Что такое светодиод и как он работает. Из каких компонентов состоит светодиод. Какие бывают виды светодиодов и чем они отличаются. От чего зависит яркость и цвет свечения светодиода. Каковы преимущества и недостатки светодиодного освещения.
Что такое светодиод и как он устроен
Светодиод (LED — Light Emitting Diode) — это полупроводниковый прибор, излучающий свет при прохождении через него электрического тока. Основными компонентами светодиода являются:
- Полупроводниковый кристалл (чип)
- Корпус
- Контактные выводы
- Линза
Главным элементом является полупроводниковый кристалл с p-n-переходом. Именно в нем происходит преобразование электрической энергии в световую. Корпус защищает кристалл и формирует световой поток. Линза фокусирует излучение и определяет угол рассеивания света.
Принцип работы светодиода
Принцип работы светодиода основан на явлении электролюминесценции — излучении света при прохождении электрического тока через p-n-переход. Как это происходит:
- При подаче напряжения электроны из n-области переходят в p-область
- В p-области происходит рекомбинация электронов и дырок
- При рекомбинации выделяется энергия в виде фотонов света
- Цвет излучения зависит от ширины запрещенной зоны полупроводника
Таким образом, светодиод преобразует электрическую энергию непосредственно в световую, минуя стадию нагрева, как в лампах накаливания. Это обеспечивает высокую эффективность светодиодов.
Основные виды и конструкции светодиодов
В зависимости от конструкции и технологии производства выделяют следующие основные виды светодиодов:
DIP-светодиоды
DIP (Dual In-line Package) — классическая конструкция в виде цилиндрического корпуса с двумя выводами. Особенности:
- Корпус из прозрачной эпоксидной смолы
- Линза формируется самим корпусом
- Монтаж в отверстия на плате
- Низкая мощность, до 0,1 Вт
- Применяются в индикации
SMD-светодиоды
SMD (Surface Mounted Device) — светодиоды для поверхностного монтажа. Характеристики:
- Плоский корпус прямоугольной формы
- Монтаж на поверхность платы
- Мощность до 1 Вт
- Широкий угол излучения
- Применяются в подсветке и освещении
COB-светодиоды
COB (Chip-On-Board) — светодиодные матрицы. Особенности конструкции:
- Множество кристаллов на одной подложке
- Общий слой люминофора
- Высокая мощность, до 100 Вт и более
- Равномерное светораспределение
- Применяются в мощных осветительных приборах
От чего зависит цвет свечения светодиода
Цвет излучения светодиода определяется шириной запрещенной зоны полупроводника, из которого изготовлен кристалл. Чем шире запрещенная зона, тем больше энергия излучаемых фотонов и меньше длина волны света.
Основные цвета свечения и используемые материалы:
- Красный (620-630 нм) — GaAsP, AlGaAs
- Оранжевый (610-620 нм) — GaAsP, GaP
- Желтый (585-595 нм) — GaAsP, AlGaInP
- Зеленый (520-535 нм) — GaP, AlGaInP
- Синий (450-470 нм) — InGaN
Белые светодиоды получают либо с помощью люминофора, преобразующего синее излучение, либо смешением RGB-компонентов.
Факторы, влияющие на яркость свечения светодиода
Яркость свечения светодиода зависит от нескольких ключевых факторов:
- Величина прямого тока. Чем больше ток, тем выше яркость, но до определенного предела.
- Качество кристалла. Более совершенная структура обеспечивает большую эффективность.
- Тип и толщина люминофора (для белых светодиодов).
- Оптическая система — линзы, отражатели.
- Температура p-n-перехода. При нагреве яркость падает.
Для получения максимальной яркости важно обеспечить эффективный теплоотвод от кристалла светодиода.
Преимущества и недостатки светодиодного освещения
Светодиоды имеют ряд существенных преимуществ по сравнению с другими источниками света:
- Высокая энергоэффективность (до 150 лм/Вт)
- Длительный срок службы (до 100 000 часов)
- Экологичность (отсутствие ртути и других вредных веществ)
- Механическая прочность
- Малые размеры
- Возможность получения любого цвета
- Мгновенное включение на полную мощность
К недостаткам можно отнести:
- Высокая стоимость (особенно мощных светодиодов)
- Необходимость стабилизации питания
- Зависимость характеристик от температуры
- Потенциальная опасность синего света для глаз
Несмотря на некоторые недостатки, светодиоды стремительно вытесняют другие источники света благодаря высокой эффективности и экологичности.
Применение светодиодов в различных областях
Благодаря своим уникальным свойствам, светодиоды нашли широкое применение во многих сферах:
- Бытовое и промышленное освещение
- Автомобильная светотехника
- Уличное и архитектурное освещение
- Декоративная подсветка
- Экраны и табло
- Световая индикация в электронике
- Медицинское оборудование
- Системы связи (оптоволокно)
С развитием технологий области применения светодиодов постоянно расширяются. Они становятся незаменимыми источниками света во многих отраслях.
Перспективы развития светодиодных технологий
Светодиодные технологии продолжают активно развиваться. Основные направления исследований:
- Повышение светоотдачи до 250-300 лм/Вт
- Улучшение цветопередачи
- Создание гибких и прозрачных светодиодов
- Снижение стоимости производства
- Разработка новых люминофоров
- Интеграция в «умные» системы освещения
Ожидается, что в ближайшие годы светодиоды полностью вытеснят традиционные источники света в большинстве сфер применения. Их эффективность и функциональность продолжат расти.
Немного об основах схемотехники светодиодных ламп / Хабр
Судя по комментариям, многих людей интересуют не только параметры светодиодных ламп, но и теория их внутреннего устройства. Потому я решил немного поговорить об основах схемотехнических решений, чаще всего применяемых в этой области.
Итак, ядром и главным компонентом светодиодной лампочки является светодиод. С точки зрения схемотехники светоизлучающие диоды ничем не отличаются от любых других, разве только тем, что в смысле применения их как собственно диодов они обладают ужасными параметрами – очень маленьким допустимым обратным напряжением, относительно большой емкостью перехода, огромным рабочим падением напряжения (порядка 3.5 В для белых светодиодов – например, для выпрямительного диода это был бы кошмар) и т.д.
Однако мы понимаем, что главная ценность светодиодов для человечества состоит в том, что они светятся, причем порой достаточно ярко. Чтобы светодиод светился долго и счастливо, ему необходимо два условия: стабильный ток через него и хороший теплоотвод от него.
Качество теплоотвода обеспечивается различными конструкционными методами, потому сейчас мы не будем останавливаться на этом вопросе. Поговорим о том, зачем и как современное человечество достигает первой цели – стабильного тока.
К слову, о белых светодиодах
Понятное дело, что для освещения более всего интересны белые светодиоды. Делаются они на основе кристалла, излучающего синий свет, залитого люминофором, переизлучающим часть энергии в желто-зеленой области. На заглавной картинке хорошо видно, что токоведущие проволочки уходят в нечто желтое — это и есть люминофор; кристалл расположен под ним. На типичном спектре белого светодиода хорошо виден синий пик:
Спектры светодиодов с разными цветовыми температурами: 5000K (синий), 3700K (зеленый), 2600K (красный). Подробнее тут.
Мы уже разобрались, что в схемотехническом смысле светодиод отличается от любого другого диода только значениями параметров.
Здесь надо сказать, что прибор это принципиально нелинейный; то есть, знакомому со школы закону Ома он совершенно не подчиняется. Зависимость тока от приложенного напряжения на таких устройствах описывается т.н. вольт-амперной характеристикой (ВАХ), причем для диода она носит экспоненциальный характер. Из этого следует, что самое незначительное изменение приложенного напряжения приводит к огромному изменению тока, но и это еще не все – при изменении температуры (а также старении) ВАХ смещается. Кроме этого, положение ВАХ слегка разное для разных диодов. Оговорю отдельно – не только для каждого типа, но для каждого экземпляра, даже из одной партии. По этой причине распределение тока через диоды, включенные параллельно, обязательно будет неравномерным, что не может хорошо сказаться на долговечности конструкции. При изготовлении матриц стараются либо использовать последовательное включение, что решает проблему в корне, либо выбирать диоды с примерно одинаковым прямым падением напряжения. Чтобы облегчить задачу, производители обычно указывают так называемый «бин» — код выборки по параметрам (по напряжению в том числе), в которую попадает конкретный экземпляр.
ВАХ белого светодиода.
Соответственно, чтобы все работало хорошо, светодиод необходимо подключать к устройству, которое вне зависимости от внешних факторов будет с высокой точностью автоматически подбирать такое напряжение, при котором в цепи протекает заданный ток (например, 350 мА для одноваттных светодиодов), причем контролировать процесс непрерывно. Вообще, такое устройство называется источником тока, но в случае светодиодов в наши дни модно употреблять заморское слово «драйвер». В целом, драйвером часто называют решения, главным образом предназначенные для работы в конкретном применении – например, «драйвер MOSFET» — микросхема, предназначенная для управления конкретно мощными полевыми транзисторами, «драйвер семисегментного индикатора» — решение для управления конкретно семисегментниками, и т.д. То есть, называя источник тока драйвером светодиодов, люди намекают, что этот источник тока по задумке предназначен именно для работы со светодиодами. Например, он может иметь специфичные функции – что-нибудь в духе наличия светового интерфейса DMX-512, определения обрыва и короткого замыкания на выходе (а обычный источник тока, вообще, должен без проблем работать и на короткое замыкание), и т.
Кроме того, устройства, предназначенные для задания режима осветительного прибора, часто называют балластом.
Итак, источники тока. Самым простым источником тока может быть сопротивление, включенное последовательно со светодиодом. Так делают при малых мощностях (где-то до полуватта), например, в тех же светодиодных лентах. С увеличением мощности потери на резисторе становятся слишком велики, а требования к стабильности тока повышаются, и потому возникает необходимость в более продвинутых устройствах, поэтичный образ которых я нарисовал выше. Все они строятся по одинаковой идеологии – в них имеется регулирующий элемент, контролируемый обратной связью по току.
Стабилизаторы тока разделяются на два типа – линейные и импульсные. Линейные схемы – родственники резистора (сам резистор и его аналоги также относятся к этому классу). Особого выигрыша в КПД они обычно не дают, зато повышают качество стабилизации тока.
Импульсные схемы являют собой наилучшее решение, однако они сложнее и дороже.
Давайте теперь кратко пробежимся по тому, что в наши дни можно увидеть внутри светодиодных ламп или рядом с ними.
1. Конденсаторный балласт
Конденсаторный балласт являет собой развитие идеи насчет включения сопротивления последовательно со светодиодом. В принципе, светодиод можно подключить в розетку прямо так:
Встречновключенный диод необходим для того, чтобы не допустить пробоя светодиода в момент, когда сетевое напряжение сменит полярность – я уже упоминал, что светодиодов с допустимым обратным напряжением в сотни вольт не встречается. В принципе, вместо обратного диода можно поставить еще один светодиод.
Номинал резистора в схеме выше рассчитан для тока светодиода около 10 – 15 мА. Поскольку напряжение сети гораздо больше падения на диодах, последнее можно не учитывать и считать прямо по закону Ома: 220/20000 ~ 11 мА. Можно подставить пиковое значение (311 В) и убедиться, что даже в предельном случае ток диода не превысит 20 мА.
Все выходит замечательно, кроме того, что на резисторе будет рассеиваться мощность около 2.5 Вт, а на светодиоде – около 40 мВт. Таким образом, КПД системы составляет порядка 1.5% (в случае одного светодиода будет еще меньше).
Идея рассматриваемого метода заключается в том, чтобы заменить резистор конденсатором, ведь известно, что в цепях переменного тока реактивные элементы обладают способностью ограничивать ток. Кстати, использовать дроссель тоже можно, более того, так делают в классических электромагнитных балластах для люминесцентных ламп.
Считая по формуле из учебника, легко получить, что в нашем случае требуется конденсатор емкостью 0.2 мкФ, либо катушка индуктивностью около 60 Гн. Здесь становится ясно, почему в подобных балластах светодиодных ламп никогда не встречаются дроссели – катушка такой индуктивности представляет собой серьезное и дорогое сооружение, а вот конденсатор на 0.2 мкФ добыть гораздо проще. Разумеется, он должен быть рассчитан на пиковое сетевое напряжение, причем лучше с запасом.
На практике применяются конденсаторы с рабочим напряжением не менее 400 В. Немного дополнив схему, получаем то, что уже видели в предыдущей статье.
Лирическое отступление
«Микрофарад» сокращется именно как «мкФ». Я останавливаюсь на этом потому, что достаточно часто вижу людей, пишущих в этом контексте «мФ», в то время как последнее — сокращение от «миллифарад», то есть 1000 мкФ. По-английски «микрофарад», опять же, пишется отнюдь не как «mkF», но, напротив, «uF». Это потому, что буква «u» напоминает букву «μ» с оторванным хвостиком.
Итак, 1 Ф/F = 1000 мФ/mF = 1000000 мкФ/uF/μF, и никак иначе!
Кроме того, «Фарад» — мужского рода, так как назван в честь великого физика-мужчины. Так что, «четыре микрофарада», но не «четыре микрофарады»!
Как я уже говорил, преимущество у такого балласта только одно – простота и дешевизна. Подобно балласту с резистором, здесь обеспечивается не слишком хорошая стабилизация тока, и, что еще хуже, присутствует значительная реактивная составляющая, что не особо хорошо для сети (особенно при заметных мощностях).
Кроме того, при увеличении желаемого тока будет расти необходимая емкость конденсатора. Например, если мы хотим включить одноваттный светодиод, работающий при токе 350 мА, нам потребуется конденсатор емкостью около 5 мкФ, рассчитанный на напряжение 400 В. Это уже дороже, больше по габаритам и сложнее в конструкционном плане. С подавлением пульсаций здесь тоже все непросто. В целом можно сказать, что конденсаторный балласт простителен только для небольших ламп-маячков, не более того.
2. Бестрансформаторная понижающая топология
Это схемотехническое решение относится к семейству бестрансформаторных преобразователей, включающему в себя понижающую, повышающую и инвертирующую топологии. Кроме того, к бестрансформаторным преобразователям также относится SEPIC, преобразователь Чука и другая экзотика, вроде переключаемых конденсаторов. В принципе, драйвер светодиодов можно построить на основе любой из них, однако на практике в этом качестве они встречаются гораздо реже (хотя повышающая топология применяется, например, во многих фонариках).
Один из вариантов драйвера на основе бестрансформаторной понижающей топологии приведен на рисунке ниже.
В живой природе такое включение можно наблюдать на примере ZXLD1474 или варианта включения ZXSC310 (которая в исходной схеме включения, кстати, как раз повышающий преобразователь).
Здесь светодиод включается последовательно с катушкой. Схема управления отслеживает ток с помошью измерительного резистора R1 и управляет ключом T1. Если ток через светодиод падает ниже заданного минимума, транзистор открывается, и катушка с включенным последовательно с ней светодиодом оказывается подключенной к источнику питания. Ток в катушке начинает линейно нарастать (красный участок на графике), диод D1 в это время заперт. Как только схема управления регистрирует достижение током заданного максимума, ключ закрывается. В соответствии с первым законом коммутации катушка стремится поддержать ток в цепи за счет энергии, накопленной в магнитном поле. В этот момент ток протекает через диод D1.
Энергия поля катушки расходуется, сила тока линейно убывает (зеленый участок на графике). Когда ток падает ниже заданного минимума, схема управления регистрирует это и снова открывает транзистор, подкачивая энергию в систему – процесс повторяется. Таким образом, ток поддерживается в заданных пределах.
Отличительная особенность понижающей топологии – возможность сделать пульсации светового потока сколь угодно малыми, поскольку в таком включении ток через светодиод никогда не прерывается. Путь приближения к идеалу лежит через увеличение индуктивности и повышение частоты коммутации (сегодня существуют преобразователи с рабочими частотами до нескольких мегагерц).
На основе такой топологии был сделан драйвер лампы Gauss, рассмотренной в предыдущей статье.
Недостатком метода является отсутствие гальванической развязки – когда транзистор открыт, схема оказывается напрямую соединенной с источником напряжения, в случае сетевых светодиодных ламп – с сетью, что может быть небезопасно.
3. Обратноходовый преобразователь
Несмотря на то, что обратноходовый преобразователь содержит нечто, похожее на трансформатор, в данном случае эту деталь правильнее называть двухобмоточным дросселем, поскольку ток никогда не течет через обе обмотки одновременно. В действительности по принципу действия обратноходовый преобразователь похож на бестрансформаторные топологии. Когда T1 открыт, ток в первичной обмотке нарастает, энергия в запасается в магнитном поле; при этом полярность включения вторичной обмотки сознательно подбирается такой, чтобы диод D3 на этом этапе был закрыт и тока на вторичной стороне не текло. Ток нагрузки в этот момент поддерживает конденсатор С1. Когда T1 закрывается, полярность напряжения на вторичной обмотке становится обратной (поскольку производная тока в первичной обмотке меняет знак), D3 открывается и накопленная энергия передается на вторичную сторону.
В смысле стабилизации тока все то же самое – схема управления анализирует падение напряжения на резисторе R1 и подстраивает временные параметры так, чтобы ток через светодиоды оставался постоянным. Чаще всего обратноходовый преобразователь применяется при мощностях не более 50 Вт; далее он перестает быть целесообразным из-за возрастающих потерь и необходимых габаритов трансформатора-дросселя.
Надо сказать, что существуют варианты обратноходовых драйверов без оптоизолятора (например). Они полагаются на тот факт, что токи первичной и вторичной обмоток связаны, и при определенных оговорках можно ограничиться анализом тока первичной обмотки (или, чаще, отдельной вспомогательной обмотки) – это позволяет сэкономить на деталях и, соответственно, удешевить решение.
Обратноходовый преобразователь хорош тем, что он, во-первых, обеспечивает изоляцию вторичной части от сети (выше безопасность), а, во-вторых, позволяет относительно легко и дешево изготавливать лампы, совместимые со стандартными диммерами для ламп накаливания, а также устраивать коррекцию коэффициента мощности.
Лирическое отступление
Обратноходовый преобразователь называется так потому, что изначально подобный метод применялся для получения высокого напряжения в телевизорах на основе электронно-лучевых трубок. Источник высокого напряжения был схемотехнически объединен со схемой горизонтальной развертки, и импульс высокого напряжения получался во время обратного хода электронного луча.
Немного о пульсациях
Как уже было упомянуто, импульсные источники работают на достаточно высоких частотах (на практике – от 30 кГц, чаще около 100 кГц). Потому ясно, что сам по себе исправный драйвер не может быть источником большого коэффициента пульсаций – прежде всего потому, что на частотах выше 300 Гц этот параметр просто не нормируется, ну и, кроме того, высокочастотные пульсации в любом случае достаточно легко отфильтровать. Проблема заключается в сетевом напряжении.
Дело в том, что, разумеется, все перечисленные выше схемы (кроме схемы с гасящим конденсатором) работают от постоянного напряжения.
Потому на входе любого электронного балласта прежде всего стоит выпрямитель и накопительный конденсатор. Предназначением последнего является питать балласт в те моменты, когда сетевое напряжение уходит ниже порога работы схемы. И здесь, увы, необходим компромисс – высоковольтные электролитические конденсаторы большой емкости, во-первых, стоят денег, а, во-вторых, занимают драгоценное место в корпусе лампы. Здесь же коренится причина проблем с коэффициентом мощности. Описанная схема с выпрямителем имеет неравномерное потребление тока. Это приводит к возникновению высших гармоник оного, что и является причиной ухудшения интересующего нас параметра. Причем чем лучше мы будем пытаться отфильтровать напряжение на входе балласта, тем более низкий коэффициент мощности мы получим, если не предпринимать отдельных усилий. Этим объясняется тот факт, что почти все лампы с низким коэффициентом пульсаций, которые мы видели, показывают очень посредственный коэффициент мощности, и наоборот (разумеется, введение активного корректора коэффициента мощности скажется на цене, потому на нем пока что предпочитают экономить).
Пожалуй это все, что в первом приближении можно сказать на тему электроники светодиодных ламп. Надеюсь, что этой статьей я в какой-то мере ответил на все вопросы схемотехнического толка, которые были заданы мне в комментариях и личных сообщениях.
устройство, принцип работы, обзор конструкций
Наверняка в наше время нет таких людей, которые ни разу не сталкивались со светодиодами. Ведь сейчас они повсюду – их используют и для простых фонариков, и для ламп домашнего освещения, и для фонарных столбов на улицах, и для автомобилей, и даже для чайников с подсветкой. И это не удивительно, ведь на данный момент более экологичного и энергосберегающего, да к тому же еще и столь компактного вида осветительных приборов не существует.
Конечно, почти каждый видел свечение работающего LED-компонента и знает, что такое светодиод, но очень многие даже представления не имеют, как устроен этот элемент освещения. А ведь такие знания могут пригодиться, и потому имеет смысл попытаться разъяснить устройство светодиода и принцип его работы, рассказать о существующих в наше время видах и модификациях.
Вообще начало этим компактным световым элементам было положено в середине прошлого столетия и применялись они лишь для индикации подсветки в различных приборах, т. к. свет их был не очень ярким, можно сказать, даже тусклым. Однако все изменилось в конце ХХ века с появлением синего светового диода, а уже после появились яркие элементы подобного типа зеленого, желтого и белого цвета.
Светодиод представляет собой миниатюрный световой прибор в корпусе из литого пластика различных цветов с двумя и более контактами на основе кристалла. На сегодняшний день это довольно распространенный вид освещения.
Кто-то может сказать, что в эти дебри не стоит и лезть, что это все очень сложно, но на самом деле светодиоды просты, как все гениальное, и понять, как работает светодиод, не составит труда. Итак, приступим.
Содержание
- Классификация светодиодов
- DIP
- SMD
- СОВ (Chip-On-Board)
- Принцип действия светодиода
- Спектры излучения
- Преимущества
Классификация светодиодов
Две различные конструкции светодиодовКлассифицируют светодиоды по многим характеристикам, но основной из них является небольшая технологическая разница в устройстве, которая вызвана различием по электрическим параметрам, равно как и областью использования осветительного прибора на кристаллах.
А из чего состоит светодиод, можно увидеть на картинке выше.
Различают несколько конструкций светодиодов в зависимости от того, как он устроен.
DIP
Имеет корпус в виде цилиндра на два контакта. Это первый из изобретенных светодиодов. Сама его оболочка из эпоксидной смолы, закругленная сверху, работает как линза, направляя световой поток в нужном направлении. Выводные контакты утапливаются ножками в специальные отверстия печатной платы и припаиваются. Сам излучатель располагается на катоде, имеющем форму флажка и присоединенном к аноду тонким проводком.
Различные модификации могут иметь и два, и три кристалла различных цветов, объединенных одним корпусом с двумя-четырьмя выводами. К тому же некоторые могут быть оборудованы и встроенным микроконтроллером, который управляет режимами включения или задает время мерцания кристаллов.
Подобные DIP-элементы являются слаботочными. Используют их в основном, как индикаторы или в качестве световых элементов гирлянд.
Конечно, как и любой прибор, его пытались усовершенствовать с целью наращивания светового потока, в результате чего был произведен более высокотехнологичный светодиод в том же корпусе на четыре вывода. Такая конструкция светодиода была названа «пиранья».
Но увеличившийся световой поток привел, естественно, и к увеличению элемента, и к нагреву кристаллов, в результате этого «пиранья» не получила широкого применения. Ну а при появлении на рынке радиоэлектроники SMD-компонентов, имеющих другое строение, смысл в производстве подобных светодиодов и вовсе пропал.
SMD
Данный компонент на кристаллах отличен от предыдущего в первую очередь тем, что его монтаж производится непосредственно на поверхность печатной платы. По сути, его изобретение произвело прорыв в данной области. И если при монтаже DIP-светодиодов можно был крепить элементы лишь только по одной стороне платы, т. к. токопроводящие дорожки находились на другой, то с приходом SMD-компонентов появилась возможность монтировать двухсторонние печатные платы.
Это, вкупе с более мелкими габаритами элементов, позволило значительно снизить размеры приборов на их основе и полностью автоматизировать процесс сборки печатных плат.
На сегодняшний день подобные светодиоды являются самыми востребованными и используются для изготовления различных световых приборов. Основание корпуса SMD-светодиода, сверху которого закреплен кристалл, служит ему также и радиатором. К тому же слой люминофора между линзой и полупроводником (от чего зависит цвет светодиода) может иметь различный состав и позволяет нейтрализовать излучение ультрафиолета.
SMD-светодиодЕсть и такие SMD-светодиоды, у которых нет линзы. Такой элемент выпускается в форме прямоугольника или квадрата и имеет более широкий угол излучения.
СОВ (Chip-On-Board)
Расшифровка названия данного компонента в переводе с английского звучит как «чип на доске». Новейшая разработка, которая, скорее всего, очень скоро станет лидером среди светодиодов в создании искусственного освещения.
Отличаются подобные компоненты тем, что на алюминиевом основании (подложке) посредством диэлектрического клея закрепляется не один, а множество кристаллов, не имеющих корпусов, а после готовая матрица покрывается полностью люминофором.
В итоге получившийся таким образом светодиод равномерно распределяет световой поток, исключающий тенеобразование.
Существует и еще одна разновидность светодиодов СОВ – это компоненты, созданные по технологии COG (Chip-On-Glass, что означает «чип на стекле»). Кристаллы здесь размещены не на алюминиевой подложке, а на стеклянной. Как раз на основе светодиодов, созданных по такой технологии, появилась возможность производства довольно известных филаментных ламп, которые работают от сети с напряжением 220 вольт. Излучателем в них служит стержень из стекла с кристаллами, на которые нанесен слой люминофора.
СОВ-светодиодПринцип действия светодиода
Независимо от описанных технических классификаций принцип работы всех без исключения светодиодов основан на излучающем элементе.
Кристалл, который является по своей сути полупроводником, имеющим различные типы проводимости, преобразует электрический ток в свечение. N-проводимый материал получается при помощи легирования электронами, ну а p-проводимый – дырами. В итоге происходит создание новых носителей заряда с противоположной направленностью.
В результате, когда подается прямое напряжение, электроны, как и дыры, начинают движение в сторону p-n-перехода. При преодолении барьера заряженными частицами начинается их рекомбинация. В итоге это и создает возможность прохождения электрического тока. Ну а в процессе рекомбинирования электроны и дыры уже выделяют фотоны.
Применение подобного физического явления относится ко всем элементам, подпадающим под определение полупроводникового диода. Проблема в том, что пределы видимого спектра излучения расположены ближе длины фотонов. По этой причине учеными была проведена огромная работа над тем, чтобы упорядочить движение частиц, заставив их двигаться в промежутке от 400 до 700 нм.
Но зато после всех проведенных экспериментов появилось несколько новых соединений вроде арсенида галлия и фосфида галлия, ну и, конечно, их более сложных форм, которые имеют различную длину волн, т. е. цвет излучения.
Принцип излучения света полупроводникомКонечно же, при подобной работе по выделению света должно образовываться и тепло, хотя и в небольших количествах, ведь законы физики никто не отменял. По этой причине (ведь нагрев снижает производительность полупроводников) при установке светодиодов большой мощности появляется необходимость охлаждения, для чего и требуется радиатор. Роль такого охлаждающего элемента в СОВ, к примеру, и играет алюминиевое основание, на котором расположены кристаллы.
Спектры излучения
Современные светодиоды имеют шесть основных спектров, т. е. их свечение может быть желтым, зеленым, красным, синим, голубым и белым. И самым сложным для ученых оказалось создание голубого светового элемента на кристаллах.
Вообще частота исходящих от светодиодов излучений лежит в узком направлении.
Опираясь на все данные, ее можно назвать монохромной. И естественно, что она имеет кардинальное отличие от частоты солнечного излучения или ламп накаливания.
Уже не первый год ведутся споры по поводу влияния подобного излучения на зрение человека, равно как и на весь организм в целом. Но проблема заключается в том, что все подобные дискуссии так до сих пор ни к чему и не привели, потому как нет ни одного документального доказательства о проведении исследований в этой области.
Преимущества
Если рассматривать преимущества светодиодов, то их наберется весьма значительное количество.
Во-первых, они очень экономичны в плане расхода электроэнергии. На сегодняшний день нет световых приборов, которые могли бы с ними соревноваться по этому параметру. Причем это никак не отражается на силе светового потока, излучаемого элементами на кристаллах.
К экономичности можно отнести и срок службы подобных LED-компонентов, т. к. частое приобретение приборов освещения негативно сказывается на финансовом состоянии.
Если посмотреть на статистику, то светодиодные лампы приходится покупать в 10 раз реже, чем люминесцентные, а лампочки накаливания вообще меняются чаще в 35–40 раз. В то же время расход электроэнергии при использовании светодиодов в сравнении с «лампочкой Ильича» ниже на 87%!
Во-вторых, светодиодные лампы удобны и просты в подключении и не требуют при этом каких-то особых навыков. К тому же, к примеру, в тех же рекламных щитах при выходе из строя нескольких элементов не произойдет ничего страшного. На его работе это никак не отразится. Ну а при огромном сроке службы светодиодов решается и проблема их замены. А главное удобство – это то, что работать такие элементы могут практически при любой температуре.
В-третьих, это, конечно, их надежность. Ведь для того, чтобы расколоть лампу накаливания или люминесцентную трубку, не нужно прикладывать особых усилий. А вот со светодиодом придется повозиться. Эпоксидный корпус так легко не расколоть.
Нельзя обойти вниманием и эстетическую сторону данного вопроса, ведь возможность игры с цветом при применении этих источников освещения практически ничем не ограничена, кроме воображения, фантазии человека.
Работу со светодиодами можно сравнить с искусством рисования художником своих полотен.
А потому, несмотря на то, что в наше время продажи подобных световых элементов пока не слишком внушительны, скорее всего, пройдет совсем немного времени, и светодиоды выйдут на первое место по этому показателю, вытеснив остальные виды освещения с прилавков магазинов электротехники.
Стеклянный чайник, меняющий цвет, 1,7 л с красно-синей светодиодной подсветкой
js-product-thumb-next-arrow"
}»>Солтер
|
29,99 фунтов стерлингов 29,99 фунтов стерлингов
Компания Salter, основанная как семейный бизнес, а в настоящее время являющаяся старейшим брендом товаров для дома в Великобритании, пользуется таким же доверием, как и всегда.
Стильный и практичный чайник Salter, меняющий цвет, не оставит равнодушным никого. Этот чайник размером 18,7 x 22,3 x 22,5 см удобно размещается на большинстве рабочих поверхностей и имеет мощность 2200 Вт. Этот чайник емкостью до 1,7 л или восемь стандартных чашек оснащен скрытым нагревательным элементом для быстрого и эффективного кипячения воды. Благодаря двойным светодиодным индикаторам, которые при кипячении меняют цвет с синего на красный, этот чайник также хорошо подходит как для правшей, так и для левшей благодаря поворотному основанию на 360°.
- Будь то быстрый утренний кофе или послеобеденный чай с друзьями, стильно вскипятите воду с помощью этого чайника Salter, меняющего цвет.
- Этот чайник мощностью 2200 Вт позволяет быстро вскипятить воду, а его емкость 1,7 л достаточна для 8 стандартных чашек.
- Умный и привлекательный на кухне, этот чайник оснащен двойной светодиодной подсветкой, которая переключается с синего на красный, когда вода закипает.
- Включает в себя поворотную на 360° подставку для левшей и правшей, а также встроенное управление стриксом и автоматическое отключение для полного спокойствия.
- Этот стеклянный чайник, оснащенный фильтром от накипи, украшен стильными стальными вставками и подойдет к большинству цветовых схем.
- Цвет:
- Серебро
Электрический чайник Chefman’s из стекла и стали с многоцветной светодиодной подсветкой сегодня стоит от 40 до 25 долларов США
Рег.
$40+ 25 долларов
chevron-right
Срок действия этого предложения истек!
Не забудьте подписаться на нас в Твиттере, чтобы узнавать о последних предложениях и многом другом. Подпишитесь на наши информационные бюллетени, и наши лучшие предложения будут ежедневно доставляться на ваш почтовый ящик. Amazon теперь предлагает электрический чайник Chefman с заварочным устройством для чая за 24,99 долларов США с бесплатной доставкой для членов Prime или при заказе на сумму 25 долларов США. Обычно 55 долларов в Best Buy, где сейчас он соответствует, этот обычно продается за более чем 40 долларов на Amazon и теперь соответствует рекордно низкому уровню. Благодаря конструкции из нержавеющей стали и стекла, а также входящему в комплект съемному заварнику для чая, вы получаете емкость 1,8 литра. Оттуда вы найдете пять светодиодных индикаторов разного цвета, соответствующих каждой из встроенных предустановок температуры, включая различные типы чая и температуру заливки во френч-прессе. Подробнее см. ниже.
Несмотря на то, что он не такой многофункциональный и без заварочного устройства для чая, более доступным решением будет что-то вроде электрического чайника Elite Gourmet EKT1001B. Эта модель обеспечивает аналогичную обработку стекла с синей светодиодной кипящей лампой по цене 19 долларов США. Prime отгрузила на Amazon, чтобы сэкономить вам еще больше.
Если вместо этого вы хотите обновить свою кофейную установку, погрузитесь в утреннюю сделку на Instant Pot Dual Plus. Эта машина оснащена помпой для эспрессо на 19 бар, но также может заваривать молотые бобы, капсулы Nespresso и чашки K. Обычно 200 долларов, вы можете получить один за 160 долларов США отправили на Amazon со всеми деталями, которые вам нужны, ожидающими в нашем покрытии сделок прямо здесь, и обязательно загляните в наш центр товаров для дома, чтобы получить еще больше.
Особенности электрического чайника Chefman:
Принесите домой электрический чайник от производителя чайников №1 в Америке уже сегодня! Быстрое время закипания, емкость 1,8 литра и элегантный дизайн из нержавеющей стали неудивительно, что электрический чайник Chefman является лучшим в своем классе.
FTC: 9to5Toys поддерживается читателями, мы можем получать доход от партнерских ссылок
Подпишитесь на канал YouTube 9to5Toys, чтобы получать все последние видео, обзоры и многое другое!
Направляющие
Амазонка
Amazon — крупнейший в мире интернет-магазин, предлагающий ежедневные скидки практически во всех мыслимых категориях. В последние годы Amazon расширился, охватив больше областей…
Товары для дома
Лучшие предложения на товары для дома: кухонные принадлежности, наборы посуды, моющие средства, садовый инвентарь и многое другое.
Chefman
Об авторе
Джастин Кан
Значок Твиттера @justinkahnmusic Джастин — старший джедай в компании 9to5Toys, где он возглавляет освещение наших игр/приложений и многое другое.
