Светодиоды, или (Light Emitting Diodes, LED), являются электронными устройствами, способными излучать свет при прохождении через них электрического тока.
Они представляют собой полупроводниковый элемент, который преобразует электрическую энергию в видимый свет. Конструкция распространённого светодиода диаметром 5 мм в пластмассовом корпусе:
Светодиоды работают на принципе электролюминесценции, который заключается в том, что при прохождении электрического тока через полупроводник в нем возникает свет. Светодиоды имеют полупроводниковую структуру, включающую эмиттер и коллектор, и при подаче напряжения на эмиттер происходит излучение света.
На схеме он представлен так:
Анод +, Катод —
Светодиоды нашли широкое применение в различных областях, таких как освещение, дисплеи, электроника и технологии связи. Они используются в светодиодных лампах, фонарях, мобильных устройствах, телевизорах, мониторах, автомобильных фарах и других устройствах.
Вольт амперная характеристика:
Диод начинает проводить ток начиная с некоторого порогового напряжения. Величина этого напряжения позволяет достаточно точно определить материал полупроводника, также от прямого напряжения зависит цвет свечения светодиода, как показано в таблице:
Светодиод работает при пропускании через него тока в прямом направлении (то есть анод должен иметь положительный потенциал относительно катод).
Из-за круто возрастающей вольт-амперной характеристики p-n-перехода в прямом направлении светодиод должен подключаться к источнику тока. Подключение к источнику напряжения должно производиться через элемент (или электрическую цепь), ограничивающий ток, например, через резистор. Некоторые модели светодиодов могут иметь встроенную цепь, которая ограничивает потребляемый ток, в таком случае в спецификации для них указывается диапазон допустимых напряжений источника питания.
Для мощных светодиодов применяются схемы с ШИМ которые поддерживают средний ток через светодиод на заданном уровне и, при необходимости, позволяют регулировать его яркость.
Недопустимо подавать на светодиоды напряжение с обратной полярностью от источника с малым внутренним сопротивлением. Светодиоды имеют невысокое (несколько вольт) обратное пробивное напряжение. В схемах, где возможно появление обратного напряжения, светодиод должен быть защищён параллельно включенным обычным диодом в противоположной полярности.
Спектры излучения красного, зелёного и синего светодиодов:
Обычные светодиоды изготавливаются из различных неорганических полупроводниковых материалов, в следующей таблице приведены доступные цвета с диапазоном длин волн, падение напряжения на диоде при номинальном прямом токе и полупроводниковый материал:
Преимущества светодиодов
- Высокая световая отдача. Современные светодиоды сравнялись по этому параметру с натриевыми газоразрядными лампами и металло-галогенными лампами, достигнув 146 люмен на ватт.
- Высокая механическая прочность, вибро-стойкость (отсутствие нити накаливания и иных чувствительных составляющих).
- Длительный срок службы (при достаточном охлаждении) — от 30 000 до 100 000 часов (при работе 8 часов в день — 34 года). Но и он не бесконечен — при длительной работе происходит «деградация» кристалла из-за диффузии и миграции легирующих примесей и постепенное падение яркости.
- Количество циклов включения-выключения не оказывают существенного влияния на срок службы светодиодов (в отличие от традиционных источников света — ламп накаливания, газоразрядных ламп).
- Цветовая температура современных белых светодиодов может быть различной — от тёплого белого ~2700 К до холодного белого ~6500 К.
- Спектральная чистота, достигаемая не фильтрами, а принципом действия прибора.
- Отсутствие инерционности — включаются сразу на полную яркость, в то время как у ртутно-люминофорных (люминесцентных-экономичных) ламп время включения от 1 с до 1 мин, а яркость увеличивается от 30 % до 100 % за 3—10 минут, в зависимости от температуры окружающей среды.
- Различный угол излучения — от 15 до 180 угловых градусов.
- Низкая стоимость индикаторных светодиодов.
- Безопасность — не требуются высокие напряжения, при должном охлаждении низкая температура светодиода, обычно не превышающая 60 °C.
- Нечувствительность к низким и очень низким температурам. Однако, высокие температуры противопоказаны светодиоду, как и любым полупроводниковым приборам.
- Экологичность — отсутствие ртути, фосфора и ультрафиолетового излучения в отличие от люминесцентных ламп.
Тут можно купить хорошую качественную светодиодную ленту
Фото светодиодов и ламп разных типов
