Что такое светодиодное освещение. Каковы основные преимущества LED-светильников. Как правильно выбрать светодиодные светильники для различных целей. На какие характеристики обратить внимание при покупке LED-освещения. Какие виды светодиодных ламп существуют.
Преимущества светодиодного освещения
Светодиодное освещение в последние годы стало очень популярным благодаря ряду существенных преимуществ:
- Высокая энергоэффективность — LED-светильники потребляют значительно меньше электроэнергии по сравнению с традиционными источниками света
- Длительный срок службы — качественные светодиодные лампы могут прослужить 50 000 часов и более
- Экологичность — не содержат ртути и других вредных веществ
- Отсутствие мерцания и ровный свет, что снижает нагрузку на глаза
- Устойчивость к механическим воздействиям и вибрациям
- Мгновенное включение на полную мощность
- Возможность регулировки яркости и цветовой температуры
Виды светодиодных светильников
Светодиодные лампы
Это наиболее распространенный вид, предназначенный для замены традиционных ламп накаливания и люминесцентных ламп. Бывают с цоколями E27, E14, GU10 и др.
Светодиодные панели
Тонкие плоские светильники для встраивания в потолок или настенного монтажа. Обеспечивают равномерное освещение большой площади.
Светодиодные прожекторы
Мощные светильники направленного света для наружного и промышленного освещения. Часто оснащаются датчиками движения.
Светодиодные ленты
Гибкие полосы со светодиодами для декоративной подсветки и создания световых акцентов. Бывают монохромные и RGB.
Как выбрать светодиодный светильник
При выборе LED-освещения следует обратить внимание на следующие характеристики:
Световой поток
Измеряется в люменах (лм) и показывает, насколько ярким будет светильник. Для замены лампы накаливания 60 Вт подойдет светодиодная лампа со световым потоком около 800 лм.
Цветовая температура
Измеряется в Кельвинах (К) и определяет оттенок света: — 2700-3000K — теплый белый — 4000-4500K — нейтральный белый — 6000-6500K — холодный белый
Индекс цветопередачи
Показатель качества передачи цветов, обозначается Ra или CRI. Чем выше значение (максимум 100), тем естественнее выглядят цвета при освещении.
Угол рассеивания
Показывает, насколько широко распространяется свет от светильника. Для общего освещения оптимален угол 120-360 градусов.
Особенности выбора уличных светодиодных светильников
Для наружного освещения важно учитывать следующие факторы:
- Степень защиты IP — минимум IP65 для защиты от пыли и влаги
- Устойчивость к перепадам температур
- Антивандальное исполнение корпуса
- Наличие качественного радиатора для отвода тепла
- Коэффициент мощности не менее 0.9
- Защита от скачков напряжения
Светодиодное освещение для различных помещений
Рекомендации по выбору LED-светильников для разных типов помещений:
Жилые комнаты
Оптимальная цветовая температура 2700-3000K, индекс цветопередачи не менее 80. Желательно наличие диммирования для регулировки яркости.
Офисы
Нейтральный белый свет 4000-4500K, высокий индекс цветопередачи от 90. Важно отсутствие пульсаций и равномерное освещение рабочих поверхностей.
Торговые залы
Акцентное освещение товаров с высоким CRI от 90. Цветовая температура зависит от концепции магазина — от теплого до холодного белого.
Экономическая эффективность светодиодного освещения
Переход на LED-освещение позволяет существенно сократить расходы на электроэнергию:
- Светодиодные лампы потребляют на 70-90% меньше электричества по сравнению с лампами накаливания той же яркости
- Срок окупаемости при замене ламп накаливания составляет 6-12 месяцев
- За счет длительного срока службы снижаются затраты на обслуживание и замену ламп
- Возможность точного управления освещением позволяет дополнительно экономить до 30% электроэнергии
Влияние светодиодного освещения на здоровье
Вопреки распространенному мнению, качественное LED-освещение не оказывает негативного влияния на здоровье человека:
- Отсутствие мерцания снижает нагрузку на глаза и нервную систему
- Нет вредных ультрафиолетовых излучений
- Не содержит токсичных веществ в отличие от люминесцентных ламп
- Ровный свет улучшает эмоциональное состояние
При этом важно выбирать светодиодные светильники с правильно подобранной цветовой температурой и отсутствием пульсаций.
Рациональный и продуманный процесс разработки
Главной отличительной особенностью светильников серии ДСО является применение большого количества маломощных диодов мощностью 0,06 Ватт.
Почему? Для чего ?
Ведь большинство производителей используют мощные диоды 1 Ватт и более. Весь мир стремится к мощности, яркости, не для того прогресс шагал в сторону мощных диодов!
Но не всё так просто, применение маломощных диодов не противоречит «концепции мощности», более того позволяет расширить данное направление и внести новое понятие – «распределённая мощность». Своего рода модернизированная версия направления СОВ (чип на плате).
Не нужно путать мощность и световой поток с эффективностью светоотдачи светодиода. Мир шагает по пути увеличения эффективности — Люмен/Ватт. Именно этот параметр позволил рассматривать светодиоды в качестве источников света.
Световой поток, конечно же зависит от мощности! Но тут получаем одну серьезную проблему — тепло! От чрезмерного тепла — светодиодная концепция ничем не лучше лампы накаливания.
Тепловой баланс, тепловой режим — одни из основных составляющих долгожительства светодиода. Не стоит упоминать о том, что при увеличении температуры на 5-10 градусов «жизнь» светодиода резко снижается. У каждого светодиода своя кривая спада (кривая жизни), зависит от ряда технологических, конструктивных причин и конечно же от температурного режима.
Зачастую производители светильников не в силах провести серьезные объёмные испытания и вынуждены руководствоваться техническими данными производителя. Все бы хорошо — но производители не всем подряд выдают графики Lifetime и «кривые жизни» редко подлежат огласке.
Более того, не на все светодиоды имеются вышеназванные графики, не берусь утверждать, но максимум — на модификацию или серию светодиода. В процессе производства жизнь вносит коррективы, меняются размеры кристаллов, материалы и т.д. — таким образом изменяются плотности тока и как следствие, температурный режим. Корректировки по «теплу» производят косвенным методом и всё! Таким образом, мало кто из производителей светодиодной продукции знает в реальности — сколько проживёт светодиод.
Например, один из светодиодов Самсунг:
Какой вывод сделаете Вы?????
Главный вывод — 60000 часов! Нет в графике 100000 часов. Более того при температуре 80°С – 31000 часов. Всё вышесказанное приводит к размышлению о ресурсе работы светодиодов, сроке службы осветительного прибора и о гарантийном сроке.
Некоторые производители светильников заявляют: гарантия 3 года?!
В постановлении Правительства Российской Федерации от 20 июля 2011 г. № 602 «ТРЕБОВАНИЯ к осветительным устройствам и электрическим лампам, используемым в цепях переменного тока в целях освещения» говорится:
… 6. Установить, что спад светового потока составляет: … в отношении светодиодных ламп ненаправленного света (ретрофитов) в составе осветительного прибора при соблюдении условий эксплуатации, указанных в сопроводительной документации, менее 30% за 25000 часов; Если производитель заявляет срок гарантии – 3 года, следовательно спад светового потока за 3 года эксплуатации не должен быть больше 30%? Посмотрите график! Сомнительная авантюра…
Хотелось бы обратить внимание — на графике показан диод мощностью 0,5 Ватта, а какая кривая графика жизни диода 1 Ватт? Предлагаю сделать вывод самим.
Мощность = тепло. Излишнее тепло — губительно для светодиода. Чем выше мощность – тем выше требования к тепловому балансу системы (светильника). Данное соотношение остаётся на совести производителя, зависит от «глубины» базовых знаний и достоверных данных от производителя по применению светодиодов, знаний теплотехники, материаловедения и т.п.
Не маловажная деталь в «ЗА» и «ПРОТИВ» мощных светодиодов — это источник питания. Питание мощного диода предполагает «мощный» источник питания. Мощный источник – большие токи, большие токи – не увеличивают сроки службы источников питания и не снижают стоимость, тем более рынок жесток и диктует свои ценовые рамки! Многие производители, приверженцы 1 Ваттных светодиодов, дабы решить проблему «тепла» питают светодиод пониженной мощностью, говоря о гениальности данного решения.
Диод 1 Ватт – … «питаем в щадящем режиме» и диод будет работать вечно! Так то оно так – но лукавят! Что б достичь необходимой «стандартной величины светового потока» — придётся использовать большее количество светодиодов.
Большее количество – это увеличение цены светодиодного светильника. Диод 1 Ватт – не дёшев! Что б удержаться в ценовой нише рынка — приходится использовать более дешёвые светодиоды, с худшими параметрами и качеством, иными словами с сомнительным ресурсом!
Где выгода? Не похоже ли это на самообман?
Применение маломощных светодиодов позволяет исключить ряд вышеназванных проблем. Мощность каждого светодиода 0,06 Ватта. По большому счёту, величины контактных площадок данных светодиодов хватает для рассеивания тепла, выделяемого при работе. Таким образом, данную светодиодную концепцию можно использовать без вторичного теплоотвода, которую обычно выполняет металлический корпус светильника.
Светодиоды, применяемые ОКБ «ЛУЧ», имеют высокий срок службы, подтверждённый соответствующими испытаниями…
Отчёт Lifetime, применяемых нашей компанией светодиодов, показан выше. Из него следует, что спад светового потока до 70% от начального, наступит через 91000 часов при температуре 70°С!!!! И 256000 часов при температуре 50°С…
Ток питания маломощных светодиодов в разы ниже тока питания 1 Ваттных светодиодов.
Большое количество диодов (от 400 штук) позволяет распределить выделяемое тепло по всей поверхности корпуса светильника, избежать концентрации локальных тепловых зон, зон «застоя теплопередачи».
Для сравнения:
Стандартное построение светильника – линейка с некоторым количеством светодиодов.
Светильник «концепции 1Ватт 2500 Lm» содержит 4 линейки по 8 светодиодов на каждой, таким образом каждая линейка имеет тепловую нагрузку 8 Ватт (не будем вдаваться в КПД светодиодов – сравнение относительное, а не абсолютное).
Светильник «концепции Маломощный светодиод 2500 Lm» производства ОКБ «ЛУЧ» содержит 10 линеек по 42 светодиода, тепловая нагрузка составляет 2,5 Ватта!
Результат впечатляет!
Более того, в светотехнике для формирования осветительного прибора не маловажную роль играет «световое пятно» или площадь светящейся поверхности. Чем меньше излучаемая свет поверхность, тем выше плотность светового потока излучаемого тела. Высокая плотность светового потока в малой площади приводит к высокой степени ослеплённости.
Диоды 1 Ватт формируют как раз такие локально-ослеплённые участки, что негативно сказывается на качестве осветительного прибора и на освещении в целом. Даже рассеиватель, применение которого регламентирует СП52 и др РД, не в силах компенсировать данный дефект.
Светильник ДСО производства ОКБ ЛУЧ содержит 420 светодиодов малой мощности. Светодиоды распределены по всей площади светильника, корпус светильника полимер, белого цвета, рассеиватель из прозрачного полистирола (возможен вариант исполнения ППМА Novattro Prism) с призматической структурой – всё это обеспечивает максимальное рассеивание светового потока, благодаря которому достигается равномерное светораспределение и исключается слепящий эффект точечных источников света.
Светодиодное освещение — светодиодные светильники, потолочные светильники, промышленные, взрывозащищённые светильники, светодиоды, лампы. Все для освещения: освещение для теплиц, уличное, наружное, аварийное, подводное
С того момента, как светодиодное освещение вышло на рынок, появилось множество мифов относительно его.
Наверно, наиболее распространенный из них – это то, что светодиодные светильники уличного освещения плохо влияют на здоровье, более того, могут вызвать развитие многочисленных болезней. Стоит отметить, несмотря на то, что подобные лампы появились в России всего около десяти лет назад, в Европе они используются уже давно.
Безусловно, европейские ученые многократно поднимали вопрос о том, как энергосберегающие светодиодные уличные светильники влияют на человеческое здоровье. В процессе многочисленных исследований ими не было выявлено фактов того, что эти лампы способны вызывать заболевания у человека. Более того, они получили совершенно противоположные результаты – уличные светодиодные лампы помогают сохранить здоровье. Эти светильники излучают чистый и ровный цвет. В результате человеческий глаз просто не видит мерцаний, а ведь именно они приводят к раздраженности, а также к усталости глаз, что впоследствии приводит к ухудшению зрения. Светодиодные светильники уличные не излучают ультрафиолетовые лучи, которые вредны для человека.
Если сравнить обычный светильник уличный и светодиодный, то первый однозначно проигрывает. Во-первых, потому что в люминесцентных лампах находится ртуть, более того, такие лампы давно признаны вредными для здоровья. В то время как уличные светильники на светодиодах не содержат токсичных веществ в принципе. Кроме того, их корпус является очень прочным, поэтому разбить их совсем непросто.
Светильники уличного освещения светодиодные – как выбрать?
Особенно актуальными эти фонари стали с момента появления закона «Об энергосбережении…».
Это сделало LED лампы еще более популярными. Однако светодиодные уличные светильники сегодня выпускают многие фирмы. И в связи с этим появляется сложность выбора – какой модели лучше отдать предпочтение, чтобы не ошибиться.Во-первых, следует определить, каких целей необходимо достичь, какие функции должен выполнить уличный светильник консольный. Может быть, это освещение дворов или АЗС? Каждый вид фонаря имеет свое предназначение. Поэтому светильник светодиодный консольный уличный необходимо выбирать индивидуально для каждого определенного объекта.
Если не выполнить эти рекомендации, вероятна возможность вероятности разочарования в сделанном выборе. Дело в том, что даже наиболее качественные светильники уличные энергосберегающие могут огорчить своего обладателя, если они будут использованы некорректно.
Итак, как выбирать освещение, учитывая особенности светильников? Уличные консольные светодиодные светильники с «Широкой» КСС дают равномерное освещение всей территории. Поэтому они отлично подходят для АЗС и магистралей. Также их использование рационально на улицах города. Однако здесь стоит понимать, что светодиодный светильник консольный, имеющий мощность 40 Вт никогда не сможет заместить обычную ДРЛ-250. Так, РКУ-250 можно заменить на LED лампу, мощность которой составляет от 90 Вт, а РКУ-400 – от 120 Вт. Именно светодиодные светильники наружного освещения данной мощности дадут то, что нужно.
Уличное освещение светодиодное дворовых территорий также может быть организовано фонарями типа «Д».
При этом их мощность необходимо выбирать индивидуально, по имеющимся потребностям.Теперь, когда вы определили, какие уличные светодиодные светильники купить вам необходимо, следует обратить внимание на качество выбранных моделей. К сожалению, некоторые модели современных фонарей не всегда выполняют возложенные на них функции. Связано это с тем, что отдельные светильники светодиодные уличные иногда характеризуются наличием некачественных комплектующих. А это недопустимо.
Именно качество светодиодной лампы уличного освещения гарантирует непрерывное функционирование. Поэтому данный параметр является одним из наиболее важных. Производство светодиодных уличных светильников сегодня налажено во многих странах. И выбирать продукцию исключительно по цене и параметрам светодиода (Лм/Вт) будет крайне некорректно.
Важно рассматривать и иные моменты. Уличный светильник характеризуется и режимом работы светодиода, сроком использования, фирмой, которая изготавливает данную модель, и деградационными характеристиками.
Следующий параметр, важный для выбора фонарей, — это качественный теплоотвод. Уличные светильники на светодиодах, даже если они самые качественные, могут довольно быстро придти в негодность, если не будет обеспечен качественный теплоотвод. Объясняется все довольно просто.
Светодиоды превосходно функционируют в условиях низкой температуры, но при ее увеличении их световой поток может быть значительно снижен. Важно знать, что качественный радиатор отличить очень тяжело. Во-первых, радиатор должен иметь твердые ребра, а во-вторых, плата со светодиодами должна иметь точку соприкосновения с элементом теплоотведения. А учитывая, что уличный светодиодный светильник работает в теплое время года при высоких температурах, наличие правильного теплоотвода крайне важно для его стабильной работы.
Таким образом, радиатор низкого качества может вызвать перегорание фонаря и уменьшение светового потока.
Следующий параметр, которым характеризуются качественные энергосберегающие уличные светильники, — это блок питания. Особое внимание нужно обратить на коэффициент мощности блока питания, он должен составлять приблизительно единицу.
Иногда производство уличных светильников сводится к тому, что фирмы-изготовители просто не уделяют данному параметру нужное внимание. Тогда коэффициент мощности находится в пределах 0,5-0,9. Но следует знать, что уличные светодиодные светильники, цена которых на первый взгляд может показаться завышенной, но которые быстро окупаются, должны иметь коэффициент мощности от 0,94. Кроме того, необходимо, чтобы была установлена и защита от скачков напряжения.
И наконец, светодиодные уличные светильники, цена которых по сравнению с их сроком службы совсем невелика, должны иметь соответствующие силу тока и энергопотребление. Это особенно важно для долгосрочного срока их жизни.
Так, светодиоды могут иметь мощность от 1 до 10 Вт, при этом наибольшей надежностью обладают «одноваттные», ведь чем выше их мощность, тем больше они нагреваются, и, соответственно, тем более мощный радиатор им нужен.
Выбирая светильник светодиодный уличный, цена которого является вполне приемлемой, необходимо обратить внимание и на энергопотреблении. Важно знать, что потребляемая мощность одного диода не равна сумме мощностей всех. Ведь светодиодный светильник уличный имеет также блок питания, и электроэнергию он тоже потребляет. Рассчитать реальное потребление можно, если умножить все количество диодов на 1,3.
Рассматривая уличное освещение на светодиодах, нужно внимательно рассмотреть силу тока. Если в светоблоке используются одноваттные светодиоды, то нормальный ток должен быть равен 350мА. Если светодиодные лампы уличного освещения характеризуются более высоким током, то такие диоды перегорят довольно быстро. Поэтому данная характеристика также важна при выборе фонаря.
Таким образом, зная, как выбрать уличный светодиодный светильник, цена его совсем не покажется высокой. Ведь если вы проверите все необходимые параметры и будете правильно эксплуатировать его, учитывая все нюансы, вы сможете обеспечить нужную территорию достойным освещением на долгие годы.
Различные типы диодов
Диод является основным полупроводниковым устройством. Тем не менее, у него есть бесконечное количество приложений. В полупроводниковой электронике p-n переход как базовый диод служит основой для всех других сложных полупроводниковых компонентов и их конструкции. Принципы проектирования, применимые к полупроводниковым диодам, такие же, как и к транзисторам и другим компонентам.
Интересно, что когда мы даем определение любому электронному компоненту, это определение обычно не основывается на его конструкции. Вместо этого любой электронный компонент определяется его уникальными электрическими характеристиками. Придерживаясь того же соглашения, мы можем определить диод как управляемый напряжением двухконтактный односторонний переключатель.
Часто термин диод относится к полупроводниковому диоду. Полупроводниковый диод — не единственный диодный прибор. Существует множество различных типов диодов, и многие из них представляют собой полупроводниковые диоды, специально разработанные для того, чтобы иметь определенные физические или электрические свойства. Существуют также диоды, которые не являются простым p-n переходом и имеют другую конструкцию и конструкцию. В этой статье мы кратко рассмотрим различные диоды.
Диоды малой мощности
Диоды малой мощности представляют собой полупроводниковые диоды общего назначения с малой допустимой нагрузкой по току. Эти диоды, как правило, изготавливаются из кремния или германия и предназначены для маломощных высокочастотных приложений. Малые сигнальные диоды меньше типичных выпрямительных диодов и обычно покрыты стеклом для защиты от загрязнения. Вот почему они также известны как Стеклянные пассивированные диоды . Катодный вывод диода обозначен красной или черной полосой с одной стороны.
Поскольку эти диоды имеют минимальную пропускную способность по току, их номинальная мощность также очень мала. Небольшой сигнальный диод с номинальным током 150 мА может иметь номинальную мощность всего 500 мВт. Диоды с малым сигналом используются в высокочастотных или пульсирующих слаботочных приложениях, таких как радио, телевидение, цифровые логические схемы, схемы ограничителя и фиксатора, высокоскоростное переключение и параметрические усилители. Важными характеристиками, на которые следует обратить внимание в техническом описании слабосигнального диода, являются пиковое обратное напряжение, обратный ток, пиковый прямой ток, пиковое прямое напряжение и обратное время восстановления.
\
Большие сигнальные диоды/выпрямительные диоды
Большие сигнальные диоды отличаются от малых сигнальных диодов площадью p-n перехода. Большие сигнальные диоды имеют большую площадь p-n перехода. Это увеличивает пропускную способность по току, а также пиковое обратное напряжение.
Они имеют очень низкое отношение прямого сопротивления к обратному сопротивлению, при этом прямое сопротивление обычно составляет несколько Ом, а обратное сопротивление составляет мегаомы. Именно поэтому эти диоды не подходят для высокочастотных цепей. Они имеют большой номинал PIV, малое прямое сопротивление и большую пропускную способность по току. Они обычно используются для выпрямления переменного напряжения в постоянное или для подавления высоких пиковых напряжений. На самом деле большие сигнальные диоды в основном являются выпрямительными диодами.
Малые и большие сигнальные диоды имеют тот же символ, что и обычные диоды.
Стабилитрон
Стабилитроны представляют собой полупроводниковые диоды, разработанные с сильным легированием для использования пробоя Зенера в их работе. Когда к нормальному диоду приложено обратное напряжение, превышающее его номинал PIV, он необратимо повреждается и размыкается. С другой стороны, из-за сильного легирования, когда на стабилитрон подается обратное напряжение, превышающее его «напряжение стабилитрона», он начинает проводить ток в обратном направлении без повреждений из-за пробоя стабилитрона и лавинного пробоя.
Зенеровский диод имеет управляемый пробой в обратной области. Он проводит ток выше «напряжения Зенера». Он в основном используется в качестве выпрямителя напряжения в приложениях постоянного тока. Различные стабилитроны имеют напряжение Зенера в диапазоне от 2 до 200 В. Эти диоды также используются в качестве защитных диодов в некоторых полупроводниковых схемах.
Стабилитрон имеет следующий символ.
Светоизлучающий диод
Светоизлучающие диоды — это специальные диоды, излучающие видимый свет при прямом смещении. При обратном смещении, как и обычный диод, они находятся в состоянии непроводимости и не излучают никакого света. Это полупроводниковые диоды, состоящие из арсенида галлия и аналогичных полупроводниковых подложек с большой шириной запрещенной зоны между их зонами проводимости и валентной зоной. Из-за большой ширины запрещенной зоны, когда электроны и дырки объединяются вблизи p-n перехода, излучаемая энергия находится в форме видимого или инфракрасного света, а не тепла.
Существует множество различных видов светодиодов. Их обычно классифицируют по свету, который они пропускают. Например, ИК-светодиоды — это светоизлучающие диоды, излучающие свет в инфракрасном диапазоне. Светодиоды разных цветов имеют разные полупроводниковые подложки, номинальное напряжение включения и обратное напряжение. Светодиоды используются как в приложениях переменного, так и постоянного тока. Важно следить за максимальным прямым напряжением, номиналом PIV и максимальным прямым током светодиода, прежде чем использовать его в качестве приложения. Светодиоды довольно чувствительны и могут быть легко повреждены. Номинальные значения PIV светодиодов, как и сигнальных диодов, обычно измеряются десятками вольт, тогда как максимальное прямое напряжение составляет всего несколько вольт.
Светодиоды имеют следующий символ.
Диод Шоттки
Диоды Шоттки отличаются от типичных p-n диодов. Диод Шоттки строится путем образования соединения между полупроводниковым материалом N-типа и металлом, таким как платина, хром или вольфрам.
Благодаря переходу металл-полупроводник эти диоды обладают высокой пропускной способностью по току и малым временем переключения. Металлический переход также снижает напряжение включения и повышает энергоэффективность диода. Благодаря всем этим преимуществам диоды Шоттки используются для высокочастотного выпрямления и высокочастотного переключения.
Диод Шоттки имеет следующий символ.
Диод Шокли
Так же, как обычный диод имеет два слоя, диод Шокли имеет четыре слоя. Его также называют диодом PNPN. Это похоже на тиристор без клеммы затвора. Он идентифицируется как диод, так как имеет только две клеммы и два электрических состояния устройства — проводимость и непроводимость. Он может перейти в состояние проводимости только при приложении к нему прямого напряжения. PNPN-диод — это, по сути, один PNP- и один NPN-транзистор, соединенные вместе. Другой транзистор открывается, когда есть достаточное напряжение для смещения первого. Следовательно, диод PNPN требует достаточного прямого напряжения, чтобы перейти в состояние проводимости.
Если прямое напряжение падает или подается обратное напряжение, Shockley переходит в состояние отсутствия проводимости. Говорят, что в состоянии проводимости диод Шокли включен, а в состоянии отсутствия проводимости — выключен. Двумя наиболее распространенными применениями диода Шокли являются триггерный переключатель для SCR и генератор релаксации или генератор пилы. Эти диоды используются в схемах усилителей звука.
Ниже приведен электрический символ Shockley Diode.
Туннельный диод
Туннельные диоды — это сильно легированные полупроводниковые диоды — в 1000 раз больше, чем у большого сигнального диода. В этих диодах используется квантовое явление, называемое резонансным туннелированием. Эти диоды демонстрируют странное отрицательное сопротивление в своих прямых характеристиках. При прямом смещении ток увеличивается с напряжением и достигает пика. Это называется пиковым током, а напряжение в этой точке называется пиковым напряжением.
Затем, с увеличением напряжения, ток уменьшается и падает до нижней точки, называемой током впадины. Напряжение в этой точке называется напряжением долины. При увеличении приложенного напряжения за пределы напряжения долины ток растет экспоненциально без дальнейшего падения. Эти диоды имеют очень быстрое время переключения порядка наносекунд. Их переходная характеристика ограничена только емкостью перехода и емкостью паразитного провода. Туннельные диоды используются в качестве быстродействующих переключателей в генераторах и усилителях СВЧ. Эти диоды можно настраивать как электрически, так и механически.
Ниже приведен электрический символ туннельного диода.
Варакторный диод
Варакторные диоды работают как переменный конденсатор, поэтому эти диоды также называют варикапными диодами. Они включены через обратное смещение в цепь постоянного напряжения. Их особенность в том, что их обедненный слой можно увеличивать или уменьшать, изменяя приложенное обратное напряжение.
Изменение обедненного слоя изменяет емкость диода. Емкость варакторного диода можно варьировать до очень больших значений. Эти диоды используются в генераторах, управляемых напряжением, конденсаторах, управляемых напряжением, умножителях частоты, параметрических усилителях, контурах фазовой автоподстройки частоты и FM-передатчиках.
Варакторный диод имеет следующий электрический символ.
Лазерный диод
Лазерные диоды являются разновидностью светоизлучающих диодов. Аббревиатура «лазер» означает усиление света за счет стимулированного излучения. P-N переход лазерного диода имеет полированные концы. При прямом смещении переход излучает фотоны, а затем испускаемые фотоны отражаются туда и обратно между полированными концами диода. В результате образуется больше электронно-дырочных пар. Их рекомбинация производит больше фотонов в фазе с предыдущим фотоном. Это приводит к генерации узконаправленного луча из полупроводниковой области диода, монохроматического и монофазного.
Излучаемый лазерный луч может находиться в видимом или инфракрасном диапазоне. Эти диоды также известны как инжекционные, полупроводниковые и диодные лазеры. Лазерные диоды используются в оптоволоконной связи, лазерных принтерах, считывателях оптических дисков, системах обнаружения вторжений, приложениях дистанционного управления и считывателях штрих-кодов.
Лазерный диод имеет следующий электрический символ.
Ступенчатый восстанавливающий диод / мгновенный диод
Ступенчатые восстанавливающие диоды или мгновенные диоды предназначены для работы на высоких частотах. Их также называют отщелкивающими диодами и диодами с накоплением заряда. Эти диоды используются в схемах умножителей и формирователей импульсов более высокого порядка. Когда на них подается синусоидальный сигнал, они накапливают заряд в положительном импульсе и используют этот заряд в отрицательном импульсе. Время нарастания импульса тока остается таким же, как и время привязки.
Вот почему они называются диодами с ступенчатым восстановлением. Частота среза этих диодов находится в диапазоне от 200 до 300 ГГц. Чем выше частота сигнала, тем лучше их эффективность.
Ниже приведен электрический символ ступенчатого восстанавливающего диода.
Диод Ганна
Диоды Ганна изготавливаются только из полупроводникового материала n-типа. Два материала n-типа соединяются, образуя обедненную область между ними. Область обеднения материалов n-типа очень мала. При подаче прямого напряжения ток увеличивается и достигает пикового уровня. Затем, по мере дальнейшего увеличения прямого напряжения, ток начинает экспоненциально уменьшаться. Это называется отрицательным дифференциальным сопротивлением. Диоды Ганна также называют устройствами с переносом электронов. В состоянии проводимости они производят микроволновые радиочастотные сигналы. Диоды Ганна используются в усилителях СВЧ.
Ниже приведен электрический символ диода Ганна.
PIN-диод
PIN-диоды имеют слой собственного материала между материалами p-типа и n-типа. При прямом смещении электроны и дырки инжектируются в собственный слой из материала n-типа и p-типа соответственно. Наличие собственного слоя увеличивает обедненный слой и создает электрическое поле между материалом р-типа и n-типа. Ток течет через диод из-за этого электрического поля. Увеличенный обедненный слой уменьшает емкость диода и увеличивает скорость отклика. Это также увеличивает светочувствительную область диода. PIN-диоды используются в высокоскоростных устройствах с высокой чувствительностью, таких как фотодетекторы, радиочастотные переключатели и аттенюаторы.
PIN-диод имеет следующий электрический символ.
Фотодиод
Фотодиоды представляют собой полупроводниковые диоды, предназначенные для выработки электрического тока в ответ на облучение видимым, инфракрасным и ультрафиолетовым светом. Диод состоит из тонкого материала p-типа и сильно легированного материала n-типа.
Между ними находится узкая обедненная область, которая подвергается воздействию света через материал p-типа. Из-за конструкции диода воздействие света вызывает образование большого количества электронно-дырочных пар в обедненной области. Электроны и дырки рассеиваются в материалах p-типа и n-типа из-за встроенного электрического поля, создающего электрический ток от анода (материал p-типа, подвергающийся воздействию света) к катоду (металлический контакт).
Фотодиод имеет следующий электрический символ.
Солнечная батарея
Солнечные батареи — это просто фотодиоды, оптимизированные для подачи питания на нагрузку. Они работают в фотоэлектрическом режиме. Напряжение на сопротивлении нагрузки вызывает прямое смещение солнечного элемента. Существует множество различных типов солнечных батарей, основанных на конструкционном материале и дизайне. Кремниевые солнечные батареи являются наиболее популярными. Другие материалы, используемые для создания солнечных элементов, включают поликристаллический кремний, теллурид кадмия и диселенид кадмия, индия, галлия.
Солнечный элемент, также известный как фотогальванический элемент, имеет следующий электрический символ.
Диод IMPATT
Ударно-лавинный диод времени прохождения называется диодом IMPATT. Эти диоды используются для генерации мощных радиочастот в диапазоне от 3 до 100 ГГц. Эти диоды включены в цепи обратного смещения в цепи генератора. Из-за лавинного эффекта они производят большой ток сверх пикового обратного напряжения. В схеме генератора ток через диод IMPATT отстает от напряжения. Благодаря эффекту отрицательного сопротивления и резонансному контуру из диода вырабатываются мощные радиоволны.
Диод IMPATT имеет тот же электрический символ, что и обычный диод.
Диоды постоянного тока
Диоды постоянного тока также известны как токоограничивающие диоды и токорегулирующие диоды. Они используются в качестве регуляторов тока. Они имеют конструкцию, аналогичную JFET, но представляют собой двухполюсное устройство.
Диод постоянного тока имеет прямую характеристику, в которой сначала ток растет экспоненциально, как у обычного диода. Затем, за пределами точки регулирования тока, ток насыщается. Диод достигает насыщения по току, сбрасывая на него больше напряжения. Диоды постоянного тока используются в зарядке аккумуляторов, цепях питания и схемах лазерных диодов.
Диод постоянного тока имеет следующий электрический символ.
Силовой диод
Силовые диоды представляют собой большие сигнальные диоды. Они специально используются для выпрямления напряжения. Наиболее важным параметром силовых диодов является их рейтинг PIV. Номинальное значение PIV силовых диодов обычно находится в диапазоне от 50 до 1000 В. Максимальный прямой ток и отношение прямого сопротивления к обратному сопротивлению — два других важных фактора, которые необходимо проверить в техническом описании силового диода.
Силовой диод имеет тот же символ, что и обычный диод.
Диод с точечным контактом
Диоды с точечным контактом используются для обнаружения высокочастотных сигналов.
Они производятся путем создания PN-перехода между золотой или вольфрамовой проволокой и германиевым материалом n-типа. Золотой провод позволяет пропускать большой ток через соединение. Прямые характеристики этого диода аналогичны характеристикам обычного диода; однако при обратном смещении диод действует как изолятор. Это заставляет диод работать как конденсатор в условиях обратного смещения и блокировать постоянный ток при прохождении высокочастотного сигнала переменного тока. Корпус диода заключен в стеклянную колбу.
Диод с точечным контактом имеет тот же символ, что и обычный диод.
Кремниевый выпрямитель
Кремниевый выпрямитель (SCR) подобен диоду Шокли с дополнительной клеммой затвора. Прямая и обратная характеристики SCR аналогичны диоду, за исключением того, что он переходит в состояние проводимости в прямой области, когда затвор срабатывает. Они в основном используются в приложениях управления мощностью.
Кремниевый управляемый выпрямитель имеет следующий электрический символ.
Кристаллический диод
Кристаллические диоды аналогичны диодам с точечным контактом. Они также известны как кошачий ус. Они созданы путем прижатия металлической проволоки к полупроводниковому кристаллу. Их использование ограничено микроволновыми детекторами и приемниками.
Кристаллический диод имеет тот же электрический символ, что и обычный диод.
Диод для подавления переходных напряжений
Диоды подавления переходного напряжения аналогичны диодам Зенера. Они используются для фиксации переходных напряжений и предназначены для обеспечения низкого импеданса в ответ на переходное напряжение путем непосредственного входа в область лавинного пробоя. Время отклика диода в пикосекундах. Эти диоды рассчитаны на минимальное напряжение фиксации. Диоды подавления напряжения используются в различных приложениях, в основном связанных с обработкой сигналов или передачей данных.
Диоды подавления напряжения имеют следующий электрический символ.
Супербарьерный диод
Супербарьерные диоды используются в качестве выпрямительных диодов. Они рассчитаны на низкое прямое напряжение, как у диода Шоттки, и низкий обратный ток утечки, как у обычного диода. Эти диоды имеют быстрое время переключения и могут работать с высокой мощностью с минимальными потерями.
Супербарьерный диод имеет тот же электрический символ, что и диод Шоттки.
Лавинный диод
Лавинный диод работает по принципу лавинного пробоя. Они рассчитаны на точное обратное напряжение пробоя. Эти диоды используются в радио- и микроволновых устройствах.
Лавинный диод имеет следующий электрический символ.
Диод Пельтье
Диоды Пельтье имеют переход из двух материалов. В этих диодах поток тепла идет в одном направлении вдоль направления тока. Эти диоды используются в качестве датчиков и тепловых двигателей в системах отопления и охлаждения.
Диоды, легированные золотом
В этих диодах в качестве легирующей примеси используется золото.
Эти диоды быстрее, чем сигнальные диоды, а также имеют низкий обратный ток утечки.
Вакуумные диоды
Это простейшая электровакуумная лампа с двумя электродами – катодом и анодом. Катод испускает электроны, а анод их собирает. Эти диоды имеют высокое номинальное обратное напряжение. Они используются в аудиофилах, усилителях, полевой электронной эмиссии, флуоресцентных дисплеях и выпрямителях.
Вакуумный диод имеет следующий электрический символ.
Рубрики: Светодиодное освещение, Технические статьи
С тегами: Лавинный диод, Диод постоянного тока, Кристаллический диод, Типы диодов, Диод, легированный золотом, Диод Ганна, Диод IMPATT, Диод большого сигнала, Лазерный диод, Светоизлучающий диод, Диод Пельтье, фотодиод, PIN-диод, диод с точечным контактом, силовой диод, выпрямительный диод, диод Шоттки, диод Шокли, кремниевый управляемый выпрямитель, маломощный сигнальный диод, импульсный диод, солнечная батарея, ступенчатый восстанавливающий диод, супербарьерный диод, диод подавления переходного напряжения , Туннельный диод, Вакуумный диод, Варакторный диод, Стабилитрон
Управление транспортом электронов для создания эффективных светоизлучающих диодов с квантовыми точками, полностью обработанных раствором
Управление переносом электронов к эффективным светоизлучающим диодам с квантовыми точками, полностью обработанными раствором †
Хунтин Чен, ‡ аб Ке Дин,‡ б Ляньвэй Фан, б Руи Чжан, б Рунда Го, б Джибин Чжан, аб Линтао Хоу * и а также Лей Ван * б
Принадлежности автора
* Соответствующие авторы
и Гуанчжоуская ключевая лаборатория технологий вакуумного покрытия и новых энергетических материалов, лаборатория Сыюань, факультет физики, Цзинаньский университет, Гуанчжоу 510632, Китай
Электронная почта: thlt@jnu.
edu.cn
б Уханьская национальная лаборатория оптоэлектроники, Хуачжунский университет науки и технологии, Ухань 430074, Китай
Электронная почта: [email protected]
Аннотация
Наночастицы оксида цинка (ZnO NP) широко используются в качестве материалов для переноса электронов в полностью обработанных раствором светоизлучающих диодах с квантовыми точками (QLED) благодаря их хорошей стабильности, высокой подвижности электронов и желательным уровням энергии с соседней квантовой точкой. (КТ) слой. Однако общая производительность QLED всегда строго ограничена несбалансированной инжекцией заряда с инжекцией нижней дырки из соседнего слоя переноса дырок в QD, что побуждает нас сосредоточиться на переносе электронов ZnO NP, чтобы адаптировать баланс заряда в QLED.
