Wie die LED funktioniert: wie es funktioniert

Übersetzt aus dem englischen Kürzel LEDbedeutet "Diode, die Licht ausstrahlt." Es ist eine Halbleitervorrichtung, die elektrischen Strom in Lichtstrahlung umwandeln kann. Dies ist ein einfaches Gerät, dessen Design sich von den üblichen Produkten für Beleuchtung (Glühlampen, Entladungslampen, Leuchtstofflampen usw.) unterscheidet.

Wie die LED funktioniert, ist interessant zu wissenjeder. Dieses Gerät hat keine ursprünglich unzuverlässigen zerbrechlichen Strukturelemente und einen Glaskolben (im Gegensatz zu anderen Lampen). Die Kosten für Dioden sind so gering, dass sie sich nicht wesentlich von den Batterien unterscheiden, die als Stromquelle dienen. Die Beliebtheit solcher Produkte wird durch eine Reihe von Faktoren erklärt, einschließlich ihres Designs.

Geschichte des Auftretens

In Anbetracht der Frage, warum LEDs funktionieren,sollte die Geschichte ihres Auftretens studieren. Zum ersten Mal wurde ein solches Gerät 1962 von dem Wissenschaftler N. Holonyak geschaffen. Es war eine monochrome rote Leuchtdiode. Es hatte eine Reihe von Mängeln, aber die Technologie selbst wurde als vielversprechend erkannt.

Zehn Jahre nach der Entstehung der roten Diodeerschienen grüne und gelbe Sorten. Sie wurden als Indikatoren in vielen elektronischen Geräten verwendet. Die Intensität des Lichtflusses von Dioden aufgrund von wissenschaftlichen Entwicklungen hat stetig zugenommen. In den 90er Jahren wurde ein Illuminator mit einer Strömungsleistung von 1 Lumen geschaffen.

1993, S. Nakamura schuf die erste blaue Diode, die sich durch hohe Helligkeit auszeichnete. Ab diesem Zeitpunkt wurde es möglich, ein beliebiges Farbspektrum (einschließlich Weiß) zu erstellen. Technologie hat sich unerbittlich entwickelt.

Bei Anschluss des blauen und ultravioletten TypsDioden, wird eine weiße Phosphorbeleuchtung erhalten. Sie begannen allmählich, Glühlampen zu ersetzen. Bis 2005 wurden Dioden mit einem Lichtstrom von bis zu 100 lm und noch höher produziert. Steel begann, weiße Beleuchtung mit verschiedenen Schattierungen (warm, kalt) zu produzieren.

LED-Gerät

Um zu verstehen, wie die Punktlicht-LED funktioniert,es ist notwendig, sein Gerät im Detail zu betrachten. Dieses Beleuchtungsgerät wird nach Ansicht der Vertreter der Vereinigung für Entwicklung der Optoelektronischen Industrie und des Energieministeriums in naher Zukunft zur beliebtesten Lichtquelle in gewöhnlichen Häusern, Büros und Institutionen werden.

Die LED basiert auf einem HalbleiterKristall. Es überträgt elektrischen Strom nur in einer Richtung. Der Kristall befindet sich auf einem speziellen Substrat. Es leitet nicht Strom. Der Körper schützt den Kristall vor äußeren Einflüssen. Es hat Ausgänge in Form von Kontakten, sowie ein optisches System.

Um die Lebensdauer zu erhöhenDer Raum zwischen der Kunststofflinse und dem Kristall selbst war mit einer transparenten Silikonkomponente gefüllt. Um überschüssige Wärme zu entfernen, wird eine Aluminiumbasis verwendet. Dies ist das übliche Gerät einer modernen Diode. Bei der Arbeit gibt es eine relativ geringe Menge Wärme ab. Dies ist auch ein Vorteil des Geräts.

Arbeitsprinzip

In Anbetracht, wie die LED funktioniert, ist es notwendigin das Grundprinzip des Betriebs solcher Geräte einzudringen. Die Vorrichtung des vorgestellten Typs hat einen Elektron-Loch-Übergang. Dies liegt an dem unterschiedlichen Prinzip der Leitfähigkeit der Komponenten des Illuminators. Ein Halbleiter hat einen Überschuss an Elektronen und der andere hat überschüssige Löcher.

Mit dem Legierungsprozess ein löchriges MaterialAngereichert durch die Träger einer negativen Ladung. Wenn ein Strom an der Stelle der Anreicherung von Halbleitern mit entgegengesetzten Ladungen angelegt wird, ergibt sich eine direkte Verschiebung. Durch den Übergang dieser beiden Materialien wird Strom fließen.

Zur gleichen Zeit tritt eine Fusion in dem Diodenkörper aufLadungsträger mit unterschiedlichem elektrischen Status. Wenn Löcher und Elektronen kollidieren, wird eine bestimmte Menge an Energie freigesetzt. Dies ist das Quantum des Lichtflusses. Es wird ein Photon genannt.

LED-Farbe

Beim Erstellen von Dioden, andersHalbleitermaterialien. Dies bestimmt die Farbe, die beim Arbeiten mit dem dargestellten Gerät ausgegeben wird. Verschiedene Materialien können Wellen unterschiedlicher Länge in den Weltraum senden. Dies ermöglicht dem menschlichen Auge, diese oder jene Farbe des sichtbaren Spektrums zu sehen.

Studieren der Frage, wie die LED funktioniert,Betrachten Sie die Materialien von Halbleitern. Zuvor wurden Galliumphosphid-, Dreifach-GaAsP-, AlGaAs-Verbindungen für solche Zwecke verwendet. Gleichzeitig könnte das Gerät einen roten, gelb-grünen Lichtstrom in den Raum senden.

Gegenwärtige Technologie wird jetzt nur benutztfür Anzeigegeräte. Heute für solche Produkte verwenden Aluminium Indium-Gallium (AllnGaP) und Indium-Nitrid-Gallium (InGaN). Sie halten einem hohen Durchlassstrom, hoher Luftfeuchtigkeit und Erwärmung stand. Eine Kombination verschiedener Arten von LEDs ist möglich.

Farben mischen

Moderne Diodenbänder können unterschiedliche erzeugenSchattierungen von Licht. Ein Gerät kann eine monotone Farbe erzeugen. Wenn Sie ein Multi-Crystal-Gerät erstellen, ist es möglich, eine große Anzahl verschiedener Farbtöne zu erhalten. Wie bei einem Fernsehgerät oder Computermonitor kann die Diode mit dem RGB-Modell jede Farbe erzeugen (steht für Rot, Grün, Blau).

Dies ist ein einfaches Prinzip, mit dem Sie verstehen, wie RGB-LEDs funktionieren. Mit dieser Technologie können Sie eine weiße Beleuchtung erstellen. Dazu werden alle drei Farben zu gleichen Teilen gemischt.

Neben der vorgestellten Technologieein weißes Leuchten erhalten, wenn eine kurzwellige Strahlungsdiode (ultraviolett, blau) zusammen mit einer gelben Beschichtung eines Leuchtstofftyps verbunden wird. Mit einer Kombination aus gelben und blauen Photonen entsteht ein weißes Leuchten.

Produktion

Um zu verstehen, wie viele Volt arbeitenLEDs, ist es notwendig, die Herstellung dieser Geräte zu betrachten. Zuallererst ist anzumerken, dass Geräte mit einer Matrix vom RGB-Typ teurer sind als Lumineszenzlampen. Und letztere erlauben es, eine Beleuchtung von hoher Qualität zu erreichen.

Der Nachteil von Leuchtstoffen ist ein kleinererLichtleistung, sowie unterschiedliche Farbe (Temperatur) der Strömung. Dieses Gerät altert schneller als die LED. Daher werden Beleuchtungsgeräte beider Betriebsprinzipien zum Verkauf angeboten. Um Indikatoren zu erzeugen, werden Dioden mit einem Verbrauch von 2-4 V konstanter Spannung (bei einem Strom von 50 mA) erzeugt.

Um hochwertige Beleuchtung zu schaffen, brauchen SieGeräte mit dem gleichen Spannungsverbrauch, aber einem höheren Stromniveau - bis zu 1 A. Wenn Sie eine Diode in Reihe schalten, erreicht die Gesamtspannung 12 oder 24 V.

Verstärkung der Helligkeit

In Anbetracht der Frage, welche Art von SpannungLEDs funktionieren, sollte man über die Erhöhung der Helligkeit der präsentierten Geräte sagen. Die Leistung solcher Geräte erreicht 60 mW. Wenn solche Dioden in einem mittelgroßen Körper installiert werden, müssen leichte Elemente auf 15-20 Stück eingestellt werden.

Dioden mit erhöhter Lumineszenzhelligkeit können hineintragenStellen Sie sich eine Leistung von bis zu 240 Watt vor. Für eine normale Hintergrundbeleuchtung benötigen diese Elemente 4-8 Teile. Im Angebot sind Geräte, die die Räumlichkeiten, Außenwerbung, Vitrinen usw. vollständig beleuchten können. Einige Bänder sind für Beleuchtung mittlerer oder niedriger Intensität vorgesehen.

Um das präsentierte Gerät zu verbindenSteuereinheiten geeigneter Leistung werden verwendet. Bei Farbbändern können Controller verwendet werden, die nicht nur die Intensität der Beleuchtung steuern, sondern auch die Töne und Betriebsmodi des Geräts.

Leuchtkontrolle

Es gibt eine große Anzahl von Optionenpräsentierte Ausrüstung. Es gibt LEDs, die auf Batterien laufen (zB in Taschenlampen), in ein stationäres Netzwerk eingespeist werden. Sie werden für interne und externe Arbeiten verwendet. Abhängig von den Anwendungsbedingungen wird die entsprechende Diodenschutzklasse ausgewählt.

Um die Helligkeit des Glühens einzustellen, wird die Versorgungsspannung nicht reduziert. Pulsweitenmodulation (PWM) wird verwendet, um die Lumineszenzintensität zu reduzieren. In diesem Fall wird die Steuereinheit gekauft.

Das vorgestellte Verfahren besteht darin, eine Diode zu speisenpulsmodulierter Strom. Die Signalfrequenz erreicht Tausende von Hertz. Die Breite der Impulse und die Pausenintervalle können variieren. Sie können das Leuchten des Geräts steuern. Die Diode wird in diesem Fall nicht ausgehen.

Haltbarkeit

Dioden gelten als langlebige Geräte. Dies liegt an ihrem Design. Wenn jedoch die Leuchtdioden an der Lampe nicht funktionieren, ist es möglich, dass ihr Betrieb abgelaufen ist. Dies kann durch die Sättigung der Lumineszenz und die Farbänderung bestimmt werden.

Auch Experten bemerken, dass die NutzungsdauerLow-Power-Geräte sind viel länger. Aber sogar in den hellsten Bändern oder Lampen, Dioden sind garantiert, um 20 bis 50.000 Stunden zu arbeiten. Da sie keine spröden Strukturelemente haben, können mechanische Einflüsse solche Feuerzeuge eher nicht beschädigen.

Nachdem Sie untersucht haben, wie die LED funktioniert, können Sie das Prinzip des Gerätedesigns sowie seine Leistungsmerkmale verstehen. Dieses Gerät gilt als der Illuminator der zukünftigen Generation.