Светодиодные лампы, технические характеристики

Поискав в интернете информацию о технических характеристиках светодиодных ламп, не нашел описания всех характеристик, везде указаны только основные. В отличие от лампочек накаливания (которые простые, как 3 рубля), уже содержат электронные компоненты, импульсные стабилизаторы тока, конденсаторы, диодные выпрямители. В некоторых модификациях может быть установлен датчик движения и управление с пульта ДУ. То есть она стала электронным осветительным прибором, пригодным к ремонту.

Содержание

• 1. Основные параметры
• 2. 1. Световой поток
• 3. 2. Мощность потребления электроэнергии
• 4. 3. Цветовая температура света
• 5. 4. Тип цоколя
• 6. 5. Диапазон рабочих температур
• 7. 6. Коэффициент пульсаций
• 8. 7. Степень защиты
• 9.  8. Срок службы
• 10. 9. Напряжение питания
• 11. 10. Размеры корпуса

Основные параметры

Список основных параметров:

1. Световой поток;
2. Мощность потребления электроэнергии;
3. Цветовая температура света;
4. Тип цоколя;
5. Диапазон температур, при которых может работать;
6. Коэффициент пульсаций;
7. Степень защиты;
8. Срок службы;
9. Напряжение питания;
10. Размеры.

Конечно мало знать параметры, есть и другие тонкости. Поэтому следует прочитать мои рекомендации, как выбрать светодиодные лампы для дома.

1. Световой поток

Самое важная техническая  характеристика, это световой поток, который она излучает, измеряется в Люменах. В эпоху источников света с нитью накаливани значение светового потока практически не использовали, а измеряли мощностью потребления. В настоящее время светодиодный эквивалент в среднем потребляет в 10 раз меньше электроэнергии.

Раньше источники накаливания обеспечивали 12-14 Лм на Ватт, теперь эта величина составляет 80-190 Лм на Ватт. Эффективность зависит только от производителя, бывают:

• диоды неизвестного китайского производства, который дают 70-80 Лм на Вт;
• фирменные китайские, японские, европейские 110-120 Лм на Вт;
• сверхъяркие, чаще сделанные по технологии COB, которые дают 180-190 Лм на Вт.

Таблица соотношения светодиодных ламп и накаливания

2.

Мощность потребления электроэнергии

Энергопотребление складывается из потребления светодиодов и драйвера. На драйвер приходится 1-2 Вт. Если вы покупаете китайского производства или неизвестного отечественного производителя, то часто  леды могут использоваться очень плохие, обычно в 3-4 слабее брендовых.

Например,  на 60 дешёвых SMD 5730 потребляет столько же, сколько  20 штук этих же, только фирменных CREE, Osram, Samsung.

3. Цветовая температура света

Шкала цветовой температуры

..

Свет делится на 3 вида:

• белый, как обычный дневной свет;
• теплый белый, как свет от обычной накаливания;
• холодный белый, свет с голубоватым оттенком.

4. Тип цоколя

Самые распространённые это Е27 и Е14. Есть еще и другие, в основном для точечных светильников и рассчитанные на 12 Вольт, это GU4, GU5.3, GU10. В цоколях типа GU цифры обозначают расстояние между их контактами в миллиметрах, соответственно  GU10 имеет расстояние между контактам 10 мм.

Цоколи ламп для дома

Отдельную группу составляют G5, G13, G23, G24, которые используются в люминесцентных светильниках. В целях сокращения инвестиций на переоборудование освещения, в формате люминесцентных  выпускаются светодиодные. Для этого убирается пускорегулирующая начинка люминесцентного светильника, корпус остается прежним.

Перед покупкой  уточните заранее цоколь. Даже мне однажды удалось купить 10 штук с Е27, вместо Е14.

5. Диапазон рабочих температур

При покупке обратите внимание на рабочий диапазон температур. Если эксплуатация будет проходить при теплых  или холодных условиях, например, на улице при -35 градусов или в сауне, где плюс 90-100 градусов. То эти данные должны быть указаны в паспорте лампы, и тогда она будет гарантированно и безотказно работать в этих условиях.

6. Коэффициент пульсаций

Считаю, что это вторая по важности техническая характеристика. При эксплуатации обычных  этот параметр был всегда одинаков. Этот показатель большинство производителей не упоминают, потому что у дорогих лампочек с этим всё в порядке, а покупают обычно бюджетные. Всю важность и тонкости я описал в статье «почему светодиодная лампа мигает».

7. Степень защиты

Существует несколько степеней защиты от влажности, влаги, пыли. Она указана обычно на упаковке. Чтобы вам не разбираться в тонкостях маркировки, просто спросите у продавца. Несоответствие степени защиты и условий эксплуатации приведет к преждевременному выходу из строя.

 8. Срок службы

Срок службы современных бюджетных светодиодок  заявлен в 20 — 50 тысяч часов, и зависит от установленных LED комплектующих. Современными я считаю от SMD5630, предыдущие имеют худшие технические характеристики. Последние разработки японцев и европейских производителей позволят работать до 100.000 часов. Но это не означает, что лампа перестанет работать, она потеряет свою яркость, примерно, на 30-40%.

9. Напряжение питания

Информация на упаковке Навигатора

Напряжения питания  обычно составляет 12 и 220 Вольт. Если покупаете в зарубежном интернет магазине, например китайском, то обязательно укажите, какое напряжение вас интересует. Продавец видит, что вы из России, но зачастую они могут вам отправить  на напряжение 110 Вольт.

10. Размеры корпуса

Это не то, что характеристика, скорее примечание. Тут действует простое правило, чем  ярче светит, тем она должна быть больше. Сопоставить размеры, аналогичной обычной сотке (100 Вт), можно в статье «светодиодная лампа, аналог 100 Вт». Менее мощная  должна быть пропорционально меньше. Перед покупкой измерьте светильник, в котором стояли лампы накаливания, иначе многие возмущаются, что плафон съедает немалую часть света, или некрасиво торчит из него. Семь раз прикиньте, один раз купите. В 2015 году появились модели на 15 Вт, корпус которых по размерам как  на 7-8 Вт, написал производителям письмо, почему они не перегреваются. Производитель на письмо не ответил, может есть что скрывать, но у них упоминается об использовании керамики из Нитрида алюминия.

Характеристики цвета ламп освещения как источника света.

Температура цвета ламп.

Светотехнические изделия занимают самую многочисленную группу электроприборов в каждом помещении. Лампы являются наиважнейшим элементом быта и в условиях труда человека.  Для общего освещения в жилых и не жилых помещениях не рекомендуется сочитать различные разновидности ламп, так как это очень вредно для зрения. Не следует применять одновременно люминесцентные лампы дневного света и лампы накаливания.

К светотехническим характеристикам источников света относится цветовая температура или температура цвета. Это условная величина, описывающая цвет, излучаемый самой лампой, в сравнении с цветом абсолютно «черного тела», являющимся постоянной величиной. Измеряется эта характеристика в градусах Кельвина (сокращенно К). У ламп накаливания этот показатель близок к температуре накаливаемого тела. Зрение человека воспринимает свет ламп с разными цветовыми температурами по-разному, чем выше температура цвета, тем холоднее воспринимается излучаемый свет.

для стандартных ламп накаливания с мощностью от 40 до 100 Ватт, цветовая температура составляет 2700 — 2900К,

для галогенных ламп накаливания цветовая температура составляет 2900 — 3100К.

для люминесцентных ламп тепло-белый цвет при цветовой температуре 2700 – 3300К, белый нейтральный свет при температуре 3500 — 4500К, а холодно-белый (дневной) свет при 5000 — 6500К.

Постепенно нагреваемый идеальный излучатель (черное тело) испускает свет различной цветовой окраски в зависимости от температур. Цветовой температурой лампы является температура, до которой необходимо нагреть черное тело, чтобы тон испускаемого им света был примерно того же спектрального состава и цветовой окраски, что и свет заданного источника.

Нажмите на логотип производителя, чтобы посмотреть все его товары в каталоге.

Мощность светодиодных ламп — ДАРИОН

Добрый свет не может быть тусклым! Он должен быть ярким и экономичным. Да, экономичным! Таковы требования современной жизни. Поэтому поговорим о мощности светодиодных ламп.

Существует такая характеристика светодиодной лампы, как световой поток. Эта светотехническая характеристика показывает количество света, которое излучается лампой во всех направлениях и воспринимается человеческим глазом. Ее измеряют в люменах, и именно по этому показателю, указанному на упаковке, судят о мощности светодиодного источника света.

В первую очередь, светодиодные лампы привлекают низким потреблением мощности и высоким показателем светового потока – от 1 Вт до 40 Вт. Безусловно, в сравнении с обыкновенными лампами накаливания это позволяет существенно экономить электроэнергию. Даже самая маленькая светодиодная лампа мощностью 5 Вт способна эффективно осветить небольшую комнату, прихожую или лестничную площадку.

Самая мощная светодиодная лампа, предназначенная для освещения улиц и промышленных объектов, потребляет всего 120-160 Вт. Она способна создать уровень освещения, который аналогичен излучению ртутной лампы мощностью 400 Вт.

Перейти в раздел «Светодиодные лампы»

Если посчитать общие затраты – экономия выходит существенная! При этом светодиоды отличаются самым высоким сроком службы, что также повышает удобство и экономичность эксплуатации подобных светильников.

Как определить мощность LED лампы

Мощность – один из главных критериев выбора светодиодных ламп для организации качественного освещения помещения или определенной зоны. Промышленность выпускает LEDлампы общего назначения различной мощности: от 3 до 15 Ватт, а также лампы промышленного назначения мощностью до 100 Ватт.

По яркости свечения лампы общего назначения мощностью 3, 5, 8, 10, 12 Ватт приблизительно соответствуют люминисцентным аналогам мощностью 5, 8, 12, 16 и 25 Ватт, а также обычным лампам накаливания мощностью 25, 40, 60, 75 и 100 Ватт. Так, например, для получения яркости свечения как от люминисцентной лампы в 25 Ватт, следует выбрать LEDлампу мощностью 12 Ватт. Некоторые специалисты советуют для получения значения мощности светодиодной лампы делить мощность аналогичной по свечению лампы накаливания на 6.

Если в обычной люстре патрон рассчитан на лампы мощностью до 150 Ватт, а вся люстра может потреблять не более чем 550 Ватт, в случае со светодиодными лампами не стоит и беспокоиться о возможности возникновения в сети перенагрузки. Их общая мощность минимальна и практически не сказывается на работе электросетей.

Страна доброго света ДАРИОН представляет эффективные и экономичные светодиодные лампы разной мощности. Наши добрые сотрудники помогут рассчитать нужную мощность устройства, чтобы обеспечить гармоничный и разнообразный интерьер в вашем доме. В наших силах обеспечить вас лампами и комплектующими, необходимыми для выполнения любых дизайнерских решений, будь то отраженное освещение, художественная подсветка или же световые панели.

Не ограничивайте свои желания, а наши добрые сотрудники помогут им стать реальностью.

Характеристики светодиодов, принцип работы, маркировка, монтаж

Сравнительно недавно в нашу повседневную жизнь вошли светодиоды. И не просто вошли – ворвались. Причем нагло и уверенно. И популярность их растет с каждым днем, что неудивительно. Ведь на сегодняшний день нет более экономичного и компактного источника света. К тому же цветовая палитра получаемого освещения очень разнообразна, что позволяет воплотить в жизнь любую фантазию дизайнера или домашнего мастера. Различные помещения могут быть оформлены так, что захватывает дух. Но мало продумать эксклюзивное освещение. Нужно еще понимать, каким образом воплотить его в жизнь. А это невозможно, не зная характеристики светодиодов. Сегодня мы и будем разбираться в их маркировках, размерах и областях применения.

Разнообразие индикаторных светодиодов – форма может быть любой

Читайте в статье

Принцип работы и конструктивные особенности светодиодов

Первые подобные элементы не предназначались для освещения помещений. Их световой поток был настолько слаб, что использовали их только для индикации. Однако инженеры правильно оценили потенциал, вложив в это изобретение массу времени и сил. И результат не заставил себя долго ждать – светодиоды стали развиваться настолько стремительно, что удивили и самих создателей. И вот уже наряду с обычными индикаторами на прилавках можно найти и сверхъяркие светодиоды, характеристики которых превосходят предшественников в разы, даже таких, как галогеновые лампы. А ведь они считались самыми яркими источниками света. Так как же работает подобный кристалл?

Принцип его работы основан на движении отрицательных и положительных частиц, которые под воздействием напряжения перемещаются, создавая световое излучение. Но вряд ли уважаемому читателю захочется вникать во все научные термины, а значит, будем объяснять все понятным простому обывателю языком.

Приблизительный принцип работы светодиода схематически

Конструкция такого светового элемента имеет 3 основные части:

• Катод. В индикаторных диодах со слабым свечением он прекрасно виден. Катод имеет форму флажка;
• Анод. Это тонкий ровный провод;
• Корпус, состоящий из прочной прозрачной или цветной эпоксидной смолы.

Этот небольшой ликбез необходим. Ведь если при сборке схемы на анод подать «минус» а на катод «плюс», то никакого свечения получить не удастся. Если говорить о внешнем виде индикаторных диодов, то анод, требующий подачи положительного заряда, всегда можно определить по более длинной ножке.

Можно увидеть, что у светодиода одна ножка длиннее

Какие виды светодиодов можно встретить на прилавках

Такие световые элементы могут отличаться по множеству признаков, но все же виды их классифицируют по конструктивным особенностям. Их можно отличить по маркировке, в которой указываются следующие обозначения:

• DIP – это как раз индикаторный светодиод с небольшой силой светового потока. Корпус его состоит из эпоксидной смолы и имеет форму цилиндра с выпуклым или впалым верхом, играющим роль линзы. Внутри может быть 1, 2 или 3 кристалла разных цветов. В таком случае и ножек выводов будет больше – 2, 3 и 4 соответственно. Его прямым потомком стал диод «пиранья», который имел повышенную светоотдачу, однако он сильно нагревался и имел большой размер, а потому его производство прекратилось;
• SMD – это уже современные элементы, о которых сегодня мы расскажем подробно. Они имеют малые размеры, но яркость их значительно выше, чем у предшественников. Они используются для осветительных приборов, таких как лампы и светодиодные ленты;
• COB – одно из последних достижений в этой области. Представляет собой пластину, в которой находится множество кристаллов. Такие элементы имеют ровный и яркий свет и используются, помимо простых ламп, в прожекторах;
• «Cree» — сверхъяркие компоненты, которые производит одноименная фирма, не передающая технологию и право изготовления никому. Фонари на таких элементах могут светить на расстояние даже в 2 км.

Светодиоды «Cree» — они очень маленькие

Теперь, поняв какие бывают светодиоды, можно перейти к разбору их положительных и отрицательных качеств.

Есть ли минусы у осветительных светодиодов?

О положительных сторонах таких элементов можно говорить очень долго. Мы постараемся слишком не нагружать уважаемого читателя большим объемом информации, описав все наиболее кратко.

Осветительные приборы на таких элементах очень экономичны – вся потребляемая электроэнергия преобразовывается в световую (нагрева практически нет), что и позволяет повысить их коэффициент полезного действия почти до 100% (для сравнения, КПД лампы накаливания всего 5-15%). Срок их службы обычно около 50000 часов, что может составить от 6 до 10 лет, что создает дополнительную экономию бюджета на приобретении осветительных приборов. Да и отсутствие нити накала вкупе с прочным корпусом создает дополнительную защиту от вибрации.

Многоцветные светодиодные ленты сейчас очень востребованы

Большим преимуществом является пожарная безопасность. Подобные LED-лампы работают при помощи драйверов, которые понижают напряжение, подаваемое на светодиоды. Так же драйвер регулирует и напряжение, не позволяя резкому скачку вывести из строя элементы или создать ситуацию, при которой они могут взорваться.

Что же касается недостатков, то они совсем незначительны. Конечно, раньше стоимость таких осветительных приборов была довольно высока. Но сейчас, если сравнивать цены на светодиодные лампы и стоимость КЛЛ, то они практически сравнялись. Многие считают недостатком то, что светодиодную ленту необходимо подключать через блок питания. Однако, как выяснилось, это скорее достоинство, обеспечивающее безопасность.

Удивительное оформление праздника при помощи светодиодов

Основные характеристики LED-элементов

Как и в любом оборудовании характеристики играют очень важную роль при выборе и приобретении. Сейчас мы рассмотрим основные параметры, на которые следует обратить внимание.

Ток потребления и его параметр у светодиода

Ток светодиодов зависит от их типоразмера, а иногда даже от цвета. Обычно этот параметр имеет значение 0,02 А. Если же в одном корпусе вмонтировано 4 кристалла, то и ток возрастает соответственно, и будет равен 0,08 А.

Полезная информация! Увеличение силы тока способствует быстрому старению элемента. Именно для того, чтобы стабилизировать этот показатель, в современных бытовых LED-лампах и встроен драйвер. При подключении светодиодных лент для этой цели используется блок питания или контроллер.

Лампа ближнего света автомобиля на светодиодах

При самостоятельном монтаже схемы к каждому светодиоду монтируется резистор, который ограничивает величину тока, тем самым защищая его от быстрого выхода из строя.

Номинальное напряжение световых диодов

Как такового понятия напряжения для таких элементов не существует. Лучше воспользоваться другим термином –падение напряжения на светодиоде. Это означает показатель, насколько меньше стало напряжение при прохождении через элемент. Есть усредненные значения этого показателя, которые зависят напрямую от цвета свечения. При синем, зеленом и белом цвете это 3 В, а вот для желтого и красного – 1,8-2,4 В.

При смешении разных цветов светодиодов рождается белый

Показатели значения сопротивления

В целом знать значение сопротивления светодиода не требуется – эта информация ничего не даст. Ведь если он подключен правильно, то оно незначительно, если же нет, то полное. Интересен факт, что сам по себе этот показатель у подобных элементов является динамическим. Это значит, что если добавить напряжения, то сопротивление начнет падать и наоборот.

Мощность светодиодных ламп, их световой потока и его угол свечения

Угол свечения LED-элементов может быть разным. Обычно он варьируется от 20 до 1200. Вообще их основной световой поток более интенсивен в центре, а ближе к краям рассеивается. За счет этого и достигается большая освещенность при меньшей мощности. Если сравнить потребляемую мощность LED и обычной лампы накаливания, то можно увидеть следующую картину.

Вот такими тусклыми были первые светодиоды

В целом получается, что LED-элементы в 8 раз ярче «лампочек Ильича» при той же потребляемой мощности, или же при одной и той же силе светового потока светодиоды потребляют энергии в 8 раз меньше ламп накаливания.

Цветовая температура подобных компонентов

Гамма цветовых температур подобных элементов достаточно обширна. Для того, чтобы уважаемому читателю было более понятен диапазон, предлагаем ознакомиться с данными в форме таблицы.

Цветовая гамма светодиодов довольно обширна

Наиболее распространенные размеры кристаллов

Размеры чипа измеряются в величине, обозначаемой «mill». Если говорить о привычной нам величине измерения, то 1 mill = 0,0254 мм. Наиболее распространенные размеры, это 24×24, 24×40, 35×35 и 40×40 mill. Для примера кристалл, размером 40×40 mill равен 1,143 х 1,143 мм, а его потребляемая мощность – 1 Вт.

Но наиболее интересно сейчас узнать, что же собой представляют SMD-элементы и какими свойствами они обладают.

В этом светодиоде содержится 50 кристаллов

Характеристики SMDLED, их маркировки и области применения

Такие светодиоды в наше время используются повсеместно. Это не только бытовые и производственные помещения, но и автомобильная промышленность, различная цветомузыка и рекламные щиты. Если посмотреть на любой SMD-компонент, с первого взгляда непонятно, как одинтип отличить от другого. На самом деле это не сложно.

Глядя на маркировку такого светодиода можно сразу узнать его типоразмер, а зная их характеристики несложно высчитать и мощность, к примеру, световой полосы, на которой они установлены. Рассмотрим наиболее распространенные элементы, встречающиеся на российских прилавках.

Ассортимент SMD-светодиодов – это лишь их малая часть

Параметры 2835SMDLED

Для начала необходимо понять, как определить размер по маркировке светодиодов. Все очень просто, если указаны цифры 2835, значит, размер элемента составит 2,8×3.,5мм. Характеристики светодиода 2835 неплохи. Светоотдача такого светового диода составляет 20-24 Люмен, а площадь излучения можно отнести к увеличенной. Интересен и показатель деградации. При 3000 часах работы при температуре в 2400 К такой элемент теряет всего 5% силы светового потока.

Полезно знать! Технические характеристики SMD 2835 позволяют его использование практически во всех областях, где необходимо освещение.

Вот она, лента со светодиодами 2835

Характеристики светодиода 5050

Этот элемент имеет более крупные габариты. Однако это не означает, что его световой поток более сильный, нежели у предыдущего варианта. В его корпусе объединены 3 кристалла, аналогичных SMD 3528 (не стоит его путать с 2835 – они совершенно разные). К примеру, если светоотдача 2835 равна 20-24 Лм, то у 3528 этот показатель всего 6-8 Лм. Но, вернемся к SMD 5050. Его мощность составляет 0,2 Вт, а сила светового потока – 16-18 Лм.

А вот светодиод 5050 чаще используется для таких лампочек

Характеристики светодиодов SMD 5730

Это уже элемент, имеющий более хорошие показатели. Он намного ярче предыдущих, но и потребление его выше. По маркировке понятно, что его размеры – 5.7×3мм. Сила светового потока равна 50Лм при потребляемой мощности 0.6Вт. Сейчас появилось новое поколение таких светодиодов, мощность которых составляет 1Вт. Их маркировка уже выглядит как SMD5730-1.

Максимальная рабочая температура этих элементов 1200 К. При работе в такой температуре в течение 3000 часов деградация элемента составит лишь 1%.

Светодиод 5730 мощнее предыдущих элементов

Новое слово в линейке SMDLED – элементы «Cree»

Эти светодиоды совершенно отличны от моделей, которые нами сегодня рассматривались и превосходят их по многим параметрам. В их линейке несколько модельных рядов, среди которых можно отметить сверхъяркие светодиоды на 3 вольта XQ-E HighIntensity, имеющие достаточно малые размеры – 1,6×1,6 мм. Угол свечения составляет 100-1500, а сила светового потока – 330 Лм. При этом светодиод содержит лишь один кристалл.

Самым маленьким из «Cree» второго поколения, названные производителем «High-Brightness» — это светодиод XHP35, характеристики которого просто поражают. При размерах 3,45×3,45 мм и необходимом напряжении 11-12 В этот элемент вырабатывает силу светового потока свыше 1000 Лм.

О мощности светодиода «Cree» уже ходят легенды

Действительно, характеристики светодиодов «Cree» впечатляют. Компания устанавливает эти элементы на различное оборудование, включая и прожектора на парковках и осветительные приборы на стенах зданий и сооружений. Но интересно и то, что характеристики светодиодов для фонариков ненамного уступают тем, что устанавливаются на уличное освещение.

Как можно проверить световой диод мультиметром

Это сделать несложно. В любом мультиметре есть свой источник питания, который и поможет при проверке. Необходимо выставить переключатель на лицевой панели в положение прозвонки. При этом, если прикоснуться одним щупом к другому должен раздаться звуковой сигнал.

Далее прикасаемся щупами к ножкам диода. Если он не засветился, нужно поменять полярность. Если же и в этом случае ничего не произошло, значит элемент неисправен.

Проверить светодиод мультиметром достаточно легко

Маркируются ли светодиоды по цвету?

Маркировка Российских светодиодов достаточно сложна. Для примера приведем лишь небольшую часть таблицы цветовой маркировки.

Зарубежные элементы маркируются по-разному, в зависимости от страны производителя и фирмы.

Часто маркировка на светодиодной ленте расшифровывается

Буквенная маркировка светодиодной ленты

Светодиодная лента сегодня является действительно мультифункциональной. Ведь она используется не только для подсветки потолков, но и как основное освещение, и как скрытая подсветка рабочей зоны. Да и в качестве ходовых огней она подходит прекрасно.

В маркировке светодиодной ленты присутствуют как буквенные, так и цифровые обозначения. Сейчас разберем на примере, как это расшифровать. Возьмем обычную маркировку –LED-CW-SMD-5050/60 IP68. Первые буквы обозначают источник света, вторые – цвет, в нашем случае белый. Далее идет тип светодиодов и их цифровая маркировка/количество на один метр. И последняя запись после пробела – это класс защиты. Наверняка, если уважаемый читатель заинтересовался световыми диодами, то он немного знаком с маркировками класса безопасности электроприборов. Здесь он идентичен.

При помощи светодиодов возможно любую комнату сделать удивительной

Для чего можно самостоятельно использовать световые диоды

На самом деле из светодиодов можно сделать множество полезных устройств. Здесь все зависит от навыков начинающего мастера радиоэлектроники и его фантазии. Рассмотрим простейшие варианты некоторых приборов, которые под силу сделать своими руками даже не имея никаких навыков.

Стабилизирующее устройство питания для светодиодов

Понятно, что без стабилизатора работать LED-элементы не могут, а значит, нужно его или купить, или смонтировать собственноручно. Самым простым вариантом будет использовать блок питания от сломанного компьютера. Если же это не подходит, то неплоха и гирлянда для елки китайского производства. Ее контроллер позволит вполне сносно обеспечить питанием 15-20 элементов небольшой мощности.

Такой стабилизатор для светодиодов можно заказать в интернете

Дневные ходовые огни автомобиля

Изготовить ДХО? Нет ничего проще. Используем влагозащищенную (IP66 или выше) ленту. Она проклеивается снизу фары или в удобных местах по переднему бамперу. Припаянные к ней провода заводятся в решетку радиатора. Далее следует подключение, согласно схеме автомобиля, к зажиганию. Места спайки лучше всего обработать силиконовым герметиком – это убережет от окисления.

Мигающая реклама на фасаде магазина

Известно, что мигающая реклама привлекает лучше статичной. Здесь все зависит от пожеланий мастера – как засверлить отверстия в щите и расположить светодиоды. А вот с их соединением придется потрудиться. Как рассчитать сопротивление светодиодов, мы рассмотрим чуть ниже, а вот с распайкой будем разбираться сейчас.

Пример самодельной рекламы из светодиодов

Если мы берем в качестве стабилизатора блок от китайской гирлянды, то первым делом нужно посмотреть, какова его мощность и выходное напряжение, а уже исходя из этого, рассчитываем, количество элементов и схему их спайки. Ее лучше зарисовать на бумаге, чтобы не запутаться.

Светомузыка для праздничного настроения

Для нее понадобится специальное устройство, которое и будет подавать импульсы, исходя из такта музыки. Если нет знаний в области радиоэлектроники, то самому его сделать не удастся, придется приобретать. А в остальном все аналогично предыдущему варианту.

Отвертка-индикатор на LED-элементах

Такое устройство потребует некоторых дополнительных деталей, но в итоге его можно будет сделать без особых усилий. Для тех, у кого ее нет, можем предложить схему, для сборки которой потребуется световой диод, емкостное сопротивление, ограничивающее ток и обычный диод VD1 1N4001, который защитит от обратной полуволны.

Схема индикаторной отвертки на светодиодах

Каким образом подключаются светодиоды: некоторые схемы

Основное правило при подключении, это наличие сопротивления. Его задача – не дать, при скачке напряжения, увеличенной силе тока спалить световой диод. Но его необходимо правильно высчитать. Сейчас попробуем понять, как это сделать.

Рассчитываем номинал сопротивления для светодиода

Для правильного расчета сопротивления для светодиода нам понадобится следующая формула:

R=(Uпит-Uпад)/I, где R – необходимое нам сопротивление; Uпит – входное напряжение; Uпад – номинальное напряжение светодиода и I – ток светодиода. Однако стоит помнить, что характеристики светодиода 3 Вт одного производителя могут не совпасть с параметрами идентичного, но изготовленного другой фирмой.

Прожектор на светодиодах с датчиком движения – удобно и экономично

Если же нет желания производить самостоятельно все вычисления, можно воспользоваться онлайн-калькулятором.

Полезно знать! Если производится подключение через блок питания от смартфона или телефона, наличия сопротивлений не требуется.

Подключение светодиода к сети 220 В: схемы и правила

Здесь необходим обычный диод перед источником света. Это значит, что можно, высчитав необходимое количество светодиодов и соединив их последовательно, включить в цепь перед первым из них диод VD1 1N4001. Этого будет вполне достаточно, чтобы избежать обратного пробоя. Однако о сопротивлениях перед каждым из светодиодов забывать нельзя.

Прекрасные ночники на светодиодах для дома

Статья по теме:

Светодиодные настольные лампы для рабочего стола.  Как правильно подобрать прибор, какой интенсивности требуется освещение, где его установить, обзор оригинальных моделей  – об этом и многом другом в специальном материале.

Параллельное и последовательное подключение – в чем разница

Последовательное подключение применяется для компенсации высокого напряжения. Иными словами, если у нас 2 лампы на 127 В, а напряжение в сети 220, мы можем соединить их последовательно, и они будут прекрасно работать. Если же их соединить в параллель, то они просто взорвутся.

На схеме это выглядит так. При последовательном подключении светодиодов анод одного из них соединен с катодом другого. Такая цепь продолжается до тех пор, пока суммарное напряжение светодиодов не совпадет или не приблизится вплотную к напряжению сети.

При параллельном соединении все аноды соединяются между собой, как и катоды.

Статья по теме:

Схема подключения светодиодной ленты к сети 220в.  В статье подробно рассмотрим плюсы и минусы светодиодов, области их применения. Как правильно выбрать ленты, их виды и средняя стоимость. А также секреты монтажа своими руками.

Как подключить светодиоды к 12 В

Здесь принципиальных различий с подключением светодиодов к сети в 220 В нет. Разница лишь в количестве элементов и расчетах их сопротивлений. Но 12 В все же безопаснее. А значит, если у начинающего мастера нет опыта в подобных делах, лучше потренироваться на подключении светодиодов на 12 В.

Светодиоды на 12 В, как и лента, питаются через такой блок-стабилизатор

Статья по теме:

Из данной публикации Вы узнаете про блок питания 12 В для светодиодной ленты: необходим ли он, для чего служит и как его выбрать, его положительные и отрицательные качества, как рассчитать подобное устройство, как сделать своими руками.

Подведем итоги

Рост популярности светодиодов,несомненно, приведет к тому, что через какое-то время человечество и вовсе откажется от использования люминесцентных и ламп накаливания. Ведь это действительно самый экономичный и безопасный вид освещения. Будем надеяться, что инженеры не остановятся на достигнутом и, возможно, скоро мы увидим новый светодиод, который превзойдет даже продукцию «Cree».

Надеемся, что уважаемый читатель нашел в нашей статье то, что искал. Если у Вас возникли вопросы, наша команда с радостью на них ответит в обсуждениях ниже. А напоследок короткое видео, которое сможет Вас заинтересовать.

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? Поддержите нас и поделитесь с друзьями

Светодиодные светильники. Мощность и световой поток

Длительное применение светильников с лампами накаливания не прошло бесследно. Появились некоторые стереотипы, мешающие правильному выбору светодиодных светильников.

В лампах накаливания была прямая и однозначная связь — больше мощность — больше света. Это связано с тем, что эффективность ламп накаливания (количество люмен на ватт) практически постоянна и почти не от чего не зависит. В светодиодах дело обстоит сложнее. Эффективность светодиодов зависит от многих факторов, кроме того достаточно часто производители светодиодов выпускают всё новые серии своих изделий с постоянно возрастающей световой эффективностью. Это, видимо, будет продолжаться ещё долго, пока не будет достигнут предел возможного КПД. Для белого света 100 % КПД — это примерно 350 Лм / Вт.

В связи с этим достаточно часто можно встретить светодиодный светильник большей мощности, но дающий меньший световой поток или наоборот — светильник меньшей мощности, дающий больший световой поток. Например, вовсе не обязательно светодиодный светильник мощностью 50 Вт будет давать больше света, чем светильник 40 или 30 Вт. Кроме того светодиодные светильники теплого свечения дают на треть меньше света, чем светильники холодного свечения той же мощности.

Традиционный подход приводит к тому, что светодиодные светильники выбирают по их мощности, имея в виду стереотип — «больше мощность — больше света».  Светодиодные светильники необходимо выбирать в первую очередь по световому потоку и светораспределению (КСС). Потребляемая мощность — как параметр светодиодного светильника — величина обманчивая.

Учитывая стереотипность мышления потребителя, было бы, наверное, правильным в наименовании светодиодного светильника указывать не его потребляемую мощность, а мощность соответствующей ему по количеству света лампы накаливания. Например, выражение «светодиодный светильник, заменяющий 100 ваттную лампу накаливания по свету» — понятно большему числу потребителей, чем выражение — «светодиодный светильник, дающий 1400 Лм». Основной характеристикой светодиодной лампы, например, де-факто считают мощность соответствующей по свету лампы накаливания.

Светильники, собранные на светодиодах с меньшей световой отдачей, например 70 Лм / Вт, дающие 1400 Лм, будут потреблять 20 Вт, а светильники, собранные на более современных светодиодах со световой отдачей 140 Лм / Вт будут потреблять всего 10 Вт, давая тот же световой поток (!). В этом примере светильник меньшей мощности значительно лучше светильника большей мощности.

Практически все производители светодиодов пошли по пути уменьшения мощности новых серий светодиодов (с большей световой отдачей) при сохранении излучаемого ими светового потока. Для производителей светильников это правильная идея — при замене светодиодов не нужно менять конструкцию светильника, при том же количестве светодиодов будет тот же световой поток. Светотехнические характеристики светильников не изменяются, однако общая потребляемая мощность при этом уменьшается. С точки зрения экономии электроэнергии всё очень хорошо, но для потребителя принять решение о применении светильника меньшей мощности очень часто мешает стереотип — «меньше мощность — меньше света».

При выборе светодиодного светильника необходимо в первую очередь обращать внимание на количество вырабатываемого им света, а не на потребляемую им мощность!

Цветовая температура светодиодных ламп и светильников

Цветовая температура — важнейшая характеристика светодиодных электроизделий. Именно он нее зависит то, насколько комфортно вы будете ощущать себя в интерьере, освещаемом светодиодными лампами, лентами или светильниками.

Цветовая температура измеряется в градусах по шкале Кельвина (К). По европейским нормам все источники света по цветности разделены на три группы:

• теплый белый (Тц = ниже 3500 K)
• нейтральный белый или дневной (Тц = 3500-5300 K)
• холодный белый (Тц = выше 5300 K)

Цветовая температура привычной лампы накаливания — примерно 2 800 К, поэтому тепло-белый свет свечения светодиодных ламп наиболее привычен глазу (от 2700 до 3500К).

Для большинства видов работ и помещений рекомендуются «нейтральные» источники света (Тцв = 4000 — 4500 К). Если говорить о влиянии цветовой температуры на человека, то теплый свет расслабляет и создает атмосферу уюта, а более холодные тона помогают организму концентрироваться и настраивают на рабочий лад.

Освещение рабочих мест

На рабочем месте цветовая температура должна быть максимально близка к цвету естественного освещения. Если при белом свете (дневном освещении) и длительной работе человека принять его выработку за 100%, то при желтом свете она составит лишь 93%, при зеленом 92%, при голубом 78%, при красном и оранжевом 76%. Т.е. на рабочем месте дневной свет будет более полезным (примерно 4000 — 4500 К). 

Для чтения же полезен более холодный белый свет (но только до 6500 К):

Цветовая температура в разных комнатах дома

Хотя наши глаза на протяжении многих лет привыкли к мягкой белой цветовой температуре лампы накаливания, это не означает, что они обязательно являются самым лучшим вариантом для освещения всего дома. Например, из-за их теплой цветовой температуры, эти мягкие белые огни часто тянут теплые цвета из комнаты (предметы красного, оранжевого цвета), изменяют контрасты во всем пространстве. Вот несколько советов о том, как наиболее эффективно осветить разные комнаты в вашем доме:

Мягкий белый / теплый белый (2700-3500К):

Лучше всего подходит для спален и гостиных, создавая традиционно теплое и уютное ощущение в этих комнатах. Также мягкий свет хорош для освещения обеденного стола

Ярко-белая / холодная белизна (5300 — 6500 К):

Лучше всего подходит в кухнях, ванных комнатах или гараже, подбадривая вас, создавая более энергичное настроение.

Дневной свет (4000 — 5000 К):

Лучше всего подходит в ванных комнатах, кухнях и подвалах; идеален для чтения, для работы со сложными проектами, или для нанесения макияжа — обеспечивает наибольший контраст между цветами. 

Есть еще один момент: цветовая температура вашего источника света влияет на восприятие различных цветов в вашем интерьере.

Похожие статьи:

Как связаны яркость и цветовая температура света в его восприятии

Типы и размеры цоколей ламп

Типы колб светодиодных ламп

Как определить необходимую мощность светодиодной лампы

Назад

Как выбрать светодиодные лампы для дома?

Здравствуйте, дорогие читатели! Тема этой статьи для многих сейчас актуальна, светодиодные лампы приобретают все большую популярность, их преимущества очевидны – это энергоэффективность и долговечность, ведь по заявлениям производителей они могут служить более 20 лет! Но, хотя первые светодиоды появились довольно давно (в 1927 г. ), этот тип освещения еще нельзя назвать достаточно исследованным и самым лучшим. О вреде светодиодных ламп я писала в предыдущей статье. Главная проблема, которая вызывает особые опасения у ученых и офтальмологов, связана с наличием в излучении светодиодов большой интенсивности синего спектра. Но цены на светодиоды неуклонно идут вниз, что не может не радовать. Вместе с тем, светодиоды постепенно совершенствуются, и некоторые производители добиваются более надежной и безопасной работы своих продуктов за последние несколько лет. Поэтому у многих возникает вопрос: как выбрать светодиодные лампы для дома, чтобы эти лампы действительно проработали долго и не наносили вред здоровью? Чтобы выбрать необходимую и качественную светодиодную лампу, надо рассмотреть некоторые моменты.

Как выбрать светодиодные лампы для дома. На что обратить внимание

Световой поток

Конечно, большим плюсом светодиодных ламп является низкое энергопотребление и при этом большой световой поток. Однако покупая светодиодную лампу, надо забыть о привычной характеристике ламп накаливания — Ваттах. Яркость или, более правильно, световой поток светодиодов, определяется немного по-другому.

Вопреки общепринятому мнению, мощность не является показателем светового потока, она характеризует количество потребляемой энергии. В лампах накаливания есть прямая зависимость между световым потоком и потребляемой энергией, однако в светодиодах такой прямой зависимости нет.

Светодиодные лампы характеризуются световым потоком, измеряемым в люменах (лм), и именно на это число надо обращать внимание при покупке светодиодных ламп. Вот таблица, показывающая зависимость между световым потоком и энергопотреблением лампочки накаливания и светодиодной лампы.

Значения в таблице являются приблизительными. Они могут отличаться для разных производителей. Однако, несмотря на большой световой поток, которые обеспечивают светодиодные лампы, надо понимать, что заменить естественное освещение они не могут, и что яркий солнечный свет особенно важен для формирования детской зрительной системы.

Цветовая температура и спектр излучения

Для определения цвета освещения используется понятие цветовая температура, которая измеряется в градусах Кельвина. Чем меньше число, тем теплее (желтее) свет. Обычная лампа накаливания имеет цветовую температуру 2 700 – 3 500K. Холодный белый свет имеет температуру 5500 – 6500К.

Лампы накаливания обеспечивают теплый желтоватый свет, приятный для глаз. Он наиболее оптимален в вечернее время, поскольку в меньшей степени подавляет выработку мелатонина. Однако в последнее время светодиодные лампы также появились в теплых оттенках. Сейчас их можно приобрести в широком диапазоне цветов, который получают при помощи сочетания светодиодов разных цвета (RGB-LED), но при этом стоимость лампы становится выше по сравнению со светодиодной лампой, в которой белый свет получается при помощи покрытия синего светодиода люминофором.

Если посмотреть на рисунок, на котором представлены типичные характеристики естественного освещения, лампы накаливания и светодиодных ламп, то видно, что даже в светодиодной лампе с теплым светом присутствует синий спектр, поэтому подобные лампы все же не рекомендуется устанавливать в спальнях, детских комнатах, там, где человек присутствует в темное время суток. Светодиодные лампы больше подходят для рабочих помещений и кабинетов.

Синий спектр в светлое время суток повышает внимание, скорость реакции и настроение, однако ночью он действует в большей степени отрицательно на организм человека. Дети, как утверждают некоторые специалисты, более чувствительны к синему спектру, поскольку их незрелые хрусталики не в состоянии блокировать синий свет.

Вообще найти информацию о спектре излучения лампы довольно сложно. Производители зачастую не предоставляют подобную информацию. Однако существуют лампы, в которых специально фильтруется синий спектр. Такие лампы, как утверждают производители, можно устанавливать в спальнях.

Индекс цветопередачи (CRI)

Индекс цветопередачи показывает насколько в свете лампы видны другие цвета, он изменяется от 0 до 100. Чем выше значение, тем лучше цветопередача. Некоторые лампы накаливания имеют CRI около 97-99. Но для человека комфортна цветопередача хотя бы более 80, и светодиодные лампы вполне могут ее обеспечить, они обладают CRI от 80 и выше.

Управление яркостью

Существуют лампы, которые позволяют регулировать яркость, но, конечно, стоимость таких ламп выше. Причем есть лампы, которые совместимы с системами, разработанными для ламп накаливания, но это необходимо уточнять специально.

Угол направленности светового потока

Светодиодные лампы хороши для точечного освещения. В основном они обладают небольшим углом направленности около 120 градусов.

Дизайн

При выборе лампы надо обращать внимание на цоколь. Цоколь должен быть хорошо закреплен, и не должен шататься. Маркировка цоколя должна совпадать с маркировкой патрона. Мощные светодиодные лампы имеют большой радиатор. Хорошие радиаторы изготавливаются из керамики, графита и алюминия и часто закрываются термопластиком, при этом они не должны быть наборными. По европейским нормам радиатор может греться в пределах +50 +70°С.

Срок службы

Обычно срок службы производители указывают 20 000 – 50 000 часов, но это в идеале, который на практике не будет достижим. На практике лампа прослужит гораздо меньше, все зависит от качества исходных компонентов и их сборки. Низкокачественные китайские лампы могут выйти из строя через несколько месяцев. Чтобы как-то рассчитать срок службы лампы в помещениях, в которых часто включают свет, можно использовать заявленное производителем число включений. Если производителем заявлено 20 000 включений, то тогда, если свет включается по 10 раз каждый день, срок службы лампы составит около 5 лет.

Пульсация

Хорошие светодиодные лампы не должны пульсировать. Но при недостаточном качестве сборки светодиоды могут выдавать пульсирующий свет, который не заметен человеческому глазу, но который влияет на состояние нервной системы и утомляемость. Проверить наличие пульсации можно при помощи фотокамеры мобильного телефона. Если навести камеру на пульсирующую лампу, то это будет заметно на экране, изображение будет мигать.

Стоимость и производитель

Производитель должен быть явно указан на упаковке. Наиболее популярные бренды это OSRAM, PAULMAN, BIOLEDEX, PHILIPS. Светодиодные лампы пока что являются довольно дорогим удовольствием. Качественные лампы не могут стоить дешево.

Прежде чем покупать светодиодную лампу, стоит взвесить все «за» и «против», оценить, насколько будет безопасно их использование в том или ином месте. Несомненно, этот тип освещения очень перспективный, но на данный момент пока в нем есть существенные недостатки.

Читайте также статьи:

Автор: Анастасия Литвинова

(Просмотрели139 924 | Посмотрели сегодня 1 )

Онлайн-кампус микроскопии ZEISS | Светодиоды

Введение

Среди наиболее многообещающих новых технологий освещения в оптической микроскопии — светоизлучающий диод ( LED ). Эти универсальные полупроводниковые устройства обладают всеми желательными характеристиками, которых лишены лампы накаливания (галогенные вольфрамовые) и дуговые лампы, и теперь они достаточно эффективны, чтобы питаться от низковольтных батарей или относительно недорогих переключаемых источников питания. Разнообразный спектральный выход, обеспечиваемый светодиодами, позволяет выбрать индивидуальный диодный источник света для обеспечения оптимальной полосы длин волн возбуждения для флуорофоров, охватывающих ультрафиолетовую, видимую и ближнюю инфракрасную области.Кроме того, новые мощные светодиоды генерируют достаточную интенсивность, чтобы обеспечить полезный источник освещения для широкого спектра приложений флуоресцентной микроскопии (см. Таблицу 1), включая исследование фиксированных клеток и тканей, а также визуализацию живых клеток в сочетании с Frster. методы резонансной передачи энергии ( FRET ) и измерения срока службы ( FLIM ). Полная ширина на полувысоте ( FWHM ; полоса пропускания) типичного квазимонохроматического светодиода варьируется от 20 до 70 нанометров (см. рисунок 1), что аналогично по размеру ширине полосы возбуждения многих синтетических флуорофоров и флуоресцентных белков.Как показано в Таблице 1, светодиоды с выходной длиной волны в диапазоне 400–465 нанометров демонстрируют уровни мощности, превышающие 20 мВт/см ² , в то время как большинство светодиодов с большей длиной волны (от зеленого до красного) имеют выходную мощность менее 10 милливатт/см ² . Широкий спектральный профиль некоторых светодиодов в диапазоне от 535 до 585 нанометров обусловлен тем, что эти диоды содержат вторичный люминофор, который возбуждается первичным светодиодом фиолетового или ультрафиолетового излучения, что снижает выходную мощность и расширяет спектральный профиль.Таким образом, область возбуждения от зеленого до желто-оранжевого цвета, одна из наиболее полезных для обычных флуорофоров, таких как TRITC, MitoTrackers и оранжевых или красных флуоресцентных белков, остается недостатком для тех приложений (таких как FRAP и фотоактивация), которые требуют высоких уровней освещенности. .

По сравнению с лазерным светом более широкая полоса пропускания светодиодов более полезна для возбуждения различных флуоресцентных зондов, а по сравнению с чрезмерным теплом и непрерывным спектром, излучаемым дуговыми лампами, светодиоды холоднее, меньше и обеспечивают гораздо более удобный механизм. для циклического включения и выключения источника, а также для быстрого выбора определенных длин волн. Коммерческие светодиодные осветители, предназначенные для флуоресцентной микроскопии, были представлены несколькими производителями, и, несмотря на их более слабую интенсивность излучения по сравнению с яркими спектральными линиями ртутных и металлогалогенных дуговых ламп, современные тенденции в развитии светодиодов указывают на ожидание значительного увеличения яркости. во всех диапазонах длин волн в ближайшие несколько лет. Кроме того, недавние достижения в светодиодной технологии, направленные на производство кристаллов кристаллов, геометрия которых снижает потери света за счет внутреннего отражения, должны помочь в создании устройств, которые можно использовать практически во всех приложениях флуоресцентной микроскопии.На рисунке 1 показаны спектральные профили излучения светодиодов для нескольких коммерчески доступных диодов. Спектры регистрировались в фокальной плоскости объектива микроскопа с помощью широкополосного зеркала, расположенного во флуоресцентном оптическом блоке. Уровни мощности для этих светодиодов перечислены в таблице 1 с использованием как зеркала, так и обычных наборов флуоресцентных фильтров.

В отличие от дуговых ламп, которые демонстрируют высокую степень собственного излучения или яркости, светодиодная технология медленно эволюционировала от рудиментарных устройств, которые в конце 1960-х годов были способны обеспечить только тысячную долю люмена красного света.Однако за последние четыре десятилетия светодиоды развивались такими темпами, что могут соперничать с микропроцессорами. Подобно предсказанию Гордона Э. Мура о том, что количество транзисторов на компьютерном чипе будет удваиваться каждые два года, ученый из Agilent Technologies Роланд Хайц предсказал, что яркость светодиодов будет увеличиваться в 20 раз каждые 10 лет. На самом деле то, что сейчас называется законом Хайца , доказало свою надежность, поскольку яркость светодиодов исторически удваивалась каждые два года, и ожидается, что этот резкий рост производительности продолжится.Поскольку их яркость и диапазон доступных цветов увеличились, светодиоды стали использоваться во множестве новых приложений, включая роль энергоэффективной и надежной замены ламп накаливания для домашнего и промышленного освещения. Кроме того, высокопроизводительные светодиоды в настоящее время используются в ряде других промышленных, медицинских и военных приложений. Среди множества примеров — навигация, робототехника, машинное зрение, эндоскопия и диагностическое оборудование. В будущем должен возникнуть растущий спрос на источники света высокой яркости на основе светодиодных устройств в тех областях экономики, которые имеют существенно большую рыночную власть, чем оптическая микроскопия.Этот спрос, несомненно, послужит движущей силой для разработки мощных светодиодов, излучающих во всех спектральных областях, что принесет пользу всем модальностям освещения в оптической микроскопии.

Многие из первоначальных попыток использовать светодиоды в качестве источников света для микроскопии потерпели неудачу отчасти из-за низкой мощности излучения ранних устройств. Как правило, ранее запатентованные конструкции освещения микроскопов основывались на большом количестве светодиодов, сгруппированных для создания однородной картины освещения. Этот подход обеспечил относительно высокий уровень лучистого потока, но не смог решить проблему низкого излучения, возникающего из-за такого большого распределенного источника света (в отличие от характеристик точечного источника дуговой лампы). Имеющиеся в настоящее время высокопроизводительные светодиоды обладают достаточной яркостью, чтобы работать по отдельности в качестве высокоэффективного источника монохроматического света с низкой пространственной когерентностью для наблюдений при флуоресцентном эпи-освещении или с полихроматическим светом в проходящей микроскопии.Хотя их усредненная спектральная освещенность все еще ниже, чем у спектральных пиков мощной 100-ваттной дуговой лампы HBO (ртутная), она приближается к континууму 75-ваттной дуговой лампы XBO (ксенон) во многих видимых областях. части спектра.

Светодиоды

значительно более эффективны, чем дуговые лампы, при преобразовании электричества в видимый свет, часто достигая выходной мощности до 100 люменов на ватт по сравнению с 22 люменами на ватт для 100-ваттного источника HBO. Эти полупроводниковые устройства прочны и компактны и часто могут работать в течение 100 000 часов при использовании, что примерно в 500 раз дольше, чем у ртутной лампы HBO. Некоторые из зеленых светодиодов имеют эффективность преобразования до 75 процентов, хотя устройства в этом диапазоне длин волн по-прежнему страдают от снижения выходной мощности. Напротив, фиолетовые и синие светодиоды, имеющие светоотдачу 250 и 150 мВт соответственно, в настоящее время коммерчески доступны, и в ближайшем будущем должна появиться аналогичная мощность на других длинах волн.Выход светодиодов можно модулировать на высоких частотах (до 5 кГц), а их выходную яркость можно регулировать, контролируя доступный ток. Эти преимущества устраняют необходимость в механических заслонках, а также в фильтрах нейтральной плотности для управления освещением образца в микроскопии. Хотя светодиоды имеют относительно узкие спектральные профили излучения, в большинстве случаев они должны использоваться с интерференционными тонкопленочными фильтрами возбуждения для удаления остаточных длин волн на крайних значениях (на хвостах спектра).

Оптическая мощность светодиодов

Флуорофор Возбуждение Категория Светодиод Обозначение Светодиод на полувысоте Полоса пропускания (нм) Мощность мВт/см 2 (LLG) a Мощность мВт/см 2 (Зеркало) б Набор флуоресцентных фильтров Возбуждение Полоса пропускания (нм) Мощность мВт/см 2 (комплект фильтров) b Ультрафиолет (DAPI, BFP) 400 393-408 748 23. 3 ДАПИ с 365/10 0,09 Голубой (ECFP) 445 433-453 819 24,2 ECFP 114 д 440/20 9,0 Синий (EGFP, Cy2, AF488) 465 449-473 777 21.8 ET-GFP c 470/40 17,5 Сине-зеленый (EYFP) 505 491-520 308 6,4 ET-YFP с 500/20 2,8 Зеленый (AF532) 525 503-539 273 6. 6 Штаб-квартира TRITC c 545/30 1,5 Зеленый (TRITC, Cy3, AF546) 535 503-573 383 9,5 Штаб-квартира TRITC c 545/30 2,6 Зелено-желтый (TRITC, Cy3) 565 515-594 333 7.3 Штаб-квартира TRITC c 545/30 1,9 Зелено-желтый (TRITC, Cy3) 565 515-594 333 7,3 Штаб-квартира TR c 560/55 3,2 Желтый (TR, MitoTracker) 585 547-613 348 5. 9 Штаб-квартира TR c 560/55 2,8 Апельсин (TR, mCherry) 595 587-604 112 2,7 Штаб-квартира TR c 560/55 0,51 Красный (Cy5, AF635) 635 620-637 370 4.6 Cy5 XF110 д 630/50 3,5

Таблица 1

В таблице 1 представлены значения оптической выходной мощности и спектральные полосы FWHM для нескольких светодиодов ближнего ультрафиолетового и видимого диапазона, которые в настоящее время используются во флуоресцентной микроскопии. Мощность каждого светодиода указана в милливаттах/см ² и измерялась на выходе жидкостного световода (столбец LLG в таблице 1), а также в фокальной плоскости объектива микроскопа (40-кратное увеличение сухого флюорита, численное апертура = 0,85) с помощью радиометра на основе фотодиодов. Для проецирования света через объектив и в датчик радиометра использовалось либо зеркало с коэффициентом отражения более 95% от 350 до 800 нанометров, либо стандартный набор флуоресцентных фильтров (значения указаны в столбцах, обозначенных как Зеркало и Набор фильтров , соответственно, в таблице 1).Потери светопропускной способности в системе освещения микроскопа могут варьироваться от 95 до 99 процентов входной мощности в зависимости от количества фильтров, зеркал, призм и линз в оптической цепи. Для типичного инвертированного микроскопа исследовательского класса, подключенного к внешнему светодиодному источнику освещения, менее 3 процентов света, выходящего из жидкостного световода, доступно для возбуждения флуорофоров, расположенных в фокальной плоскости объектива. Аналогичная степень потери света происходит с внешними металлогалогенными источниками света, подключенными к микроскопу через жидкостный световод, а также с традиционными ксеноновыми и ртутными дуговыми лампами, прикрепленными непосредственно к осветителю через ламповый корпус.

В коммерческих светодиодных фонарях отдельные диодные модули можно легко заменить, чтобы получить ширину полосы возбуждения, подходящую для различных флуорофоров, используемых в каждом эксперименте. Интенсивность каждого светодиодного модуля также можно независимо отрегулировать с точными электрическими шагами (в процентах от максимальной мощности), чтобы периоды возбуждения освещения можно было сбалансировать с чувствительностью детектора, чтобы избежать фототоксичности образца. Еще одним преимуществом светодиодов является их способность мгновенно загораться с полной интенсивностью при подаче электрического тока.В отличие от ламп дугового разряда и ламп накаливания, светодиоды можно многократно модулировать, включать и выключать без вредного воздействия на их срок службы. Кроме того, полностью электронная система освещения на диодах лишена механических частей и не вызывает проблемных вибраций, создаваемых движением затвора и фильтра нейтральной плотности.

Уникальным аспектом светодиодного освещения является выдающаяся пространственная и временная стабильность (по сравнению с традиционными источниками освещения), которая позволяет использовать высокоточные методы количественного анализа в течение продолжительных периодов времени.Светодиоды управляются полностью обратимым фотоэлектрическим эффектом во время работы. В результате светодиоды имеют самые низкие рабочие температуры среди всех источников света в оптической микроскопии и являются одними из самых стабильных во временном и пространственном отношении, а также в распределении длин волн. Кроме того, при условии, что светодиоды работают при правильном напряжении и токе, они имеют значительно более длительный срок службы, чем любой из других доступных в настоящее время источников света (см. рис. 2). Ртутные и ксеноновые дуговые лампы имеют срок службы от 200 до 400 часов (соответственно), тогда как металлогалогенные источники работают 2000 часов и более.Вольфрамово-галогенные лампы накаливания имеют срок службы от 500 до 2000 часов в зависимости от рабочего напряжения. Напротив, многие светодиодные источники демонстрируют срок службы более 10 000 часов без существенной потери интенсивности, а некоторые производители гарантируют срок службы 100 000 часов до того, как интенсивность источника упадет до 70 процентов от первоначального значения.

Все лампы, выделяющие значительное количество тепла, включая светодиоды, также демонстрируют зависимость мощности излучения от температуры источника.Для ламп накаливания и дуговых ламп требуется период времени до одного часа, пока источник освещения не станет достаточно стабильным, чтобы можно было производить воспроизводимые измерения или собирать цейтраферные видеопоследовательности без значительных изменений интенсивности во времени. Этот длительный период ожидания не требуется для светодиодов, которые способны реагировать очень быстро (в течение нескольких микросекунд). Тем не менее, версии с самой высокой мощностью также могут выделять значительное количество тепла (приблизительно от 60 до 70 процентов своей мощности) во время прогрева и из-за их высокой скорости подвержены нестабильности на высоких частотах в источнике питания.При работе светодиодов изменение тока может привести к смещению пика излучения, аналогичному по величине наблюдаемому в линиях дуговых ламп. Этот эффект часто возникает, если кристалл светодиода не является идеально однородным, а величина сдвига часто зависит от типа и качества полупроводникового кристалла, используемого при изготовлении устройства. Стабильность длины волны может быть обеспечена при использовании светодиодов путем калибровки спектрального выхода с рабочим током перед началом экспериментов.

Кремниевые диоды излучают свет в ближней инфракрасной ( ИК ) области, но диоды, изготовленные из других полупроводников, могут излучать в видимой и ближней ультрафиолетовой ( УФ ) длинах волн. Типичный светодиодный источник состоит из полупроводникового кристалла размером примерно от 0,3 x 0,3 миллиметра до 1 или 2 квадратных миллиметров. Наиболее распространенные кристаллы, используемые в производстве светодиодов, основаны на смесях элементов периодической таблицы группы III и группы V , таких как GaN (нитрид галлия), SiC (карбид кремния), ZnSe ( селенид цинка) и GaAlAsP (смесь галлия, алюминия, мышьяка и фосфора).Каждый из этих кристаллов излучает в разных диапазонах волн (см. рис. 1 и табл. 2). Тщательный контроль относительных пропорций полупроводников, а также добавление примесей для изменения электронных свойств кристаллической решетки позволяет производителям и исследователям производить диоды, излучающие красный, оранжевый, желтый или зеленый свет. Спектральная полоса этих излучений обычно находится в диапазоне от 12 до 40 нанометров без каких-либо значительных внеполосных компонентов в инфракрасном или ультрафиолетовом диапазоне длин волн (спектральные области, вредные для визуализации живых клеток). Применение карбида кремния и нитрида галлия в светодиодах привело к созданию устройств, которые излучают в синей области (полезно для возбуждения вариантов голубого, зеленого и желтого флуоресцентных белков), а сочетание нескольких цветов в разных пропорциях может генерировать различные цветовые температуры белого. света для применения в проходящей микроскопии.

В типичной конфигурации для освещения оптической микроскопии один или несколько кристаллов встроены в более крупную светодиодную структуру для защиты и более эффективного сбора света, а также для простоты электрического подключения и термообработки.Одним из основных преимуществ светодиодной технологии является то, что небольшие отдельные блоки могут быть объединены для создания источника света, имеющего форму, наиболее подходящую для конкретного применения. Возможные геометрии источника ограничены только рассеиванием тепла и допустимой плотностью корпуса технологии устройства поверхностного монтажа ( SMD ), используемой для интеграции нескольких кристаллов на печатной плате. Таким образом, можно изготовить очень плотные, яркие, специально разработанные источники света, чтобы они соответствовали параметрам сбора входных данных целевой оптической системы.В микроскопии несколько светодиодов могут быть объединены в компактный и эффективный внутренний или внешний источник света, который излучает большой поток квазимонохроматических фотонов с небольшой площади, чтобы полностью заполнить апертуру объектива (или конденсора).

Основные свойства светодиодов

Основные характеристики светодиодов отличаются от характеристик других источников освещения, обычно используемых в оптической микроскопии. Таким образом, светодиоды представляют собой уникальную категорию некогерентных источников света, которые способны обеспечивать непрерывное и эффективное освещение от простого двухэлементного полупроводникового диода (называемого чипом или кристаллом ), заключенным в прозрачный корпус из эпоксидной смолы, который, во многих случаях также выполняет двойную функцию проекционного объектива. Общая концепция работы светодиодов чрезвычайно проста. В одной из двух полупроводниковых областей чипа преобладают отрицательные заряды (область n ), а в другой преобладают положительные заряды (область p ). Когда к электрическим выводам приложено достаточное напряжение, создается ток, поскольку электроны переходят через соединение между двумя полупроводниками из области n в область p , где отрицательно заряженные электроны объединяются с положительными зарядами.Промежуточная область или соединение между двумя полупроводниками известна как обедненная область (см. рис. 3). Каждая рекомбинация зарядов, происходящая в обедненной области, связана с уменьшением уровня энергии (равного заряду, умноженному на ширину запрещенной зоны, В(г) , полупроводника), что может привести к высвобождению кванта электромагнитного излучения в форма фотона, имеющего энергию (и длину волны), равную энергии запрещенной зоны. Полоса пропускания длин волн излучаемых фотонов является характеристикой полупроводникового материала (см. Таблицу 2), поэтому различные цвета могут быть легко получены путем внесения изменений в полупроводниковый состав чипа.

Варианты цвета светодиодов

Таблица 2

В качестве полупроводниковых материалов светодиоды обладают свойствами, общими для элементов из категории кремния периодической таблицы, и демонстрируют переменные характеристики электропроводности.Типичные полупроводники имеют значения электрического сопротивления, промежуточные между проводниками и изоляторами, и их поведение моделируется в терминах электронной зонной теории для твердых тел. В кристаллическом твердом теле электроны занимают большое количество энергетических уровней, которые сгруппированы в почти непрерывные энергетические зоны, ширина и расстояние между которыми значительно различаются в зависимости от конкретных свойств материала. На более высоких энергетических уровнях для определения ширины запрещенной зоны для конкретного материала используются две отдельные полосы, называемые валентной полосой и полосой проводимости . Электроны валентной зоны, которые образуют фиксированные локализованные связи между атомами в твердом теле, имеют меньшую энергию, чем высокоподвижные электроны зоны проводимости. Проводники имеют перекрывающиеся валентную зону и зону проводимости, что позволяет валентным электронам переходить в зону проводимости с образованием дырок (вакансий с суммарным положительным зарядом) в валентной зоне. Электроны от соседних атомов могут легко мигрировать через решетку в дырки, создавая тем самым движение вакансий в обратном направлении.Напротив, изоляторы имеют полностью занятые валентные зоны и гораздо большую ширину запрещенной зоны, что требует значительных затрат энергии для вытеснения валентных электронов в зону проводимости.

Ширина запрещенной зоны в полупроводниках мала, но конечна, и при комнатной температуре простого теплового возбуждения достаточно, чтобы переместить часть электронов в зону проводимости. Большинство электронных устройств, включающих полупроводники (такие как диоды и транзисторы), сконструированы таким образом, что требуется приложение напряжения, чтобы вызвать изменения в распределении электронов между валентной зоной и зоной проводимости, необходимые для обеспечения протекания тока. Существуют большие различия в потенциале запрещенной зоны между различными полупроводниками, хотя расположение зон во всех этих материалах одинаково. Кремний, который является простейшим собственным полупроводником, не имеет подходящей структуры запрещенной зоны, чтобы его можно было использовать в конструкции светодиодов (но кремний по-прежнему используется во многих других устройствах, включая интегральные схемы). Тем не менее, характеристики проводимости кремния могут быть улучшены путем легирования (рис. 3), что вводит незначительные количества примесей для создания дополнительных электронов или вакансий (дырок) в природной кристаллической структуре.

Процесс легирования лучше всего описывается с помощью элемента кремния, члена группы IV периодической таблицы. Кремний имеет четыре валентных электрона, которые участвуют в связывании с соседними атомами в чистом кристалле, не оставляя дефицита или избытка. Если небольшое количество элемента группы III (имеющего три валентных электрона) смешать с твердым кремнием, то теперь будет доступно недостаточное количество электронов для удовлетворения всех требований к связыванию, что приведет к образованию отверстий в кристалле и созданию общего положительного заряда для классификации. легированный кремний как полупроводник типа p .Бор является одним из элементов, который обычно используется для легирования чистого кремния для достижения характеристик типа p . Напротив, добавление элемента группы V , такого как фосфор (имеющий пять валентных электронов), к чистому кремнию создает полупроводник типа n , который имеет чистый отрицательный заряд из-за дополнительных валентных электронов. Два наиболее распространенных полупроводниковых элемента, кремний и германий, как правило, не подходят для изготовления светодиодов из-за значительного количества тепла, выделяемого в местах соединения, а также из-за низкого уровня излучения видимого и инфракрасного света.

Фотонно-излучающий диод p-n переходы обычно основаны на смеси элементов группы III и группы V , таких как галлий, мышьяк, фосфор, индий и алюминий. Относительно недавнее добавление карбида кремния и нитрида галлия к этой полупроводниковой палитре привело к появлению синих диодов, которые можно комбинировать с другими цветами или вторичными люминофорами для получения светодиодов, излучающих белый свет. Фундаментальным ключом к управлению свойствами светодиодов является электронная природа перехода p-n между двумя разными полупроводниковыми материалами.Когда сплавляются разнородные легированные полупроводники, протекание тока в переходе и характеристики длины волны излучаемого света определяются электронным характером каждого материала. Как правило, ток легко течет в одном направлении через переход, но не в другом, что составляет базовую конфигурацию диода. Этот тип поведения лучше всего понять с точки зрения перехода электронов и дырок в двух материалах и через соединение. Электроны из полупроводника типа n переходят в положительно легированный (типа p ) полупроводник, который имеет вакантные дырки, позволяя электронам «прыгать» из дырки в дырку.Результатом этой миграции является то, что дырки кажутся движущимися в противоположном направлении или от положительно заряженного полупроводника к отрицательно заряженному полупроводнику. Электроны из области типа n и дырки из области p рекомбинируют вблизи перехода, образуя обедненную область (рис. 3), в которой не остается носителей заряда. Таким образом, в области истощения устанавливается статический заряд, который препятствует протеканию тока, если не приложено внешнее напряжение.

Для настройки диода электроды размещаются на противоположных концах полупроводникового устройства p-n для подачи напряжения, способного преодолеть эффекты обедненной области. Обычно область типа n соединяется с отрицательной клеммой, а область p соединяется с положительной клеммой (известной как прямое смещение перехода), так что электроны будут течь от n — материал типа p , и отверстия будут двигаться в противоположном направлении.Чистый эффект заключается в том, что зона обеднения исчезает, и электрический заряд перемещается по диоду, при этом электроны направляются к переходу из материала типа n , тогда как дырки направляются к переходу из материала типа p . Комбинация дырок и электронов, втекающих в переход, позволяет поддерживать непрерывный ток через диод. Хотя управление взаимодействием между электронами и дырками в p-n переходе является фундаментальным элементом конструкции всех полупроводниковых диодов, основной целью светодиодов является эффективная генерация света.Генерация видимого света за счет инжекции носителей заряда через переход pn имеет место только в полупроводниковых диодах с определенным составом материалов, что привело к поиску новых комбинаций, обладающих необходимой шириной запрещенной зоны между зоной проводимости и орбиталями валентная полоса. Кроме того, продолжаются исследования по разработке архитектур светодиодов, которые минимизируют поглощение света диодными материалами и более устойчивы при концентрации излучения света в определенном направлении.

Светодиодная конструкция

К числу критических аспектов производства светодиодов относятся характер элементов, используемых в полупроводниках типа n и p , а также их физическая геометрия, конструкция корпуса устройства и конфигурация пути выхода света. . Базовая структура типичного светодиода состоит из полупроводникового материала (кристалла или микросхемы), каркаса, на котором установлен кристалл, и герметизирующего материала, окружающего сборку (см. рис. 4).В большинстве случаев светодиодный полупроводник поддерживается в чашке отражателя, которая прикреплена к электроду (катоду), а верхняя поверхность чипа соединена золотым проводом со вторым электродом (анодом). Некоторые из более сложных конструкций соединительной структуры требуют двух соединительных проводов, по одному на каждый электрод. В дополнение к очевидным различиям в длине волны излучения различных светодиодов существуют также различия в форме, размере и диаграмме направленности. Полупроводниковые светодиодные чипы имеют размер до нескольких квадратных миллиметров, а диаметр системы корпус/линза варьируется от 2 до 10 миллиметров.Чаще всего КОРПУС светодиода имеет полусферическую геометрию, но они также могут быть прямоугольными, квадратными, треугольными или многоугольными.

На рис. 4 представлены архитектурные детали двух популярных конструкций светодиодных корпусов. Обычный полусферический 5-миллиметровый светодиод с выводной рамкой, показанный на рисунке 4 (а), обычно используется в качестве индикаторной лампы для электронных приборов. Эпоксидные смолы используются для заливки герметизирующей системы в этих светодиодах, которые также имеют цилиндрическую и прямоугольную геометрию линз.Кристалл закреплен в конической чашке отражателя, которая припаяна к выводу катода, а анод соединен с кристаллом соединительной проволокой. Свет, исходящий от боковых сторон светодиода, отражается чашкой в ​​эпоксидный КОРПУС. Плоский отлив в основании купола из эпоксидной смолы служит индикатором полярности свинца. Как правило, эти индикаторные светодиоды содержат кристалл размером от 0,25 до 0,3 миллиметра сбоку, а диаметр линзы составляет от 2 до 10 миллиметров. Поперечное сечение диода с перевернутой микросхемой GaInN высокой мощности, показанное на рис. 4(b), построено на алюминиевом или медном стержне радиатора, который можно припаять к печатной плате для более эффективного отвода тепла.Инкапсуляция кристалла представляет собой защитный силиконовый слой, предназначенный для преодоления полного внутреннего отражения излучаемых волновых фронтов и направления их через большую пластиковую линзу. Золотая проволока служит для соединения большого катодного вывода с матрицей, которая закреплена на кремниевой микросхеме для защиты от электростатического разряда. Анод (не показан) аналогичен по конфигурации катоду, но выступает от корпуса в противоположном направлении. Светодиоды этой конструкции в настоящее время являются предпочтительным выбором для освещения в флуоресцентной микроскопии.

Цвет излучения светодиода определяется комбинацией полупроводников, используемых в процессе изготовления, тогда как оптические характеристики обычно контролируются переменными в упаковке. Угол луча может варьироваться от узкого до широкого (см. рис. 5) и определяется формой чашки отражателя, размером и конструктивными критериями полупроводника, расстоянием от поверхности чипа до верхней части корпуса или системы линз. и геометрия объектива. Профили излучения светодиодов в целом можно разделить на два класса: краевых излучателей, излучателей (рис. 4(a)) и поверхностных излучателей, излучателей (рис. 4(b)).Большинство поверхностных излучателей имеют диаграмму излучения Lambertian (см. рис. 5(d)), где профиль интенсивности пропорционален косинусу угла излучения, который отсчитывается от оси, перпендикулярной поверхности кристалла. Напротив, краевые излучатели обычно излучают свет из небольшой области (размером примерно 50 микрометров) по бокам кристалла в виде сложной схемы, зависящей от оси. Свет, выходящий из краевого излучателя, несимметричен, с быстрой осью , перпендикулярной поперечному размеру края, и медленной осью , параллельной кристаллу.Чтобы сфокусировать и коллимировать свет со всех четырех сторон светодиода с торцевым излучателем, кристалл обычно размещают внутри отражающего колпачка (рис. 4(а)) за счет увеличения размера источника.

На Рисунке 5(d) показаны диаграммы направленности излучения в дальней зоне для светодиодов с плоскими (Рисунок 5(a)), полусферическими (Рисунок 5(b)) и параболическими (Рисунок 5(c)) линзами. Три модели выбросов на рисунке 5(d) нормализованы и наложены друг на друга для целей сравнения. Обратите внимание, что при F=60 диаграмма излучения планарного ламбертовского диода снижается до 50 процентов от максимального значения, тогда как полусферический светодиод имеет более симметричное распределение.Тонирование, применяемое к некоторым эпоксидным линзам, не определяет цвет излучения светодиода, а скорее используется в качестве удобного индикатора цвета лампы, когда она неактивна. Конструкции светодиодов, предназначенные для приложений, требующих высокой интенсивности (таких как флуоресцентная микроскопия), обычно имеют прозрачные линзы без оттеночных или диффузионных добавок. Эта конфигурация обеспечивает максимальный уровень светоотдачи и обычно предназначена для использования луча нестандартной формы для наиболее эффективной передачи света в систему собирающих или проекционных линз. В качестве альтернативы светодиодные линзы диффузионного типа содержат встроенные частицы стекла, которые расширяют излучаемый световой конус под большим углом. Этот тип линз обычно используется в приложениях, в которых светодиод просматривается напрямую, например, для индикаторных ламп на панелях оборудования.

Выбор материалов и технологий изготовления светодиодов определяется двумя основными целями: максимизация генерации света в гибридных полупроводниковых материалах и эффективное извлечение света, создаваемого устройством.В типичных переходах pn электроны и дырки из материалов типа n и p (основные носители ) инжектируются через переход, чтобы установить протекание тока и произвести свет ( радиационная рекомбинация ) в определенном диапазоне длин волн. Этому процессу часто препятствует безызлучательная рекомбинация неосновных носителей (электронов в материалах типа p и дырок в материалах типа n ) с основными носителями. Кроме того, наличие примесей, структурных дислокаций и других кристаллических дефектов в полупроводниковых материалах может привести к безызлучательной рекомбинации, не приводящей к излучению фотона. Таким образом, одной из основных целей при разработке светодиодов является максимизация излучательной рекомбинации носителей заряда за счет тщательного выбора подходящих полупроводниковых материалов для обеспечения соответствующей зонной структуры для получения благоприятных значений квантовой эффективности. Другая важная цель, как более подробно обсуждается ниже, состоит в том, чтобы гарантировать, что максимально возможное количество света, генерируемого светодиодом, может выйти из устройства и использоваться для освещения.

Длина волны (и цвет) света, излучаемого полупроводниковым диодом, определяется разницей в энергии между рекомбинирующими электронно-дырочными парами валентной зоны и зоны проводимости, как описано ранее. Приблизительные энергии носителей соответствуют верхнему уровню энергии валентной зоны и самой низкой энергии зоны проводимости. В результате длина волны ( l ) излучаемого фотона аппроксимируется следующим выражением:

л =

ч с/Е _бг

, где h — постоянная Планка, c — скорость света, а E _bg — ширина запрещенной зоны.Чтобы модулировать длину волны испускаемого излучения, необходимо тщательно выбирать полосу пропускания полупроводникового материала, используемого для изготовления диода. Арсенид галлия является популярным диодным материалом и служит прекрасным примером того, как можно изменить зонную структуру полупроводника, чтобы изменить длину волны излучения светодиода. Ширина запрещенной зоны арсенида галлия составляет примерно 1,4 электрон-вольта, что приводит к излучению примерно на 900 нанометрах в ближней инфракрасной области. Чтобы увеличить частоту излучения для достижения длин волн в видимой красной области (650 нанометров), ширина запрещенной зоны должна быть увеличена примерно до 1.9 вольт. Этого можно добиться путем смешивания арсенида галлия с совместимым материалом, имеющим большую ширину запрещенной зоны (например, фосфид галлия; ширина запрещенной зоны 2,3 электрон-вольта). Таким образом, светодиоды, изготовленные из соединения GaAsP (фосфид арсенида галлия), могут быть адаптированы для получения ширины запрещенной зоны с любым значением между 1,4 и 2,3 электрон-вольта путем регулировки соотношения содержания мышьяка и фосфора. Другие комбинации полупроводников могут аналогичным образом применяться для генерации длин волн излучения, охватывающих ближний ультрафиолетовый, видимый и ближний инфракрасный диапазоны спектра.

Эффективное извлечение света, генерируемого светодиодом, является еще одной важной проблемой при производстве этих полупроводниковых устройств. Поскольку объемная обедненная область внутри светодиодного кристалла представляет собой изотропный (ламбертовский) излучатель, обычно предполагается, что свет, покидающий переднюю поверхность кристалла, также будет изотропным во всех направлениях. Однако из-за явления полного внутреннего отражения только часть света, изотропно генерируемого в полном объеме полупроводникового чипа, действительно может выйти во внешнюю среду. В большинстве случаев примерно 50 процентов света, генерируемого внутри, теряется из-за отражений и других явлений, и еще меньше света излучается под большими углами.

Согласно закону Снеллиуса, свет может переходить из среды с более высоким показателем преломления в среду с более низким показателем преломления (фактически из полупроводника в окружающую атмосферу) только в том случае, если выходящие волновые фронты пересекают границу раздела двух сред под углом меньше чем критический угол для двух сред.В типичном светодиоде кубической геометрии только около 2 процентов генерируемого света может выйти через верхнюю поверхность (фактическое значение зависит от конкретных полупроводниковых материалов и характеристик перехода). Остаток поглощается внутри полупроводника, как описано выше. В качестве примера на рис. 6 показано прохождение света из слоистого полупроводника с показателем преломления n _s в эпоксидную линзу с меньшим показателем преломления ( n _e ). Угол, образуемый выходным конусом, определяется критическим углом q _c для двух материалов. Световые волны, выходящие из светодиода под углами менее q _c , уходят в эпоксидную смолу с минимальными потерями на отражение, а волны, распространяющиеся под углами больше q _c , испытывают полное внутреннее отражение на границе и не выходят наружу. Устройство. Однако из-за кривизны купола из эпоксидной смолы в примере на рис. 6 большинство световых волн, выходящих из полупроводникового материала, сталкиваются с поверхностью раздела эпоксидная смола/воздух почти под прямым углом и выходят из корпуса с небольшими потерями на отражение.

Количество света, излучаемого светодиодом, зависит от количества поверхностей, через которые свет может выходить, и от того, насколько эффективно это может происходить на каждой поверхности. Почти все светодиодные структуры состоят из многослойной конфигурации, в которой процессы эпитаксиального роста кристаллов используются для последовательного осаждения ряда материалов с согласованной решеткой друг на друга для настройки свойств чипа. Можно использовать широкий спектр структурных комбинаций, при этом каждая система имеет различную многоуровневую архитектуру для оптимизации характеристик производительности.В большинстве случаев требуется вторичный этап роста для нанесения монокристаллического слоя на поверхность материала подложки, выращенного в объеме. К числу соображений, необходимых для обеспечения высокого уровня производительности, относятся физические свойства полупроводниковых материалов, расположение перехода p — n (где происходит излучение света) и строгий контроль кристаллических дефектов, все из которых могут повысить или понизить эффективность генерации света.

Эпитаксиальный рост кристаллов включает жидкостное или химическое осаждение из паровой фазы одного материала на другой при попытке уменьшить количество дефектов в слоистой структуре за счет сохранения точного соответствия постоянных атомной решетки и коэффициента теплового расширения.Для создания эпитаксиальных слоев используется ряд методов, в том числе жидкофазная эпитаксия ( LPE ), парофазная эпитаксия ( VPE ), металлоорганическое эпитаксиальное химическое осаждение из паровой фазы ( MOCVD ) и молекулярно-лучевая эпитаксия ( MBE). ). Каждая методология имеет определенные преимущества в отношении оптимальных полупроводниковых материалов и условий производства. Среди множества стратегий, лежащих в основе применения различных многослойных полупроводниковых конфигураций, можно назвать микроструктурирование областей p и n , параметры перехода, требования к отражающему слою для увеличения внутренней квантовой эффективности, добавление буферных слоев с градиентным составом (предназначенных для преодоления несоответствия решеток). между слоями) и цели ширины запрещенной зоны для управления профилем излучения.

Источники освещения на основе светодиодов

, предназначенные для микроскопии, используют три разных принципа для отражения и сбора света, генерируемого внутри полупроводникового кристалла. В первом и наиболее распространенном подходе используется прозрачный формованный пластик (полимер) для сбора и фокусировки излучаемого света. Хотя этот метод подходит для приложений с низким уровнем светлого поля, он не особенно полезен в общей микроскопии из-за ограниченной оптической мощности, доступной от одного диода. Второй подход предполагает организацию небольшого массива светодиодных кристаллов непосредственно на печатной плате и использование специализированной оптической системы коллектора.Плотность упаковки светодиодов ограничена только необходимостью соединять каждый кристалл отдельными соединительными проводами и включать механизм рассеивания тепла. Основным недостатком вложенных печатных светодиодов является потеря света, происходящая с краев устройств. Третий метод заключается в размещении кристалла светодиода в зеркальном углублении, которое служит отражателем, а затем в размещении этих блоков на печатной плате. Однако, поскольку отражатели больше, чем отдельные кристаллы, этот метод приводит к меньшей плотности упаковки.

Поскольку каждый кристалл светодиода представляет собой отдельный источник света, при построении большой диодной матрицы с использованием нескольких устройств сбор излучаемого света требует стратегии, отличной от той, которая используется с обычными лампами. Наиболее эффективный механизм сбора света от вложенных друг в друга светодиодов включает в себя применение матрицы микролинз, расположенной на нужном расстоянии от печатной платы диодов. Подходящая матрица линз может быть изготовлена ​​из формованного пластика или стекла и должна быть сконструирована таким образом, чтобы каждый светодиод имел отдельную собирающую линзу.Затем массив микролинз проецирует свет от отдельных источников на макроскопическую собирающую линзу оптической системы микроскопа с меньшей числовой апертурой и большим фокусным расстоянием, чем это требуется для традиционной лампы. Дополнительным преимуществом этого типа оптической системы является более низкая степень хроматической и сферической аберраций. Основная цель проектирования конфигурации микролинза-светодиод (как и любого другого источника освещения) состоит в том, чтобы захватить как можно больше света и эффективно доставить его в угол приема оптической системы освещения микроскопа, чтобы полностью и однородно заполнить Конденсорная (или объективная) апертурная диафрагма с аксиальным, параллельным светом.

Светодиоды белого света

Наиболее широко используемые светодиоды текущего поколения в основном представляют собой монохроматические излучатели высокой яркости, но все большее число приложений (например, микроскопия в проходящем свете) требуют широкого спектра или белого света. Существует два основных подхода к получению белого света от устройств, которые в основном являются монохроматическими. Один метод основан на объединении диодов трех разных цветов в одной оболочке или различных полупроводниковых материалах в общем кристалле (в такой пропорции, что выходной сигнал кажется белым).В другом методе используется фиолетовый или ультрафиолетовый светодиод для получения энергии, возбуждающей вторичный люминофор, который затем излучает белый свет (см. рис. 7 (а)). Светодиоды белого света потенциально очень энергоэффективны по сравнению с лампами накаливания. Например, в то время как обычные источники света имеют среднюю мощность от 15 до 100 люмен на ватт, эффективность белых светодиодов, по прогнозам, достигнет более 300 люмен на ватт в результате постоянного развития. Возможно, наиболее важным критерием выбора светодиодов белого света является средняя цветовая температура профиля излучения, которая колеблется примерно от 4500 К до 8000 К, в зависимости от свойств устройства. Выбор наилучшего совпадения цветов для оптической микроскопии должен основываться на характеристиках детектора и возможностях программного обеспечения, но оптимальными должны быть значения, близкие к 5500 К.

Комбинация красных, зеленых и синих диодов в одном корпусе или в ламповом узле, содержащем группу диодов, позволяет генерировать белый свет или любой из 256 цветов за счет использования схемы, которая управляет тремя диодами независимо ( Рисунок 7(б)). В приложениях, требующих полного спектра цветов от одного точечного источника, этот тип диодного формата RGB является предпочтительным методом.Однако большинство диодов белого света изготавливаются с использованием светодиода, излучающего на короткой длине волны (от 365 до 450 нанометров; ультрафиолет в синий цвет), и преобразователя длины волны , который поглощает свет от диода и подвергается вторичному излучению на большей длине волны. Такие светодиоды излучают свет с двумя или более длинами волн, которые при объединении выглядят как белые. Качество и спектральные характеристики комбинированного излучения зависят от материалов, из которых изготовлено устройство. Наиболее распространенные материалы преобразователя длины волны называются люминофорами, которые представляют собой материалы, которые проявляют люминесценцию, когда они поглощают энергию от другого источника излучения.Обычно люминофоры состоят из неорганической подложки-хозяина, содержащей оптически активную легирующую добавку. Иттрий-алюминиевый гранат ( YAG ) является распространенным исходным материалом, который можно легировать одним из редкоземельных элементов, например церием.

Светодиодные фонари

Одним из преимуществ использования светодиодов для освещения в флуоресцентной микроскопии является то, что каждый вариант этих полупроводниковых устройств имеет одинаковую эффективность преобразования энергии с ограничением излучения в узком диапазоне длин волн, а светодиоды работают при гораздо более низкой температуре, чем дуговые лампы или лампы накаливания. .В результате для достижения того же оптического выхода, что и у традиционного источника света, требуется гораздо меньше электроэнергии. Кроме того, светодиоды значительно более компактны, чем дуговые лампы, и их можно подключать непосредственно к радиатору, который легко охлаждается с помощью небольшого вентилятора с компьютерным управлением. Такая технология позволяет устанавливать светодиодные источники непосредственно внутри системы микроскопа, ближе к образцу, чтобы потенциально избежать значительной потери интенсивности света (часто превышающей 95 процентов), которая происходит со всеми источниками света, когда они проецируются через оптическую систему.Несмотря на такой высокий уровень гибкости, следует отметить, что источникам на основе светодиодов абсолютно необходим эффективный теплоотвод, поскольку работа при температуре выше комнатной сокращает их ожидаемый срок службы и приводит к потере эффективности оптического выхода.

Оптический выход типичного светодиода (измеряемый как общий поток излучения) примерно пропорционален уровню тока, подаваемого на питание устройства. Конструкции источников питания светодиодов должны учитывать время отклика (порядка микросекунд), нелинейность зависимости напряжения от эмиссии и максимальный рекомендованный управляющий ток.Еще одна первоочередная проблема связана с внутренним уровнем шума светодиодов, хотя эти устройства гораздо более стабильны (по крайней мере, на порядок), чем вольфрамовые галогенные или дуговые лампы. Дальнейшие соображения должны включать возможность быстрого переключения или модуляции светодиодов для приложений в микроскопии. Несмотря на то, что соотношение между входным током и светоотдачей может быть нелинейным, его можно точно измерить и соответствующим образом откалибровать источник питания. В качестве альтернативы, линейное управление может быть достигнуто с помощью широтно-импульсной модуляции, которая регулирует интенсивность светодиода, изменяя количество времени, которое диод проводит во включенном состоянии по сравнению с выключенным состоянием.Такая конструкция позволяет модулировать интенсивность света относительно воспроизводимым образом, изменяя управляющий ток, что устраняет необходимость в шторках или фильтрах нейтральной плотности.

На рис. 8(а) представлена ​​типичная электронная схема, предназначенная для управления одним синим светодиодом поверхностного излучения, который можно использовать для флуоресцентного освещения. Интенсивность выхода светодиода регулируется с помощью потенциометра, а излучение можно включать и выключать с помощью сигнала переключения, полученного от слаботочного 5-вольтового TTL-входа (предпочтительно исходящего от главного компьютера).При настройке фонаря для нескольких светодиодов необходимо учитывать безопасный максимальный ток возбуждения для каждого диода. Светодиоды из одной и той же партии (и дистрибьютора) могут значительно различаться (до вольта) по прямому падению напряжения, а также другим электрическим свойствам из-за присущих им производственных различий, возникающих из различных источников, включая неоднородность исходных материалов. Таким образом, чтобы поддерживать постоянную производительность между диодными блоками, необходимо заранее определить соотношение между удерживающим напряжением и током для каждого светодиода, который будет использоваться в индивидуальном фонаре. В качестве примера производительности светодиода взаимосвязь между временем отклика светодиода на вход прямоугольной формы показана на рисунке 8(b). Обратите внимание, как точно интенсивность выходного сигнала светодиода соответствует шагу напряжения.

В ситуациях, когда для широкополосного освещения требуются светодиоды белого света, можно использовать одноканальный источник тока, интенсивность и переключение которого регулируются путем изменения тока, протекающего через один или несколько светодиодов, согласованных по рабочим характеристикам.В более продвинутых сценариях используются сложные конфигурации светодиодов (сочетающие несколько кристаллов с разными профилями излучения) для получения либо узкополосного излучения для флуоресценции, либо белого света для светлопольного освещения. Этими более сложными конструкциями можно управлять с помощью многоканального источника тока, способного изменять интенсивность или длину волны излучения в микросекундном (или даже наносекундном) временном масштабе. Этот тип источника питания, называемый импульсным режимом с переключением , полезен в технологиях, требующих чрезвычайно коротких световых вспышек, таких как визуализация в течение всего срока службы.Схема импульсного режима полезна для преодоления сдвигов пиковой длины волны излучения из-за неоднородности светодиодов путем предварительной настройки каждого диодного блока на пиковый ток, необходимый для получения желаемой выходной длины волны. Таким образом, среднюю яркость источника можно регулировать, изменяя ширину импульса при фиксированном пиковом токе, что обеспечивает управляемый спектральный выход. Как показано на рис. 8(b), оптический выход следует за текущим импульсом без значительной задержки, а частоты импульсной модуляции возможны в диапазоне мегагерц.

За последние несколько лет было представлено несколько коммерческих светодиодных ламп для флуоресцентной и широкопольной микроскопии в проходящем (белом свете), пример которых показан на рис. 9. Лампа на рис. 9 предназначена для прямого подключения к входному порту осветителя микроскопа. и содержит до четырех независимо управляемых модульных светодиодов для последовательного или одновременного возбуждения нескольких флуорофоров. Отдельные светодиодные модули можно легко заменить, чтобы обеспечить возбуждение флуоресценции во всем видимом и ультрафиолетовом спектре.Модульная конструкция предназначена для того, чтобы будущие светодиоды, независимо от их конфигурации, можно было сделать совместимыми для использования в фонаре. Многоцветные флуоресцентные изображения, полученные с помощью этого лампового блока (называемого Colibri и производимого ZEISS), отличаются очень высокой контрастностью и большим динамическим диапазоном.

Одним из преимуществ встроенного светодиодного фонаря является возможность установки интенсивности освещения для каждого диода в соответствии с требуемым временем интеграции камеры вместо использования нескольких настроек камеры.Кроме того, управление интенсивностью и переключение светодиодов полностью электронное, что исключает необходимость в механических заслонках и колесах фильтров для большей скорости и виброустойчивости. Низкая выходная мощность светодиодов, которые преобразуют электричество в свет с высокой эффективностью, как обсуждалось выше, устраняет необходимость в вентиляторах или вспомогательных охлаждающих устройствах. Кроме того, поскольку светодиоды не находятся под высоким давлением, их режим отказа безвреден (без взрывов) по сравнению с дуговыми лампами.

Какой светодиод? Каковы характеристики светодиода? — Знание отрасли

Какой светодиод? Каковы характеристики светодиода?

Кусок электролюминесцентного полупроводникового материала помещается на полку с выводами, а затем герметизируется вокруг него эпоксидной смолой для защиты внутреннего сердечника, поэтому светодиод имеет хорошую ударопрочность.Основная часть светоизлучающего диода представляет собой пластину, состоящую из полупроводника p-типа и полупроводника n-типа. Между полупроводником p-типа и полупроводником n-типа существует переходный слой, который называется p-n-переходом. В PN-переходе некоторых полупроводниковых материалов, когда инжектированные неосновные носители и основные носители рекомбинируют, избыточная энергия высвобождается в виде света, тем самым непосредственно преобразуя электрическую энергию в энергию света. При обратном напряжении, приложенном к PN-переходу, инжекция неосновных носителей затруднена, поэтому он не излучает свет.Такие диоды, изготовленные по принципу инжекционной электролюминесценции, называются светоизлучающими диодами, широко известными как светодиоды.

Светоизлучающий диод или светоизлучающий диод — это твердотельный полупроводниковый светоизлучающий прибор. Он использует твердые полупроводниковые чипы в качестве светоизлучающих материалов. Когда прямое напряжение прикладывается к обоим концам, носители в полупроводнике рекомбинируют, вызывая испускание фотонов для генерации света. Светодиод может непосредственно излучать красный, желтый, синий, зеленый, голубой, оранжевый, фиолетовый и белый свет.

Низкое рабочее напряжение, хорошая ударопрочность, высокая скорость отклика, высокая яркость, энергосбережение, долгий срок службы, отсутствие мерцания, отсутствие ультрафиолетовых лучей, отсутствие загрязнения ртутью.

2. В каких областях можно применять светодиодную продукцию?

Светодиодные дисплеи, светофоры, сигнальные дисплеи электронного оборудования, выключатели, телефоны, освещение для благоустройства дома, наружные площади, уличное освещение и освещение.

3. Что такое блок световых эффектов? лм/Вт люмен на ватт

4.Что такое единица яркости? Кандела/квадратный метр (кд/м2) или нит

5. Что такое единица измерения освещенности? люкс люкс

6. Что такое единица измерения цветовой температуры? K Кельвин

7. Что такое единица индекса цветопередачи? CRI Ra, индекс цветопередачи ламп дневного света и ламп накаливания равен 100.

8. Почему одинаковая цветовая температура у разных производителей отличается невооруженным глазом?

Будут ошибки в производстве, и будут хроматические аберрации, как правило, номинальный диапазон, например, 3500-4500K

9.Какова светоотдача лампы накаливания? Что такое индекс цветопередачи?

Около 10-15lm/w индекс цветопередачи 100.

10. Какой диапазон индекса цветопередачи может сделать светодиод? Какой индекс цветопередачи обычно используется в нашей компании? Диапазон 70-95, наша компания обычно использует Ra70, 80

11. Что такое индекс цветопередачи?

Восстановить уровень истинного цвета предмета. Чем выше индекс цветопередачи, тем вернее отражается цвет

12.Какие светотехнические изделия могут делать светодиоды, приведите примеры?

Лампы, трубки, потолочные светильники, панельные светильники, световые балки, прожекторы, высокие эркеры, прожекторы

13. Каковы структурные компоненты обычных светодиодных светильников? Каково использование каждого из них?

Колба лампы является источником света,

источник питания светодиодного привода, обеспечивает стабильное напряжение постоянного тока,

Алюминиевый радиатор, рассеивает тепло, выделяемое бусами лампы и блоком питания

Корпус лампы, водонепроницаемый и пыленепроницаемый

Опора

печатная плата

14.Как отличить хорошие светодиодные бусины от плохих?

15. Какова структура шариков светодиодной лампы?

Кронштейн, чип, клей, люминофор, проволока 17. Какие виды материалов доступны для проводов в бусах светодиодных ламп?

В основном проволока изготовлена ​​из проволоки из чистого золота 0,999, диаметр делится на: 0,8 мил, 1,0 мил. Есть также некоторые производители, которые гонятся за низкими ценами на проволоку из легированного медью сплава. 18. Какие виды материалов в настоящее время доступны для держателя бусины светодиодной лампы?

Кронштейн светодиода, как правило, из меди (есть также железо, алюминий, керамика и т. д.).). Поскольку медь обладает хорошей проводимостью, внутри нее будут выводы для подключения электродов внутри бусины светодиодной лампы. После того, как шарик светодиодной лампы упакован, шарики лампы можно снять с кронштейна, а медные ножки на обоих концах шариков лампы станут положительным и отрицательным электродами шариков лампы, которые используются для приварки к светодиодным лампам или другие светодиодные изделия. 19. Какие производители светодиодных чипов есть на данный момент? Приведите примеры брендов первого и второго эшелона?

Используется для сияния.Распространенными чипами на рынке являются: США: CREE, Bridgelux; Япония: Ничиа, Тойода Госей; Осрам, Германия; Тайвань: Epistar, Kellett (дочерняя компания Chi Mei Group), Guangzhou Jia, Taigou, Guanghong, New Century, Everlight, Baihong, Guanglei; Материковый Китай: Сямынь Санань, Шанхайский Blu-ray, Силан Минсинь, Далянь Люмей…………. (Материковый Китай в настоящее время в основном использует тайваньские чипы)

16. Какие производители светодиодных ламп в настоящее время имеют? Приведите примеры брендов первого и второго эшелона?

США: CREE, Bridgelux; Япония: Ничиа, Тойода Госей; Осрам, Германия; Тайвань: Epistar, Kellett

17.Что означает светораспределение светодиодов? Какими методами можно добиться необходимого эффекта светораспределения? Угол и площадь, где свет излучается светильником, может отражать крышка, линза ПК 22. Что является единицей степени защиты? Что отражает содержание текста?

Уровень защиты 18 обычно выражается двумя цифрами, за которыми следует IP, и цифры используются для уточнения уровня защиты.

Первая цифра указывает диапазон устойчивости оборудования к пыли или степень защиты людей от опасностей в закрытой среде.I представляет собой уровень предотвращения проникновения твердых посторонних предметов, а наивысший уровень равен 6;

Вторая цифра указывает на степень водонепроницаемости устройства. P представляет собой уровень защиты от проникновения воды, а наивысший уровень равен 8.

Например, класс защиты двигателя IP65, класс защиты IP55 и т. д.

Уровень защиты от прикосновения к электрооборудованию и посторонние предметы (первая цифра) Степень защиты от проникновения влаги электрооборудования (вторая цифра)

Степень защиты IP, степень защиты IP (INGRESS PROTECTION) система IPXX

По классификации водонепроницаемости и пыленепроницаемости, например IP 65, относится к пылезащите класса 6 (полная пылезащита), классу водонепроницаемости 5 (для предотвращения попадания капель воды) и классу водонепроницаемости 8.Не протекает.

19. Что означает COB?

Поверхностный источник света COB представляет собой упаковку «чип на плате», которая является одной из технологий монтажа «голых» чипов.

Интегрированный светодиод, чипы на плате. Многие светодиодные чипы загружаются на чип-плату, а затем упаковываются.

20. Что означает smd?

Устройства для поверхностного монтажа, светодиодные лампы SMD,

21. Сколько видов пакетов светодиодных ламп можно разделить на структурные точки? Каковы характеристики?

1.Почему светодиоды должны быть упакованы?

Функцией пакета светодиодов является подключение внешнего вывода к электроду светодиодного чипа, что не только защищает светодиодный чип, но и улучшает световую отдачу. Таким образом, упаковка светодиодов не только завершает вывод электрических сигналов, но и защищает нормальную работу кристалла и выводит видимый свет. Видно, что светодиодный пакет имеет как электрические параметры, так и оптические параметры, конструктивные и технические требования, что является непростой задачей.

2. Оборудование для упаковки светодиодов

Из-за высоких требований к упаковке светодиодов, будь то светодиод с прямым подключением или SMD-светодиод, необходимо использовать высокоточную машину для пайки, поскольку точное положение кристалла светодиода в упаковка будет напрямую влиять на световое излучение всего упакованного устройства. Если положение кристалла в отражающей чашке отклонено, свет не может быть полностью отражен, что напрямую влияет на яркость светодиода. Тем не менее, с усовершенствованной системой PR System (системой предварительного распознавания изображений), независимо от качества выводной рамки, кристалл светодиода все еще можно точно приварить в заданное положение.

3. Форма упаковки светодиодов

В зависимости от применения, размеров, схемы рассеивания тепла и световых эффектов. Существует множество видов упаковки светодиодов. В настоящее время светодиоды классифицируются в зависимости от формы упаковки, в основном светодиоды Lamp-LED, TOP-LED, Side-LED, SMD-LED, High-Power-LED, Flip Chip-LED и т. д. Lamp-LED (вертикальный светодиод)

Раннее появление Lamp-LED — это встроенный светодиод, и его упаковка принимает форму заливки. Процесс герметизации заключается в том, чтобы сначала ввести жидкую эпоксидную смолу в полость светодиодного литья, затем вставить приваренный под давлением кронштейн светодиода, поместить его в печь, чтобы эпоксидная смола затвердела, а затем отделить светодиод от полости и сформировать его. Благодаря относительно простому производственному процессу и низкой стоимости он занимает большую долю рынка.

SMD-LED (светодиод для поверхностного монтажа)

SMD-светодиод крепится к поверхности печатной платы, подходит для поверхностного монтажа и может быть припаян оплавлением. Он решает проблемы яркости, угла обзора, плоскостности, надежности, согласованности и т. д. и использует более легкую печатную плату и материалы отражающего слоя. После усовершенствования штыри встроенного светодиода из тяжелой углеродистой стали удаляются, так что отражающий слой дисплея необходимо заполнить меньшим количеством эпоксидной смолы, и цель состоит в том, чтобы уменьшить размер и уменьшить вес.Таким образом, светодиоды для поверхностного монтажа могут легко уменьшить вес продукта вдвое и, в конечном итоге, сделать приложение более совершенным. Side-LED

В настоящее время еще одним направлением упаковки светодиодов является упаковка с боковым излучением. Если вы хотите использовать светодиод в качестве источника света для подсветки ЖК-дисплея (жидкокристаллического дисплея), то излучение бокового света светодиода должно быть таким же, как излучение поверхностного света, чтобы подсветка ЖК-дисплея светилась равномерно. Хотя конструкция свинцовой рамы также может обеспечивать боковое излучение света, эффект рассеивания тепла не является хорошим.Тем не менее, компания Lumileds изобрела конструкцию отражателя, используя принцип отражателя для излучения бокового света поверхностно-излучающего светодиода, и успешно применила мощный светодиод в крупногабаритном модуле подсветки ЖК-дисплея.

TOP-LED (светодиод с верхним излучением)

Светодиоды с верхним излучением — это более распространенные светодиоды SMD. В основном используется для подсветки и индикаторов состояния в многофункциональных ультратонких мобильных телефонах и КПК. High-Power-LED (светодиод высокой мощности)

Для получения мощных и ярких светодиодных источников света производители разрабатывают светодиодные чипы и корпусы с высокой мощностью.В настоящее время появились светодиодные корпуса, выдерживающие мощность в несколько ватт. Например, структура корпуса мощного светодиода серии Norlux представляет собой многокристальную комбинацию с шестигранной алюминиевой пластиной в качестве основы (чтобы сделать ее непроводящей). Основание имеет диаметр 31,75 мм, а светоизлучающая область расположена в его центре, диаметром около (0,375×25,4) мм. Он может вместить 40 светодиодных кристаллов, а алюминиевая пластина одновременно служит радиатором. В этом корпусе используется обычная комбинированная упаковка с высокой плотностью кристаллов

. Он обладает высокой светоотдачей, низким термическим сопротивлением и высокой светоотдачей при сильном токе.Это также многообещающий светодиодный источник твердого света.

Видно, что тепловые характеристики мощных светодиодов напрямую влияют на рабочую температуру, светоотдачу, длину волны света и срок службы светодиода. Поэтому дизайн упаковки и технология изготовления мощных светодиодных чипов более важны. Flip Chip-LED (Flip Chip LED)

Структура корпуса светодиодного флип-чипа в основном состоит из множества перфораций на печатной плате. Каждая перфорация на одной стороне подложки снабжена двумя разными областями проводящего материала, которые открыты друг другу, и проводящий материал плоско уложен на подложку. На поверхности имеется множество неупакованных светодиодных чипов, размещенных в каждой перфорации. со стороны токопроводящего материала.Положительный и отрицательный контакты одиночного светодиодного чипа соединены с токопроводящим материалом на поверхности подложки шариками припоя, а поверхность стороны множества светодиодных чипов, обращенной к перфорации, точечно покрыта герметиком из прозрачного материала, а герметик имеет форму полусферы в каждой перфорации. Он относится к светодиодам со структурой флип-чип. Тип плагина, тип патча, интегрированный тип.

22. Сколько видов светодиодных ламп можно разделить по мощности? Каковы конкретные полномочия? Например, более 8 видов

Низкая мощность, высокая мощность, COB, 0.06 Вт, 0,1 Вт, 0,2 Вт, 0,5 Вт, 1 Вт, 2 Вт, 3 Вт, 5 Вт, 8 Вт, 10 Вт, 20 Вт, 40 Вт

23. Каков теоретический срок службы светодиода? 100 000 часов

24. Какие причины влияют на качество светодиодов?

Является ли выбранное сырье хорошим или плохим, является ли процесс упаковки идеальным (нет пыли, компоненты идеально подходят) и материалом медной прокладки для рассеивания тепла.

25. Для чего нужна печатная плата? Каковы характеристики каждого? Какие материалы печатных плат доступны?

Можно подключить несколько светодиодных ламп.FPC, мягкий и небольшой по размеру, может изгибаться по желанию, печатная плата хорошо рассеивает тепло, может передавать энергию и легко собирается

26. Каков угол излучения обычных светодиодов? Шарики лампы SMD половинной интенсивности 120°

27. Почему в странах мира запрещены лампы накаливания? Энергии в мире мало, лампы накаливания имеют низкий КПД и высокое энергопотребление.

28. Каков принцип излучения светодиода?

Кусок электролюминесцентного полупроводникового материала помещается на полку с выводами, а затем герметизируется вокруг него эпоксидной смолой для защиты внутреннего сердечника, поэтому светодиод имеет хорошую ударопрочность.Основная часть светоизлучающего диода представляет собой пластину, состоящую из полупроводника p-типа и полупроводника n-типа. Между полупроводником p-типа и полупроводником n-типа существует переходный слой, который называется p-n-переходом. В PN-переходе некоторых полупроводниковых материалов, когда инжектированные неосновные носители и основные носители рекомбинируют, избыточная энергия высвобождается в виде света, тем самым непосредственно преобразуя электрическую энергию в энергию света. При обратном напряжении, приложенном к PN-переходу, инжекция неосновных носителей затруднена, поэтому он не излучает свет.Такие диоды, изготовленные по принципу инжекционной электролюминесценции, называются светоизлучающими диодами, широко известными как светодиоды.

В качестве люминесцентного материала используется твердотельный полупроводниковый чип. Когда прямое напряжение прикладывается к обоим концам, носители в полупроводнике рекомбинируют и вызывают испускание фотонов для генерации света.

29. Какие типы источников света в настоящее время представлены на рынке? Как вольфрамовая лампа! Каковы характеристики каждого? Лампа накаливания, люминесцентная лампа, индукционная лампа, натриевая лампа высокого давления, ртутная лампа, светодиодная лампа

30. К чему относится светодиодная лампа и для чего она используется?

На алюминиевой подложке используется для крепления шариков светодиодных ламп с помощью пайки, подачи тока и отвода тепла

31. На каком основании классифицируются модели шариков светодиодных ламп? Например, не менее 10 моделей!

Высокая мощность, по марке Crep XP-G luxeon M/rebel/ F3, F5.

Дополнительная деталь по внешним размерам, 3014, 3020.3528, 2835, 3535, 5050.3214.3222.4014.5630.5730

32. Что означает затухание света? По мере использования источника света излучаемый свет будет медленно ослабевать, а светоотдача будет снижаться.

Затухание света светодиода означает, что по прошествии определенного периода времени, когда светодиод горит, его интенсивность света будет ниже, чем исходный свет интенсивность, а нижняя часть

Распад света светодиода.

33. Какое количество затухания света согласно международной практике можно считать недопустимым? 30%

34. Формула расчета мощности? P=UI=напряжение, умноженное на ток 43. Что означает AC DC? Каковы характеристики каждого?

Переменный ток представляет собой периодическое изменение величины и направления во времени, а постоянный ток представляет собой ток с постоянным направлением.

Напряжение переменного тока высокое, может быть преобразовано, а потери при передаче малы, поэтому передача на большие расстояния после преобразования переменного тока

Низкое напряжение постоянного тока, большие потери при передаче и стабильность

35.Какие цвета может делать светодиод? Красный, желтый, зеленый, синий и белый, другие можно настроить

36. Какая связь между цветовой температурой и цветом? Низкая цветовая температура и цвет красновато-желтый, чем выше цветовая температура, тем цвет голубоватый

37. Какой метод реализации чаще всего используется для белых светодиодов?

Большинство производимых в настоящее время белых светодиодов изготавливаются путем покрытия синего светодиода слоем светло-желтого люминофора (ближний ультрафиолет, длина волны от 450 до 470 нм). Этот желтый люминофор обычно изготавливается путем добавления кристалла иттрий-алюминиевого граната (Ce3+:YAG), легированного церием

. Тело измельчается в порошок и смешивается с плотным клеем. Когда светодиодный чип излучает синий свет, часть синего света будет эффективно преобразована этим кристаллом в преимущественно желтый свет с более широким спектром (центр спектра составляет около 580 нм).

38. Что такое полоса единиц света? Длина волны: Nano

39. Многие светодиодные изделия изготовлены из алюминия и меди.Какая польза?

Алюминий: в основном используется корпус, радиатор, алюминиевая подложка,

Медь: в качестве проводника, алюминиевая подложка для рассеивания тепла. Термопрокладка для тепловой трубки и гибкой световой панели.

40. Отличие и характеристики постоянного напряжения и постоянного тока?

Постоянное напряжение означает, что независимо от того, как изменяется нагрузка, выходное напряжение источника питания не изменится. Постоянный ток означает, что независимо от того, как изменяется нагрузка, выходной ток источника питания не изменится.

41. Каково напряжение наших обычных продуктов? Какие продукты напряжения могут быть произведены по индивидуальному заказу? 100–265 В переменного тока, 12 В постоянного тока 24 В постоянного тока

42. Каково обычно напряжение одного светодиода? Будет ли разница в напряжении светодиодов разного цвета?

Питание одного светодиода обычно 2,7-3,5В,

Желто-красный обычно 1,8-2,2В, сине-бело-зеленый 2,8-4В

43. Сколько светодиодов для ламп 12В и 24В в одном группа?

12 В — группа из 3 шт., 24 В — группа из 6 шт.

44.Каковы соответствующие сертификаты в США, Европейском Союзе, Японии и Южной Корее?

UL, CE, PSE, KC

45. Что означает последовательное и параллельное? Может рисовать картинки!

46. Что такое блок питания? Какая польза?

Привод питания ED представляет собой преобразователь напряжения, который преобразует источник питания в определенное напряжение и ток, чтобы заставить светодиод излучать свет.

Мощность привода светодиодов, трансформатор, преобразующий высоковольтный переменный ток сети в низковольтный постоянный ток, необходимый для светодиодных ламп

Эффективность преобразования высоковольтного переменного тока из сети в низковольтный постоянный ток, необходимый для Бусины светодиодной лампы, чем выше эффективность, тем ниже потери.

Прокладка для отвода тепла может быть подключена ко всей печатной плате целиком, а ограниченная площадь отвода тепла может быть использована до предела.

47. Какова цель нашего ПК с маской ПК?

Защитите бусины лампы и предотвратите ослепление,

48. Сколько изменений цвета могут добиться бусины лампы RGBled?

Обычно красный, желтый и зеленый

Красный (R яркий), желтый (RG яркий), зеленый (G яркий), голубой (GB яркий), синий (B яркий), пурпурный (BR яркий), белый (RGB

49.Почему существует разница в цене на товары, внешне похожие? Может быть большая разница в цене. Какие факторы влияют на разницу в цене? Не менее 5 примеров!

Использование светодиодных чипов хорошее или плохое, энергоэффективность привода и высота коэффициента мощности, теплоотдача алюминия и корпуса хорошие или плохие, материал ПК хороший или плохой, толщина проводящего провода и степень изоляции хорошая или плохая.

50. Светодиодная трубка в настоящее время является самым обычным продуктом, самый дешевый — всего несколько юаней, как они достигают этого

Какая цена?

Плохая производственная среда, использование не прошедших строгую подготовку рабочих, использование некачественных микросхем, некачественных неизолированных источников питания, некачественных алюминиевых материалов, некачественных линз для ПК и некачественных проводов

51.Наша основная продукция: уличные фонари, прожекторы, туннельные фонари, фонари для автозаправочных станций, солнечные уличные фонари, фонари для высоких пролетов

52. Наши широко используемые бренды источников питания: источник питания Тайвань Mingwei, источник питания Shenzhen Songsheng, источник питания Lizhuo, Zhuhai классический блок питания

53. Угол излучения лампы: обычно 120-140°, угол двойной линзы можно выбрать из 5/15/30/45/60/90/120 градусов

54. Цветовая температура Cree COB<5000K

55.Различие цветовой температуры: 2700-7500K

2700-3500K теплый белый 4000-4500K естественный белый 5500-6500K положительный белый 7000-7500K положительный белый

Часто задаваемые вопросы темно?

Конечно, у нас есть метод контроля времени, если вы хотите, чтобы он светился с 6:00 до 6:00, вы можете настроить его заранее.

2.Могут ли лампы включаться/выключаться автоматически?

Конечно, ночью он загорается автоматически, а днем ​​автоматически выключается.

3. Солнечные уличные фонари дороже, в чем преимущества?

Ответ: зеленая энергия, загрязнение окружающей среды; нет тягового провода, безопасно, надежно, легко перемещается, легко размещается; тип с ночным освещением может работать 8-10 часов, датчики тела солнечный свет дождливые дни 3-4 дня непрерывной работы; жизнь Долгая, низкая стоимость, без оплаты счетов за электроэнергию, одноразовые инвестиции.

4.Какая гарантия? После того, как лампа сломалась, могу ли я получить от вас какие-либо услуги?

Наша стандартная гарантия на солнечный уличный фонарь составляет 3 года, когда лампа сломана (неискусственная) в течение гарантийного срока, мы вышлем целую лампу или замену бесплатно, но покупатель несет фрахт

IQC

Самый строгий выбор сырья

100% проверка.

IPQC

1. Проверка всех печатных плат после пайки электричеством.

2.100% проверка функций

3. Контроль яркости, отчет о тестировании IES, отчет о тепловизионном изображении

4. Тестирование интегрирующей сферы

Тестирование водонепроницаемости.

5. Испытание охлаждающего эффекта.

6. 100% испытание на старение в течение 48 часов (72 часа для изделий высокого напряжения).

FQC

100% проверка внешнего вида100% проверка этикетки

выберите товары-свяжитесь с продавцом-сделайте счет-проформу-подтвердите счет-проформу-оплата (оплата на выбор:T/T/Paypal/Western union)30 процентов от всей оплаченной стоимости банковским переводом в качестве депозита, остаток оплачивается банковским переводом перед загрузкой.Вы также можете выбрать полную оплату) — производство — организация доставки (экспресс, авиаперевозки, морские перевозки)

— отслеживание товаров — покупатель получил товар — наслаждайтесь послепродажным обслуживанием.

(светодиодный светильник с высоким отсеком) Продукция подходит для крупных заводов, станций, складов, платных станций, выставок, спортзалов, промышленных и горнодобывающих предприятий и других потребностей, требующих более высоких требований для полуоткрытых и закрытых мероприятий.

Преимущество солнечного светодиодного уличного фонаря мощностью 8 Вт

1. Высококачественная монокристаллическая солнечная панель

2.Основная рама из сплава устойчива к коррозии и водонепроницаема.

3. Инфракрасный детектор экономит энергию

4. Микросхема Bridgelux обеспечивает высокую яркость

5. Внешний переключатель прост в управлении

6. Регулируемый кронштейн для различных зон освещения

установка, предлагает различные способы установки, местные материалы для фонарных столбов,

, можно гладить столбы, дерево, бамбук, пластик, низкая стоимость;

8. использование солнечной энергии, светодиодное освещение, два из которых являются идеальным сочетанием, экономят энергию и защищают ресурсы земли;

9.использование литий-железо-фосфатной батареи большой емкости с длительным сроком службы, высокотемпературные свойства, длительный срок службы обеспечивают весь срок службы продукта;

10. дождевик, безопасный и надежный;

11. Использование легированных материалов в качестве основной конструкции с хорошей антикоррозионной и антикоррозийной функцией;

12. продукты с инфракрасным датчиком зонда, когда кто-то подошел, вся яркая лампа 60 секунд, когда человек ушел, лампа автоматически уменьшается до 1/3 яркости, энергосберегающей мощности.

Ниже приведены детали уличного фонаря на солнечных батареях мощностью 8 Вт.

«Все в одном солнечном уличном фонаре» не может работать без солнечного света, пожалуйста, выберите подходящую модель в соответствии с местным солнечным излучением и годовым общим излучением. Мы предлагаем использовать модель обжига как переменного, так и постоянного тока в тех местах, где мало солнечного света или есть длительные дождливые дни.

«Все в одном солнечном уличном фонаре» использует литиевую батарею с длительным сроком службы для хранения энергии, температура зарядки в дневное время составляет от 0 до +60°C, когда температура опускается ниже 0°C, система управления автоматически останавливается. для защиты аккумулятора, и он оживет для зарядки аккумулятора, когда температура поднимется выше 0°C.Температура нагнетания ночью от -20 до +60°C,

Цветовые характеристики светодиодов — Цветовая температура

Сегодня на рынке освещения представлено множество различных светодиодов. Разнообразные характеристики светодиодов включают, помимо прочего, цвет света или длину волны излучения, а также интенсивность света.

Эти цветовые характеристики являются результатом множества факторов, влияющих на производственный процесс. Такие факторы, как состав полупроводника, используемая технология изготовления и герметизация, также важны для определения внешнего вида светодиода.

Цвета светодиодов

Цвет является фундаментальной характеристикой светоизлучающих диодов (СИД). Первоначально для этих светильников было доступно ограниченное количество цветов. Вы могли найти только красные светодиоды.

Однако по мере развития технологий материалы и цвета светодиодов значительно улучшились.

Цветовые характеристики светодиодов: цветовая температура

Одним из важных аспектов восприятия цвета является цветовая температура, которая показывает, насколько холодным/голубоватым или теплым/желтоватым кажется белый свет.Коррелированная цветовая температура CCT (сокращенно CCT) на самом деле представляет собой метрику, коррелирующую внешний вид источника света с предварительно нагретым теоретическим внешним видом темного/черного тела. Когда тело черного цвета нагревается, оно становится красным, оранжевым, белым и, наконец, синим. Значение CCT источника света, выраженное в градусах Кельвина (К), представляет собой температуру, при которой горячее черное тело точно соответствует цвету исследуемого источника света. Он символизирует цвет излучаемого света, а не освещенных объектов.

НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, ЧТОБЫ УЗНАТЬ О ЦВЕТОВОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ

Что такое индекс цветопередачи (CRI)?

Metrics Представление цветов имеет множество различных форм, включая системы на основе эталонов, системы на основе цветовой гаммы и системы, построенные на сложных моделях отображения цветов.

CRI относится к мере точности (насколько «верным» является определенный источник света по отношению к эталонному источнику), но он не решает проблему цветовой привлекательности и различения.

УЗНАТЬ ОБ ИНДЕКСЕ ЦВЕТОВОДЕРЖАНИЯ

Цветность и цвета светодиодов

Цветность относится к объективной интерпретации качества цвета независимо от его яркости. Он состоит из двух отдельных параметров, часто описываемых как цветность (s) и оттенок (h). Для указанного CCT источник света с положительным значением Duv имеет цветность, которая падает выше геометрического места черного тела (выглядит слегка зеленоватым), в то время как источник с отрицательным значением Duv имеет цветность, которая падает ниже геометрического места черного тела (выглядит слегка зеленоватым). слегка розоватый).

Влияние падения напряжения на светодиодах

Падение напряжения на светодиодах часто составляет от 2 до 4 вольт. Фактическое напряжение, которое возникает на двух клеммах, сильно зависит от типа используемых светодиодов/материалов и влияет на цвет рассматриваемого светодиода.

Как и ожидалось, кривая напряжения светодиода в целом напоминает характеристику прямого диода. Но как только диод включается, напряжение становится относительно ровным для различных уровней прямого тока.

Характеристики светодиодов: сводка

В следующей таблице приведены общие сведения о цветовых характеристиках светодиодов.

Диапазон длин волн в морских милях	Цвет светодиода	Напряжение (В) при 20 мА	Тип материала
Ниже 400	УФ (ультрафиолетовый)	от 3,1 до 4,4	AIN, AlGaN, AlGanP
от 400 до 450	Фиолетовый	2.от 8 до 4,0	GaP,AlGalnP
от 450 до 500	Синий	от 2,5 до 3,7	InGaN
от 500 до 570	Зеленый	от 1,9 до 4,0	GaP, AlGalnP
от 570 до 590	Желтый	от 2,1 до 2,2	GaAsP, AlGalnP
от 590 до 610	Оранжевый или янтарный	от 2,0 до 2,1	GaAsP, AlGalnP
от 610 до 760	Красный	1. от 6 до 2,0	AlGaAs, GaAsP, AlGanP

Помимо цвета светодиода, следующие основные характеристики светодиодов:

• Значение силы света (обозначается как Iv)
• Спецификация зависимости тока от напряжения
• Обратное напряжение
• Угол обзора

Характеристики светодиодов для срока службы

Интенсивность света светодиода

не уменьшается со временем.Это означает, что светодиоды имеют определенный срок службы. Эта спецификация помогает определить применение различных типов светодиодов. Характеристики светодиодов определяются по следующим формулам.

L _70%  = время, необходимое для 70-процентного освещения (это также известно как сохранение светового потока)

L _50% = время, необходимое для 50-процентного освещения (также известное как поддержание светового потока)

Примечание. В соответствии со стандартами для светодиодов ваши светодиоды не должны демонстрировать каких-либо значительных изменений цветности.

Обоснование этих цифр заключается в том, что сохранение светового потока на 70 процентов равносильно снижению светоотдачи на 30 процентов. Это приблизительное пороговое значение, необходимое для обнаружения постепенного снижения светоотдачи.

Светоизлучающий диод (LED) — работа, конструкция и условное обозначение

Что такое свет?

Перед входом в
как работает светодиод, давайте сначала кратко рассмотрим сам свет.
С древних времен человек получал свет от различных
источники, такие как солнечные лучи, свечи и лампы.

В 1879 году Томас
Эдисон изобрел лампочку накаливания. В свете
лампочка, электрический ток проходит через нить внутри
лампочка.

Когда достаточно
через нить проходит ток, она нагревается и
излучает свет. Свет, излучаемый нитью накала, является результатом
электрической энергии, преобразованной в тепловую энергию, которая, в свою очередь,
превращается в световую энергию.

В отличие от света
лампочка, в которой электрическая энергия сначала превращается в тепло
энергия, электрическая энергия также может быть напрямую преобразована
в энергию света.

Светоизлучающий
Диоды (светодиоды), электрическая энергия, протекающая через них,
непосредственно преобразуется в световую энергию.

Свет — это тип

энергия, которую может выделить атом.Свет состоит из множества мелких частиц, называемых фотонами. Фотоны обладают энергией и
импульс, но не масса.

Атомы являются основными
строительные блоки материи. Каждый объект во Вселенной
состоит из атомов. Атомы состоят из мелких частиц, таких как
электроны, протоны и нейтроны.

Электроны
отрицательно заряжены, протоны заряжены положительно, а
нейтроны не имеют заряда.

Привлекательный
сила между протонами и нейтронами заставляет их слипаться
вместе образуют ядро. Нейтроны не имеют заряда. Следовательно
общий заряд ядра положительный.

отрицательно
заряженные электроны всегда вращаются вокруг положительно заряженных
ядра из-за электростатической силы притяжения
между ними.Электроны вращаются вокруг ядра в
различные орбиты или оболочки. Каждая орбита имеет разную энергию
уровень.

Например,
электроны, вращающиеся очень близко к ядру, имеют низкую энергию
тогда как электроны вращаются дальше от ядра
обладают высокой энергией.

Электроны в
Нижний энергетический уровень требует дополнительной энергии для прыжка
на более высокий энергетический уровень.Эта дополнительная энергия может быть
подается из внешнего источника. Когда электроны вращаются вокруг
ядра получают энергию из внешнего источника, они прыгают в более высокие
орбита или более высокий энергетический уровень.

Электроны в
более высокий уровень энергии не будет оставаться в течение длительного периода времени. После
короткое время электроны возвращаются на более низкий энергетический уровень.
Электроны, перескакивающие с более высокого энергетического уровня на более низкий
энергетический уровень высвобождает энергию в виде фотона или
свет. В некоторых материалах эта потеря энергии высвобождается в основном
в виде тепла. Электрон, теряющий большую энергию
высвобождает фотон большей энергии.

Что такое свет
Излучающий диод (светодиод)?

Светоизлучающий
Диоды (светодиоды) являются наиболее широко используемыми полупроводниковыми
диоды среди всех различных типов полупроводников
Диоды в наличии сегодня.Светодиоды излучают либо видимые
свет или невидимый инфракрасный
светится при прямом смещении. Светодиоды, излучающие невидимое
инфракрасный свет используется для дистанционного управления.

Светоизлучающий
Диод (LED) — оптический полупроводниковый прибор, излучающий
свет, когда напряжение
применяется. Другими словами, светодиод представляет собой оптический
полупроводниковый прибор, преобразующий электрическую энергию в
энергия света.

При излучении света
Диод (светодиод) с прямым смещением, свободный
электроны в зоне проводимости рекомбинируют с дырками в
валентную зону и высвобождает энергию в виде света.

Процесс
излучающий свет в ответ на сильное электрическое
поле или поток электрического
ток называется электролюминесценцией.

Обычный диод с p-n переходом
пропускает электрический ток только в одном направлении.Это позволяет
электрический ток при прямом смещении и не позволяет
электрический ток при обратном смещении. Таким образом, нормальный p-n
Диод-переходник работает только в режиме прямого смещения.

Как обычный p-n
переходные диоды, светодиоды тоже работают только при прямом смещении
условие. Для создания светодиода материал n-типа должен быть
подключен к отрицательной клемме аккумулятора и p-типа
материал должен быть подключен к положительной клемме
батарея.Другими словами, материал n-типа должен быть
отрицательно заряжены, и материал p-типа должен быть
положительно заряжен.

Строительство
Светодиод подобен обычному диоду с p-n переходом, за исключением того, что
галлий, фосфор и мышьяк материалы используются для
конструкции вместо кремниевых или германиевых материалов.

В нормальном p-n
переходных диодов, кремний наиболее широко используется, потому что он
менее чувствительны к температуре.Кроме того, он позволяет электрически
ток эффективно без каких-либо повреждений. В некоторых случаях,
германий используется для изготовления диодов.

Однако кремний или
германиевые диоды не излучают энергию в виде света.
Вместо этого они излучают энергию в виде тепла. Таким образом, кремний
или германий не используется для изготовления светодиодов.

Слои светодиодов

Светоизлучающий
Диод (LED) состоит из трех слоев: p-типа
полупроводник,
Полупроводник n-типа и обедненный слой.р-тип
полупроводник и полупроводник n-типа разделены
область истощения
или обедненный слой.

Полупроводник P-типа

При трехвалентном
примеси добавляются к собственному или чистому полупроводнику,
образуется полупроводник р-типа.

В р-типе
полупроводник, дырки являются основными носителями заряда и свободными
электроны являются неосновными носителями заряда. Таким образом, отверстия несут
большая часть электрического тока в полупроводнике р-типа.

Полупроводник N-типа

Когда пятивалентный
примеси добавляются к собственному полупроводнику, n-типу
образуется полупроводник.

В n-типе
полупроводник, свободные электроны являются основными носителями заряда
а дырки являются неосновными носителями заряда.Таким образом, бесплатно
электроны переносят большую часть электрического тока в n-типе
полупроводник.

Слой истощения или область

Область истощения
область, присутствующая между полупроводником p-типа и n-типа
где отсутствуют подвижные носители заряда (свободные электроны и дырки).
настоящее время. Эта область действует как барьер для электрического тока.
Он противостоит потоку электронов из полупроводника n-типа и
поток дырок из полупроводника р-типа.

Преодолеть
барьер обедненного слоя, нам нужно применить напряжение, которое
выше барьерного потенциала обедненного слоя.

Если применяется
напряжение больше, чем барьерный потенциал истощения
слой, начинает течь электрический ток.

Как Свет
Излучающий диод (LED) работает?

Светоизлучающий
Диод (светодиод) работает только в режиме прямого смещения.Когда Свет
Излучающий диод (светодиод) смещен в прямом направлении, свободные электроны
со стороны n, а отверстия со стороны p сдвинуты к
узел.

Когда свободные электроны
достигают соединения или области обеднения, некоторые из свободных
электроны рекомбинируют с дырками в положительных ионах. Мы
известно, что положительные ионы имеют меньше электронов, чем
протоны.Поэтому они готовы принять электроны. Таким образом,
свободные электроны рекомбинируют с дырками в обедненной области.
Аналогичным образом дырки с p-стороны рекомбинируют с электронами
в области истощения.

Из-за
рекомбинация свободных электронов и дырок в обедненной
область, ширина
области истощения уменьшается. В результате больше заряда
перевозчики будут пересекать p-n
узел.

Часть заряда
носители с p-стороны и n-стороны будут пересекать p-n переход
прежде чем они рекомбинируют в области истощения. Например,
некоторые свободные электроны из полупроводника n-типа пересекают p-n
переходе и рекомбинирует с дырками в полупроводнике р-типа. В
аналогичным образом дырки из полупроводника p-типа пересекают p-n
переходе и рекомбинирует со свободными электронами в n-типе
полупроводник.

Таким образом, рекомбинация
происходит в области обеднения, а также в р-типе и
полупроводник n-типа.

Свободные электроны
в зоне проводимости высвобождает энергию в виде света
прежде чем они рекомбинируют с дырками в валентной зоне.

В силиконе и
германиевые диоды, большая часть энергии выделяется в виде
тепла и излучаемого света слишком малы.

Однако в
такие материалы, как арсенид галлия и фосфид галлия.
испускаемые фотоны имеют достаточную энергию для создания интенсивных
видимый свет.

Как светодиод излучает свет?

При внешнем
напряжение приложено к валентности
электроны, они набирают достаточную энергию и разрывают
связи с родительским атомом. валентные электроны, которые
разрывы связи с родительским атомом называются свободными электронами.

Когда валентность
электрон покинул родительский атом, они оставляют пустое место в
валентная оболочка, на которой ушел валентный электрон. Этот пустой
пространство в валентной оболочке называется дыркой.

Энергетический уровень
все валентные электроны почти одинаковы.Группировка диапазона
энергетических уровней всех валентных электронов называется
валентная полоса.

Аналогично,
энергетический уровень всех свободных электронов почти одинаков.
Группировка диапазона энергетических уровней всех свободных электронов
называется зоной проводимости.

Энергетический уровень
свободных электронов в зоне проводимости больше, чем в
энергетический уровень валентных электронов или дырок в валентном
группа. Следовательно, свободные электроны в зоне проводимости должны
теряют энергию, чтобы рекомбинировать с дырками в
валентная полоса.

Свободные электроны
в зоне проводимости не задерживаются надолго. После
короткий период свободные электроны теряют энергию в виде
светятся и рекомбинируют с дырками в валентной зоне. Каждый
рекомбинация носителей заряда будет излучать световую энергию.

Потеря энергии
свободных электронов или интенсивность испускаемого света зависит от
запрещенная зона или энергетическая щель между зоной проводимости и
валентная полоса.

Полупроводник
устройство с большим запрещенным зазором излучает свет высокой интенсивности
тогда как полупроводниковый прибор с малой запрещенной зоной
излучает свет низкой интенсивности.

Другими словами,
яркость излучаемого света зависит от материала
используется для построения светодиода и прямого протекания тока через
ВЕЛ.

В обычном кремнии
диоды, энергетическая щель между зоной проводимости и валентной
полоса меньше. Следовательно, электроны падают только на короткое расстояние.
В результате высвобождаются фотоны низкой энергии.Эти низкоэнергетические
фотоны имеют низкую частоту, невидимую человеческому глазу.

В светодиодах энергия
Зазор между зоной проводимости и валентной зоной очень велик, поэтому
свободные электроны в светодиодах имеют большую энергию, чем свободные
электроны в кремниевых диодах. Следовательно, свободные электроны падают на
большое расстояние. В результате фотоны высокой энергии
выпущенный. Эти высокоэнергетические фотоны имеют высокую частоту, которая
виден человеческому глазу.

Эффективность
генерация света в светодиоде увеличивается с увеличением инжектируемого
тока и при понижении температуры.

Светоизлучающий
диоды, свет производится за счет процесса рекомбинации.
Рекомбинация носителей заряда происходит только при
условие прямого смещения.Следовательно, светодиоды работают только в прямом направлении.
условие смещения.

При излучении света
диод смещен в обратном направлении, свободные электроны (большинство
носители) с n-стороны и дырки (основные носители) с
p-сторона отходит от стыка. В результате ширина
обедненная область увеличивается и нет рекомбинации заряда
встречаются носители. Таким образом, свет не производится.

Если обратное смещение
напряжение, подаваемое на светодиод, сильно увеличивается, устройство может
также быть поврежденным.

Все диоды излучают
фотоны или свет, но не все диоды излучают видимый свет. То
Материал светодиода подобран таким образом, чтобы
длина волны испускаемых фотонов находится в пределах видимого
часть светового спектра.

Светоизлучающий
диоды могут включаться и выключаться с очень высокой скоростью 1
нс.

Светоизлучающий
диод (LED) условное обозначение

Символ светодиода
похож на обычный диод с p-n переходом, за исключением того, что он
содержит стрелки, направленные в сторону от диода, указывающие на то, что
свет излучается диодом.

Доступно

светодиода
в разных цветах. Наиболее распространенные цвета светодиодов:
оранжевый, желтый, зеленый и красный.

Схема
символ светодиода не представляет цвет света. То
схематическое обозначение одинаково для всех цветов светодиодов. Следовательно, это
невозможно определить цвет светодиода, увидев его
символ.

светодиод
строительство

Один из способов
используется для создания светодиода состоит в осаждении трех полупроводниковых слоев
на подложке.Три полупроводниковых слоя, нанесенных на
подложка — полупроводник n-типа, полупроводник p-типа
и активной области. Активная область находится между
Полупроводниковые слои n-типа и p-типа.

Когда светодиод направлен вперед
смещенные свободные электроны из полупроводника n-типа и дырок
от полупроводника p-типа подталкиваются к активному
область, край.

Когда свободные электроны
со стороны n и отверстия со стороны p рекомбинируют с противоположным
носители заряда (свободные электроны с дырками или дырки со свободными
электроны) в активной области невидимый или видимый свет
излучаемый.

В светодиодах большая часть
носители заряда рекомбинируют в активной области. Следовательно, большинство
свет излучается активной областью.Активная область
также называется областью истощения.

Смещение светодиода

Безопасный форвард
номинальное напряжение большинства светодиодов от 1В до 3В и выше
номинальный ток от 200 мА до 100 мА.

Если напряжение
применительно к светодиоду находится в диапазоне от 1 В до 3 В, светодиод работает отлично
потому что ток для приложенного напряжения находится в
рабочий диапазон. Однако, если напряжение, подаваемое на светодиод,
повышается до значения более 3 вольт. Истощение
область в светодиоде выходит из строя, и электрический ток
вдруг поднимается. Этот внезапный рост тока может разрушить
устройство.

Во избежание этого мы
нужно поставить резистор
(R _s ) последовательно со светодиодом. Резистор (R _s
) должен располагаться между источником напряжения (Vs) и светодиодом.

Резистор размещен
между светодиодом и источником напряжения называется ограничением тока.
резистор. Этот резистор ограничивает дополнительный ток, который может
уничтожить светодиод. Таким образом, токоограничивающий резистор защищает светодиод
от повреждения.

Текущий ток
через светодиод математически записывается как

Где,

I _F = Прямой ток

V _S = Напряжение источника или напряжение питания

V _D = Падение напряжения на светодиоде

R _S = Резистор или токоограничивающий резистор

Падение напряжения
количество напряжения, затрачиваемого на преодоление области обеднения
барьер (что приводит к протеканию электрического тока).

Падение напряжения
Светодиод составляет от 2 до 3 В, тогда как кремниевый или германиевый диод составляет 0,3 или
0,7 В.

Таким образом, чтобы
для работы светодиода нам нужно применять большее напряжение, чем кремний или
германиевые диоды.

Светоизлучающий
диоды потребляют больше энергии, чем кремниевые или германиевые.
работать.

Выход
характеристики светодиода

Сумма
выходной свет, излучаемый светодиодом, прямо пропорционален
количество прямого тока, протекающего через светодиод.Более
прямой ток, тем больше излучаемый выходной свет.
График зависимости прямого тока от выходного света показан на
фигура.

Видимые светодиоды
и невидимые светодиоды

светодиода в основном
делятся на два типа: видимые светодиоды и невидимые светодиоды.

Видимый светодиод
Тип светодиода, который излучает видимый свет.Эти светодиоды в основном
используется для отображения или освещения, где используются светодиоды
индивидуально без фотодатчиков.

Невидимый светодиод
тип светодиода, который излучает невидимый свет (инфракрасный свет). Эти
Светодиоды в основном используются с фотодатчиками, такими как фотодиоды.

Что
определяет цвет светодиода?

Используемый материал
для построения светодиода определяет его цвет.Другими словами,
Длина волны или цвет излучаемого света зависит от
запрещенная зона или энергетическая зона материала.

Различные материалы
излучают разные цвета света.

Светодиоды на основе арсенида галлия излучают красный и инфракрасный свет.

Светодиоды из нитрида галлия

излучают ярко-синий свет.

Светодиоды с иттрий-алюминиевым гранатом излучают белый свет.

Светодиоды из фосфида галлия излучают красный, желтый и зеленый свет.

Светодиоды из нитрида алюминия и галлия излучают ультрафиолетовый свет.

Светодиоды из фосфида алюминия и галлия излучают зеленый свет.

Преимущества
Светодиод

1. яркость света, излучаемого светодиодом, зависит от силы тока
   течет через светодиод. Следовательно, яркость светодиода может быть
   легко регулируется изменением тока.Это делает
   возможна эксплуатация светодиодных дисплеев при различных условиях окружающей среды
   условия освещения.
2. Светодиоды потребляют мало энергии.

Светодиоды

3. очень дешевы и легко доступны.

Светодиоды

4. имеют малый вес.
5. Меньший размер.

Светодиоды

6. имеют более длительный срок службы.

Светодиоды

7. работают очень быстро.Их можно включать и выключать в очень
   меньше времени.

Светодиоды

8. не содержат токсичных материалов, таких как ртуть, которая используется
   в люминесцентных лампах.

Светодиоды

9. могут излучать разные
   цвета света.

Недостатки
светодиода

1. Светодиоды нужны
   больше мощности для работы, чем у обычных диодов с p-n переходом.
2. Низкая светоотдача светодиодов.

Приложения
светодиода

Различные области применения светодиодов:

1. Системы охранной сигнализации
2. Калькуляторы
3. Фотофоны
4. Сигналы светофора
5. Цифровые компьютеры
6. Мультиметры
7. Микропроцессоры
8. Цифровые часы
9. Автомобильные тепловые лампы
10. Фотовспышки
11. Авиационное освещение

Типы
диодов

различные типы диодов следующие:

1. Зенер
   диод
2. Лавинный диод
3. Фотодиод
4. Свет
   Излучающий диод
5. Лазер
   диод
6. Туннель
   диод
7. Шоттки
   диод
8. Варактор
   диод
9. П-Н
   переходной диод

Как светодиодное освещение помогает окружающей среде?

Светодиодное (или светоизлучающее) освещение — одна из самых энергоэффективных и экологически чистых технологий освещения на сегодняшний день. В эпоху, когда экологическая ответственность стоит на повестке дня большинства предприятий, светодиоды представляют собой привлекательную альтернативу другим формам освещения.

Когда мы рассматриваем, как светодиоды (и, следовательно, внедрение светодиодов) могут оказать положительное влияние на окружающую среду, мы должны помнить о двух важных характеристиках светодиодной технологии:

Таким образом, с точки зрения непрофессионала, когда мы думаем об эффективности освещения, чем меньше энергии требуется для освещения, тем лучше.В случае со светодиодным освещением количество потребляемой электроэнергии зависит не только от светодиодного устройства, но и от конструкции осветительного прибора. Но, как правило, светодиоды хорошего качества могут работать более чем в 25 раз дольше, чем традиционные лампочки, поэтому, если ваша цель — энергоэффективность, то светодиоды — лучший выбор!

Но энергоэффективность светодиодов имеет более широкое значение, чем просто экономия денег для вас или вашего бизнеса в долгосрочной перспективе. Поскольку он считается одним из самых «зеленых» источников освещения, он обеспечивает многочисленные экологические преимущества.Давайте рассмотрим всего три способа, которыми светодиодное освещение может помочь окружающей среде:

Светодиоды имеют более длительный срок службы, чем традиционные лампы накаливания

Одной из основных причин, почему светодиодные лампочки считаются такими экологически чистыми, является тот факт, что они рассчитаны на гораздо более длительный срок службы, чем обычные лампочки. Светодиодные лампы могут служить до 20 раз дольше, чем стандартные формы освещения, такие как лампы накаливания или галогенные лампы, что очень положительно влияет на окружающую среду.

Тот факт, что светодиоды служат дольше, означает, что необходимо производить меньше лампочек, и, наоборот, их не нужно заменять так часто. Помните: чем меньше, тем лучше, когда речь идет об охране окружающей среды; поэтому тот факт, что требуется меньшее количество ламп, означает, что потребуется меньше ресурсов для производства, упаковки и транспортировки.

Меньше потерь энергии благодаря светодиодному освещению

Стандартные светодиодные лампы

могут быть на 80% более энергоэффективными, чем обычные лампы, и потреблять гораздо меньше энергии, чем другие типы освещения.Люминесцентные лампы, например, преобразуют около 95% производимой ими энергии в тепло и только 5% в свет. Однако светодиодные лампы преобразуют 95% своей энергии в свет, и только 5% тратится впустую в виде тепла. Это означает, что светодиоды требуют меньше энергии, чем обычные формы освещения, поэтому, очевидно, чем меньше энергии они требуют, тем более положительное влияние на окружающую среду.

Для домовладельца или владельца бизнеса это также важная характеристика: чем меньше энергии требуется для освещения, тем ниже будут ваши ежемесячные счета за электроэнергию.Поэтому, когда вы выбираете светодиодное освещение для своего дома или бизнеса, вы не только помогаете спасти планету, на которой живете, но и экономите деньги!

Светодиоды нетоксичны

Зайдите в большинство коммерческих помещений, и вы увидите люминесцентные лампы на потолке, которые, как оказалось, крайне неэффективны с точки зрения энергосбережения. Они также очень вредны для окружающей среды, так как содержат токсичные химические вещества и элементы, в том числе ртуть. Это означает, что при захоронении на свалках эти токсичные элементы могут выделяться и загрязнять окружающую среду.Поэтому их необходимо утилизировать особым образом, а это означает, что их должны собирать специальные мусоровозы.

Однако светодиодные фонари

не содержат опасных материалов (поэтому они намного безопаснее для окружающей среды) и не требуют специальной утилизации. Это означает, что нет необходимости договариваться о том, чтобы транспортное средство подъезжало к месту их сбора, а затем утилизировать, поэтому на дороге также производится меньше выбросов. Хотя влияние этого на окружающую среду может показаться незначительным по отдельности — подумайте, какая разница, если бы все перешли на светодиодное освещение!

Что такое светодиод? — Конструкция, работа, характеристики и применение

Светодиод (светоизлучающий диод) представляет собой оптоэлектронное устройство , работающее по принципу электролюминесценции. Электросветимость — это свойство материала преобразовывать электрическую энергию в световую энергию, а затем излучать эту световую энергию. Точно так же полупроводник в светодиоде излучает свет под действием электрического поля.

Символ светодиода образован слиянием символа диода P-N перехода и направленных наружу стрелок. Эти направленные наружу стрелки символизируют свет, излучаемый светодиодом.

Теперь возникает вопрос, как полупроводниковый материал в светодиодах излучает свет? Ответ на этот вопрос заключается в конструкции и работе светодиода.Символ светодиода описан на схеме ниже, этот же символ используется в электронных схемах.

Конструкция светодиода

Полупроводниковый материал, используемый в светодиодах, представляет собой арсенид галлия (GaAs) , галлия фосфид (GaP) или арсенид фосфид галлия (GaAsP). Любое из вышеупомянутых соединений может быть использовано для изготовления светодиода, но цвет излучаемого света меняется с изменением материала. Ниже приведены некоторые материалы и их соответствующий цвет света, который они излучают.Помимо него, ниже также приведены диапазоны типового прямого напряжения.

Материалы в конструкции	Цвет	Прямое напряжение (в вольтах)
GaP	Зеленый/Красный	2,2
GaAsP	Желтый	2,2
GaAsP	Красный	1,8
GaN	Белый	4.1
GaN	Синий	5,0
AllnGaP	Янтарный	2.1
AllnGaP	Желтый	2.1

Внутренняя архитектура светодиода

Полупроводниковый слой P-типа расположен над N-типа , поскольку рекомбинация носителей заряда происходит в p-типе. Кроме того, это поверхность устройства, поэтому излучаемый свет хорошо виден на поверхности.Если P-тип будет размещен ниже, свет будет излучаться с поверхности P-типа, но мы не сможем его увидеть. Именно по этой причине P-тип размещен выше.

Слой P-типа формируется за счет диффузии полупроводникового материала. С другой стороны, в области N-типа эпитаксиальный слой выращивается на подложке N-типа. Металлическая пленка используется на слое P-типа для обеспечения анодного соединения с диодом. Точно так же слой золотой пленки нанесен на N-тип для обеспечения катодного соединения.

Значение слоя золотой пленки

Слой золотой пленки на N-типе также обеспечивает отражение от нижней поверхности диода. Если какая-либо значительная часть излучаемого света стремится попасть на нижнюю поверхность, то она будет отражаться от нижней поверхности на верхнюю поверхность устройства. Это увеличивает эффективность светодиода.

Работа светодиода

Электроны являются основными носителями в N-типе, а дырки являются основными носителями в P-типе. Электроны N-типа находятся в зоне проводимости, а дырки P-типа — в валентной зоне.Энергетический уровень зоны проводимости выше, чем энергетический уровень валентной зоны. Таким образом, если электроны имеют тенденцию к рекомбинации с дырками, они должны потерять часть энергии, чтобы попасть в более низкую энергетическую зону.

Электроны могут терять свою энергию в виде тепла или света. Электроны в кремнии и германии теряют свою энергию в виде тепла. Таким образом, они не используются для светодиодов, поскольку нам нужен полупроводник, в котором электроны теряют свою энергию в виде света.

Испускание фотонов

Таким образом, полупроводниковые соединения, такие как фосфид галлия (Gap), арсенид галлия (GaAs), фосфид арсенида галлия (GaAsP) и т. д.излучают свет, когда электроны-дырки рекомбинируют. Электроны в этих соединениях теряют свою энергию при испускании фотонов.

Если полупроводниковый материал полупрозрачный , свет будет излучаться из соединения, поскольку соединение действует как источник света. Светодиод работает только в режиме прямого смещения . Если он будет работать с обратным смещением, он получит повреждение, так как не выдержит обратного напряжения.

Вольт-амперные характеристики светодиодов

Характеристическая кривая светодиода показывает, что прямого смещения 1 В достаточно для экспоненциального увеличения тока.

Кривая выходной характеристики показывает, что мощность излучения светодиода прямо пропорциональна прямому току в светодиоде.

Преимущества светодиода

1. Диапазон температур : Может работать в широком диапазоне температур от 0 ⁰ C до 70 ⁰ C
2. Время переключения: Время переключения светодиодов составляет порядка 1 нс. Таким образом, они полезны в динамических операциях, где используется большое количество массивов.
3. Низкое энергопотребление: Они потребляют меньше энергии, и их можно использовать даже при низком подаче постоянного тока.
4. Лучшее управление: Мощность излучения светодиодов зависит от протекающего в них тока. Таким образом, интенсивность света светодиода можно легко контролировать.
5. Экономичность и надежность: светодиоды дешевы и обладают высокой степенью надежности.
6. Маленький размер и портативность: Они небольшого размера и могут быть сложены вместе для формирования буквенно-цифровых дисплеев.
7. Более высокая эффективность: Эффективность преобразования мощности светодиодов в световую энергию в 10-50 раз выше, чем у вольфрамовой лампы. Время отклика светодиода составляет 0,1 мкс, в то время как в случае вольфрамовой лампы оно измеряется десятками или сотнями миллисекунд.

Недостатки светодиода

1. Перенапряжение или перегрузка по току: Светодиоды могут выйти из строя, если ток превысит определенный предел.
2. Перегрев из-за мощности излучения:  Он перегревается при чрезмерном увеличении мощности излучения. Это может привести к повреждению светодиода.

Применение светодиодов

1. Индикатор в цепи переменного тока: Может использоваться как индикатор в цепи переменного тока, но внутреннее сопротивление светодиода очень мало. Таким образом, резистор последовательно соединен со светодиодом, так что перегрузка по току может протекать через резистор и защищать светодиод от повреждения.
2. Индикатор панели дисплея: светодиоды  используются для отображения информации, обрабатываемой электронными схемами.Формат отображения светодиода показан на диаграмме ниже.
3. Цифровые часы, калькуляторы и мультиметры: Светодиоды, излучающие видимый свет, используются в цифровых часах и калькуляторах для индикации.
4. Системы дистанционного управления и системы охранной сигнализации: В таких приложениях используются светодиоды, излучающие невидимый инфракрасный свет, такие как светодиоды GaAs.

Преимущества, недостатки и области применения светодиодов.Светодиод является важным оптоэлектронным устройством. Он также используется в системе связи по оптоволоконному кабелю.

светодиодов | Определение, источники света, типы и факты

Светодиод , полностью светоизлучающий диод , в электронике полупроводниковое устройство, излучающее инфракрасный или видимый свет при зарядке электрическим током. Видимые светодиоды используются во многих электронных устройствах в качестве контрольных ламп, в автомобилях в качестве задних оконных и стоп-сигналов, а также на рекламных щитах и ​​вывесках в качестве буквенно-цифровых дисплеев или даже полноцветных плакатов.Инфракрасные светодиоды используются в автофокусных камерах и телевизионных пультах дистанционного управления, а также в качестве источников света в волоконно-оптических телекоммуникационных системах.

Известная лампочка излучает свет посредством накаливания, явления, при котором нагрев нити накала электрическим током заставляет провод испускать фотоны, основные энергетические пакеты света. Светодиоды работают за счет электролюминесценции, явления, при котором испускание фотонов вызвано электронным возбуждением материала. Материалом, наиболее часто используемым в светодиодах, является арсенид галлия, хотя существует множество вариаций этого основного соединения, например, арсенид алюминия-галлия или фосфид алюминия-галлия-индия.Эти соединения относятся к так называемой III-V группе полупроводников, т. е. соединениям, состоящим из элементов, перечисленных в столбцах III и V периодической таблицы. Изменяя точный состав полупроводника, можно изменить длину волны (и, следовательно, цвет) излучаемого света. Излучение светодиодов обычно находится в видимой части спектра (т. е. с длинами волн от 0,4 до 0,7 мкм) или в ближней инфракрасной области (с длинами волн от 0,7 до 2,0 мкм). Яркость света, наблюдаемого от светодиода, зависит от мощности, излучаемой светодиодом, и от относительной чувствительности глаза на излучаемой длине волны.Максимальная чувствительность достигается при 0,555 мкм, что находится в желто-оранжевой и зеленой области. Прикладываемое напряжение в большинстве светодиодов довольно низкое, в районе 2,0 вольт; ток зависит от приложения и колеблется от нескольких миллиампер до нескольких сотен миллиампер.

Термин диод относится к двухконтактной структуре светоизлучающего устройства. Например, в фонарике нить накала соединена с батареей через две клеммы, одна из которых (анод) несет отрицательный электрический заряд, а другая (катод) несет положительный заряд.В светодиодах, как и в других полупроводниковых устройствах, таких как транзисторы, «выводы» на самом деле представляют собой два полупроводниковых материала с разным составом и электронными свойствами, соединенные вместе, чтобы сформировать переход. В одном материале (отрицательном, или полупроводнике типа n ) носителями заряда являются электроны, а в другом (положительном, или полупроводнике типа p ) носителями заряда являются «дырки», созданные отсутствием электронов. Под действием электрического поля (создаваемого батареей, например, при включении светодиода) ток может течь через переход p — n , обеспечивая электронное возбуждение, которое заставляет материал светиться.

В типичной конструкции светодиода купол из прозрачной эпоксидной смолы служит конструктивным элементом, скрепляющим выводную рамку, линзой для фокусировки света и согласующим показателем преломления, позволяющим большему количеству света выходить из светодиодного чипа. Чип, обычно размером 250 × 250 × 250 микрометров, устанавливается в отражающую чашку, выполненную в выводной рамке. Слои GaP:N типа p — n представляют собой азот, добавленный к фосфиду галлия для получения зеленого свечения; слои GaAsP:N типа p — n представляют собой азот, добавленный к фосфиду арсенида галлия для получения оранжевого и желтого свечения; а слой GaP:Zn,O типа p представляет собой добавление цинка и кислорода к фосфиду галлия для получения красного свечения.Двумя дальнейшими усовершенствованиями, разработанными в 1990-х годах, являются светодиоды на основе фосфида алюминия-галлия-индия, которые эффективно излучают свет от зеленого до красно-оранжевого, а также светодиоды синего излучения на основе карбида кремния или нитрида галлия. Синие светодиоды можно комбинировать в кластере с другими светодиодами для получения всех цветов, включая белый, для полноцветных движущихся дисплеев.

Любой светодиод можно использовать в качестве источника света для оптоволоконной системы передачи на короткие расстояния, то есть на расстояние менее 100 метров (330 футов).Однако для волоконной оптики дальнего действия свойства излучения источника света выбираются в соответствии со свойствами передачи оптического волокна, и в этом случае инфракрасные светодиоды лучше подходят, чем светодиоды видимого света. Стеклянные оптические волокна имеют наименьшие потери при передаче в инфракрасном диапазоне на длинах волн 1,3 и 1,55 мкм. Чтобы соответствовать этим свойствам пропускания, используются светодиоды, изготовленные из фосфида арсенида галлия и индия, нанесенного на подложку из фосфида индия.Точный состав материала можно отрегулировать, чтобы излучать энергию точно на 1,3 или 1,55 микрометра.

цифровые часы

Светодиодные электронные часы.