Да бисте разумели шта је ЛЕД, прво треба да разумете њену општеприхваћену ознаку, која је на енглеском представљена као ЛЕД. У преводу ово дословно значи „емитовање малих ЛЕД диода“. Са техничке тачке гледишта, то су полупроводнички уређаји који претварају електричну струју у видљиво зрачење светлости. Овај најједноставнији производ својим изгледом и дизајном се значајно разликује од типичних уређаја за осветљење: лампи са жарном нити и слично.
Историја порекла
Уређај и принцип рада ЛЕД емитора лакше је разумети ако се упознате са позадином њиховог настанка. По први пут је овај производ који се емитује рођен 1962. године у облику монохромне црвене диоде. Упркос низу недостатака, његова технологија производње препозната је као обећавајућа. Деценију након приказивања црвеног узорка, зелена и жута ЛЕД диода представљене су широј јавности. Због малог отпора, ови производи су се углавном користили у кући као индикатори на предњим плочама кућних електронских уређаја.
Временом је интензитет сјаја повећан неколико пута, а 90-их година прошлог века било је могуће направити узорак са светлосним флуксом једнаким 1 лумену. Јапански инжењер С. Накамура је 1993. године створио прву икад плаву диоду, коју карактерише повећани ниво осветљености. Од тог тренутка, њихови програмери су научили како да добију било коју боју у видљивом спектру, укључујући и белу.
Захваљујући изванредним карактеристикама ЛЕД производа, временом су постали озбиљна конкуренција сијалицама са жарном нити које су многима познате.
Од 2005. године индустрија је савладала производњу белих ЛЕД диода са светлосним флуксом до 100 лм и више. Поред тога, научили су како да направе светлеће елементе са различитим нијансама беле („топло“, „хладно“ и други сјај).
Уређај и принцип стварања зрачења
Да бисте разумели како ЛЕД функционише, пре свега, морате узети у обзир низ тачака у вези са њеним дизајном:
- основа ЛЕД елемента је полупроводнички кристал који пролази струју само у једном смеру;
- класични ЛЕД уређај претпоставља присуство изолационе подлоге;
- стаклено тело диоде поуздано штити кристал од спољних утицаја и истовремено је расипајући елемент;
- на полеђини кућишта налазе се два контакта на која се ЛЕД напаја електричном енергијом.
Да би се продужио радни век уређаја за емитовање, простор између дифузне сочива и самог кристала испуњен је прозирним силиконским једињењем.
У структури неких ЛЕД диода предвиђена је посебна алуминијумска подлога која је основа уређаја и истовремено уклања вишак топлоте из ње.
Лакше је разумети како ЛЕД ради испитивањем полупроводничког споја, који професионалци називају спој електронске рупе. Његово име повезано је са различитом природом главних носача у граничном слоју две структуре. У једном полупроводнику постоји вишак електрона на контактној граници, а у суседном материјалу сувишне рупе.У процесу производње полупроводничког споја они продиру у суседни слој, формирајући потенцијалну баријеру која спречава њихово обрнуто одступање. Вредност предњег напона на ЛЕД током његовог рада зависи од ширине споја.
Када се потенцијал дате поларности и вредност коју генерише константни извор струје примени на диоду, могуће је померање споја у жељеном смеру. То ће довести до његовог отварања и појаве супротног тока супротно наелектрисаних честица. Када се сударе, кванте светлосне енергије - фотони - емитују се унутар граница прелаза. У зависности од брзине понављања ових импулса, зрачење добија одређену обојеност боје.
Шта одређује боју ЛЕД-а
У производњи ЛЕД-а користе се разне врсте полупроводничких материјала, чији избор одређује нијансу боје коју емитују.
Способност разликовања боје урођена је особина људског ока, способно да са великом тачношћу ухвати своје градације. Нераскидиво је повезан са таласном дужином квантног зрачења које електромагнетни таласи одређене фреквенције носе са собом. У овом случају, светлосни импулси се формирају на граници споја полупроводника ЛЕД-а.
Проучавајући својства различитих полупроводника у раној фази њиховог проучавања, научници су идентификовали материјале попут галијум фосфида, као и тројна једињења АлГаАс и ГаАсП. При њиховој употреби било је могуће добити црвено и жуто-зелено зрачење. Данас се за добијање различитих комбинација боја користе сложеније комбинације алуминијума са индијумом и галијумом (АллнГаП) или индијум-галијум нитридом (ИнГаН). Ови полупроводници су способни да поднесу значајне струје, што омогућава постизање велике светлосне ефикасности од њих.
Техника мешања боја
Модерне диодне траке и модуларни ЛЕД кластери могу да произведу различите нијансе светлосног опсега. С обзиром да један прелаз генерише монохроматско зрачење, потребан је уређај са више чипова да би се створио вишебојни сјај. Овај сложени производ делује попут рачунарског монитора, на којем је могуће добити готово било коју нијансу (за ово се користи посебан РГБ модул).
Користећи предност овог принципа формирања сенчења, било је могуће добити бели сјај, који се на пример широко користи у ЛЕД рефлекторима. Да би се то постигло, све три оригиналне или основне боје су помешане у једнаким размерама.
Такође се може добити комбиновањем диодних структура ултраљубичастог или плавог зрачења са жутим премазом типа фосфора.
Карактеристике ЛЕД производње
Да бисте разумели како се израђују ЛЕД диоде, морате се упознати са структурним карактеристикама у погледу технологија које се користе у производњи. Због тога се приликом разматрања специфичности њихове производње пре свега узимају у обзир следеће тачке:
- одређени метод формирања боје зрачења (матрица или фосфор);
- за колико волти ЛЕД су дизајнирани и коју тренутну вредност подносе;
- која технологија вам омогућава да постигнете најбољи квалитет сјаја и јефтинија је.
Производња чипова помоћу матричне шеме коштаће произвођача више, што се исплати високим квалитетом зрачења. Мане фосфора укључују слабу излазну светлост, као и не сасвим чисту боју зрачења. Поред тога, имају краћи радни век и већа је вероватноћа да ће пропасти.
У производњи једноставних индикаторских диода са директним напоном од 2-4 Волта, њихов прелаз се израчунава за мале струје (до 50 мА). Да би се створили пуноправни уређаји за осветљење и ЛЕД мостни кругови, биће потребни уређаји са великом брзином струје (до 1 Ампера). Ако су диоде у једном модулу повезане у серијски ланац, укупни напон на њиховим спојевима достиже 12 или чак 24 волта.Приликом израде производа на посебан начин се означава плус за сваку ЛЕД (на одговарајућој нози се прави мали избочина).
Примене и контрола сјаја
Због разноликости модификација, ЛЕД производи се широко користе у разним областима:
- у производњи штедљивих сијалица уграђених у типични лустер, на пример, или у обичну зидну подлогу;
- за употребу као осветљивачи у широко распрострањеним минијатурним лампионима, као и у већим конструкцијама као што су „лампе за камповање“;
- ако је потребно, декоративно осветљење просторија у облику дугих трака са различитим бојама.
Њихова употреба је због степена отпорности уређаја на климатске факторе, процењеног према класи заштите производа. У зависности од дизајна, користе се само у затвореном или могу да раде на отвореним просторима (посебно као украс за билборде или ЛЕД кишу).
Можете да контролишете ниво осветљености у обичној лампи или лустеру на разне начине. За ово се најчешће користе посебна електронска кола која омогућавају модулацију амплитуде и других параметара светлосних импулса. За удобност рада са кућном опремом, такав модул је произведен у облику стандардне контролне табле.
