешевой продукции.

Электронные табло ITLINE – качественное оборудование

Компания Итлайн на протяжении долгих лет занимается изготовлением мониторов, которые отвечают современным стандартам качества. Для производства используют импортные запчасти и комплектующие, светодиоды проходят тщательный контроль. Чипы сортируют по длине волны и по световому потоку, линзы обеспечивают отличную светопропускную способность. Это означает, что символы на экране будут яркими, четкими и читабельными в любую погоду и в темное время суток. Можно подобрать цветные мониторы или электронные табло повышенной яркости.

Как и все светодиодное оборудование, дисплеи ITLINE долго служат и нетребовательны в уходе. Их устанавливают на остановках и в общественном транспорте, экраны легко подключаются и быстро настраиваются. При изготовлении светодиодов для такого оборудования выдерживаются самые строгие требования.

Как работают светодиоды? Определение светоизлучающих диодов | Arrow.com

Сначала светодиоды использовались в дорогостоящем лабораторном оборудовании, но в наши дни их можно найти везде, от высокоэффективных лампочек до экранов телевизоров. В последние годы светодиоды эволюционировали, чтобы иметь возможность создавать любой цвет света с помощью смешивания RGB, разработка, которая значительно расширяет их универсальность и возможности применения. Благодаря низкому энергопотреблению по сравнению с их светоотдачей спрос на светодиодные устройства как никогда высок.На самом деле они настолько распространены, что их можно легко принять как должное. Но что такое светодиоды и как они работают?

Что такое диод и как он работает?

Чтобы понять светодиоды, нам сначала нужно обратиться к диодам. Диоды — это устройства, которые позволяют току течь только в одном направлении, что они достигают с помощью процесса, называемого «легированием» полупроводника. Этот процесс легирования добавляет примеси к в основном инертному материалу (с точки зрения проводимости), изменяя баланс электронов и создавая возможность потока электронов.Соединение двух версий легированного полупроводника вместе создает односторонний поток:

— Полупроводник N-типа: содержит лишние электроны (N-тип) и один с дополнительными примесями, куда могут уходить электроны.

— Полупроводник P-типа: содержит дополнительные примеси, через которые могут перемещаться электроны.

Однако устройство остается инертным ниже определенного порога напряжения. Без постоянного напряжения между областями N-типа и P-типа образуется нейтральное пространство, называемое зоной истощения.Чтобы электроны двигались, вам нужно подключить отрицательный конец цепи к N-типу, а положительный — к P-типу. Если вы сделаете наоборот, зона истощения расширится на , , что очень затруднит прохождение тока через устройство и, следовательно, односторонний поток.

Что такое светодиод?

Даже в принципе основных диодов — две секции полупроводника, одна из которых содержит дополнительные электроны, а другая — дополнительные электронные дырки, которые принимают проводимые электроны — устройство вырабатывает световую энергию каждый раз, когда электроны «падают» из зоны проводимости в электронные дырки.

Диоды, изготовленные из определенных материалов, заставят электроны «падать» дальше, высвобождая большее количество энергии, которая делает свет видимым. Цвет света определяется:

1. Количество энергии, выделяемой диодом.

2. Конкретные материалы, из которых изготовлен диод.

Например, красные и зеленые светодиоды были доступны в течение десятилетий, но в 2014 году три исследователя получили Нобелевскую премию по физике за использование полупроводников из нитрида галлия для создания первых светодиодов синего света.В результате этого открытия теперь возможны светодиодные матрицы «белого света» (например, для высокоэффективных лампочек). Эти массивы работают, смешивая красный, зеленый и синий светодиоды (три основных цвета света), чтобы получить белый цвет.

Работа светодиодных фонарей

В диодах

используются две отдельные секции полупроводника с различными легированием для создания устройства с односторонним потоком электронов (и, следовательно, электрического тока). Одна секция содержит электронные дырки, которые принимают электроны, выпадающие из зоны проводимости и испускающие электромагнитную энергию.

Термин «светодиод» относится к диодам, сделанным из определенных полупроводников, которые выделяют достаточно энергии для получения (обычно) видимого света. В зависимости от полупроводникового материала цвет излучаемого света может быть разным. С относительно недавним появлением неуловимого синего светодиода мы увидели в разработке широкий спектр новых приложений, в том числе светодиодные лампы белого света и светодиодные экраны.

Чтобы узнать больше о светодиодах, ознакомьтесь с нашими статьями «Светодиоды и нагрев» и «6 ключевых рекомендаций по дизайну светодиодного освещения» на сайте Arrow.com.

Теги статей

Как делаются светодиоды? | Светодиодные расходные материалы Sitler

Кажется, что количество типов и разновидностей светодиодов растет с каждым днем, но сегодня мы возвращаемся к основам. Мы собрались здесь сегодня, чтобы ответить на постоянно актуальный вопрос: «Как делаются светодиоды?» Мы кратко ознакомим вас с ключевыми различиями между светодиодными лампами и традиционными лампами, из каких материалов создается светоизлучающий диод, как эти материалы сконструированы и, наконец, как они связаны друг с другом для создания наиболее энергоэффективного свет на рынке!

Справочная информация: светодиоды против традиционных источников света

Светодиодное освещение, лампы накаливания и люминесцентные лампы не только по-разному спроектированы, но и по-разному создают свет.Традиционное освещение создает свет, прикрепляя провода к источнику энергии. Когда провода нагреваются, они излучают свет. Светодиоды создают свет за счет электронного возбуждения, а не тепла. Вот почему светодиоды потребляют меньше энергии и выделяют меньше тепла, поскольку тепло не является основным компонентом в создании света.

Светодиодные материалы

Светодиод означает светоизлучающий диод. Поэтому светодиодные фонари состоят из небольших диодов. Каждый диод создан из полупроводникового материала. Один из слоев полупроводникового материала будет иметь избыток электронов, один слой будет обеднен электронами.Эта разница в электронных уровнях позволяет электронам переходить из одного слоя в другой, создавая свет посредством электронного возбуждения, упомянутого выше.

Чтобы еще больше разложить его, сам полупроводниковый материал состоит из кристаллического материала и нуждается в примесях, чтобы проводить электричество. Однако эти примеси добавляются к полупроводниковому материалу позже в процессе производства.

Однако не следует принимать эти примеси за дефекты полупроводникового материала.Они не уменьшают ценность диода, а увеличивают ее! Добавление этих примесей в полупроводник называется легированием, и это важный материал, используемый при изготовлении светодиодов. Наиболее часто добавляемые примеси — это цинк и азот.

Наконец, для питания диодов необходимо добавить электрические провода. Соединения золота и серебра часто используются в проводах светодиодов, поскольку они хорошо справляются с пайкой и хорошо нагреваются. Наконец, диоды заключены в прозрачный пластик, а не стекло, как традиционные лампы, что делает их прочными и долговечными.

Дизайн светодиодов

При разработке светодиодных светильников допускается немного больше творчества. В зависимости от применения света, цветовая температура, яркость и эффективность определяются до начала производства. Эти атрибуты определяются в зависимости от размера диода, используемого полупроводникового материала, типов добавляемых примесей и толщины диодных слоев.

Производство: как создаются светодиоды

Производство светодиодов — дело тонкое и сложное, но мы постараемся подвести итоги.Прежде всего, должен быть изготовлен полупроводниковый материал. Это называется полупроводниковой пластиной. Полупроводниковый материал «выращивается» в высокотемпературной камере высокого давления. Такие элементы, как галлий, мышьяк и / или фосфор, очищаются и смешиваются вместе в камере, которая затем превращается в концентрированный раствор. После того, как элементы смешаны, стержень помещается в раствор и медленно вытаскивается. По мере вытягивания раствор кристаллизуется на конце стержня, образуя длинный цилиндрический слиток кристалла.

Затем этот материал разрезают на полупроводниковые пластины и по существу шлифуют, как если бы вы шлифовали стол, пока поверхность не станет гладкой. Затем его окунают в раствор различных растворителей для тщательной очистки от грязи, пыли или органических материалов.

На следующем этапе процесса к пластине добавляются дополнительные слои полупроводникового материала. Это один из способов добавления примесей или легирующих добавок.

Затем на полупроводнике определяются металлические контакты.Это определяется на этапе проектирования и учитывает, будет ли диод использоваться отдельно или с другими.

Наконец, диоды устанавливаются на соответствующий корпус, присоединяются провода, а затем все помещается в пластик. Так делают светодиоды!

Узнайте больше о светодиодах с Sitler’s!

Если у вас есть дополнительные вопросы о светодиодах, посетите страницу часто задаваемых вопросов или наш блог о том, что такое светодиоды! Позвоните нам сегодня по телефону (319) -519-0039, чтобы начать свое путешествие в мир светодиодов!

Опубликовано в Основы светодиодного освещения

Как работают светоизлучающие диоды и светодиодные фонари?

Современная светодиодная технология зарекомендовала себя.Множество преимуществ обеспечивают рост светодиодного освещения во всех сферах жизни. Но как вообще работают светодиоды и светодиодные лампы? Это руководство вводит свет в темноту и показывает структуру и функциональность светодиодов и светодиодных ламп. Эта информация даст вам хорошее представление о современных технологиях освещения.

Как работает светодиод?

Аббревиатура LED означает LED . Это означает столько же, сколько и светоизлучающий полупроводниковый компонент. Базовая функциональность проста, потому что светодиоды состоят всего из нескольких компонентов.Сюда входят:

• Анод
• Катод
• Связующий провод
• Светодиодный чип
• Отражающая полость
• Эпоксидная линза

Структура светодиода

Светодиодный чип находится в небольшой отражающей полости на катоде. Золотая проволока, также известная как соединительная проволока, создает ток между анодом и катодом. Линза из пластика или эпоксидной смолы скрепляет все части вместе и в то же время обеспечивает хорошее распределение света. Светодиодный чип представляет собой полупроводниковый кристалл и состоит из двух слоев полупроводникового материала, легированного по-разному.

В одном полупроводниковом слое имеется избыток положительных носителей заряда. В другом слое преобладают отрицательные носители заряда. Если на анод и катод подается напряжение, между слоями полупроводника возникает поток электронов. В результате высвобождается энергия, в результате чего возникают небольшие вспышки света. Светодиод излучает фотоны, которые мы воспринимаем как видимый свет.

Светодиодный чип имеет длину кромки всего около одного миллиметра и излучает свет в форме квази-точки.Только через отражающую полость свет направляется в верхнюю половину светодиода. Пластиковая линза в зависимости от ее состава соответствующим образом распределяет свет в комнате. Кроме того, пластиковый композит делает светодиод нечувствительным к ударам и вибрации.

Длина волны светодиода

Длину излучаемого света можно очень точно определить путем легирования полупроводникового материала. В зависимости от области применения светодиоды могут изготавливаться с разными цветами света и цветовой температурой.Из-за узкого диапазона длин волн никакое другое излучение в инфракрасном или УФ-диапазоне не генерируется.

Другие типы светодиодов

Основные функции светодиодов и их структура были описаны ранее. Есть еще разные подтипы светодиодов. Светодиоды SMD и COB в основном используются для светодиодных осветительных приборов и светильников.

Светодиодная структура SMD

Аббревиатура SMD означает устройство для поверхностного монтажа. Светодиоды SMD могут быть установлены непосредственно на печатной плате источника света.При такой конструкции корпус также служит радиатором для светодиодного чипа. Это обеспечивает хороший отвод тепла, что снижает температуру чипа. Благодаря хорошему охлаждению светодиод может работать с более высоким током, что позволяет достичь высокого КПД.

Светодиоды

SMD также довольно компактны. По этой причине их часто используют в большом количестве в одном источнике света. Например, в лампах с большим углом луча обычно по кругу располагаются несколько светодиодов. Комбинируя различные типы светодиодов, можно также получить определенные цветовые спектры.

Структура светодиода COB

Светодиод COB является дальнейшим развитием варианта SMD. Аббревиатура COB означает чип на плате. Здесь светодиодный чип крепится непосредственно к печатной плате с помощью термоклея. Благодаря прямому контакту между полупроводником и платой рассеиваемая мощность может рассеиваться даже лучше, чем в версии SMD. Это дополнительно улучшает охлаждение, что еще больше увеличивает эффективность.

Благодаря сверхкомпактной конструкции, COB LED можно использовать для изготовления светодиодных светильников любой мыслимой формы.Многие футуристические конструкции ламп стали возможны только благодаря технологии COB. С другой стороны, высокая плотность микросхем позволяет генерировать высокий световой поток в минимальном пространстве. Это позволяет, помимо прочего, производить очень яркие светодиодные прожекторы.

Как работают светодиодные фонари?

Функциональность светодиодной лампы стала намного сложнее по сравнению с обычными источниками света. Помимо одного или нескольких светодиодов, светодиодная лампа имеет и другие компоненты.К ним относятся:

• Светодиоды
• Драйвер светодиода
• Источник питания
• Оптика

Базовая структура и функциональные возможности светодиода уже описаны в предыдущих параграфах. В большинстве модернизированных светодиодных источников света используются в основном светодиоды SMD. В современных светодиодных светильниках широко используется технология COB. Это позволяет проектировать современные светильники, которые были невозможны с использованием стандартных форм дооснащенных ламп.

Генерация рабочего напряжения

Светодиодные лампы доступны для сетевого напряжения 120 В, а также для низкого напряжения 12 В или 24 В.Светодиодные лампы для сетевого напряжения имеют встроенный блок питания, который генерирует низкое напряжение от 120В. Светодиодные лампы низкого напряжения не имеют встроенного источника питания, но должны быть подключены к внешнему светодиодному трансформатору.

Драйвер светодиода в качестве источника питания

Полупроводниковый кристалл светодиода должен работать в правильной рабочей точке. Только тогда можно достичь высокой эффективности и постоянной яркости. Этого было бы трудно достичь с помощью чистого источника напряжения из-за качественного рассеяния при массовом производстве светодиодов.По этой причине светодиод работает от источника постоянного тока, называемого драйвером светодиода.

Драйвер светодиода, особенно для светодиодных ламп недорогого диапазона, иногда состоит только из резистора, который регулирует ток. Во многих высоковольтных лампах источник питания и драйвер часто объединены в одну схему, которую также называют драйвером светодиода.

Белый свет через смешение света

Белый свет обычно требуется для освещения. Однако светодиоды не могут генерировать этот свет напрямую.Один из способов получения белого света — это смешать три светодиода с красным, зеленым и синим цветами. Управляя им с разной яркостью, эта комбинация позволяет установить любой другой цвет RGB в дополнение к белому. В то же время этот вариант еще и самый дорогой.

Поэтому в большинстве светодиодных ламп белый свет излучается другим способом. Здесь используются синие светодиодные чипы со слоем люминофора. Синий в сочетании с желтоватым слоем люминофора дает световую смесь, которая выглядит как белый свет.Этот производственный процесс также определяет цветовую температуру, например холодный белый, натуральный белый или теплый белый.

Оптика для распределения света

Оптика светодиодной лампы обеспечивает желаемое распределение света. Многие лампы содержат рассеивающие линзы или рассеивающие диски. Это позволяет регулировать угол луча и достигать однородного излучения. Комбинируя расположение светодиодов в корпусе лампы с оптикой, можно получить лампу практически любой желаемой формы.

Заключение

Теперь у вас есть обзор структуры и функций светодиодов и светодиодных фонарей.Сложность увеличилась по сравнению со старыми источниками света. Однако преимущества и возможности светодиодной техники буквально затмевают старые источники света.

Что такое светодиоды и почему они служат так долго? — Фрэнк Гатто и партнеры

Достижения в области современных технологий означают, что теперь вы можете осветить свой дом, место проведения или другое место с помощью энергосберегающих, экономичных, долговечных источников света, которые обеспечивают такое же количество света, как и традиционные лампочки, без тепла и затрат. .

LED (светоизлучающие диоды) потребляют очень мало энергии и служат очень долго. В отличие от энергосберегающих ламп, они загораются мгновенно и не требуют времени для достижения желаемой яркости, что делает их идеальным выбором для мероприятий или мероприятий, которым требуется полное освещение за небольшую часть стоимости.

Эти типы современных светодиодов излучают свет совершенно иначе, чем старые лампы накаливания. В лампах накаливания электричество пропускается через тонкую проволочную нить накаливания. В светодиодных лампах свет производится с использованием полупроводника, который излучает световую энергию, когда через него проходит электрический ток.

В то время как светодиоды действительно могут быть более дорогими для приобретения на начальном этапе, низкая выходная мощность и длительный срок хранения делают их отличным вложением средств для тех, кто хочет максимизировать свои световые возможности, будь то дома или в профессиональной среде.

Как светодиоды прослужат так долго?

Поскольку светодиоды на 90% эффективнее ламп накаливания, их срок службы намного больше. Это потому, что у них нет рабочих частей, которые со временем перегорят или сломаются.

Обычный светодиодный светильник — это очень прочный комплект. Это твердотельные устройства, в которых нет стекла, которое можно разбить, нет ничего, что могло бы изнашиваться, и они не сделаны из хрупкого стекла, которое может разбиться. В свою очередь, это означает, что они прослужат намного дольше, чем обычные лампочки.

Для технически подкованных людей способ получения света является решающим элементом их долговечности. Потому что они сделаны из полупроводниковых материалов подложки и имеют две специфические две легированные области: P — положительный и N — отрицательный.Когда ток проходит через PN-переход, он заставляет электроны переходить в более высокие энергетические состояния атома. Когда электроны возвращаются в основное состояние, излучается свет в виде фотонов. Это явление называется электролюминесценцией, и оно потребляет очень мало энергии, так как выделяется очень мало тепла.

Как долго должна прослужить светодиодная лампа?

Ну, если у него нет возможности сгореть или повредиться, технически он должен длиться вечно? Если вы инвестируете в светодиодные фонари для своего дома, это может быть последний раз, когда вам действительно придется покупать лампочки на очень долгое время.

Предполагается, что средний срок службы

светодиодов составляет 50 000 часов. Это значительное увеличение срока службы, если учесть, что средний срок службы галогенной 50-ваттной лампы составляет всего от 1000 до 2000 часов.

То, как установлен светодиод и как долго он используется, очевидно, повлияет на реальную эффективность вашего источника света. Например, офис, который освещается 10 часов в день с помощью светодиодного источника света, должен заменять светодиоды только каждые 8-9 лет. Домовладелец со светодиодным освещением в гостиной, где свет горит только один на несколько часов в день, может не нуждаться в их замене почти 20 лет!

Фрэнк Гатто Светодиодные решения для сценического освещения

Светодиодное освещение

полностью изменило способ освещения студийных площадок, наружных трансляций и крупных мероприятий и мероприятий.Наши современные решения светодиодного освещения обеспечивают высокую мощность, немерцающее освещение с одним источником, которое охлаждается при низком потреблении тока, экономя до 90% затрат на электроэнергию, при этом обеспечивая наилучшее освещение для каждого мероприятия. .

Frank Gatto & Associates, Inc. специализируется на освещении всех видов телевизионных мероприятий. Если у вас есть мероприятие, для которого требуется профессиональное освещение, позвоните нам сегодня, чтобы узнать, чем мы можем помочь.

Телефон: 561-368-0101

Электронная почта: frank @ frankgattolighting.com

Нас можно найти в социальных сетях по следующим ссылкам.

ASDN — Физика — Светоизлучающие диоды (светодиоды): взгляд изнутри

Светодиоды существуют уже около 30 лет. Они нашли применение везде, от светящихся брелков до телевизоров. Как правило, неорганический светодиод — это устройство, состоящее из полупроводника с двумя различными легированными областями: n-типа (электронная проводимость) и p-типа (дырочная проводимость). Давайте внимательно их рассмотрим.

Хорошо известно, что полупроводник становится более электропроводным за счет поглощения электромагнитного излучения, например
видимый свет, ультрафиолетовое, инфракрасное или гамма-излучение. Если свет, поглощаемый полупроводником, имеет энергию выше ширины запрещенной зоны (E _g ), электроны могут переходить из валентной зоны в зону проводимости и вносить свой вклад в электрическую проводимость полупроводника. Между тем «пустое пятно», оставленное электроном в валентной зоне («дырка»), может быть занято другим электроном в валентной зоне, который затем становится источником дырочной проводимости.

В то время как в случае одного типа полупроводника мы можем наблюдать увеличение проводимости при приложении внешнего напряжения,
два полупроводника разного типа, соединенные вместе (образующие «p-n-переход»), могут генерировать электрическое поле и электрический ток под действием падающего излучения. Этот ток возникает из-за рекомбинации электронов и дырок. Сила тока, в свою очередь, зависит от интенсивности света, поглощаемого полупроводником. Если свет выключен, ток падает.

Как работает светодиод

Если полупроводник p-типа соединен с анодом, а полупроводник n-типа соединен с катодом, взаимная диффузия электронов и дырок будет происходить в области, прилегающей к p-n-переходу, за счет градиентов их концентрации. Когда электрон рекомбинирует с дыркой, энергия высвобождается из-за перехода электрона на более низкий энергетический уровень. Однако в широком диапазоне полупроводников, таких как кремний или германий, рекомбинация электронов и дырок не сопровождается излучением света, а вместо этого приводит к увеличению энергии колебаний (безызлучательные переходы).Полупроводники этого типа называют полупроводниками с непрямой запрещенной зоной. Чтобы сделать светодиод, нам нужно создать p-n-переход с полупроводниками, имеющими прямую запрещенную зону с энергией, соответствующей энергии фотонов видимого света. Эти два типа полупроводников просто отличить по их световой прозрачности: полупроводники, способные выделять избыточную энергию в виде излучения, обычно прозрачны для видимого света. Например, GaAs (арсенид галлия) и GaN (нитрид галлия) являются прозрачными полупроводниками и хорошо подходят для изготовления светодиодов.

Если применяется (прямое) смещение, количество носителей заряда, которые могут преодолеть барьер и перемещаться через p-n-переход, увеличится (это «инжекция неосновного заряда»). Одновременно увеличивается количество основных носителей заряда, проходящих через контакты, что приводит к компенсации заряда. В результате скорость рекомбинации увеличивается, а результирующий электрический ток экспоненциально растет в зависимости от величины смещения.

Как упоминалось ранее, рекомбинация электронов и дырок в прямозонных полупроводниках сопровождается испусканием фотонов; длина волны излучаемого света зависит от ширины запрещенной зоны полупроводника, которая различается для разных материалов.Например, широко используемый в современных светодиодах нитрид галлия характеризуется люминесценцией на длине волны 365 нм. Одна из основных проблем при производстве светодиодов — получение бездефектных кристаллов GaN, получаемых эпитаксиальным выращиванием на сапфировых темплетах. Современные промышленные светодиоды, состоящие из очень тонких (10-15 нм) чередующихся слоев p- и n-полупроводников, производятся с использованием MOCVD (химического осаждения из паровой фазы на оксиды металлов или химического осаждения из паровой фазы).

Какие преимущества и недостатки светодиодов?

Начнем с недостатков, которых очень мало.Во-первых, световой луч светодиода обычно менее интенсивен, чем световой пучок обычных лампочек. Во-вторых, светодиоды обычно характеризуются низким индексом цветопередачи (CRI), который является мерой способности источника света воспроизводить цвета различных объектов. Например, галогенные лампы имеют довольно высокий индекс цветопередачи (> 90%), тогда как обычные светодиоды имеют индекс цветопередачи в диапазоне 60-69%. Однако следует отметить, что обе эти проблемы успешно решаются производителями современных светодиодов.

Преимущества светодиодов невозможно переоценить. Современные светодиоды могут работать до 50 000 часов и отличаются значительно меньшим энергопотреблением, чем обычные источники света. Кроме того, в их излучении отсутствуют вредные ультрафиолетовые волны, и их можно использовать для производства «безопасных» соляриев для загара. Одно из перспективных применений светодиодов — это так называемые «интеллектуальные системы освещения», в которых сверхэффективные светодиоды сочетаются с датчиками для обеспечения «умного» (энергоэффективного) освещения.Одно из основных направлений развития светодиодной техники — замена неорганических материалов на органические. Принцип работы органического светодиода (OLED) основан на той же физике, что и неорганический, но его конструкция совершенно другая.

Для эффективной и продолжительной работы OLED требуются дополнительные слои, проводящие электроны и дырки, и слои, блокирующие дырки. У OLED есть несколько преимуществ перед светодиодами. Например, они позволяют увеличивать угол обзора, яркость, контрастность, разрешение и размер экранов.Гибкие экраны, которые можно свернуть в трубы, можно изготавливать с использованием OLED. В будущем OLED-светодиоды позволят изготавливать люминесцентные обои с изображениями, которые можно менять, например скачивая из Интернета, создавая их из самодельных фотографий или используя Photoshop. Представьте, что вы можете сделать с целыми стенами в своем доме или квартире!

Благодарность

Эта статья создана Екатериной Полютиной как краткая адаптированная версия оригинальных статей: «Просто про светодиоды» Валентины Уточниковой и «Загляни внутрь: светодиодные лампы» Евгения Смирнова,
опубликовано на российском портале нанотехнологий Nanometer.RU. Перевод Тая Скорина.

Подробнее о светодиодах

5 вещей, которые нужно знать перед покупкой светодиодных ламп-CNET

Прежде чем отправиться в магазин, ознакомьтесь со спецификациями, на которые следует обращать внимание при покупке светодиодных ламп.

Крис Монро / CNET

Если вы еще не перешли на светодиодные лампы, то сейчас самое время. Причины веские. Во-первых, светодиодные лампы служат намного дольше, чем лампы накаливания, и они излучают такое же количество света, используя значительно меньше энергии. Это здорово для окружающей среды и может сэкономить деньги на счетах за электроэнергию в долгосрочной перспективе.

Если вы предпочитаете умный дом, светодиоды открывают двери для многих интересных и полезных функций, включая лампы, меняющие цвет, и лампы, которые синхронизируются с вашей системой безопасности или голосовым помощником по выбору.Кроме того, прекращается производство нескольких ламп накаливания, в том числе 100-ваттной лампы накаливания, поэтому вам в любом случае придется переключиться.

Покупка правильного светодиода отличается от покупки лампы накаливания. Однако, прежде чем отправиться за покупками, вам нужно кое-что знать.

Подробнее: Лучшие светодиодные прожекторы, которые вы можете купить в 2021 году

Люмен, а не ватт

Забудьте все, что вы знаете о лампах накаливания — ваши ватты здесь никуда не годятся.

При покупке лампочек вы, вероятно, привыкли искать ватты как показатель яркости лампы. Однако яркость светодиодов определяется несколько иначе.

Сейчас играет:
Смотри:

Hacks @ Home: как начать работу с умными лампочками

4:17

Вопреки распространенному мнению, мощность — это не показатель яркости, а показатель того, сколько энергии потребляет лампа.Для ламп накаливания существует общепринятая корреляция между потребляемой мощностью и производимой яркостью, но для светодиодов ватты не являются отличным показателем того, насколько яркой будет лампа. (Дело, в конце концов, в том, что они потребляют меньше энергии.)

Например, светодиодная лампа с яркостью, сравнимой с лампой накаливания мощностью 60 Вт, имеет мощность всего от 8 до 12 Вт.

Но не беспокойтесь о математических расчетах — не существует единого способа преобразовать ватты лампы накаливания в ватты светодиодов. Вместо этого следует использовать другую форму измерения: люмены.

Люмен (лм) — это реальное измерение яркости, обеспечиваемой лампочкой, и это число, на которое следует обращать внимание при покупке светодиодов. Для справки, вот диаграмма, которая показывает преобразование ватт-люмен для ламп накаливания и светодиодов.

Подробнее: Лучшая светодиодная лампа для каждой комнаты в вашем доме

Шэрон Вакнин / CNET

Как видно из диаграммы выше, лампа накаливания может потреблять в пять раз больше ватт при том же количестве люменов.Прежде чем отправиться в магазин, почувствуйте необходимую вам яркость (в люменах) и отбросьте свою тягу к ваттам.

Вот дополнительная информация о ваттах и ​​люменах.

Выбор правильного цвета светодиода

Лампы накаливания обычно излучают теплый желтоватый оттенок, но светодиоды бывают разных цветов.

Как показал Philips Hue, светодиодные лампы способны отображать впечатляющий цветовой диапазон, от фиолетового до красного, до спектра белого и желтого. Однако для дома вы, вероятно, ищете что-то похожее на свет, производимый лампами накаливания.

Два самых популярных цвета светодиодов — это мягкий белый (также называемый теплым белым) и ярко-белый (также называемый дневным светом). Совсем не сбивает с толку, правда?

Мягкий белый и теплый белый цвет будут давать желтое свечение, похожее на свечу, близкое к лампе накаливания, тогда как лампы, помеченные как ярко-белый или дневной свет, будут давать более белый свет, ближе к дневному свету и похожий на то, что вы видите в офисах и розничных магазинах.

Если вы хотите получить техническую информацию, цвет света в спектре белого света называется цветовой температурой и измеряется по шкале Кельвина.Чем меньше число, тем теплее (желтеет) свет. Типичный мягкий белый цвет лампы накаливания находится в диапазоне от 2700 до 3500K, поэтому, если вам нужен именно такой цвет, ищите этот диапазон при покупке светодиодных ламп. Хотите что-нибудь тонированное дневным светом? Ищите лампы с номинальной температурой 5 000K или выше.

Не знаете, что купить? Прочтите наши сравнения теплых и холодных лампочек, чтобы принять решение.

Вы заплатите больше за светодиодную лампу (но в конечном итоге сэкономите)

Светодиодные лампы похожи на гибридные автомобили: дороже заранее, но дешевле в эксплуатации.

Раньше можно было купить лампочку накаливания в строительном магазине за доллар или около того. Затем появились светодиоды, большинство из которых стоили намного дороже. К счастью, несколько лет разработки и конкуренции снизили цены до такой степени, что вы найдете множество светодиодных опций в проходе с лампочками по цене 5 долларов или меньше.

Но доллары и центы на этом не заканчиваются. Вам нужно учитывать стоимость использования лампочки — и самое замечательное в светодиодах то, что их использование совсем не стоит очень дорого.Например, традиционная 60-ваттная лампа накаливания добавит к вашему счету за электроэнергию около 7 долларов каждый год, если вы используете ее в среднем 3 часа в день. Сменный светодиод мощностью 60 Вт, который излучает такое же количество света, потребляет всего 8 Вт и добавляет лишь около доллара к счету за электроэнергию за тот же год.

Другими словами, даже если светодиод стоит 5 долларов, а лампа накаливания — это халява, которую вы нашли где-то в ящике, светодиод по-прежнему остается менее дорогим вариантом после менее чем года использования.В то же время вы получите меньшее тепловыделение, более длительный срок службы лампы и даже возможность управлять ими с помощью смартфона — и он не перегорит через год.

Остерегайтесь светодиодов без диммирования

Из-за своей схемы светодиоды не всегда совместимы с традиционными диммирующими переключателями. В некоторых случаях переключатель необходимо заменить. В других случаях вы заплатите немного больше за совместимый светодиод.

Большинство существующих в настоящее время диммеров, вероятно, были разработаны для работы с лампами накаливания.Диммеры, подобные этим, работают, отсекая количество электричества, направляемого в лампочку, в быстрой последовательности, быстрее, чем может обнаружить глаз. Светодиоды потребляют намного меньше энергии, поэтому они не всегда хорошо работают с такими диммерами (вот удобное руководство, которое немного глубже объясняет причины, почему).

Первое, что нужно сделать, если вы покупаете светодиоды, которые хотите использовать с диммером, — это убедиться, что вы покупаете лампы с регулируемой яркостью. Большинство производителей предлагают светодиодные лампы без диммирования без какого-либо встроенного оборудования для диммирования, и хотя это нормально, если вы хотите сэкономить один или два доллара на лампе, предназначенной для не диммируемого прибора, они последнее, что вам нужно. если вам нравится, свет приглушен.

Моя вторая рекомендация? Начните с одной лампочки от крупного производителя и повесьте чек. Попробуйте использовать диммеры у себя дома, и, если это сработает, не стесняйтесь покупать столько, сколько вам нужно. В противном случае большинство крупных розничных продавцов с радостью позволят вам вернуть лампочку и обменять ее на что-нибудь другое. В какой-то момент вы также можете подумать об обновлении своих диммеров до более новых моделей, предназначенных для работы со светодиодами. Такие громкие имена, как Lutron и Leviton, — ваш лучший выбор там.

И последнее: если диммирование действительно важно в вашем доме, вам действительно стоит подумать о умных лампах.Большинство из них используют свои собственные встроенные механизмы для управления затемнением, поэтому вам вообще не нужен диммер. Подобные механизмы затемнения великолепны, потому что они не мерцают и не гудят, и вы обычно сможете синхронизировать вещи с помощью голосового помощника, такого как Siri или Alexa, который открывает дверь для таких команд, как «установите свет на 20%. . »

Сейчас играет:
Смотри:

Как купить яркие светодиодные лампы, которые не отстой

2:13

Не все осветительные приборы должны использовать светодиоды.

Знание того, где можно разместить светодиод, гарантирует, что лампочка не перегорит раньше времени.

Вы, наверное, знаете, что светодиодные лампы работают намного холоднее, чем их собратья, но это не значит, что они не выделяют тепло. Светодиодные лампы нагреваются, но тепло отводится радиатором в основании лампы. Оттуда тепло рассеивается в воздухе, а светодиодная лампа остается прохладной, что помогает сохранить долгую жизнь.

В этом и заключается проблема: лампочке нужен способ отвода тепла. Если светодиодную лампу поместить в закрытый корпус, тепло не будет никуда уходить, отправляя его обратно в лампочку и приговаривая ее к медленной и мучительной смерти.Помните, что светодиодные лампы — это электронные устройства, и, как и в случае с телефоном или ноутбуком, нельзя допускать их перегрева.

Вот почему для закрытых светильников можно использовать лампы накаливания, люминесцентные или галогенные лампы. Светодиоды тоже будут работать, но в некоторых случаях нагрев внутри светильника сокращает срок службы лампы.

Дополнительные советы по созданию энергоэффективного дома

Впервые опубликовано 26 марта 2013 г. в 19:00. СТАНДАРТНОЕ ВОСТОЧНОЕ ВРЕМЯ.

Как светодиодные лампы меняют цвет?

Прошли те времена, когда использовали осветительные гели для изменения цвета источника света.В настоящее время одного маленького диода достаточно, чтобы подавать бесконечное количество цветов.

Но что такого особенного в светодиодах по сравнению с традиционными лампами, что позволяет им менять цвет? Как такое технологически продвинутое может быть таким маленьким?

Светодиод, меняющий цвет, содержит три отдельных диода в одном корпусе лампы. Каждый из этих диодов излучает свой собственный цвет — красный, зеленый или синий. Когда все три диода включены на полную мощность, светится белый свет.Регулировка интенсивности каждого диода позволяет создавать различные цвета и оттенки.

Цветные светодиоды нас окружают. Помимо декоративных аппликаций, они используются для связи и индикации. Вы только посмотрите на Amazon Echo!

Хотите узнать больше? Тогда приступим. В этом блоге я расскажу о том, как работают цветные светодиоды, можете ли вы изменить цвет существующих светодиодов и как цвет отличается от цветовой температуры.

Разница между цветом и цветовой температурой

Светодиоды Flexfire, в т.ч., Брентон Патрик Мауриелло [CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)] Прежде чем я углублюсь, стоит пояснить, что я имею в виду под цветом и чем он отличается от цветовой температуры.

«Цвет» означает цвет света, излучаемого диодом — это может быть любой цвет радуги. Цветовая температура, в свою очередь, относится к оттенку излучаемого белого света. Белый свет может создавать более теплые или холодные визуальные эффекты, и это значение измеряется в градусах Кельвина.

Шкала Кельвина была установлена ​​британским врачом лордом Кельвином, который исследовал изменение цвета нагретых металлов.Он обнаружил, что по мере увеличения температуры черного материала его цвет меняется с красного на желтый и, в конечном итоге, на синий.

В отличие от температуры воздуха, измеряемой в градусах Цельсия или Фаренгейта, теплые цветовые температуры имеют низкие значения Кельвина, а холодные цветовые температуры — высокие. Шкала Кельвина находится в диапазоне от 0 до 10 000K, но большинство светодиодов имеют диапазон от 2 000 до 6500K.

Как светодиод меняет цвет?

Светодиоды

могут генерировать до 16 миллионов цветов. Так как они работают?

Цветные светодиоды состоят из 3-х диодов: красного, зеленого и синего (RGB).Концепция RBG — это аддитивная модель, эти цвета используются, потому что наши глаза видят все цвета как различные комбинации длин волн красного, зеленого и синего цветов.

Но давайте рассмотрим эту концепцию более подробно.

Разъяснение концепции RGB

Давайте совершим красочную прогулку по переулку памяти. Возможно, вы из школы помните, что смешивание карандашей синего и желтого цветов на бумаге делало цвет зеленым. И эти основные цвета — красный, синий и желтый, и вы смешиваете их, чтобы получить второстепенные цвета.

Интересно, что эта модель смешения цветов — только ОДНА из двух моделей, существующих в видимом мире.

Вторая упомянутая модель — модель CMYK с вычитанием, где отсутствие цвета означает белый цвет. Источником цвета является то, что соответствующая длина волны солнечного света не поглощается объектом, а отражается обратно в наш глаз.

Эта цветовая модель используется, например, для печати фотографий и журналов, когда различные цветные чернила смешиваются для получения большего количества оттенков.

Теперь мы подошли к аддитивной модели смешения цветов, где отсутствие цвета означает черный.Источник цвета — световые фотоны с использованием различных металлических сплавов.

Красный и желтый светодиоды используют систему материалов фосфид алюминия, индия, галлия (AlInGaP). Зеленые диоды используют фосфид галлия, а синие диоды используют нитрид индия-галлия.

Так появились цвета RGB, где основными цветами являются красный, зеленый и синий.

Это то, что нас беспокоит в этом блоге, поскольку телевизоры, мониторы и электроника используют этот метод смешивания цветов. Они подсвечивают КРАСНЫЙ, ЗЕЛЕНЫЙ или СИНИЙ свет в черном пикселе с различной интенсивностью, чтобы получить более 16 миллионов цветов.

Ток, проходящий через все 3 диода с одинаковой интенсивностью, дает белый свет. Поскольку светодиоды такие маленькие, а диоды расположены так близко друг к другу, наши глаза видят комбинацию цветов, а не каждый отдельный цветной диод.

Регулируя ток так, чтобы он проходил только через 2 диода, можно получить еще 3 цвета. Пропускание тока через красный и синий диоды создает пурпурный цвет, красный и зеленый дают желтый цвет, а синий и зеленый дают голубой цвет.

Вот таблица, в которой представлены основные цветовые выходы, которые вы получите, смешивая разные цвета.

Переменный ток для каждого потока RGB

Помимо этого, другие цвета создаются путем регулировки уровня тока, протекающего через каждый диод.Если, например, красный и зеленый светодиоды горят, но зеленый светится на 50%, будет создан цвет между красным и желтым. В данном случае оранжевый.

А теперь посмотрим на классную математику, чтобы показать вам количество возможных цветов для светодиода RGB.

Для количественной оценки интенсивности каждого диода в модели RGB используется цветовой код. Вы, вероятно, знакомы с этим, если у вас есть опыт работы в графическом дизайне или веб-разработке.

В соответствии с цветовым кодом RGB каждому диоду присваивается десятичное значение от 0 до 255.Таким образом, цветовой код для оранжевого, в соответствии с предыдущим примером, будет 255, 128, 0. Это также может быть представлено в процентной форме: 100%, 50%, 0%.

Поскольку для каждого из трех цветов может быть установлено 256 значений (включая ноль), 256 * 256 * 256 = 16 777 216 возможных цветов доступны с помощью слайда пульта дистанционного управления.

Да, все это за счет смешивания всего трех основных цветов.

Чтобы увидеть, как это работает, вы можете поиграть с этим палитрой цветов. Просто отрегулируйте значение цветов RGB и посмотрите, каков будет конечный результат.

В светодиодах с изменяющимся цветом используется микроконтроллер для управления включением или выключением каждого диода. Для уменьшения яркости диода в светодиодах используется широтно-импульсная модуляция (ШИМ).

Как следует из названия, ШИМ работает путем быстрого включения и выключения диода. Это мерцание настолько быстрое, что не обнаруживается человеческим глазом. Следовательно, наши глаза видят только чистый результат, то есть цвет.

Большинство светодиодов мигают с частотой 1000 Гц, но человеческий глаз может определить только мерцание медленнее 200 Гц.

В чем разница между светодиодными лампами RGB и RGBW?

Стандартный светодиод RGB использует 3 цветных диода, RGBW, с другой стороны, использует 4 диода, дополнительный — белый диод.

Этот белый диод излучает чистый белый свет, поэтому, когда вам нужен белый цвет, работает только белый диод. Остальные три активируются, когда вам нужны цвета.

Вот где действительно сияют светодиоды RGBW! Светодиод RGBW может воспроизводить яркие пастельные цвета в дополнение ко всем цветам, которые производит свет RGB.

Кроме того, что более важно, благодаря белому светодиоду с высоким индексом цветопередачи световой поток RGBW подходит для рабочего или декоративного освещения, и вы можете хорошо видеть объекты.

Это еще не все!

Светодиод RGBW также может изменять цветовую температуру излучаемого света!

Если вам нужно рабочее освещение, белые и синие диоды объединяют освещение, чтобы создать прохладную температуру. Если вы хотите расслабиться, красный и белый диоды придадут вам знакомый теплый белый цвет.

Если вам не требуется яркость или освещение для конкретных задач, то базового светодиода RGB может быть достаточно для обеспечения цвета и эстетики.

Последнее ключевое отличие — это качество производимого белого света.

Очевидно, что в светодиодах RGBW белый цвет представляет собой более чистый оттенок белого, в то время как в RGB три цвета объединяются и образуют слегка голубовато-белый цвет, что может отталкивать.

Вот классное видео, демонстрирующее разницу в яркости и цветовом диапазоне между светодиодами RGB и RGBW.

Как светодиод меняет цветовую температуру?

В общем, настроить цвет светодиода довольно просто, но можно ли то же самое сказать об изменении цветовой температуры лампы?

К сожалению, это не так просто.Светодиоды производятся для получения определенных цветов по шкале Кельвина, а это означает, что после их изготовления цветовая температура является фиксированной и не может быть изменена.

Теплый свет оказывает расслабляющее воздействие, а синий свет помогает нам сохранять бдительность. Это расстраивает, так как некоторые части дома используются как для расслабления, так и для концентрации внимания. Вы не можете получить лучшее из обоих миров.

К счастью, производители осознали эту ситуацию и разработали светодиодные светильники с изменяющейся цветовой температурой.Эти светильники объединяют в себе два набора светодиодных чипов, холодную и теплую температуры, которые пользователи могут переключать между собой.

Посмотрите это видео от SIRS-Electronics, чтобы лучше понять, как работают светодиоды, изменяющие температуру:

Можно ли изменить цвета лампы?

Несмотря на то, что технология относительно проста, меняющие цвет светодиоды сложно настроить. Давайте разберемся.

Во-первых, это два типа цветных светодиодов: одноцветные и многоцветные.Например, если светодиод всегда будет иметь постоянный красный цвет, было бы расточительно включать зеленый и синий диоды внутри корпуса. Поскольку они всегда будут выключены.

Это означает, что для одноцветных светодиодов физически невозможно изменить цвет, потому что они не имеют необходимых компонентов.

В качестве альтернативы, большинство цветных светодиодов будут содержать все три основных цветных диода. Они могут переключаться между разными цветами, но комбинации будут предопределены производителем светодиодов.

Цвет, излучаемый светом, контролируется небольшим бортовым компьютером. Если у вас нет доступа к этому компьютеру, маловероятно, что вы сможете настроить цвета своих светодиодов.

Тем не менее, за последний год популярность умных светодиодов резко возросла. Эта инновационная технология позволяет управлять цветом светодиодных фонарей с помощью пульта дистанционного управления или приложения для смартфона.

Можно ли преобразовать стандартный белый светодиод в RGB?

Итак, у вас есть идея обустроить свой уютный уголок, и вы думаете, что у вас есть несколько светодиодных лент на складе.К сожалению, оказывается, они просто белые!

Можно ли преобразовать их в RGB и каким-то образом получить цвет?

К сожалению, нет. Как я уже говорил ранее, за исключением нескольких импровизированных шлифовок и раскрашивания в домашних условиях, вы не можете заменить обычный одноцветный светодиод на трехцветный светодиод RGB.

Но пусть это не обескураживает вас, ведь это отличная возможность поработать вместе с детьми своими руками по покраске лампочек.

Заключительные слова

Вот и все, технология изменения цвета светодиодов на удивление проста.