Да бисте схватили шта је ЛЕД, прво се морате позабавити његовом општеприхваћеном ознаком, која је на енглеском представљена као ЛЕД. Преведено, то буквално значи „емитирање малих ЛЕД“. Са техничке тачке гледишта, они су полуводички уређаји који претварају електричну струју у зрачење видљивим светлом. Овај најједноставнији производ по свом изгледу и уређају се значајно разликује од типичних расветних уређаја: лампе са жарном нити и слично.
Историја појаве
Уређај и принцип рада ЛЕД одашиљача лакше је разумети ако се упознате са позадином њихове појаве. Овај зрачећи производ је први пут рођен 1962. године у облику једнобојне црвене диоде. Упркос бројним недостацима, његова технологија производње препозната је као обећавајућа. Деценију након демонстрације узорка црвене, зелене и жуте ЛЕД диоде представљене су широј јавности. Због ниског приноса, ови производи су се углавном користили унутар куће као индикатори на предњим плочама електронских уређаја у домаћинству.
Временом се интензитет сјаја неколико пута повећавао, а 90-их година прошлог века било је могуће направити узорак са светлосним током који је једнак 1 лумен. Јапански инжењер С. Накамура је 1993. створио прву плаву диоду у историји, са високим степеном светлости. Од тог тренутка њихови програмери су научили да добију било коју боју видљивог спектра, укључујући и белу.
Због изванредних карактеристика ЛЕД производа, временом су постали озбиљан конкурент жаруљама са жарном нити које су многима познате.
Од 2005. године, индустрија је савладала производњу белих ЛЕД диода са светлосним током до 100 лм или више. Поред тога, научили смо како да направимо светлосне елементе са разним нијансама беле („топле“, „хладне“ и друге светлости).
Уређај и принцип формирања зрачења
Да бисте разумели како је ЛЕД уређен, прво је потребно узети у обзир неколико тачака у вези са његовим дизајном:
- основа ЛЕД елемента је полуводички кристал, који пролази струјом само у једном правцу;
- класични ЛЕД уређај претпоставља присуство изолационе подлоге;
- стаклени дио диоде поуздано штити кристал од спољашњих утицаја и истовремено је елемент који се распршује;
- На полеђини кућишта налазе се два контакта на која се напаја ЛЕД снага.
Да би се повећало време одзива уређаја за емитовање, простор између сочива за распршивање и самог кристала напуњен је провидним силиконским једињењем.
У структури неких ЛЕД-ова обезбеђена је посебна алуминијумска подлога која је основа уређаја и истовремено уклања вишак топлоте из ње.
Принцип рада ЛЕД-а лакше је разумети испитивањем полуводичког споја, који професионалци називају прелазом електрона-рупа. Његово име повезано је са различитом природом главних носача у пограничном слоју две структуре. У једном полуводичу постоји вишак електрона на граници контакта, а у материјалу који се налази поред њега налазе се вишак рупа. У процесу производње полуводичког споја, они продиру у суседни слој, формирајући потенцијалну баријеру која спречава њихову обрнуту пристраност.Директан напон на ЛЕД-у током његовог рада зависи од ширине прелаза.
Када се потенцијал дате поларности и вредност коју генерише извор истосмерне струје доведе до диоде, могуће је пребацити прелаз у жељеном правцу. То ће довести до његовог отварања и појаве супротног наелектрисања честица супротних наелектрисања. Када се сударају на границама прелаза, емитују се кванте светлосне енергије - фотони. У зависности од брзине понављања ових импулса, зрачење поприма одређену боју.
Шта одређује боју ЛЕД-а
У производњи ЛЕД-ова користе се разне врсте полуводичких материјала, чији избор одређује нијансу боје коју они емитују.
Способност разликовања боје је урођено својство људског ока, способно да сагледа њихове градације са великом тачношћу. Нераскидиво је повезана са таласном дужином квантног зрачења коју носе електромагнетни таласи одређене фреквенције. У овом случају, светлосни импулси формирају се на граници полуводичког прелаза ЛЕД-а.
Научивши својства различитих полуводича у раној фази своје студије, научници су идентификовали материјале као што је галијум-фосфид, као и тернарна једињења АлГаАс и ГаАсП. При њиховој употреби било је могуће добити црвено и жуто-зелено зрачење. Данас, у циљу добијања различитих комбинација боја, комбинације алуминијума са индијумом и галијумом (АллнГаП) или галијум индијум нитридом (ИнГаН) су сложеније структуре. Ови полуводичи су у стању да издрже значајне струје, што им омогућава да примају велику светлосну снагу.
Техника мешања боја
Савремене диодне траке и ЛЕД модуларни кластери могу да дају различите нијансе светлосног опсега. С обзиром да један прелаз формира једнобојно зрачење, биће потребан уређај са више чипова који ће створити вишебојни сјај. Овај сложен производ делује попут рачунарског монитора, на којем је могуће добити готово било коју нијансу (за то се користи посебан РГБ модул).
Користећи овај принцип формирања сенке, било је могуће добити бели сјај, на пример, широко коришћен у ЛЕД рефлекторима. Да бисте то учинили, све три изворне или основне боје су помешане у једнаким пропорцијама.
То је такође могуће добити комбинацијом диодних структура ултраљубичастог или плавог зрачења са жутим премазом фосфора.
Карактеристике израде ЛЕД диода
Да бисте разумели како се производе ЛЕД-ови, мораћете да се упознате са структуралним карактеристикама у смислу технологија које се користе у производњи. Стога, када се узму у обзир специфичности њихове производње, првенствено се узимају у обзир сљедеће тачке:
- специфична метода формирања боје зрачења (матрица или фосфор);
- за колико су волти ЛЕД диоде дизајниране и за коју струју могу да издрже;
- која технологија вам омогућава да добијете најбољи квалитет сјаја и да је јефтинија.
Израда чипова у матричном кругу коштаће произвођача више, што се исплаћује високим квалитетом зрачења. Недостаци фосфора укључују и слабо осветљење, као и не сасвим чисто зрачење у боји. Поред тога, имају мањи радни ресурс и често не успеју.
У производњи једноставних индикаторских диода са директним напоном од 2-4 Волта, њихов прелаз се израчунава за мале струје (до 50 мА). Да бисте креирали висококвалитетне уређаје за осветљење и склопове ЛЕД моста, биће потребни уређаји са великим индикаторима струје (до 1 Ампере). Ако су у једном модулу диоде повезане серијски, укупни напон у њиховим спојницама досеже 12, па чак и 24 волта.Код израде производа плус сваког ЛЕД-а је обележен на посебан начин (мали изрез је направљен на одговарајућој нози).
Обим и управљање луминисценцијом
Због различитих модификација, ЛЕД производи се широко користе у различитим областима:
- у производњи енергетских штедних лампи, на пример, у типичном лустеру, или у уобичајеном зидном зиду;
- за употребу као илуминаторе у широко распрострањеним минијатурним лампама, као и у већим структурама као што су "туристичке лампе за камповање";
- ако је потребно, декоративно осветљење просторија у облику дугих трака различитих боја.
Њихова употреба је последица степена отпорности уређаја на климатске факторе, процењене разредом заштите производа. Овисно о дизајну, користе се само у затвореном простору или могу радити на отвореним просторима (посебно као дизајн за паное или ЛЕД кишу).
Можете да контролишете ниво светлости у обичној лампи или лустеру на различите начине. За то се најчешће користе посебна електронска кола за модулацију амплитуде и других параметара светлосних импулса. Ради практичности рада са кућанском опремом, такав модул је направљен у облику типичне контролне табле.
