Светодиод обозначение на схеме: Обозначение светодиода на схеме по ГОСТу — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Содержание

Обозначение светодиода на схеме по ГОСТу

Светодиодом принято называть полупроводниковый прибор, при подаче напряжения на который, происходит излучение света — как видимой, так и не видимой части светового диапазона. Международное обозначение светодиодов происходит от сокращения английских слов Light Emitting Diode — LED.

Для правильного определения светодиодов на электрических схемах, приняты единые графические и буквенные символы, которые позволяют унифицировать техническую работу со светодиодами и источниками света на их основе.

Графическое обозначение светодиода на схемах

Традиционным обозначением светодиодов, требования к графическому изображению которого устанавливает еще советский ГОСТ 2.730-73, выступает графический значок обычного диода, помещенный в кружок, и двумя стрелками. В отличие от фотодиода, который воспринимает излучение света, стрелки в обозначении светодиода на схемах направлены наружу, что указывает на его излучающую способность.

На схемах светодиод чаще обозначают без использования окружности – только в виде символа диода и двух исходящих стрелок.

Рабочая полярность подключения светодиода на схеме совпадает с его полупроводниковым предшественником — обычным диодом. Черточкой обозначает катод изделий, а треугольник — его анод.

Такое традиционное свойство обычного диода, как односторонняя проводимость, определяет и правило подключения светодиодов — они начинают светиться только при соблюдении прямой полярности подключаемого напряжения. Чтобы светодиод излучал свет, необходимо к катодному выводу подключить отрицательный полюс источника питания постоянного напряжения, а к аноду — положительный.

Буквенное обозначение и особенности маркировки

Общепринятым обозначением светодиодов на принципиальных электрических схемах выступает латинская аббревиатура HL, что означает по ГОСТ 2.702-2011 — приборы световой сигнализации.

Единого стандарта для технической маркировки светодиодных изделий не существует, поэтому каждый производитель полупроводниковой техники использует свою собственную систему, в которой отображает технические параметры компонента из целого ряда возможных электрических и оптических характеристик:

серия светоизлучающего прибора;
минимальный рабочий ток;
кодированное обозначение цвета излучения;
световой поток в люменах.

Также в маркировке могут зашифровываться индекс цветопередачи, тип оптической линзы, мощность в ваттах, цветовая температура и прямое падение напряжения в номинальном режиме работы.

Обозначение светодиодов и других диодов на схеме

Название диод переводится как «двухэлектродный». Исторически электроника берёт своё начало от электровакуумных приборов. Дело в том, что лампы, которые многие помнят из старых телевизоров и приёмников, носили названия типа диод, триод, пентод и т.д.

Название заключало в себе количество электродов или ножек прибора. Полупроводниковые диоды были изобретены в начале прошлого века. Их использовали для детектирования радиосигнала.

Главное свойство диода – характеристики проводимости, зависящие от полюсовки приложенного к выводам напряжения. Обозначение диода указывает нам на проводящее направление. Движение тока совпадает со стрелкой на УГО диода.

УГО – условное графическое обозначение. Иначе говоря, это значок, которым обозначается элемент на схеме. Давайте разберем как отличать обозначение светодиода на схеме от других подобных элементов.

Диоды, какие они бывают?

Кроме отдельных выпрямительных диодов их группируют по области применения в один корпус.

Обозначение диодного моста

Например, так изображается диодный мост для выпрямления однофазного напряжения переменного тока. А ниже внешний вид диодных мостов и сборок.

Внешний вид диодного моста

Другим видом выпрямительного прибора является диод Шоттки – предназначен для работы в высокочастотных цепях. Выпускается как в дискретном виде, так и в сборках. Их часто можно встретить в импульсных блоках питания, например БП для персонального компьютера AT или ATX.

Обычно на сборках Шоттки на корпусе указывается его цоколевка и внутренняя схема включения.

Диод Шоттки

Специфичные диоды

Выпрямительный диод мы уже рассмотрели, давайте взглянем на диод Зенера, который в отечественной литературе называют – стабилитрон.

Обозначение стабилитрона (диод Зенера)

Внешне он выглядит как обычный диод – черный цилиндр с меткой на одной из сторон. Часто встречается в маломощном исполнении – небольшой стеклянный цилиндр красного цвета с черной меткой на катоде.

Обладает важным свойством – стабилизация напряжения, поэтому включается параллельно нагрузке в обратном направлении, т.е. к катоду подключается плюс питания, а анод к минусу.

Следующий прибор – варикап, принцип его действия основан на изменении величины барьерной емкости, в зависимости от величины приложенного напряжения. Используется в приемниках и в цепях, где нужно производить операции с частотой сигнала. Обозначается как диод, совмещенный с конденсатором.

Варикап — обозначение на схеме и внешний вид

Динистор – обозначение которого выглядит как диод, перечеркнутый поперек. По сути так и есть – он из себя представляет 3-х переходный, 4-х слойный полупроводниковый прибор. Благодаря своей структуре обладает свойством пропускать ток, при преодолении определенного барьера напряжения.

Например, динисторы на 30В или около того часто используются в лампах «энергосберегайках», для запуска автогенератора и других блоках питания, построенных по такой схеме.

Обозначение динистора

Светодиоды и оптоэлектроника

Раз диод излучает свет, значит обозначение светодиода должно быть с указанием этой особенности, поэтому к обычному диоду добавили две исходящие стрелки.

Обозначение светодиодов на электрической схеме

В реальности есть много разных способов определить полярность, подробнее об этом есть целая статья. Ниже, для примера, распиновка зеленого светодиода.

Обычно у светодиода маркировка выводов выполняется либо меткой, либо ножками разной длины. Короткая ножка – это минус.

Распиновка зеленого светодиода

Фотодиод, прибор обратный по своему действию от светодиода. Он изменяет состояние своей проводимости в зависимости от количества света, попадающего на его поверхность. Его обозначение:

Фотодиод BPD-BQA914

Такие приборы используются в телевизорах, магнитофонах и прочей аппаратуре, которая управляется пультом дистанционного управления в инфракрасном спектре. Такой прибор можно сделать, спилив корпус обычного транзистора.

Часто применяется в датчиках освещенности, на устройствах автоматического включения и выключения осветительных цепей, например таких:

Датчик освещения

Оптоэлектроника – область которая получила широкое распространения в передаче данных и устройствах связи и управления. Благодаря своему быстродействию и возможности осуществить гальваническую развязку, она обеспечивает безопасность для питаемых устройств в случае возникновения высоковольтного скачка на первичной стороне. Однако не в таком виде как указано, а в виде оптопары.

Схема с оптопарой

В нижней части схемы вы видите оптопару. Включение светодиода здесь происходит замыканием силовой цепи с помощью оптотранзистора в цепи светодиода. Когда вы замыкаете ключ, ток идёт через светодиод в оптопаре, в нижнем квадрате слева. Он засвечивается и транзистор, под действием светового потока, начинает пропускать ток через светодиод LED1, помеченный зеленым цветом.

Такое же применение используется в цепях обратной связи по току или напряжению (для их стабилизации) многих блоков питания. Сфера применения начинается от зарядных устройств мобильных телефонов и блоков питания светодиодных лент, до мощных питающих систем.

Диодов существует великое множество, некоторые из них похожи по своим характеристикам, некоторые имеют совершенно необычные свойства и применения, их объединяет наличие всего лишь двух функциональных выводов.

Вы можете встретить эти элементы в любой электрической схеме, нельзя недооценивать их важность и характеристики. Правильный подбор диода в цепи снаббера, например, может значительно повлиять на КПД и тепловыделение на силовых ключах, соответственно на долговечность блока питания.

Если вам было что-нибудь непонятно – оставляйте комментарии и задавайте вопросы, в следующих статьях мы обязательно раскроем все непонятные вопросы и интересные моменты!

Понравилась статья? Расскажите о ней! Вы нам очень поможете:)

Материалы по теме:

Светодиод на схеме, обозначение диодов и светодиодов

Сразу оговорюсь, что статья будет посвящена не только как обозначается светодиод на схеме, но и диодов как таковых, ввиду того, что они являются прародителями LED.

Обратимся к физике: диод – можно перевести как «двухэлектродный». Издревле электроника строилась на электровакуумных приборах и именно оттуда телевизионные лампы носили названия как: диоды, триоды, пентоды и т.п.

Вообще полупроводниковые диоды изобретены в начале 20 века и использовались для «различения» детектирования радиосигналов. Название диодов построено по количеству электродов (ножек прибора) – диоды (два), триод (три) и т.д.

Главное свойство любого диода – характеристика проводимости. Обозначение диода на схеме позволяет определить направление тока. Движение тока всегда будет совпадать со стрелкой на Условно-Графическом Обозначении. УГО – элемент (значок) которым обозначается диод на схеме. Рассмотрим ряд наиболее распространенных видов полупроводников на схеме от других подобных элементов.

Обозначение светодиодов и фотодиодов на схеме

Мы уже знаем, что светодиод – это обычный диод, способный излучать свет. Традиционным обозначением светодиодов, требования к графическому изображению которого устанавливает еще советский ГОСТ 2.730-73, выступает графический значок обычного диода. Чтобы это отобразить на схеме – было принято изображать на схеме две исходящие стрелки.

Как обозначается светодиод на схеме

Вход в светодиод – анод, выход – катод. На схеме этого, как правило, не показывают. Это необходимо просто запомнить. Маркировка выводов выполняется либо метками, либо длиной пинов. Короткий пин (ножка) – катод

Светодиод на схеме — обозначение

Обозначение фотодиодов на схеме

Фотодиод на схеме обозначается с точностью наоборот светодиодов. В таких УГО стрелки указываются в обратную сторону. Свойство фотодиода – изменение проводимости в зависимости от количество света, попадающего на его поверхность. Яркий пример применения – в фотодатчиках, которые включают и отключают искусственный свет, в зависимости от времени суток (освещенности).

Отображение фотодиода на схеме

Графические обозначения распространенных диодов на схеме

Простой диод на схеме

На схеме я показал обычный диод, который будет изображаться таким образом и никак иначе. Общий вид диодов не обязательно должен иметь такой вид, как на фото. В настоящий момент насчитывается до десятка разновидностей простых диодов.

Схема диода Шоттки

Диод Шоттки – один из видов выпрямительных диодов и применяется в высокочастотных цепях. Могут выпускаться как в дискретных видах, так и сразу в сборках. Кто хоть раз разбирал блоки питания, мог их там видеть. В частности в блоках питания компьютеров. На корпусе диода указывается графическая схема цоколевки и внутренняя схема включения.

Схема диода Зенера

Схема Зенера диод

Диод Зенера – в отечественной технической литературе трактуют «стабилитроном»

Внешне такие диоды выпускают в различных видо форматах. Выглядит как простой диод с меткой на одной из сторон. Может быть как в черной цветовой гамме, так и в стеклянном корпусе красного цвета с черной меткой на катоде. Основное свойство диода Зенера – стабилизация напряжения. Как правило его используют параллельно нагрузке в обратном направлении: к катоду подводят «+», а аноду «-«.

Схема варикапа

Схема и вид варикапа

Варикап – полупроводниковый прибор, диод. Применяется в цепях, где производятся операции с частотой сигнала. На схеме диод обозначется совместно с конденсатором.

Заключение по светодиодам на схемах

Мы рассмотрели наиболее распространенные диоды, светодиоды и их обозначение на схемах. Есть более специфические, но они вряд ли Вам могут пригодиться на первоначальном этапе знакомства со светодиодами.

ГОСТ 2.730-73 ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Приборы полупроводниковые

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ЕДИНАЯ СИСТЕМА КОНСТРУКТОРСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ

ОБОЗНАЧЕНИЯ УСЛОВНЫЕ
ГРАФИЧЕСКИЕ В СХЕМАХ

ГОСТ 2.730-73

ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ

Москва

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

Единая система конструкторской документации

ОБОЗНАЧЕНИЯ УСЛОВНЫЕ ГРАФИЧЕСКИЕ
В СХЕМАХ.
ПРИБОРЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ

Unified system for design documentation.
Graphical symbols in diagrams.
Semiconductor devices

ГОСТ
2.730-73

Дата введения 1974-07-01

1. Настоящий стандарт устанавливает правила построения условных графических обозначений полупроводниковых приборов на схемах, выполняемых вручную или автоматическим способом во всех отраслях промышленности.

(Измененная редакция, Изм. № 3).

2. Обозначения элементов полупроводниковых приборов приведены в табл. 1.

Таблица 1

Наименование	Обозначение
1. (Исключен, Изм. № 2).
2. Электроды:
база с одним выводом
база с двумя выводами
Р -эмиттер с N -областью
N -эмиттер с Р-областью
несколько Р -эмиттеров с N -областью
несколько N -эмиттеров с Р-областью
коллектор с базой
несколько коллекторов, например, четыре коллектора на базе
3. Области: область между проводниковыми слоями с различной электропроводностью. Переход от Р-области к N -области и наоборот
область собственной электропроводности ( I -область): l) между областями с электропроводностью разного типа PIN или NIP
2) между областями с электропроводностью одного типа PIP или NIN
3) между коллектором и областью с противоположной электропроводностью PIN или NIP
4) между коллектором и областью с электропроводностью того же типа PIP или NIN
4. Канал проводимости для полевых транзисторов: обогащенного типа
обедненного типа
5. Переход PN
6. Переход NP
7. Р-канал на подложке N -типа, обогащенный тип
8. N -канал на подложке Р-типа, обедненный тип
9. Затвор изолированный
10. Исток и сток Примечание . Линия истока должна быть изображена на продолжении линии затвора, например:
11. Выводы полупроводниковых приборов:
электрически, не соединенные с корпусом
электрически соединенные с корпусом
12. Вывод корпуса внешний. Допускается в месте присоединения к корпусу помещать точку

(Измененная редакция, Изм. № 2, 3).

3, 4. (Исключены, Изм. № 1).

5. Знаки, характеризующие физические свойства полупроводниковых приборов, приведены в табл.4.

Таблица 4

Наименование	Обозначение
1. Эффект туннельный
а) прямой
б) обращенный
2. Эффект лавинного пробоя: а) односторонний
б) двухсторонний 3-8. (Исключены, Изм. № 2).
9. Эффект Шоттки

6. Примеры построения обозначений полупроводниковых диодов приведены в табл. 5.

Таблица 5

Наименование	Обозначение
1. Диод
Общее обозначение
2. Диод туннельный
3. Диод обращенный
4. Стабилитрон (диод лавинный выпрямительный)
а) односторонний
б) двухсторонний
5. Диод теплоэлектрический
6. Варикап (диод емкостный)
7. Диод двунаправленный
8. Модуль с несколькими (например, тремя) одинаковыми диодами с общим анодным и самостоятельными катодными выводами
8a. Модуль с несколькими одинаковыми диодами с общим катодным и самостоятельными анодными выводами
9. Диод Шотки
10. Диод светоизлучающий

7. Обозначения тиристоров приведены в табл. 6.

Таблица 6

Наименование	Обозначение
1. Тиристор диодный, запираемый в обратном направлении
2. Тиристор диодный, проводящий в обратном направлении
3. Тиристор диодный симметричный
4. Тиристор триодный. Общее обозначение
5. Тиристор триодный, запираемый в обратном направлении с управлением: по аноду
по катоду
6. Тиристор триодный выключаемый: общее обозначение
запираемый в обратном направлении, с управлением по аноду
запираемый в обратном направлении, с управлением по катоду
7. Тиристор триодный, проводящий в обратном направлении:
общее обозначение
с управлением по аноду
с управлением по катоду
8. Тиристор триодный симметричный (двунаправленный) — триак
9. Тиристор тетроидный, запираемый в обратном направлении

Примечание. Допускается обозначение тиристора с управлением по аноду изображать в виде продолжения соответствующей стороны треугольника.

8. Примеры построения обозначений транзисторов с Р- N -переходами приведены в табл. 7.

Таблица 7

Наименование	Обозначение
1. Транзистор а) типа PNP
б) типа NPN с выводом от внутреннего экрана
2. Транзистор типа NPN, коллектор соединен с корпусом
3. Транзистор лавинный типа NPN
4. Транзистор однопереходный с N-базой
5. Транзистор однопереходный с Р-базой
6. Транзистор двухбазовый типа NPN
7. Транзистор двухбазовый типа PNIP с выводом от i-области
8. Транзистор двухразовый типа P NIN с выводом от I -области
9. Транзистор многоэмиттерный типа NPN
Примечание. При выполнении схем допускается: а) выполнять обозначения транзисторов в зеркальном изображении, например, б) изображать корпус транзистора.

Таблица 8

Наименование	Обозначение
1. Транзистор полевой с каналом типа N
2. Транзистор полевой с каналом типа Р
3. Транзистор полевой с изолированным затвором баз вывода от подложки:
а) обогащенного типа с Р-каналом
б) обогащенного типа с N-каналом
в) обедненного типа с Р-каналом
г) обедненного типа с N-каналом
4. Транзистор полевой с изолированным затвором обогащенного типа с N-каналом, с внутренним соединением истока и подложки
5. Транзистор полевой с изолированным затвором с выводом от подложки обогащенного типа с Р-каналом
6. Транзистор полевой с двумя изолированными затворами обедненного типа с Р-каналом с выводом от подложки
7. Транзистор полевой с затвором Шоттки
8. Транзистор полевой с двумя затворами Шоттки

Примечание . Допускается изображать корпус транзисторов.

10. Примеры построений обозначений фоточувствительных и излучающих полупроводниковых приборов приведены в табл. 9.

Таблица 9

Наименование	Обозначение
1. Фоторезистор: а) общее обозначение
б) дифференциальный
2. Фотодиод
З. Фототиристор
4. Фототранзистор:
а) типа PNP
б) типа NPN
5. Фотоэлемент
6. Фотобатарея

Таблица 10

Наименование	Обозначение
1. Оптрон диодный
2. Оптрон тиристорный
3. Оптрон резисторный
4. Прибор оптоэлектронный с фотодиодом и усилителем:
а) совмещенно
б) разнесенно
5. Прибор оптоэлектронный с фототранзистором: а) с выводом от базы
б) без вывода от базы

Примечания:

1. Допускается изображать оптоэлектронные приборы разнесенным способом. При этом знак оптического взаимодействия должен быть заменен знаками оптического излучения и поглощения по ГОСТ 2.721-74,

например:

2. Взаимная ориентация обозначений источника и приемника не устанавливается, а определяется удобством вычерчивания схемы, например:

12. Примеры построения обозначений прочих полупроводниковых приборов приведены в табл. 11.

Таблица 11

Наименование	Обозначение
1. Датчик Холла
Токовые выводы датчика изображены линиями, отходящими от коротких сторон прямоугольника
2. Резистор магниточувствительный
3. Магнитный разветвитель

13. Примеры изображения типовых схем на полупроводниковых диодах приведены в табл. 12.

Таблица 12

Наименование	Обозначение
1. Однофазная мостовая выпрямительная схема:
а) развернутое изображение
б) упрощенное изображение (условное графическое обозначение) Примечание. К выводам 1-2 подключается напряжение переменного тока; выводы 3-4 — выпрямленное напряжение; вывод 3 имеет положительную полярность. Цифры 1, 2, 3 и 4 указаны для пояснения.
Пример применения условного графического обозначения на схеме
2. Трехфазная мостовая выпрямительная схема
3. Диодная матрица (фрагмент)
Примечание. Если все диоды в узлах матрицы включены идентично, то допускается применять упрощенный способ изображения. При этом на схеме должны быть приведены пояснения о способе включения диодов

14. Условные графические обозначения полупроводниковых приборов для схем, выполнение которых при помощи печатающих устройств ЭВМ предусмотрено стандартами Единой системы конструкторской документации, приведены в табл. 13.

Таблица 13

Наименование	Обозначение	Отпечатанное обозначение
1. Диод
2. Транзистор типа PNР
3. Транзистор типа NPN
4. Транзистор типа PNIP с выводом от I -области
5. Многоэмиттерный транзистор типа NPN

Примечание к пп. 2-5. Звездочкой отмечают вывод базы, знаком «больше» или «меньше» — вывод эмиттера.

15. Размеры (в модульной сетке) основных условных графических обозначений даны в приложении 2.

(Измененная редакция, Изм. № 4).

Приложение 1. (Исключено, Изм. № 4).

Наименование	Обозначение
1. Диод
2.. Тиристор диодный
3. Тиристор триодный
4. Транзистор 5. Транзистор полевой
6. Транзистор полевой с изолированным затвором

(Введено дополнительно, Изм. № 3).

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1 РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Государственным комитетом стандартов Совета Министров СССР

РАЗРАБОТЧИКИ

В. Р. Верченко, Ю. И. Степанов, Э. Я. Акопян, Ю. П. Широкий, В. П. Пармешин, И. К. Виноградова

2 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 16.08.73 № 2002

3 Соответствует СТ СЭВ 661-88

4 ВЗАМЕН ГОСТ 2.730-68, ГОСТ 2.747-68 в части пп. 33 и 34 таблицы

5 ПЕРЕИЗДАНИЕ (январь 1995 г.) с Изменениями № 1, 2, 3, 4, утвержденными в июле 1980 г., апреле 1987 г., марте 1989 г., июле 1991 г. (ИУС 10-80, 7-87, 6-89, 10-91)

Светодиоды. Общие сведения, виды, применение.. Информация — Диод КМВ

Светодиод – это полупроводниковый элемент, преобразующий электрический ток в световое излучение. Принцип работы светодиода основан на люминесценции. Светодиод имеет два вывода – плюс и минус. Плюс подается на анод, минус – на катод. Поэтому при подключении светодиодов необходимо соблюдать полярность.

Условное обозначение светодиодов на схеме

Общепринятое обозначение светодиода LED (англ. Light-emitting diode), что означает светоизлучающий диод или светодиод – СИД (СД).

Светодиод состоит из полупроводникового кристалла, закрепленного на подложке из меди и алюминия, корпуса с контактными выводами и оптической системы.

Цвет свечения определяется длиной световой волны, испускаемой кристаллом светодиода, и зависит от химического состава полупроводника. В настоящее время производятся светодиоды видимого, ультрафиолетового и инфракрасного диапазонов.

Существует несколько типов светодиодов:

DIP – светодиоды – первые массовые светодиоды. Кристалл установлен в корпус с линзой. Имеют два контакта. В основном используются в световых табло.

Конструкция диодов DIP LED

Светодиоды «пиранья» или Superflux LED имеют аналогичную конструкцию, но не два, а четыре вывода.

Конструкция диодов Superflux LED

SMD – светодиоды (англ. surface mounted device) изготавливаются по технологии поверхностного монтажа (ТМП). Чип монтируется на поверхность платы через керамическую подложку, что обеспечивает малые габариты и хороший теплоотвод. SMD – светодиоды являются самыми распространенными.

Конструкция диодов SMD LED

COB – технология (англ. Chip-On-Board) – чип кристалла или нескольких кристаллов монтируются на плату без керамической подложки и поклываются слоем люминофора, что обеспечивает высокую надежность, компактность и теплоотвод.

Конструкция диодов COB LED

Нанесение поверх кристалла люминофора позволяет получить любое свечение светодиода.

Способы нанесения люминофора. При традиционном способе люминофор наносится прямо на кристалл светодиода.

Люминофор – это вещество, обладающее люминисценцией – способностью преобразовывать поглащаемую энергию в световое излучение. Термин «люминофор» происходит от латинского lumen – свет и греческого phoros — несущий. В светодиодном производстве распространены следующие люминофоры: иттрий-алюминиевый гранат (ИАГ), легированный трехвалентным церием, и силикаты щелочно-земельных металлов, легированные европием. Например, синий светодиод, покрытый желтым люминофором будет светиться белым.

Основные достоинства светодиодов:

высокие светотехнические характеристики;
низкое потребление электроэнергии;
большой срок службы;
компактность и легкость монтажа;
широкий температурный диапазон применения;
механическая прочность;
экологичность;
доступность и цена.

Благодаря своим достоинствам, светодиоды широко применяются в различных областях: в наружной и интерьерной рекламе (короба, буквы, светодиодные табло, «Бегущие строки», видеоэкраны, уникальные световые эффекты и дизайнерские решения), в архитектурной подсветке, в бытовом, офисном и промышленном освещении, ландшафтном освещении, подсветке витрин, интерьерной подсветке, праздничной иллюминации, при производстве LED — экранов мониторов и телевизоров, в приборостроении в качестве индикаторов, в дорожных знаках, декоративной подсветке, в световых и новогодних украшениях.

Радио для всех — Условные обозначения диодов

Как известно, основное свойство p-n перехода — односторонняя проводимость: от области р (анод) к области n (катод). Это наглядно передает и условное графическое обозначение полупроводникового диода: треугольник (символ анода) вместе с пересекающей его линией электрической связи образуют подобие стрелки, указывающей направление проводимости. Перпендикулярная этой стрелке черточка символизирует катод. Буквенный код диодов — VD. Этим кодом обозначают не только отдельные диоды, но и целые группы, например, выпрямительные столбы. Исключение составляет однофазный выпрямительный мост, изображаемый в виде квадрата с соответствующим числом выводов и символом диода внутри. Полярность выпрямленного мостом напряжения на схемах не указывают, так как ее однозначно определяет символ диода. Однофазные мосты, конструктивно объединенные в одном корпусе, изображают отдельно, показывая принадлежность к одному изделию в позиционном обозначении.

Обозначение Реальный вид

Чтобы показать на схеме стабилитрон, катод дополняют коротким штрихом, направленным в сторону символа анода. Расположение штриха относительно символа анода должно быть неизменным независимо от положения УГО стабилитрона на схеме. Аналогично построены условные графические обозначения туннельных диодов, обращенных и диодов Шотки — полупроводниковых приборов, используемых для обработки сигналов в области СВЧ. В символе туннельного диода катод дополнен двумя штрихами, направленными в одну сторону (к аноду), в УГО диода Шотки — в разные стороны.

Обозначение Реальный вид

У варикапа две параллельные линии воспринимаются как символ конденсатора. Как и конденсаторы переменной ёмкости (для удобства) варикапы часто изготовляют в виде блоков (их называют матрицами) с общим катодом и раздельными анодами.

Обозначение Реальный вид

Базовый символ диода использован и в УГО тиристоров. Буквенный код этих приборов — VS.

Динистор обозначают символом диода, перечеркнутым отрезком линии, параллельной катоду. Такой же прием использован и при построении УГО симметричного динистора. Управление по катоду в тринисторах показывают ломаной линией, присоединенной к символу катода, по аноду — линией, продолжающей одну из сторон треугольника, символизирующего анод. Графическое обозначение симметричного (двунаправленного) тринистора получают из символа симметричного динистора добавлением третьего вывода.

Из диодов, изменяющих свои параметры под действием внешних факторов, наиболее широко применяют фотодиоды. Для обозначения фотодиодов, базовый символ диода помещают в кружок, а рядом с ним (слева вверху) помещают знак — две наклонные параллельные стрелки, направленные в сторону символа.Аналогично строятся условные графические обозначения светоизлучающих диодов, но стрелки, обозначающие оптическое излучение, помещают справа вверху, независимо от положения условно-графического обозначения и направляют в противоположную сторону.

Обозначение Реальный вид

На схемах оптроны обозначают буквой U. Оптическую связь излучателя (светодиода) и фотоприёмника показывают в этом случае двумя стрелками, перпендикулярными к линиям электрической связи — выводам оптрона. Фотоприемником в оптроне могут быть фотодиод, фототиристор, фоторезистор и т. д. Взаимная ориентация символов излучателя и фотоприемника не регламентируется. При необходимости составные части оптрона можно изображать раздельно, но в этом случае знак оптической связи следует заменять знаками оптического излучения и фотоэффекта, а принадлежность частей к одному изделию показывать в позиционном обозначении.

Обычно светодиоды, излучающие видимый свет, применяют в качестве индикаторов, на схемах их обозначают латинскими буквами HL (HG- для знаковых). Условные графические обозначения подобных устройств в ГОСТе и стандарте формально не предусмотрены. Сегменты подобных индикаторов обозначаются строчными буквами латинского алфавита по часовой стрелке, начиная с верхнего. Этот символ наглядно отражает практически реальное расположение светоизлучающих элементов (сегментов) в индикаторе, хотя и не лишен недостатка; он не несет информации о полярности включения в электрическую цепь (поскольку подобные индикаторы выпускают как с общим анодом, так и с общим катодом, то схемы включения будут различаться). Однако особых затруднений это не вызывает, поскольку подключение общего вывода индикаторов обычно указывают на схеме. Стандартный буквенный код D используют только для инфракрасных (ИК) светодиодов.

Обозначение Реальный вид

Светодиодные матрицы, светодиоды нового поколения, в которых применяются светодиодные кристаллы. Отображают небольшую сетку пикселей, значения которых определяются текущими значениями на входах. Сетка может иметь до 32 строк и 32 столбцов. Обозначение и подключение как у обычных светодиодов.

ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Компоненты волоконно-оптических систем передачи / ЕСКД. Единая система конструкторской документации / Законодательство

ГОСТ 2.761-84

УДК 003.62:621.3062:006.354

Группа Т52

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

Единая система конструкторской документации

ОБОЗНАЧЕНИЯ УСЛОВНЫЕ ГРАФИЧЕСКИЕ В СХЕМАХ.

КОМПОНЕНТЫ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ

Unified system for design documentation.

Graphic designations in diagrams. Optical fibre data transmission systems components

ОКСТУ 0002

Дата введения 01.07.85

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1. РАЗРАБОТЧИКИ

В.А. Бирюков, Н.М. Дмитриева, С.П. Корнеева, В.В. Мукосеев, И.Н. Сидоров, А.А. Суворова

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 29.06.84 № 2253

3. Стандарт соответствует СТ СЭВ 5049-85

4. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

5. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

Обозначение НТД, на который дана ссылка	Номер пункта
ГОСТ 2.721-74	2, табл. 1 (пункты 1, 3, 6, 7)

6. ИЗДАНИЕ (октябрь 2000 г.) с Изменениями № 1, 2, 3, утвержденными в октябре 1986г., апреле 1987 г., июле 1991 г., (ИУС 1-87, 7-87, 10-91)

1. Настоящий стандарт устанавливает условные графические обозначения компонентов и элементов волоконно-оптических систем передачи на схемах, выполняемых вручную или автоматизированным способом, во всех отраслях промышленности.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

2. Знаки, характеризующие электронно-оптические и фотоэлектрические эффекты, приведены в табл. 1.

Таблица 1

Наименование	Обозначение
1. Эффект оптического излучения	По ГОСТ 2.721
2. Эффект оптического когерентного излучения
3. Эффект фотоэлектрический	По ГОСТ 2.721
4. Совмещение эффекта оптического излучения с фотоэлектрическим эффектом
5. Эффект распространения оптического излучения
6. Эффект лавинного пробоя (односторонний и двухсторонний)	По ГОСТ 2.721
7. Взаимодействие оптическое	По ГОСТ 2.721
Примечание. Изображение эффектов применяют для образования условных графических обозначений элементов аппаратуры волоконно-оптических систем передачи (см. табл. 4).

(Измененная редакция, Изм. № 1, 2).

3. Знаки, характеризующие типы оптических волноводов и соединение пучков оптических волокон, приведены в табл. 2.

Таблица 2

Наименование	Обозначение
1. Оптический волновод, оптическая линия, оптическое волокно, волоконный световод, оптический кабель. Общее обозначение.
Примечания: 1. В обозначение включают дополнительную информацию о диаметре отдельных слоев оптического волокна в направлении от центра волокна: а — сердцевина b — оболочка с — первичная защита d — вторичная защита n — количество оптических волноводов в кабеле Допускается при наличии дополнительной информации указывать (n) над обозначением волновода без наклонной черты
2. При обозначении оптических линий окружность с двумя стрелками можно опустить, если исключена возможность ошибки.
2. Одномодовый оптический волновод, одномодовое оптическое волокно
3. Многомодовый оптический волновод, многомодовое оптическое волокно со ступенчатым профилем показателя преломления
с градиентным профилем показателя преломления
4. Оптический волновод с применением когерентного излучения
5. Слияние оптических волокон
6. Разветвление оптических волокон Примечание к пп. 5 и 6. Соотношение оптических мощностей приводят в процентах или в децибелах.

4. Условные графические обозначения элементов, компонентов и устройств волоконно-оптических систем передачи приведены в табл. 3.

Таблица 3

Наименование	Обозначение
1. Розетка оптического соединителя
2. Вилка оптического соединителя
3. Оптический разъемный соединитель
4. Оптический неразъемный соединитель
5. Оптический соединитель «вилка – розетка — вилка»
6. Оптический соединитель «розетка-вилка»
7. Оптический соединитель «розетка – вилка — розетка»
8. Оптический комбинированный соединитель
9. Оптический переключатель
10. Соединительная разъемная муфта
11. Соединительная неразъемная муфта
12. Оптический ответвитель Примечание. Допускается на линиях выводов указывать коэффициент ответвления по каждому выходному каналу в децибелах или процентах
13. Ответвитель типа «звезда»
14. Оптический пассивный разветвитель: (n — количество входов, m — количество выходов)
15. Оптический активный разветвитель: (n — количество входов, m — количество выходов)
16. Передающий оптоэлектронный модуль с диодом светоизлучающим с лазерным диодом
с диодом светоизлучающим
с лазерным диодом
17. Приемный оптоэлектронный модуль
с фотодиодом
с лавинным фотодиодом
18. Приемно-передающий оптоэлектронный модуль
19. Электрооптический модулятор
20. Оптический коммутатор: (n — количество входов, m — количество выходов)
21. Оптический аттенюатор
22. Смеситель мод
23. Делитель мод (полупрозрачное зеркало)
24. Удалитель мод оболочки

5. Примеры соединений условных графических обозначений элементов и компонентов в схемах волоконно-оптических систем передачи приведены в табл. 4.

Таблица 4

Наименование	Обозначение
1. Диод светоизлучающий с выводом многомодового оптического волокна со ступенчатым профилем показателя преломления
2. Фотодиод лавинный с розеткой оптического соединителя
3. Лазер полупроводниковый с соединителем оптическим разъемным
4. Кабель оптический, содержащий 20 многомодовых оптических волокон со ступенчатым профилем показателя преломления с диаметром сердцевины 50 мкм и диаметром оболочки 125 мкм
5. Приемно-передающий оптоэлектронный модуль с розеткой оптического соединителя
6. Кабель оптический комбинированный с комбинированным оптическим соединителем
7. Передающий оптоэлектронный модуль со светодиодом с оптическим ответвителем

4, 5. (Измененная редакция, Изм. № 3).

6. Основные размеры условных графических обозначений элементов и компонентов волоконно-оптических систем передачи приведены в табл. 5.

Таблица 5

Наименование	Обозначение
1. Оптическое волокно
2. Розетка оптического соединителя
3. Вилка оптического соединителя
4. Соединитель оптический разъемный
5. Соединитель световодный проходной
6. Муфта соединительная разъемная
7. Соединитель оптический комбинированный
8. Ответвитель оптический
9. Оптический разветвитель активный
10. Оптоэлектронный передающий модуль со светодиодом
11. Модуль приемно-передающий
12. Модулятор электрооптический
13. Показатель преломления ступенчатого профиля
14. Показатель преломления градиентного профиля
15. Одномодовое оптическое волокно

3-6. (Измененная редакция, Изм. № 1).

ПРИЛОЖЕНИЕ

Справочное

ИНФОРМАЦИОННО-СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ О СООТВЕТСТВИИ

ГОСТ 2.761-84 СТ СЭВ 5049-85

ГОСТ 2.761-84	СТ СЭВ 5049-85	ГОСТ 2.761-84	СТ СЭВ 5049-85
Табл. 2, п. 1	Табл. 1, п. 1	Табл. 3, п. 13	Табл. 3, п. 8
п. 2	п. 4	п. 16	Табл. 4, пп. 1, 2
п. 3	пп. 3, 5	п. 17	пп. 3, 4
п. 4	п. 2	п. 21	Табл. 3, п. 9
п. 5	Табл. 2, п. 1	п. 22	п. 10
п. 6	п. 2	п. 23	п. 11
Табл. 3, п. 1	Табл. 3, п. 2	п. 24	п. 12
п. 2	п. 3	Табл. 4, п. 1	Табл. 1, п. 3
п. 3	п. 1	п. 2	Табл. 3, п. 2
п. 5	п. 6	п. 3	Табл. 3, п. 1
п. 6	п. 4	п. 4	Табл. 6, п. 1
п. 7	п. 5	п. 5	Табл. 3, п. 2
п. 9	п. 7	п. 6	Табл. 6, п. 2
п. 10	Табл. 2, п. 4
п. 11	п. 3

(Введено дополнительно, Изм. № 1).

Где взять светодиоды. Блог ›Светодиоды. Обозначение светодиода на схеме

Поскольку светодиод является полупроводниковым прибором, то при включении схемы необходимо соблюдать полярность. Светодиод имеет два вывода, один из которых является катодом («минус»), а другой — анодом («плюс»).

Светодиод будет гореть только прямое питание, как показано

При повторном включении светодиод не «загорается». Более того, возможен выход из строя светодиода при низких допустимых значениях обратного напряжения.

Из-за формы вольт-амперной характеристики эти диоды должны питаться от источника тока. Этот метод широко используется. Из-за производственных отклонений характеристики отдельных частей вольт-ампер могут незначительно отличаться. Из-за наклона рабочей части характеристики диодов, включенных параллельно, могут иметь разную силу света, в худшем случае части, через которые проходит больший ток, могут быть разрушены. Поэтому рекомендуется их последовательное подключение.Это обеспечивает одинаковый ток, протекающий через все диоды.

Обозначение светодиода на схеме

Поскольку не всегда можно полагаться на общие правила определения полярности ответвлений, рекомендуется проверить их полярность, просмотрев техпаспорт. В качестве альтернативы полярность можно определить, подключив диод к источнику низкого напряжения последовательно с защитным резистором.

Зависимости тока от напряжения с прямыми (синяя кривая) и обратными (красная кривая) включениями показаны на следующем рисунке.Нетрудно определить, что каждому значению напряжения соответствует свое значение тока, протекающего через диод. Чем выше напряжение, тем выше ток (и тем выше яркость). Для каждого светодиода существуют допустимые значения напряжения питания Umax и Umaxobr (соответственно для прямого и обратного переключения). При приложении напряжения выше этих значений происходит электрический пробой, в результате чего светодиод выходит из строя. Также существует минимальное значение напряжения питания Umin, при котором горит светодиод.Диапазон питающих напряжений между Umin и Umax называется «рабочей» зоной, так как именно здесь обеспечивается работа светодиода.

1. Светодиод один, как его правильно подключить в простейшем случае?

Чтобы в простейшем случае правильно подключить светодиод, нужно подключить его через токоограничивающий резистор.

Пример 1

Имеется светодиод с рабочим напряжением 3 вольта и рабочим током 20 мА.Необходимо подключить его к источнику с напряжением 5 вольт.

Рассчитать сопротивление токоограничивающего резистора

R = Абсолютный / Светодиод
U погашение = U мощность — U Светодиод
Мощность = 5 В
Светодиод = 3 В
Светодиоды = 20 мА = 0,02 A
R = (5-3) / 0,02= 100 Ом = 0,1 кОм

То есть нужно взять резистор 100 Ом

П.С. Вы можете использовать онлайн-калькулятор для расчета резистора для светодиода

2.Как подключить несколько светодиодов?

Подключаем несколько светодиодов последовательно или параллельно, рассчитывая необходимые сопротивления.

Пример 1

Есть светодиоды с рабочим напряжением 3 вольта и рабочим током 20 мА. Необходимо подключить 3 светодиода к источнику 15 вольт.

Выполните расчет: 3 светодиода на 3 вольта = 9 вольт, то есть источника 15 вольт достаточно для включения светодиодов последовательно

Расчет аналогичен предыдущему примеру.

R = Абсолютный / Светодиод

Мощность = 15 В
Светодиод = 3 В
Светодиоды = 20 мА = 0,02 А
R = (15-3 * 3) / 0,02 = 300 Ом = 0,3 кОм

Пример 2

Пусть будут светодиоды с рабочим напряжением 3 вольта и рабочим током 20 мА. Необходимо подключить 4 светодиода к источнику 7 вольт

Производим расчет: 4 светодиода по 3 вольта = 12 вольт, поэтому нам не хватает напряжения для последовательного подключения светодиодов, поэтому будем подключать их последовательно и параллельно.Делим их на две группы по 2 светодиода. Теперь необходимо произвести расчет токоограничивающих резисторов. Аналогично предыдущим пунктам делаем расчет токоограничивающих резисторов для каждой ветви.

R = Абсолютный / LED
UDue = U мощность — N * LED
Power = 7 В
LED = 3 В
Светодиоды = 20 мА = 0,02 A
R = (7-2 * 3) / 0,02 = 50 Ом = 0,05 кОм

Так как светодиоды в ответвлениях имеют одинаковые параметры, то и сопротивления в ответвлениях одинаковы.

Пример 3

Если есть светодиоды разных марок, то объединяем их таким образом, чтобы в каждой ветке были светодиоды только ОДНОГО типа (или с одинаковым рабочим током). При этом не обязательно соблюдать одно и то же напряжение, потому что для каждой ветви мы рассчитываем собственное сопротивление

Например, есть 5 различных светодиодов:
1-й красный напряжение 3 В 20 мА
2-й зеленый напряжение 2,5 В 20 мА
3-й синий напряжение 3 В 50 мА
4-й белый напряжение 2.7 В 50 мА
5-й желтый напряжение 3,5 В 30 мА

Так как мы делим светодиоды на группы по току
1) 1-й и 2-й
2) 3-й и 4-й
3) 5-й

рассчитываем для каждой ветви резисторы:
R = Абсолютное / LED
Погашение = U мощность — (Y LED + Y LED X + …)
Power = 7 V
LED1 = 3 V
LED2 = 2,5 V
LEDs = 20 мА = 0,02 А
R1 = (7- (3 + 2,5)) / 0,02 = 75 Ом = 0,075 кОм

аналогично
R2 = 26 Ом
R3 = 117 Ом

Аналогичным образом можно расположить любое количество светодиодов.

ВАЖНОЕ ПРИМЕЧАНИЕ !!!

При расчете предельного сопротивления получаются числовые значения, которые не находятся в стандартном диапазоне сопротивлений, ПОЭТОМУ мы выбираем резистор с сопротивлением немного большим, чем было рассчитано.

3. Что будет, если будет источник напряжения с напряжением 3 вольта (и меньше) и светодиод с рабочим напряжением 3 вольта?

Допустимо (НО НЕЖЕЛАТЕЛЬНО) включать светодиод в цепи без токоограничивающего сопротивления.Минусы очевидны — яркость зависит от напряжения питания. Лучше использовать преобразователи постоянного тока в постоянный (повышающие преобразователи напряжения).

4. Можно ли включить несколько светодиодов с одинаковым рабочим напряжением 3 вольта параллельно друг другу источнику 3 вольта (и меньше)? В «китайских» фонариках так сделано.

Опять же, это приемлемо в радиолюбительской практике. Минусы такого включения: поскольку светодиоды имеют определенный разброс параметров, то будет наблюдаться следующая картина, одни будут светиться ярче, другие — тусклее, что неэстетично, что мы видим в вышеперечисленных фонариках.Лучше использовать преобразователи постоянного тока в постоянный (повышающие преобразователи напряжения).

Хотя электрическим параметром № 1 для светодиода является номинальный ток, часто для расчетов необходимо знать напряжение на его выводах. Под термином «напряжение светодиода» понимается разность потенциалов на pn-переходе в разомкнутом состоянии. Это эталонный параметр и вместе с другими характеристиками указывается в паспорте на полупроводниковый прибор. Но иногда на руках экземпляры, о которых ничего не известно.Как узнать падение напряжения на светодиоде? Об этом и пойдет речь.

Теоретический метод

Отличным намеком в этом случае является цвет свечения, внешняя форма и размеры полупроводникового прибора. Если корпус светодиода изготовлен из прозрачного компаунда, то его цвет остается загадкой, разгадать которую поможет мультиметр. Для этого переключите цифровой тестер в положение «разомкнутая цепь» и прикоснитесь к контактам светодиода попеременно с щупами. Рабочий элемент при прямом смещении будет испытывать легкое свечение кристалла.Таким образом, можно сделать вывод не только о цвете свечения, но и о исправности полупроводникового прибора. Есть и другие способы проверки излучающих диодов, которые подробно описаны в.

Светодиоды разного цвета изготавливаются из различных полупроводниковых материалов. Именно химический состав полупроводника во многом определяет напряжение питания светодиодов, точнее падение напряжения на pn-переходе. Из-за того, что в производстве кристаллов используются десятки химических соединений, нет точного напряжения для всех светодиодов одного цвета.Однако существует определенный диапазон значений, которых часто бывает достаточно для проведения предварительных расчетов элементов электронной схемы. С одной стороны, размер и внешний вид корпуса не влияют на прямое напряжение светодиода. Но с другой стороны. через линзу можно увидеть количество излучающих кристаллов, которые можно соединить последовательно. Слой люминофора в SMD-светодиодах может скрыть целую цепочку кристаллов. Яркий пример — миниатюрные многокристальные светодиоды от компании, падение напряжения на которых зачастую значительно превышает 3 вольта.

В последние годы появились белые светодиоды SMD, в корпусе которых есть 3 последовательно соединенных кристалла. Их часто можно встретить в китайских светодиодных лампочках на 220 вольт. Убедиться в исправном состоянии led-кристаллов в такой лампе естественно с помощью мультиметра. Штатная батарея тестера выдает 9В, а минимальное напряжение срабатывания трехчипового белого светодиода составляет 9,6В. Также есть двухкристальные модификации с порогом 6 вольт.

Узнать все технические характеристики светодиода можно из Интернета. Для этого скачайте даташит на похожую внешне модель, обязательно такого же цвета свечения, сверьте паспортные размеры с реальными и выпишите номинальный ток и падение напряжения. Следует иметь в виду, что эта методика очень приблизительна, так как светодиоды на 20 мА и 150 мА с разбросом напряжения до 0,5 вольт могут быть изготовлены в одном корпусе.

Практический метод

Наиболее точные данные о прямом падении напряжения на светодиодах можно получить, проведя практические измерения.Для этого понадобится регулируемый блок питания (БП) с напряжением от 0 до 12 вольт, вольтметр или мультиметр и резистор 510 Ом (подробнее). Схема лабораторных испытаний представлена на рисунке.

Здесь все просто: резистор ограничивает ток, а вольтметр контролирует прямое напряжение светодиода. Постепенно увеличивая напряжение от источника питания, следите за ростом показаний на вольтметре. При достижении порога светодиод загорится. В какой-то момент яркость достигнет номинального значения, и вольтметр перестанет резко увеличиваться.Это означает, что pn-переход открыт, и дальнейшее приращение напряжения с выхода БП будет подаваться только на резистор.

Текущее значение на экране будет номинальным прямым напряжением светодиода. Если и дальше увеличивать мощность схемы, то будет расти только ток через полупроводник, а разность потенциалов на нем изменится не более чем на 0,1-0,2 вольта. Чрезмерная перегрузка по току приведет к перегреву кристалла и электрическому пробою pn-перехода.

Если рабочее напряжение на светодиоде около 1,9 вольт, но нет света, то, вероятно, тестируется инфракрасный диод. Чтобы убедиться в этом, нужно направить поток излучения на включенную камеру телефона. На экране должно появиться белое пятно.

При отсутствии регулируемого блока питания можно использовать «коронку» на 9В. Вы также можете использовать сетевой адаптер, который выдает выпрямленное стабилизированное напряжение, при измерениях и пересчитывать значение сопротивления резистора.

Читать то же

Условное обозначение светодиода на схеме

Интересно наблюдать, с какой поразительной скоростью одна техника сменяется другой. Лет тридцать назад нас вполне порадовала используемая нами электроника, простые машины, где-то неуютные и тихоходные, скромные домики без евроремонта. Но так устроен человек, который постоянно стремится к чему-то более совершенному, и сейчас практически каждая сфера жизни подвергается постоянной модернизации.Коснулись этого процесса и системы индикации и освещения. Итак, на смену лампам накаливания пришли более совершенные полупроводниковые элементы — светодиоды.

Сияющий кристалл

История использования полупроводников старше, чем начало использования ламп электронного типа. Попов А.С., который считается изобретателем радио, искал наличие радиоволн с помощью простого полупроводникового прибора. Первый диод (детектор) Попова был выполнен из полупроводникового кристалла, закрепленного в держателе, и пружинного конусного контакта из вольфрама или стали.Этот контакт зависел от области полупроводника, и в зависимости от точки контакта можно было найти наиболее четкий сигнал радиостанции.

Способность некоторых кристаллов излучать свет под действием тока была открыта несколько позже случайно, но поначалу не использовалась на практике. Сейчас светодиоды широко используются в спецтехнике и в быту.

Что такое светодиод, как он выглядит на схеме?

Светоизлучающий диод — это разновидность полупроводникового элемента, который имеет свойство кристалла излучать свет под действием проходящего через него электрического тока.Этот эффект проявляется не во всех полупроводниках, а только в тех, в которых в процессе рекомбинации электронов и дырок происходит выделение энергии в световом диапазоне. Светодиод, как и обычный диод, имеет pn переход и пропускает ток только в одном направлении.

Особенность светодиода как светоизлучающего устройства заключается в том, что он непосредственно разделяет кванты света. Это отличает его от ламп накаливания, где сначала спираль нагревается до определенной температуры, или галогенных ламп с эффектом ионизации.Энергетические потери в светодиодах минимальны.

Конструктивно в состав светодиода входят подложка с нанесенным на нее кристаллом, выводы для подключения к электрической цепи и корпус, который также является оптической системой. Обозначение светодиода на схеме имеет определенное графическое выражение, на электронной плате оно обозначено специальной кодировкой.

Для чего нужен светодиод и как он отражается на его изображении на схеме?

Светодиод излучает свет, это его предназначение.А на схематическом изображении это четко обозначено двумя стрелками, идущими от элемента. Устройство получило очень широкое применение:

Другая индикация. Для сигнализации включения определенных режимов работы электронных устройств используются отдельные элементы. Группы устройств используются в цифровых дисплеях, где каждый светодиод играет роль сегмента цифры или буквы. Условное обозначение светодиода на схеме в группе не ставится отдельно для каждого, а отображается вся группа в виде индикатора с разветвлением и нумерацией контактов.
Для домашнего, общественного и промышленного освещения.
В составе экранов для уличного вещания, а также при создании бегущих строк.
В оптронах. Затем к обозначению светодиода на схеме добавляется изображение фотоприемного элемента.
Волоконно-оптические системы. Здесь светодиоды действуют как излучатели модулированной оптической волны.
Для подсветки экранов на жидких кристаллах.
Индустрия дизайна и развлечений.

Особенности обозначения полупроводников на чертежах

Технические нормы и правила регламентируют обозначение светодиода на схеме. ГОСТ 2.702-2011 предписывает:

Отображение светодиода и других элементов схемы с помощью чертежных принадлежностей или в электронном виде. В этом случае последняя версия должна иметь разрешение не менее 300 точек на дюйм и содержать расширение файла tif или bmp.
Светодиод имеет схематический вариант в виде обычного диода, заключенного в круг.Над правой верхней частью круга расположены две параллельные стрелки, идущие от основного элемента под углом вправо вверх.
Рядом со светодиодом указать его полный буквенно-цифровой индекс.
Независимо от того, как светодиод на схеме расположен, с полярностью в ту или иную сторону или под углом, направление стрелок остается неизменным.
Выход из треугольника символизирует анод (+) на схеме и катод (-) на вертикальной линии.
Светодиод на схеме должен иметь собственный серийный номер. Нумерация идет слева направо, сверху вниз.

Светодиод — полярность обозначения

Обозначение светодиода на схеме позволяет легко определить его полярность, но для определения ее по вновь приобретенному элементу нужно смотреть на его контакты. Положительный вывод анода обычно имеет большую длину, чем катод.

Если светодиод установлен на плате и по какой-то причине на нем отсутствует маркировка элемента, полярность полупроводника можно определить, внимательно присмотревшись к его корпусу.Сбоку от катода (отрицательный вывод) на корпусе есть выемка плоской формы. Также внутри видны прозрачные типы корпусов светодиодов. Подобие чашки, в которой расположен кристалл полупроводника, имеет прямое соединение с катодом.

В том случае, если невозможно определить полярность вышеуказанными методами, но есть в наличии электронный мультиметр, можно им воспользоваться. Возьмите обычный диод с известной полярностью, поставьте прибор на вершинный режим и подключите его к полупроводнику.Помните полярность, когда диод проводит ток. Подключите светодиод к тестовым щупам. Они хотят, чтобы он проводил ток, отметьте его полярность.

Светодиод на плате

При сборке печатной платы радиомониторы используют схему и перечень элементов спецификации. В соответствии с этим списком делается специальная маркировка с указанием типа элемента и номера его позиции на схеме. На плате есть международные стандарты обозначения, которые повсеместно используются в импортном оборудовании.

Обозначение светодиода на плате присутствует в виде графического изображения, буквенного кода и числа. Первый отображает в основном полярность полупроводника, буквы обозначают тип устройства, а цифра — его порядковый номер в схеме и списке.

Графическое обозначение светодиода на печатной плате идентично его изображению на чертеже, но может не содержать кружка вокруг значка диода. Алфавитная кодировка выполнена заглавными латинскими буквами — LED (импортные схемы) и HL (отечественные).Номер идет после букв или ниже. Без номера невозможно определить параметры полупроводника, которые плата не указывает за редким исключением.

Маркировка светодиодов

Буквенное обозначение светодиода на схеме (маркировка) несет всю информацию о характеристиках конкретного полупроводникового прибора. Маркировка содержит множество условных обозначений, поэтому она не наносится на корпус устройства, а вносится в схему или на упаковку неотглавленных элементов.Светодиоды в лентах идут катушками в катушках, на которых размещены маркировочные символы. Кодировка символов отражает:

Серия товаров.
Цвет светодиодного излучения. Современные светодиоды бывают белого, зеленого, красного, синего, оранжевого, желтого цветов.
Качество цветопередачи. Например, светодиод для освещения дома или на улице, индикации приборов, освещения, для матриц изображения.
Тип объектива. Есть устройства светорассеивания и узконаправленного излучения с куполообразными, прозрачными и непрозрачными линзами.
Мощность светового потока.
Потребляемая мощность.
Идентификационный код производителя. Практической нагрузки не имеет.
Условные обозначения резерва. Производители оставляют их для возможной модификации элементов.

В маркировке светодиодов нет определенного стандарта, поэтому у каждого производителя своя кодировка. Запоминать нельзя, но серьезных производителей этого товара на рынке не так уж и много. Среди них есть такие компании, как Philips, Cree и Samsung.

Вывод

Помимо обычных светодиодов с выводами существуют SMD-светодиоды с контактными площадками. Они небольшие по размеру. Буквенное обозначение этого типа светодиода на схеме идентично светодиодным элементам, но на плате оно упрощено и обычно сводится к указанию полярности.

Таблицы размеров, формы и температуры лампочек

Справочные руководства по формам ламп и типам цоколей

Выберите один из следующих типов ламп:

Информация о этикетке с информацией о светодиодном освещении — видео и инфографика

CFL, галогенные, линейные, HID, справочная таблица ламп

Лампочки

, также известные как лампы в отрасли, бывают самых разных размеров, форм и температур (цветов), что позволяет использовать множество светильников, которые требуют разных оснований и других соображений.Superior Lighting предлагает тысячи ламп, в том числе лампы накаливания и галогенные лампы, люминесцентные лампы CFL, линейные и HID, а также новейшие технологии со светодиодными лампами. Независимо от того, используете ли вы идентичные лампы для замены сгоревших или переходите на что-то более эффективное или, возможно, с более высоким индексом цветопередачи, мы здесь, чтобы помочь вам в процессе принятия решения о лампах, светильниках и освещении. Есть ли у желанного торшера или люстры цоколь, которого вы никогда раньше не видели? Или требуется определенная нить накала, чтобы добиться нужного свечения? Читайте дальше, если вы когда-нибудь не могли подобрать правильную форму лампы для конкретного проекта.

Справочное руководство по размеру лампы

Как пользоваться таблицей: Кодовый номер лампы состоит из буквы или букв, за которыми следует цифра. Буква указывает на форму колбы, а число относится к диаметру колбы в восьмых долях дюйма. Самая распространенная бытовая лампочка — А-19. Колба относится к типу «А» и имеет диаметр 2 3/8 дюйма. 120BR40 — это 120-ваттный отражатель диаметром 5 дюймов.

Цветовая температура (Кельвин) Справочное руководство

Вот несколько ответов на вопросы о цветовой температуре лампочки.

Теплый свет

2700–3000

Теплый желтоватый свет, создающий мягкую, индивидуальную, интимную и расслабляющую атмосферу. Очень похоже на свет лампы накаливания.Теплый свет отлично подходит для домов, библиотек, отелей, розничных магазинов и ресторанов.

Холодный свет

3500–4100 000

Холодный свет, создающий очень дружелюбный, привлекательный, безопасный, аккуратный, чистый и эффективный вид. Он ярче, чем холодный белый свет. Лампочки с прохладной температурой отлично подходят для офисов руководителей, общественных приемных, супермаркетов, учебных аудиторий и выставочных залов.

Дневной свет

5000–6500 тыс.

Дневной свет — это голубовато-белый свет, напоминающий полдень в безоблачный день.Этот свет отлично подходит для чтения и акцентного освещения. Такие яркие лампочки отлично подходят для ювелирных магазинов, больниц, салонов красоты, галерей и музеев.

Лампы с градусом Кельвина, используемые в рабочем освещении:

Кельвин	Связанные эффекты и настроения	Соответствующие приложения
2700 °	Дружелюбный, личный, интимный	Дома, библиотеки, рестораны
3000 °	Мягкий, теплый приятный свет	Дома, гостиничные номера и вестибюли, рестораны, магазины
3500 °	Дружелюбный, манящий, спокойный	Кабинеты руководителей, общественные приемные, супермаркеты
4100 °	Аккуратный, чистый, эффективный	Офис, учебные классы, массовые торговцы, салоны
5000 °	Яркий, бдительный	Графическая промышленность, больницы
6500 °	Яркий, прохладный	Ювелирные магазины, салоны красоты, галереи, музеи, полиграфия

Связанные эффекты и настроения по Кельвину — Соответствующие приложения

2700 ° Дружественные, личные, интимные Дома, библиотеки, рестораны

3000 ° Мягкий, теплый приятный свет — Дома, гостиничные номера и вестибюли, рестораны, магазины розничной торговли

3500 ° Дружелюбные, гостеприимные, безопасные Административные кабинеты, общественные приемные, супермаркеты

4100 ° Аккуратный, чистый, эффективный Офис, учебные классы, магазины, выставочные залы

5000 ° Яркий, внимательный — полиграфическая промышленность, больницы

6500 ° Ярко, круто — Ювелирные магазины, салоны красоты, галереи, музеи, полиграфия

Индекс цветопередачи

Существуют два стандартных измерения цветовых характеристик света: «индекс цветопередачи» (CRI), термин, используемый для описания степени, в которой искусственный источник света способен передавать истинный цвет объектов, видимых при естественном солнечном свете на открытом воздухе. с индексом цветопередачи 100 и «цветовой температурой», которая отражает внешний вид самого света.

Индекс цветопередачи

: лампа накаливания используется в качестве базового эталона для 100 CRI. Компактные люминесцентные лампы имеют индекс 82-86 CRI, что считается высоким качеством цветопередачи. CRI является более важным фактором для дизайна розничного освещения, чем для офисного освещения.

Любой рейтинг CRI 80 или выше считается высоким и указывает на то, что источник имеет хорошие цветовые характеристики. Лампы накаливания и дневной свет имеют индекс цветопередачи 100, максимально возможный индекс цветопередачи (CRI). Чем выше индекс цветопередачи источника света, тем «точнее» он передает цвет.Источники со значениями CRI менее 50 обычно считаются плохо передающими цвета, то есть цвета могут выглядеть неестественными.

Так насколько важен для вас CRI? В зависимости от проекта или использования ваших ламп, это может иметь такое же значение, как и внешний вид. Путем сравнения внешнего вида цветного объекта под искусственным источником света с его внешним видом при свете лампы накаливания, уже установленной на 100 CRI. Чем выше значение CRI, тем точнее источник света интерпретирует цвета.

Цветовая температура: Относится к способу восприятия цветовых групп — психологическому воздействию освещения. Цветовая температура — это то, насколько холодным или теплым кажется источник света.

Цветовая температура источника света — это числовое измерение его цветового восприятия. Но почему цветовая температура измеряется в градусах Кельвина (К)? Эта температура основана на том принципе, что любой объект будет излучать свет, если его нагреть до достаточно высокой температуры, и что цвет этого света будет изменяться предсказуемым образом при повышении температуры.Эта система основана на изменении цвета черного металла, когда он нагревается от холодного черного до белого горячего состояния. Цвета и свет меняются от красного, оранжевого и желтого (теплый — лампа накаливания) до синего и белого (естественный дневной свет).

Итак, если вы когда-нибудь спрашивали, какого цвета дневной свет, представьте, как солнце, например, поднимается с температурой около 1800 Кельвинов и меняет цвет с красного на оранжевый, на желтый и белый, когда оно поднимается до более 5000 Кельвинов в полдень. Затем он возвращается вниз по шкале, когда устанавливается.

Go Top

Лампочка Satco — Руководство по продукту

Компания Satco, основанная в 1966 году, известна как ведущий поставщик разнообразной осветительной продукции. Лампочки, электрические аксессуары, осветительное оборудование и изделия из стекла марки SATCO в основном продаются через 8000 розничных выставочных залов и дистрибьюторов электрооборудования, таких как Superior Lighting.

Организация Satco находится в частной собственности и управляется со складскими и торговыми точками по всей территории США.С. и Пуэрто-Рико. Под брендом Satco в категории продуктов компании входят лампы накаливания, галогенные, люминесцентные, HID и светодиодные лампы, а также сотни различных стилей осветительных приборов для строителей, трековые светильники и лампы.

Поиск по каталогу лампочек и светодиодов Satco. Все разновидности лампочек, от энергосберегающих светодиодов до ламп накаливания, и способы их использования можно свободно изучить в этом увлекательном и обширном каталоге.

>>> Руководство по техническим характеристикам ламп Satco

>>> Руководство по светодиодным лампам Satco

Sylvania Products Направляющая лампы

Sylvania — мировой лидер в области инновационных осветительных приборов, а также интеллектуальных и подключенных световых решений (Умный дом).Sylvania возникла из классического направления освещения OSRAM и сочетает в себе традиционное общее освещение с современными перспективными технологиями освещения.

В Северной Америке лидирующая позиция бренда Sylvania является результатом более чем 100-летнего опыта в области освещения и прокладывает путь к успеху в будущем. Сильвания считает, что их идеи могут изменить жизнь каждого человека и что их продукты отражают стремление сделать наш мир более комфортным, продуктивным и творческим.

Каталог ламп и светодиодов Sylvania — это информативный справочник по лампам, который можно приобрести в Sylvania и распространять Superior Lighting.

Каталог лампочек Sylvania

Светодиодный каталог Sylvania

Руководство по замене лампочек (лампы накаливания на КЛЛ или светодиоды)

Руководство по замене лампочек поэтапного отключения Sylvania (лампы накаливания на КЛЛ или светодиоды)

Технология модернизации светодиодов Sylvania обеспечивает экономию энергии, длительный срок службы продукции и помогает достичь целей в области устойчивого развития, идеально подходящих для ваших целей по поэтапному отказу.Они представляют собой надежные высококачественные заменители источников света как в коммерческих, так и в жилых помещениях. У Sylvania есть более теплые продукты 2500K, специально разработанные для гостиничного бизнеса, а также стандартные цветовые температуры 2700K и 3000K.

Здесь у вас есть простое руководство по замене лампочки, показывающее, насколько простым может быть переход с ламп накаливания на светодиоды. Все светодиоды можно вкручивать как обычные лампочки.

Если вы используете 60-ваттную лампу накаливания или 13-ваттную компактную люминесцентную лампу (CFL), вы можете переключиться на светодиодную лампу мощностью 10 Вт.
Если вы используете небольшую прожекторную лампу R20 мощностью 50 Вт, которая обычно используется в дорожном, нишевом или ландшафтном освещении, вы можете переключиться на светодиодную лампу R20 мощностью 8 Вт.
Низковольтные лампы MR16 мощностью 50 Вт, которые обычно используются только в дорожном освещении, могут быть преобразованы в светодиодные лампы MR 16 мощностью 7 Вт; эти лампы вставляются внутрь и выделяют гораздо меньше тепла.
Большие прожекторные лампы BR30 мощностью 65 или 75 Вт, обычно используемые в потолочных светильниках, могут быть заменены на светодиодные прожекторы мощностью 12 или 14 Вт. У нас есть варианты как для внутреннего, так и для наружного применения, которые могут прослужить до 25000 часов или 22 года при использовании 3 часа в день.

TCP LED Elite Series Каталог

Светильники Progress Lighting для жилых помещений

Progress Lighting предлагает высококачественные решения для освещения жилых и коммерческих помещений уже более века.Они гордятся великолепными технологиями освещения, лидерством и инженерными решениями, предлагая продукты, которые обеспечивают эстетическую привлекательность, выдающиеся характеристики, простоту установки и ценность.

Разрыв светодиодной этикетки

Информация о этикетке с информацией о светодиодном освещении — видео и инфографика

Что такое светодиоды. Как прочитать информационную этикетку об освещении и узнать больше о лампочках и светодиодах.

Яркость указывает, сколько света излучает лампа, и измеряется в люменах. Больше люмен — больше света. В качестве системы отсчета 800 люменов эквивалентны традиционной лампе накаливания мощностью 60 Вт.

Стоимость энергии , которая указывает приблизительно, сколько будет стоить эксплуатация этой лампы в год. Эта цифра варьируется в зависимости от мощности, часов использования в день и цены, которую вы платите за киловатт-час электричества от вашего местного коммунального предприятия.

Средний срок службы — это ожидаемый срок службы лампы в часах. Ожидается, что хорошие светодиоды прослужат 25000 или около 22 лет, если использовать их только 3 часа в день.

Внешний вид света — это цвет света, который на самом деле является личным предпочтением. Он указывает не на яркость, а скорее на то, каким цветом будет на самом деле свет. См. Выше объяснение шкалы Кельвина и примеры этих цветов.

Потребляемая энергия — сколько ватт потребляет эта лампочка. Чем выше мощность, тем менее эффективна лампа и тем дороже она будет стоить. Помните, что мощность указывает только на то, сколько энергии используется. Вам нужно проверить свой люмен, чтобы увидеть, сколько света на самом деле тает лампочка.

Интернет-кампус ZEISS Microscopy | Светодиоды

Введение

Среди наиболее перспективных технологий освещения в оптической микроскопии — светоизлучающие диоды ( LED ).Эти универсальные полупроводниковые устройства обладают всеми желательными характеристиками, которых нет у ламп накаливания (галоген вольфрамовые) и дуговых ламп, и теперь они достаточно эффективны, чтобы питаться от низковольтных батарей или относительно недорогих переключаемых источников питания. Разнообразный спектральный выход, обеспечиваемый светодиодами, позволяет выбрать отдельный диодный источник света для обеспечения оптимального диапазона длин волн возбуждения для флуорофоров, охватывающего ультрафиолетовую, видимую и ближнюю инфракрасную области. Кроме того, более новые мощные светодиоды генерируют достаточную интенсивность, чтобы обеспечить полезный источник освещения для широкого спектра применений в флуоресцентной микроскопии (см. Таблицу 1), включая исследование фиксированных клеток и тканей, а также визуализацию живых клеток в сочетании с Frster. методы резонансной передачи энергии ( FRET ) и измерения срока службы ( FLIM ).Полная ширина на полувысоте ( FWHM ; полоса пропускания) типичного квазимонохроматического светодиода варьируется от 20 до 70 нанометров (см. Рисунок 1), что по размеру аналогично ширине полосы возбуждения многих синтетических флуорофоров и флуоресцентных белков. Как показано в таблице 1, светодиоды с выходными длинами волн в диапазоне 400-465 нанометров демонстрируют уровни мощности, превышающие 20 милливатт / см ², тогда как большинство светодиодов с более длинными длинами волн (от зеленого до красного) имеют выходную мощность менее 10 милливатт / см ².Широкий спектральный профиль нескольких светодиодов в диапазоне от 535 до 585 нанометров обусловлен тем фактом, что эти диоды содержат вторичный люминофор, который возбуждается фиолетовым или ультрафиолетовым первичным светодиодом, что снижает выходную мощность и расширяет спектральный профиль. Таким образом, область возбуждения от зеленого до желто-оранжевого, одна из наиболее полезных для обычных флуорофоров, таких как TRITC, MitoTrackers и оранжевых или красных флуоресцентных белков, остается обратной стороной для тех приложений (таких как FRAP и фотоактивация), которые требуют высоких уровней света. .

По сравнению с лазерным светом, более широкая полоса пропускания, обеспечиваемая светодиодами, более полезна для возбуждения различных флуоресцентных датчиков, и по сравнению с чрезмерным теплом и непрерывным спектром, излучаемым дуговыми лампами, светодиоды холоднее, меньше по размеру и представляют собой гораздо более удобный механизм. для циклического включения и выключения источника, а также для быстрого выбора определенных длин волн. Коммерческие светодиодные осветительные устройства, предназначенные для флуоресцентной микроскопии, были представлены несколькими производителями, и, несмотря на более низкую интенсивность излучения по сравнению с яркими спектральными линиями ртутных и металлогалогенных дуговых ламп, текущие тенденции в развитии светодиодов указывают на ожидание значительного увеличения яркости. во всех диапазонах длин волн в ближайшие несколько лет.Кроме того, последние достижения в светодиодной технологии, направленные на производство кристаллов кристаллов, геометрия которых снижает потери света из-за внутреннего отражения, должны помочь в создании устройств, которые можно использовать практически во всех приложениях флуоресцентной микроскопии. На рисунке 1 показаны спектральные профили излучения светодиодов для нескольких имеющихся в продаже диодов. Спектры регистрировались в фокальной плоскости объектива микроскопа с помощью широкополосного зеркала, расположенного в оптическом блоке флуоресценции.Уровни мощности для этих светодиодов указаны в таблице 1 с использованием комплектов зеркальных и обычных флуоресцентных фильтров.

В отличие от дуговых ламп, которые демонстрируют высокую степень собственного излучения или яркости, светодиодная технология постепенно эволюционировала от элементарных устройств, которые в конце 1960-х годов были способны обеспечивать только тысячную часть люмена красного света. Однако за последние четыре десятилетия светодиоды развивались темпами, опережающими микропроцессоры. Подобно предсказанию Гордона Э.Мур, что количество транзисторов в компьютерном чипе будет удваиваться каждые два года, ученый Agilent Technologies Роланд Хейтц предсказал, что яркость светодиодов будет увеличиваться в 20 раз каждые 10 лет. Фактически, то, что сейчас называется , Закон Хейтца оказался надежным, потому что светодиоды исторически удваивали яркость каждые два года и, как ожидается, продолжат этот резкий рост производительности. По мере увеличения их яркости и диапазона доступных цветов светодиоды находят применение во множестве новых приложений, включая роль энергоэффективной и долговечной замены ламп накаливания для домашнего и промышленного освещения.Кроме того, высокоэффективные светодиоды в настоящее время используются во множестве других промышленных, медицинских и военных приложений. Среди множества примеров — навигация, робототехника, машинное зрение, эндоскопия и диагностическое оборудование. В будущем должен увеличиться спрос на источники света высокой яркости на основе светодиодных устройств в областях экономики, которые имеют значительно большую рыночную силу, чем оптическая микроскопия. Этот спрос, несомненно, станет движущей силой для разработки мощных светодиодов, излучающих во всех спектральных областях, таким образом, улучшая все способы освещения в оптической микроскопии.

Многие из первоначальных попыток использовать светодиоды в качестве источников света для микроскопии потерпели неудачу отчасти из-за низкой мощности излучения ранних устройств. В целом, ранее запатентованные конструкции освещения микроскопов основывались на большом количестве светодиодов, сгруппированных для создания однородной картины освещения. Такой подход обеспечил относительно высокий уровень лучистого потока, но не смог решить проблему низкой яркости, которая возникает из-за такого большого распределенного источника света (в отличие от характеристик точечного источника дугового разряда лампы).Доступные в настоящее время высокоэффективные светодиоды достаточно ярки, чтобы индивидуально функционировать как высокоэффективный источник монохроматического света с низкой пространственной когерентностью для наблюдений при флуоресцентном эпи-освещении или полихроматическом свете в проходящей микроскопии. Хотя их усредненная спектральная освещенность все еще ниже, чем у спектральных пиков мощной дугово-разрядной лампы HBO (ртуть) 100 Вт, она приближается к континууму дуговых ламп XBO (ксенон) 75 Вт во многих видимых областях. части спектра.

Светодиоды

значительно более эффективны, чем дуговые разрядные лампы, при преобразовании электричества в видимый свет, часто достигая выходной мощности до 100 люмен на ватт по сравнению с 22 люменами на ватт для 100-ваттного источника HBO. Эти полупроводниковые устройства прочны и компактны, и часто могут работать до 100 000 часов, что примерно в 500 раз дольше, чем ртутная лампа HBO. Некоторые зеленые светодиоды имеют КПД преобразования до 75 процентов, хотя устройства в этом диапазоне длин волн по-прежнему страдают от пониженной выходной мощности.Напротив, фиолетовые и синие светодиоды, имеющие светоотдачу 250 и 150 милливатт, соответственно, теперь коммерчески доступны, а аналогичные мощности для других длин волн должны появиться в ближайшем будущем. Выходная мощность светодиодов может модулироваться на высоких частотах (до 5 килогерц), а их выходная яркость может регулироваться путем управления доступным током. Эти преимущества устраняют необходимость в механических заслонках, а также в фильтрах нейтральной плотности для управления освещением образца в микроскопии.Хотя светодиоды имеют относительно узкие спектральные профили излучения, в большинстве случаев их все же необходимо использовать с интерференционными тонкопленочными фильтрами возбуждения для удаления остаточных длин волн на крайних участках (на спектральных хвостах).

Оптическая сила светодиодов

Флуорофор Возбуждение Категория	Светодиод Обозначение	Светодиод FWHM Полоса пропускания (нм)	Мощность мВт / см ² (LLG) ^a	Мощность мВт / см ² (Зеркало) ^b	Набор фильтров флуоресценции	Возбуждение Ширина полосы (нм)	Мощность мВт / см ² (Комплект фильтров) ^b
Ультрафиолет (DAPI, BFP)	400	393-408	748	23.3	DAPI ^c	365/10	0,09
Голубой (ECFP)	445	433-453	819	24,2	ECFP 114 ^д	440/20	9,0
Синий (EGFP, Cy2, AF488)	465	449-473	777	21.8	ET-GFP ^c	470/40	17,5
Сине-зеленый (EYFP)	505	491-520	308	6,4	ET-YFP ^c	500/20	2,8
Зеленый (AF532)	525	503-539	273	6.6	TRITC HQ ^c	545/30	1,5
Зеленый (TRITC, Cy3, AF546)	535	503-573	383	9,5	TRITC HQ ^c	545/30	2,6
Зелено-желтый (TRITC, Cy3)	565	515-594	333	7.3	TRITC HQ ^c	545/30	1,9
Зелено-желтый (TRITC, Cy3)	565	515-594	333	7,3	TR HQ ^c	560/55	3,2
Желтый (TR, MitoTracker)	585	547-613	348	5.9	TR HQ ^c	560/55	2,8
Апельсин (TR, mCherry)	595	587-604	112	2,7	TR HQ ^c	560/55	0,51
Красный (Cy5, AF635)	635	620-637	370	4.6	Cy5 XF110 ^d	630/50	3,5

Стол 1

В таблице 1 представлены значения выходной оптической мощности и спектральная ширина полосы на полувысоте для нескольких светодиодов, излучающих в ближнем ультрафиолетовом и видимом диапазонах, которые в настоящее время используются в флуоресцентной микроскопии.Мощность каждого светодиода указана в милливатт / см ² и измерена на выходе из жидкостного световода (столбец LLG в таблице 1), а также в фокальной плоскости объектива микроскопа (40x флюорит сухой, числовой апертура = 0,85) с помощью радиометра на основе фотодиода. Для проецирования света через объектив и в датчик радиометра использовалось либо зеркало с коэффициентом отражения более 95% от 350 до 800 нанометров, либо стандартный набор флуоресцентных фильтров (значения указаны в столбцах, обозначенных Mirror и Filter Set , соответственно, в таблице 1).Потери пропускания света в системе освещения микроскопа могут варьироваться от 95 до 99 процентов входной мощности, в зависимости от количества фильтров, зеркал, призм и линз в оптической цепи. Для типичного инвертированного микроскопа исследовательского уровня, подключенного к внешнему светодиодному источнику освещения, менее 3 процентов света, выходящего из жидкого световода, доступно для возбуждения флуорофоров, расположенных в фокальной плоскости объектива. Аналогичная степень потери света происходит с внешними металлогалогенными источниками света, подключенными к микроскопу через жидкостный световод, а также с традиционными ксеноновыми и ртутными дуговыми газоразрядными лампами, прикрепленными непосредственно к осветителю через лампу.

В коммерческих светодиодных лампах можно легко заменить отдельные диодные модули, чтобы получить ширину полосы возбуждения, подходящую для различных флуорофоров, используемых в каждом эксперименте. Интенсивность каждого светодиодного модуля также может быть независимо отрегулирована с точными электрическими шагами (в процентах от максимальной мощности), так что периоды возбуждения освещения могут быть сбалансированы с чувствительностью детектора, чтобы избежать фототоксичности образца. Еще одним преимуществом светодиодов является их способность мгновенно загораться с полной интенсивностью после подачи электрического тока.В отличие от ламп дугового разряда и ламп накаливания, светодиоды можно многократно модулировать, а также включать и выключать, не оказывая отрицательного воздействия на срок их службы. Кроме того, полностью электронная диодная система освещения без механических частей избавлена от проблемных вибраций, вызываемых движением заслонки и нейтрального фильтра.

Уникальным аспектом светодиодного освещения является выдающаяся пространственная и временная стабильность (по сравнению с традиционными источниками освещения), которая позволяет использовать высокоточные методы количественного анализа в течение продолжительных периодов времени.Светодиоды регулируются полностью обратимым фотоэлектрическим эффектом во время работы. В результате светодиоды имеют самые низкие рабочие температуры среди всех источников света в оптической микроскопии и являются одними из самых стабильных во временном и пространственном отношении, а также в распределении длин волн. Кроме того, при условии, что светодиоды работают при правильном напряжении и токе, они имеют значительно более длительный срок службы, чем любой из других доступных в настоящее время источников света (см. Рисунок 2). Срок службы ртутных и ксеноновых дуговых ламп составляет от 200 до 400 часов (соответственно), тогда как срок службы металлогалогенных источников составляет 2000 часов и более.Срок службы вольфрамово-галогенных ламп накаливания составляет от 500 до 2000 часов, в зависимости от рабочего напряжения. Напротив, срок службы многих светодиодных источников превышает 10 000 часов без значительной потери интенсивности, а некоторые производители гарантируют срок службы 100 000 часов до того, как интенсивность источника упадет до 70 процентов от начального значения.

Все лампы, излучающие значительный уровень тепла, включая светодиоды, также демонстрируют зависимость мощности излучения от температуры источника.Для ламп накаливания и дуговых ламп требуется период до одного часа, пока источник освещения не станет достаточно стабильным, чтобы обеспечить воспроизводимые измерения или собрать покадровые видеопоследовательности без значительных временных изменений интенсивности. Этот длительный период ожидания не требуется для светодиодов, которые могут реагировать очень быстро (в течение нескольких микросекунд). Однако версии с максимальной мощностью также могут выделять значительное количество тепла (примерно от 60 до 70 процентов своей выходной мощности) во время прогрева и, из-за их высокой скорости, подвержены высокочастотной нестабильности в источнике питания.При работе светодиодов изменение тока может вызвать сдвиг пика излучения, который по величине аналогичен тому, который наблюдается в линиях дуговых ламп. Этот эффект часто возникает, если кристалл светодиода не является идеально однородным, а величина сдвига часто зависит от типа и качества полупроводникового кристалла, используемого при изготовлении устройства. Стабильность длины волны может быть обеспечена при использовании светодиодов путем калибровки спектрального выхода с рабочим током до начала экспериментов.

Кремниевые диоды

излучают свет в ближней инфракрасной ( IR ) области, но диоды, изготовленные из других полупроводников, могут излучать в видимой и ближней ультрафиолетовой ( UV ) длинах волн.Типичный светодиодный источник состоит из полупроводникового кристалла размером примерно от 0,3 x 0,3 миллиметра до 1-2 квадратных миллиметров. Наиболее распространенные кристаллы, используемые при изготовлении светодиодов, основаны на смесях элементов периодической таблицы группы III и группы V , таких как GaN (нитрид галлия), SiC (карбид кремния), ZnSe ( селенид цинка) и GaAlAsP (смесь галлия, алюминия, мышьяка и фосфора).Каждый из этих кристаллов излучает в своем диапазоне волн (см. Рисунок 1 и таблицу 2). Тщательный контроль относительных пропорций полупроводников, а также добавление легирующих добавок для изменения электронных свойств кристаллической решетки позволяет производителям и исследователям производить диоды, излучающие красный, оранжевый, желтый или зеленый свет. Спектральная полоса этих излучений обычно составляет от 12 до 40 нанометров без значительных внеполосных компонентов в инфракрасном или ультрафиолетовом диапазоне длин волн (спектральные области, вредные для визуализации живых клеток).Применение карбида кремния и нитрида галлия в светодиодах привело к появлению устройств, которые излучают в синей области (полезно для возбуждения голубых, зеленых и желтых вариантов флуоресцентных белков), в то время как сочетание нескольких цветов в разных пропорциях может генерировать различные цветовые температуры белого свет для применений в проходящей микроскопии.

В типичной конфигурации для освещения оптической микроскопии одна или несколько матриц встроены в большую светодиодную структуру для защиты и более эффективного сбора света, а также для упрощения электрического подключения и термической обработки.Одним из основных преимуществ светодиодной технологии является то, что небольшие отдельные блоки могут быть объединены для создания источника света, форма которого лучше всего подходит для конкретного применения. Возможная геометрия источника ограничена только тепловыделением и допустимой плотностью корпуса устройства для поверхностного монтажа ( SMD ), используемой для интеграции ряда матриц на печатную плату. Таким образом, очень плотные, яркие, специально разработанные источники света могут быть изготовлены в соответствии с входными параметрами сбора целевой оптической системы.В микроскопии несколько светодиодов могут быть упакованы в компактный и эффективный внутренний или внешний источник света, который излучает большой поток квазимонохроматических фотонов с небольшой площади, чтобы полностью заполнить апертуру объектива (или конденсора).

Основные свойства светодиодов

Основные характеристики светодиодов отличаются от характеристик других источников освещения, обычно используемых в оптической микроскопии. Таким образом, светодиоды составляют уникальную категорию некогерентных источников света, которые способны производить непрерывное и эффективное освещение от простого двухэлементного полупроводникового диода (называемого чипом или кристаллом ), заключенным в прозрачный эпоксидный корпус, который: во многих случаях он также выполняет двойную функцию проекционного объектива.Общая концепция работы со светодиодами чрезвычайно проста. В одной из двух полупроводниковых областей в микросхеме преобладают отрицательные заряды (область n ), а в другой преобладают положительные заряды (область p ). Когда на электрические выводы подается достаточное напряжение, создается ток, когда электроны переходят через соединение между двумя полупроводниками из области n в область p , где отрицательно заряженные электроны объединяются с положительными зарядами.Промежуточная область или соединение между двумя полупроводниками известна как обедненная область (см. Рисунок 3). Каждая рекомбинация зарядов, которая происходит в области обеднения, связана с уменьшением уровня энергии (равного заряду, умноженному на ширину запрещенной зоны, В (г) , полупроводника), что может высвободить квант электромагнитного излучения в форма фотона, имеющего энергию (и длину волны), равную энергии запрещенной зоны. Ширина полосы пропускания излучаемых фотонов является характеристикой полупроводникового материала (см. Таблицу 2), поэтому можно легко получить разные цвета, внося изменения в полупроводниковый состав кристалла.

Варианты цвета светодиода

Название цвета	Длина волны (нанометров)	Полупроводник Состав
Ультрафиолет	395	InGaN / SiC
Синий фиолетовый	430	GaN / SiC
Супер синий	470	GaN / SiC
Зеленый	520	InGaN / Сапфир
Чистый зеленый	555	GaP / GaP
Зелено-желтый	567	GaP / GaP
Желтый	585	GaAsP / GaP
Оранжевый	605	GaAsP / GaP
Супер Оранжевый	612	АлГаИнП
Супер красный	633	АлГаИнП
Ультра красный	660	GaAlAs / GaAs
Ближний инфракрасный	700	GaP / GaP
Инфракрасный	880	GaAlAs / GaAs
Бледно-белый	6500 К	InGaN / SiC

Таблица 2

Как полупроводниковые материалы светодиоды обладают свойствами, общими с элементами кремниевой категории периодической таблицы, и демонстрируют переменные характеристики электропроводности.Типичные полупроводники демонстрируют значения электрического сопротивления, которые являются промежуточными между сопротивлениями проводников и изоляторов, и их поведение моделируется в терминах электронной зонной теории для твердых тел. В кристаллическом твердом теле электроны занимают большое количество энергетических уровней, которые сгруппированы в почти непрерывные энергетические зоны, ширина и расстояние между которыми значительно различаются в зависимости от конкретных свойств материала. На более высоких уровнях энергии две различные полосы, называемые полосами валентности и проводимости , используются для определения ширины запрещенной зоны для конкретного материала.Электроны валентной зоны, которые образуют фиксированные локализованные связи между атомами в твердом теле, имеют более низкую энергию, чем электроны высокомобильной зоны проводимости. Проводники имеют перекрывающиеся валентные зоны и зоны проводимости, которые обеспечивают переход валентных электронов в зону проводимости с образованием дырок (вакансий с чистым положительным зарядом) в валентной зоне. Электроны от соседних атомов могут легко мигрировать через решетку в дырки, создавая движение вакансий в противоположном направлении.Напротив, изоляторы имеют полностью занятые валентные зоны и гораздо большую ширину запрещенной зоны, что требует значительных затрат энергии для перемещения валентных электронов в зону проводимости.

Ширина запрещенной зоны в полупроводниках небольшая, но конечная, и при комнатной температуре достаточно простого теплового возбуждения, чтобы переместить часть электронов в зону проводимости. Большинство электронных устройств, содержащих полупроводники (такие как диоды и транзисторы), спроектированы таким образом, что требуется приложение напряжения для создания изменений в распределении электронов между валентной зоной и зоной проводимости, необходимых для протекания тока.Между разными полупроводниками существует большая разница в потенциале запрещенной зоны, хотя расположение зон во всех этих материалах схоже. Кремний, который является простейшим внутренним полупроводником, не имеет соответствующей структуры запрещенной зоны, которая могла бы быть полезной сама по себе в конструкции светодиода (но кремний все еще используется во многих других устройствах, включая интегральные схемы). Однако характеристики проводимости кремния могут быть улучшены путем легирования (рис. 3), которое вводит незначительные количества примесей для генерации дополнительных электронов или вакансий (дырок) в естественной кристаллической структуре.

Процесс легирования лучше всего описать с помощью элемента кремния, члена группы IV периодической таблицы. Кремний имеет четыре валентных электрона, которые участвуют в связывании с соседними атомами в чистом кристалле, не оставляя дефицита или избытка. Если небольшое количество элемента группы III (имеющего три валентных электрона) смешать с твердым кремнием, то теперь будет доступно недостаточное количество электронов, чтобы удовлетворить все требования к связыванию, создавая дыры в кристалле и создавая чистый положительный заряд для классификации. легированный кремний как полупроводник типа p .Бор является одним из элементов, которые обычно используются для легирования чистого кремния для достижения характеристик типа p . Напротив, добавление элемента группы V , такого как фосфор (имеющий пять валентных электронов), к чистому кремнию генерирует полупроводник n -типа, который имеет чистый отрицательный заряд из-за дополнительных валентных электронов. Два наиболее распространенных полупроводниковых элемента, кремний и германий, обычно не подходят для создания светодиодов из-за значительного количества тепла, выделяемого на переходах, а также из-за низкого уровня излучения видимого и инфракрасного света.

Фотонно-излучающий диод p-n переходы обычно основаны на смеси элементов группы III и группы V , таких как галлий, мышьяк, фосфор, индий и алюминий. Относительно недавнее добавление карбида кремния и нитрида галлия к этой палитре полупроводников привело к появлению диодов с синим светом, которые можно комбинировать с другими цветами или вторичными люминофорами для получения светодиодов, излучающих белый свет. Фундаментальным ключом к изменению свойств светодиодов является электронная природа перехода p-n между двумя разными полупроводниковыми материалами.При плавлении разнородных легированных полупроводников поток тока в переход и характеристики длины волны излучаемого света определяются электронным характером каждого материала. В общем, ток будет легко течь в одном направлении через переход, но не в другом, что составляет базовую конфигурацию диода. Этот тип поведения лучше всего понять с точки зрения перехода электронов и дырок в двух материалах и через переход. Электроны из полупроводника типа n переходят в положительно легированный полупроводник (типа p ), в котором есть свободные дырки, позволяя электронам «прыгать» от дырки к дырке.Результатом этой миграции является то, что дырки, кажется, движутся в противоположном направлении или от положительно заряженного полупроводника к отрицательно заряженному полупроводнику. Электроны из области типа n и дырки из области типа p рекомбинируют в непосредственной близости от перехода с образованием обедненной области (рис. 3), в которой не остается носителей заряда. Таким образом, в области истощения устанавливается статический заряд, который препятствует протеканию тока, если не приложено внешнее напряжение.

Чтобы сконфигурировать диод, на противоположных концах полупроводникового устройства p-n помещают электроды для подачи напряжения, которое способно преодолеть эффекты области обеднения. Обычно область n -типа подключается к отрицательному выводу, а область p -типа подключается к положительному выводу (известная как с прямым смещением переход), так что электроны будут течь из n — наберите материал по направлению к типу p , и отверстия будут двигаться в противоположном направлении.В результате зона обеднения исчезает, и электрический заряд перемещается по диоду с электронами, направляемыми к переходу из материала типа n , в то время как дырки перемещаются к переходу из материала типа p . Комбинация дырок и электронов, текущих в переход, позволяет поддерживать постоянный ток через диод. Хотя контроль взаимодействия между электронами и дырками на переходе p-n является фундаментальным элементом конструкции всех полупроводниковых диодов, основной целью светодиодов является эффективное генерирование света.Производство видимого света за счет инжекции носителей заряда через переход pn имеет место только в полупроводниковых диодах с особым составом материалов, что привело к поиску новых комбинаций, обеспечивающих необходимую ширину запрещенной зоны между зоной проводимости и орбиталями валентная зона. Кроме того, продолжаются исследования по разработке архитектур светодиодов, которые минимизируют поглощение света диодными материалами и более надежны при концентрации излучения света в определенном направлении.

Светодиодная конструкция

Среди важнейших аспектов производства светодиодов — природа элементов, используемых для полупроводников типа n и p , а также их физическая геометрия, конструкция корпуса устройства и конфигурация пути выхода света. . Базовая структура типичного светодиода состоит из полупроводникового материала (кристалла или кристалла), рамы, на которой установлен кристалл, и герметизирующего материала, окружающего сборку (см. Рисунок 4).В большинстве случаев полупроводник СИД поддерживается в чашке отражателя, которая прикреплена к электроду (катоду), а верхняя поверхность микросхемы соединяется золотой проволокой со вторым электродом (анодом). Некоторые из более сложных конструкций переходных структур требуют двух соединительных проводов, по одной на каждый электрод. Помимо очевидного различия в длине волны излучения разных светодиодов, существуют также различия в форме, размере и диаграмме направленности. Полупроводниковые светодиодные чипы имеют размер до нескольких квадратных миллиметров, а система корпус / линза варьируется от 2 до 10 миллиметров в диаметре.Чаще всего КОРПУС светодиода имеет полусферическую геометрию, но они также могут быть прямоугольными, квадратными, треугольными или многоугольными.

На рисунке 4 представлены архитектурные детали двух популярных конструкций светодиодных корпусов. Обычный полусферический 5-миллиметровый светодиод с выводной рамкой, показанный на рисунке 4 (а), обычно используется в качестве индикаторной лампы для электронных приборов. Эпоксидные смолы используются для заливки герметизирующей системы в этих светодиодах, которые также имеют цилиндрическую и прямоугольную геометрию линз.Матрица закреплена в конической чашке отражателя, которая припаяна к катодному выводу, а анод соединен с матрицей с помощью соединительной проволоки. Свет, исходящий от боковых сторон светодиода, отражается чашей в эпоксидный КОРПУС. Плоское литье в основании эпоксидного купола служит индикатором полярности свинца. Обычно эти индикаторные светодиоды содержат матрицу размером от 0,25 до 0,3 миллиметра по бокам, а диаметр линзы составляет от 2 до 10 миллиметров. Поперечное сечение мощного перевернутого диода GaInN , показанное на рисунке 4 (b), построено на алюминиевой или медной вставке радиатора, которую можно припаять к печатной плате для более эффективного отвода тепла.Инкапсуляция кристалла представляет собой защитный силиконовый слой, предназначенный для преодоления полного внутреннего отражения излучаемых волновых фронтов и их направления через большую пластиковую линзу. Золотая проволока служит для подключения большого катодного вывода к кристаллу, который установлен на кремниевом кристалле для защиты от электростатического разряда. Анод (не показан) по конфигурации аналогичен катоду, но выступает из упаковки в противоположном направлении. Светодиоды этой конструкции в настоящее время являются предпочтительным выбором для освещения в флуоресцентной микроскопии.

Цвет излучения светодиода определяется комбинацией полупроводников, используемых в процессе изготовления, тогда как оптические характеристики обычно контролируются переменными в упаковке. Угол луча может варьироваться от узкого до широкого (см. Рисунок 5) и определяется формой чашки отражателя, размером и критериями конструкции полупроводника, расстоянием от поверхности кристалла до верхней части корпуса или системы линз. , и геометрия линзы. Профили излучения светодиодов обычно можно разделить на два класса: крайних излучателей (рис. 4 (а)) и поверхностных излучателей (рис. 4 (б)).Большинство поверхностных излучателей демонстрируют диаграмму излучения Ламберта (см. Рисунок 5 (d)), где профиль интенсивности пропорционален косинусу угла излучения, который измеряется от оси, перпендикулярной поверхности кристалла. Напротив, краевые излучатели обычно излучают свет из небольшой области (размером примерно 50 микрометров) на сторонах кристалла в сложном узоре, зависящем от оси. Свет, выходящий из краевого излучателя, является несимметричным, с быстрой осью , перпендикулярной размеру бокового края, и медленной осью , параллельной кристаллу.Чтобы сфокусировать и коллимировать свет со всех четырех сторон светодиода с торцевым излучателем, кристалл обычно размещается внутри отражающей чашки (рис. 4 (а)) за счет увеличения размера источника.

На Рисунке 5 (d) показаны диаграммы излучения в дальней зоне для светодиодов с плоскими (Рисунок 5 (a)), полусферическими (Рисунок 5 (b)) и параболическими (Рисунок 5 (c)) линзами. Три диаграммы излучения на Рисунке 5 (d) нормализованы и наложены друг на друга для сравнения. Обратите внимание, что при F = 60 диаграмма излучения планарного ламбертовского диода уменьшается до 50 процентов от его максимального значения, тогда как полусферический светодиод имеет более симметричное распределение.Тонирование, которое применяется к некоторым линзам из эпоксидной смолы, не определяет цвет излучения светодиода, а скорее используется как удобный индикатор цвета лампы в неактивном состоянии. Конструкции светодиодов, предназначенные для приложений, требующих высокой интенсивности (например, флуоресцентной микроскопии), обычно имеют прозрачные линзы без оттеночных или диффузионных добавок. Эта конфигурация обеспечивает самый высокий уровень светоотдачи и обычно предназначена для использования луча нестандартной формы для наиболее эффективной передачи света в систему собирающих или проекционных линз.В качестве альтернативы светодиодные линзы диффузионного типа содержат встроенные частицы стекла, которые расширяют излучаемый световой конус под большим углом. Этот тип линз обычно используется в приложениях, в которых светодиоды видны напрямую, например, для индикаторных ламп на панелях оборудования.

При выборе материалов и технологий изготовления светодиодов руководствуются двумя основными целями: максимизация генерации света в гибридных полупроводниковых материалах и эффективное извлечение света, создаваемого устройством.В типичных переходах pn электроны и дырки из материалов типа n и p ( большинство носителей ) вводятся через переход, чтобы установить поток тока и произвести свет ( излучательная рекомбинация ) в определенном диапазоне длин волн. Этому процессу часто препятствует безызлучательная рекомбинация неосновных носителей (электронов в материалах типа p и дырок в материалах типа n ) с основными носителями.Кроме того, наличие примесей, структурных дислокаций и других кристаллических дефектов в полупроводниковых материалах может привести к актам безызлучательной рекомбинации, которые не приводят к испусканию фотона. Таким образом, одна из основных целей при разработке светодиодов — максимизировать излучательную рекомбинацию носителей заряда путем тщательного выбора подходящих полупроводниковых материалов для обеспечения соответствующей зонной структуры для получения подходящих значений квантовой эффективности. Другой важной целью, как более подробно обсуждается ниже, является обеспечение того, чтобы максимально возможное количество света, генерируемого светодиодом, могло выходить из устройства и использоваться для освещения.

Длина волны (и цвет) света, излучаемого полупроводниковым диодом, определяется разницей в энергии между рекомбинирующими электронно-дырочными парами валентной зоны и зоны проводимости, как описано ранее. Приблизительные энергии носителей соответствуют верхнему энергетическому уровню валентной зоны и наименьшей энергии зоны проводимости. В результате длина волны испускаемого фотона ( l ) аппроксимируется следующим выражением:

l =
h c / E _bg
, где h представляет постоянную Планка, c — скорость света, а E _bg — энергия запрещенной зоны.Чтобы модулировать длину волны испускаемого излучения, необходимо тщательно выбирать ширину запрещенной зоны полупроводникового материала, используемого для изготовления диода. Арсенид галлия является популярным диодным материалом и служит отличным примером того, как можно изменить структуру полупроводниковой полосы для изменения длины волны излучения светодиода. Ширина запрещенной зоны арсенида галлия составляет примерно 1,4 электрон-вольта, что дает излучение с длиной волны примерно 900 нанометров в ближней инфракрасной области. Чтобы увеличить частоту излучения для достижения длин волн в видимой красной области (650 нанометров), ширина запрещенной зоны должна быть увеличена примерно до 1.9 вольт. Это может быть достигнуто путем смешивания арсенида галлия с совместимым материалом, имеющим большую ширину запрещенной зоны (например, фосфид галлия; ширина запрещенной зоны составляет 2,3 электронвольта). Таким образом, светодиоды, изготовленные с использованием соединения GaAsP (фосфид арсенида галлия), могут быть настроены для создания запрещенной зоны, имеющей любое значение от 1,4 до 2,3 электрон-вольт, путем регулирования соотношения содержания мышьяка и фосфора. Другие комбинации полупроводников могут быть аналогичным образом применены для генерации длин волн излучения, охватывающих ближнюю ультрафиолетовую, видимую и ближнюю инфракрасную области спектра.

Эффективное извлечение света, генерируемого светодиодами, является еще одной важной проблемой при производстве этих полупроводниковых устройств. Поскольку область объемного обеднения внутри светодиодного кристалла является изотропным (ламбертовским) излучателем, обычно предполагается, что свет, покидающий переднюю поверхность кристалла, также будет изотропным во всех направлениях. Однако из-за явления полного внутреннего отражения только часть света, изотропно генерируемого в пределах полного объема полупроводникового кристалла, действительно может уйти во внешнюю среду.В большинстве случаев примерно 50 процентов света, генерируемого внутри, теряется из-за отражений и других явлений, и даже меньше света излучается под большими углами.

Согласно закону Снеллиуса свет может перемещаться из среды с более высоким показателем преломления в среду с более низким показателем преломления (фактически, из полупроводника в окружающую атмосферу) только в том случае, если выходящие волновые фронты пересекают границу раздела двух сред под углом меньше чем критический угол для двух сред.В типичном светодиоде с кубической геометрией только около 2 процентов генерируемого света может выходить через верхнюю поверхность (фактическое значение зависит от конкретных полупроводниковых материалов и характеристик перехода p — n ). Остальная часть поглощается полупроводником, как описано выше. В качестве примера на рисунке 6 показано ускользание света из слоистого полупроводника с показателем преломления n _s в эпоксидную линзу с более низким показателем преломления ( n _e ).Угол, образованный конусом эвакуации, определяется критическим углом, q _c , для двух материалов. Световые волны, выходящие из светодиода под углами менее q _c , уходят в эпоксидную смолу с минимальными потерями на отражение, в то время как волны, распространяющиеся под углами более q _c , испытывают полное внутреннее отражение на границе и не исчезают. Устройство. Однако из-за кривизны эпоксидного купола для примера на Рисунке 6 большинство световых волн, выходящих из полупроводникового материала, сталкиваются с границей раздела эпоксидная смола / воздух почти под прямым углом и выходят из корпуса с небольшими потерями на отражение.

Количество света, излучаемого светодиодом, зависит от количества поверхностей, через которые может выходить свет, и от того, насколько эффективно это может происходить на каждой поверхности. Почти все светодиодные структуры состоят из слоистой конфигурации, в которой используются процессы эпитаксиального роста кристаллов для последовательного нанесения серии материалов с согласованной решеткой друг на друга для настройки свойств кристалла. Могут использоваться самые разные структурные комбинации, при этом каждая система имеет разную архитектуру слоев для оптимизации рабочих характеристик.В большинстве случаев требуется вторичный этап роста для нанесения монокристаллического слоя на поверхность материала подложки, выращенного в объеме. Среди соображений, необходимых для обеспечения высокого уровня производительности, — физические свойства полупроводниковых материалов, расположение перехода p — n (где происходит световое излучение) и строгий контроль кристаллических дефектов, все из которых могут повысить или понизить эффективность генерации света.

Эпитаксиальный рост кристаллов включает жидкое или химическое осаждение из паровой фазы одного материала на другой при попытке уменьшить дефекты в слоистой структуре за счет сохранения близкого соответствия между постоянными атомной решетки и коэффициентом теплового расширения.Для производства эпитаксиальных слоев используется ряд методов, в том числе жидкофазная эпитаксия ( LPE ), парофазная эпитаксия ( VPE ), эпитаксиальное химическое осаждение из паровой фазы ( MOCVD ) и молекулярно-лучевая эпитаксия ( MBE). ). Каждая методика имеет определенные преимущества в отношении оптимальных полупроводниковых материалов и условий окружающей среды для производства. Среди множества стратегий, лежащих в основе применения различных конфигураций слоистых полупроводников, являются микроструктурирование областей p и n , параметры перехода, требования к отражающему слою для увеличения внутренней квантовой эффективности, добавление буферных слоев с градиентным составом (предназначенных для преодоления несоответствия решеток). между слоями), и целевые значения ширины запрещенной зоны для управления профилем излучения.
Источники освещения на основе светодиодов
, предназначенные для микроскопии, используют три различных принципа для отражения и сбора света, генерируемого внутри полупроводникового кристалла. В первом и наиболее распространенном подходе используется прозрачный формованный пластик (полимер) для сбора и фокусировки излучаемого света. Хотя этот метод подходит для применений с низким уровнем светлого поля, он не особенно полезен в общей микроскопии из-за ограниченной оптической мощности, доступной от одного диода. Второй подход включает организацию небольшого массива светодиодных кристаллов непосредственно на печатной плате и использование специальной коллекторной оптической системы.Плотность упаковки светодиодов ограничена только необходимостью связывать каждый кристалл с отдельными соединительными проводами и включать механизм для рассеивания тепла. Основным недостатком вложенных светодиодов на печатной плате является потеря света от краев устройств. Третий метод заключается в размещении кристалла светодиода в зеркальном колодце, который служит отражателем, а затем в упаковке этих блоков на печатную плату. Однако, поскольку отражатели больше отдельных матриц, этот метод приводит к более низкой плотности упаковки.

Поскольку каждый светодиодный кристалл представляет собой отдельный источник света, когда большая диодная матрица строится с использованием нескольких устройств, сбор излучаемого света требует другой стратегии, чем используется с обычными лампами. Наиболее эффективный механизм для сбора света от вложенных светодиодов включает применение матрицы микролинз, которая расположена на надлежащем расстоянии от печатной платы диода. Подходящая матрица линз может быть изготовлена из формованного пластика или стекла и должна быть спроектирована так, чтобы каждый светодиод имел отдельную собирающую линзу.Затем матрица микролинз проецирует свет от отдельных источников в макроскопическую коллекторную линзу оптической системы микроскопа с меньшей числовой апертурой и большим фокусным расстоянием, чем это требовалось бы для традиционной лампы. Дополнительным преимуществом является то, что этот тип оптической системы демонстрирует более низкую степень хроматической и сферической аберрации. Основная цель конструкции микролинзы-светодиода (как и любого другого источника освещения) состоит в том, чтобы захватить как можно больше света и эффективно доставить его в угол приема оптической системы освещения микроскопа, чтобы полностью и однородно заполнить конденсорная (или объективная) апертурная диафрагма с осевым параллельным светом.

Белые светодиоды

Наиболее широко используемые светодиоды нынешнего поколения в основном представляют собой монохроматические излучатели высокой яркости, но для все большего числа применений (таких как микроскопия проходящего света) требуется широкий спектр или белый свет. Есть два основных подхода к получению белого света от устройств, которые в основном являются монохроматическими. Один метод основан на объединении трех разных цветов диодов в одной оболочке или различных полупроводниковых материалов в общем кристалле (в такой пропорции, что на выходе получается белый цвет).Другой метод использует фиолетовый или ультрафиолетовый светодиод для выработки энергии, возбуждающей вторичный люминофор, который затем излучает белый свет (см. Рисунок 7 (а)). Светодиоды белого света потенциально очень энергоэффективны по сравнению с лампами накаливания. Например, в то время как обычные источники света демонстрируют среднюю мощность от 15 до 100 люмен на ватт, эффективность белых светодиодов, по прогнозам, достигнет более 300 люмен на ватт в результате постоянного развития. Возможно, наиболее важным критерием выбора светодиода белого света является средняя цветовая температура профиля излучения, которая колеблется от примерно 4500 K до 8000 K, в зависимости от свойств устройства.Выбор наилучшего соответствия цветов для оптической микроскопии должен основываться на технических характеристиках детектора и возможностях программного обеспечения, но значения, близкие к 5500 K, должны быть оптимальными.

Комбинация красного, зеленого и синего диодов в одном корпусе или в ламповом узле, содержащем кластер диодов, позволяет генерировать белый свет или любой из 256 цветов за счет использования схемы, которая управляет тремя диодами независимо ( Рисунок 7 (б)). В приложениях, где требуется полный спектр цветов от единого точечного источника, этот тип формата диодов RGB является предпочтительным методом.Однако большинство диодов белого света изготавливаются с использованием светодиода, излучающего на короткой длине волны (от 365 до 450 нанометров; от ультрафиолета до синего), и преобразователя длины волны , который поглощает свет от диода и подвергается вторичному излучению на более длинных волнах. Такие светодиоды излучают свет с двумя или более длинами волн, которые при объединении выглядят как белый цвет. Качество и спектральные характеристики комбинированного излучения зависят от материалов, из которых изготовлено устройство. Наиболее распространенные материалы, преобразователи длины волны, называются люминофорами, которые представляют собой материалы, которые проявляют люминесценцию, когда они поглощают энергию от другого источника излучения.Обычно люминофоры состоят из неорганического субстрата-хозяина, содержащего оптически активную допант. Иттрий-алюминиевый гранат ( YAG ) является обычным материалом-хозяином, который может быть легирован одним из редкоземельных элементов, например церием.

Светодиодные фонари

Одним из преимуществ использования светодиодов для освещения во флуоресцентной микроскопии является то, что каждая разновидность этих полупроводниковых устройств имеет аналогичную эффективность преобразования энергии с излучением, ограниченным узким диапазоном длин волн, а светодиоды работают при гораздо более низкой температуре, чем дуговые лампы или лампы накаливания. .В результате для достижения того же оптического выхода, что и у традиционного источника света, требуется гораздо меньше электроэнергии. Кроме того, светодиоды значительно компактнее, чем дуговые лампы, и их можно прикрепить непосредственно к радиатору, который легко охлаждается с помощью небольшого вентилятора с компьютерным управлением. Такая технология позволяет устанавливать светодиодные источники непосредственно внутри системы микроскопа, ближе к образцу, чтобы потенциально избежать значительной потери интенсивности света (часто превышающей 95 процентов), которая происходит со всеми источниками света, когда они проецируются через оптическую цепь.Несмотря на такой высокий уровень гибкости, следует отметить, что источники на основе светодиодов абсолютно нуждаются в эффективном теплоотводе, поскольку работа при температуре выше комнатной снижает их ожидаемый срок службы и приводит к потере эффективности оптического выхода.

Оптический выход типичного светодиода (измеряемый как полный поток излучения) приблизительно пропорционален уровню тока, подаваемого на устройство. При проектировании источников питания светодиодов необходимо учитывать время отклика (порядка микросекунд), нелинейность зависимости напряжения от излучения и максимальный рекомендуемый ток возбуждения.Еще одна первоочередная задача — это уровень собственного шума светодиодов, хотя эти устройства гораздо более стабильны (по крайней мере, на порядок), чем вольфрамовые галогенные или дуговые лампы. Дальнейшие соображения должны включать возможность быстрого переключения или модуляции светодиодов для приложений в микроскопии. Несмотря на то, что соотношение между входным током и светоотдачей может быть нелинейным, его можно точно измерить и соответствующим образом откалибровать источник питания. В качестве альтернативы линейное управление может быть достигнуто с помощью широтно-импульсной модуляции, которая управляет интенсивностью светодиода, изменяя количество времени, в течение которого диод находится во включенном состоянии по сравнению с выключенным состоянием.Такая конструкция позволяет относительно воспроизводимо изменять интенсивность света, изменяя ток возбуждения, тем самым устраняя необходимость в заслонках или фильтрах нейтральной плотности.

На рисунке 8 (а) представлена типичная электронная схема, предназначенная для управления одним синим светодиодами с поверхностным излучением, который можно использовать для флуоресцентного освещения. Интенсивность выхода светодиода регулируется с помощью потенциометра, а излучение можно включать и выключать с помощью сигнала переключения, полученного от слаботочного 5-вольтового входа TTL (предпочтительно исходящего от главного компьютера).При настройке фонаря для нескольких светодиодов необходимо учитывать безопасный максимальный ток возбуждения для каждого диода. Светодиоды из одной партии (и одного дистрибьютора) могут значительно различаться (до одного вольта) по прямому падению напряжения, а также по другим электрическим свойствам из-за внутренних производственных изменений, возникающих из-за различных источников, включая неоднородности в сырье. Таким образом, чтобы поддерживать постоянную производительность между диодными блоками, необходимо заранее определить соотношение между удерживающим напряжением и током для каждого светодиода, который будет использоваться в индивидуальной лампе.В качестве примера работы светодиода соотношение между временем отклика светодиода на входной сигнал прямоугольной формы показано на рисунке 8 (b). Обратите внимание на то, насколько интенсивность светодиода соответствует скачку напряжения.

В ситуациях, когда для широкополосного освещения требуются светодиоды белого света, можно использовать одноканальный источник тока, при этом интенсивность и переключение регулируются путем изменения тока, протекающего через один или несколько светодиодов, которые согласованы по рабочим характеристикам.В более сложных сценариях используются сложные конфигурации светодиодов (объединение нескольких матриц с разными профилями излучения) для получения либо узкополосного излучения для флуоресценции, либо белого света для освещения светлого поля. Этими более сложными конструкциями можно управлять с помощью многоканального источника тока, который способен изменять интенсивность или длину волны излучения в микросекундном (или даже наносекундном) масштабе времени. Этот тип источника питания, называемый импульсным режимом переключением , полезен в технологиях, требующих исключительно коротких световых импульсов, например, при визуализации на протяжении всего срока службы.Схема импульсного режима полезна для преодоления сдвигов в пиковой длине волны излучения из-за неоднородности светодиодов путем предварительной настройки каждого диодного блока на пиковый ток, необходимый для получения желаемой выходной длины волны. Таким образом, средняя яркость источника может регулироваться путем изменения ширины импульса при фиксированном пиковом токе, что обеспечивает контролируемый спектральный выход. Как показано на Рисунке 8 (b), оптический выход следует за импульсом тока без значительной задержки, и возможны частоты импульсной модуляции в диапазоне мегагерц.

За последние несколько лет было введено несколько коммерческих светодиодных фонарей для флуоресцентной и широкопольной микроскопии в проходящем свете (белый свет), пример которой показан на рисунке 9. Фонарь на рисунке 9 спроектирован для непосредственного соединения с входным портом осветителя микроскопа. и вмещает до четырех модульных светодиодов с независимым управлением для последовательного или одновременного возбуждения нескольких флуорофоров. Отдельные светодиодные модули можно легко заменить, чтобы обеспечить возбуждение флуоресценции во всем видимом и ультрафиолетовом спектре.Модульная конструкция предназначена для обеспечения того, чтобы будущие светодиоды, независимо от их конфигурации, можно было сделать совместимыми для использования в ламповом домике. Многоцветные флуоресцентные изображения, полученные с помощью этого светильника (получившего название Colibri и производимого ZEISS), отличаются очень высокой контрастностью и большим динамическим диапазоном.

Среди преимуществ встроенного светодиодного фонаря — возможность настраивать интенсивность освещения для каждого диода в соответствии с требуемым временем интеграции камеры, а не использовать несколько настроек камеры.Кроме того, управление яркостью и переключение светодиодов является чисто электронным, что устраняет механические заслонки и колеса фильтров для большей скорости и устойчивости к колебаниям. Низкий напор светодиодов, которые с высокой эффективностью преобразуют электричество в свет, как обсуждалось выше, устраняет необходимость в вентиляторах или вспомогательных охлаждающих устройствах. Кроме того, поскольку светодиоды не находятся под высоким давлением, их режим отказа безвреден (без взрывов) по сравнению с дуговыми лампами.

% PDF-1.7 % 454 0 объект > эндобдж xref 454 71 0000000016 00000 н. 0000003480 00000 н. 0000003670 00000 н. 0000003706 00000 н. 0000004347 00000 п. 0000004382 00000 п. 0000004521 00000 н. 0000004660 00000 н. 0000005006 00000 н. 0000005331 00000 п. 0000005459 00000 н. 0000005571 00000 н. 0000005685 00000 н. 0000006388 00000 п. 0000006425 00000 н. 0000007235 00000 н. 0000007452 00000 н. 0000009983 00000 н. 0000012223 00000 п. 0000012546 00000 п. 0000013174 00000 п. 0000013518 00000 п. 0000013920 00000 п. 0000014257 00000 п. 0000014827 00000 п. 0000015185 00000 п. 0000015499 00000 п. 0000015781 00000 п. 0000016418 00000 п. 0000016824 00000 п. 0000019474 00000 п. 0000021107 00000 п. 0000021640 00000 п. 0000021729 00000 п. 0000023387 00000 п. 0000023694 00000 п. 0000023893 00000 п. 0000024024 00000 п. 0000025452 00000 п. 0000026203 00000 п. 0000026584 00000 п. 0000028521 00000 п. 0000028891 00000 п. 0000029305 00000 п. 0000030437 00000 п. 0000033086 00000 п. 0000033383 00000 п. 0000033714 00000 п. 0000033784 00000 п. 0000034057 00000 п. 0000034400 00000 п. 0000034484 00000 п. 0000036388 00000 п. 0000040193 00000 п. 0000040463 00000 п. 0000040860 00000 п. 0000041141 00000 п. 0000042040 00000 п. 0000043159 00000 п. 0000049384 00000 п. 0000055120 00000 п. 0000056717 00000 п. 0000056744 00000 п. 0000057044 00000 п. 0000057453 00000 п. 0000057475 00000 п. 0000057497 00000 п. 0000057519 00000 п. 0000083701 00000 п. 0000083775 00000 п. 0000001716 00000 н. трейлер ] / Назад 574752 >> startxref 0 %% EOF 524 0 объект > поток h ެ V} le khku (mt ֮ [۫ Aiu-i1`LA «$! ~ $ * 0Jt14hWH [ow = RC)) HdH yd # hXEK] An8gdС I ܋ jWI’Z \ &.% 0;> y46i̼Ͼ> x-tbheÏv \? = 6bov. \? — uNU 곴 d @ «OSUYc22 + E ե ~ K / & h + rhwZI4bi`TTV2U9y ւ B) ܮ G- ߂4 j1ʀ], bR0

Polarity.com — learn 9.sparkfun Добавлено в избранное Любимый 46

Что такое полярность?

В области электроники полярность указывает, является ли компонент схемы симметричным или нет. Неполяризованный компонент — деталь без полярности — может быть подключен в любом направлении и по-прежнему работать так, как должен.Симметричный компонент редко имеет более двух выводов, и каждый вывод на компоненте эквивалентен. Вы можете подключить неполяризованный компонент в любом направлении, и он будет работать точно так же.

Поляризованный компонент — деталь с полярностью — может быть подключен к цепи только в одном направлении. Поляризованный компонент может иметь два, двадцать или даже двести контактов, и каждый из них имеет уникальную функцию и / или положение. Если поляризованный компонент был неправильно подключен к цепи, в лучшем случае он не будет работать должным образом.В худшем случае неправильно подключенный поляризованный компонент будет дымить, искры и быть очень мертвой деталью.

Ассортимент поляризованных компонентов: батареи, интегральные схемы, транзисторы, регуляторы напряжения, электролитические конденсаторы и диоды, среди прочего.

Полярность — очень важная концепция, особенно когда речь идет о физическом построении цепей. Включаете ли вы детали в макет, припаиваете их к печатной плате или вшиваете их в проект электронного текстиля, очень важно уметь идентифицировать поляризованные компоненты и подключать их в правильном направлении.Так вот для чего мы здесь! В этом руководстве мы обсудим, какие компоненты имеют полярность, а какие нет, как определить полярность компонентов и как проверить некоторые компоненты на полярность.

Подумайте о прочтении

Если ваша голова еще не кружится, возможно, можно безопасно прочитать оставшуюся часть этого руководства. Полярность — это концепция, которая основывается на некоторых концепциях электроники более низкого уровня и усиливает некоторые другие. Если вы еще этого не сделали, подумайте о том, чтобы ознакомиться с некоторыми из приведенных ниже руководств, прежде чем читать это.

Что такое схема?

Каждый электрический проект начинается со схемы. Не знаю, что такое схема? Мы здесь, чтобы помочь.

Как использовать макетную плату

Добро пожаловать в чудесный мир макетов. Здесь мы узнаем, что такое макетная плата и как с ее помощью построить вашу самую первую схему.

Как пользоваться мультиметром

Изучите основы использования мультиметра для измерения целостности цепи, напряжения, сопротивления и тока.

Полярность диодов и светодиодов
Примечание: Мы будем иметь в виду поток тока относительно положительных зарядов (т. Е. Обычного тока) в цепи.
Диоды пропускают ток только в одном направлении, и они всегда поляризованы . У диода два вывода. Положительная сторона называется анодом , а отрицательная — катодом .

Обозначение диодной цепи с маркировкой анода и катода.

Ток через диод может течь только от анода к катоду, что объясняет, почему важно, чтобы диод был подключен в правильном направлении. Физически каждый диод должен иметь какую-то индикацию анода или катода. Обычно диод имеет линию рядом с выводом катода , которая соответствует вертикальной линии в символе цепи диода.

Ниже приведены несколько примеров диодов. Верхний диод, выпрямитель 1N4001, имеет серое кольцо возле катода.Ниже на сигнальном диоде 1N4148 используется черное кольцо для маркировки катода. Внизу находится пара диодов для поверхностного монтажа, каждый из которых использует линию, чтобы отметить, какой вывод является катодом.

Обратите внимание на линии на каждом устройстве, обозначающие катодную сторону, которые соответствуют линии на изображении выше.

Светодиоды

LED означает светоизлучающий диод , что означает, что, как и их диодные собратья, они поляризованы. Есть несколько идентификаторов для поиска положительных и отрицательных контактов на светодиодах.Вы можете попробовать найти более длинную ногу , которая должна указывать на положительный анодный штифт.

Или, если кто-то подрезал ножки, попробуйте найти плоский край на внешнем корпусе светодиода. Штифт, ближайший к плоскому краю , будет отрицательным катодным штифтом.

Могут быть и другие индикаторы. SMD-диоды имеют ряд идентификаторов анода / катода. Иногда проще всего проверить полярность с помощью мультиметра. Установите мультиметр в положение диода (обычно обозначается символом диода) и прикоснитесь каждым щупом к одной из клемм светодиода.Если светодиод горит, положительный датчик касается анода, а отрицательный датчик касается катода. Если он не загорается, попробуйте поменять зонды местами.

Полярность крошечного желтого светодиода для поверхностного монтажа проверяется мультиметром. Если положительный вывод касается анода, а отрицательный — катода, светодиод должен загореться.

Диоды, конечно же, не единственный поляризованный компонент. Есть масса деталей, которые не будут работать при неправильном подключении.Далее мы обсудим некоторые другие распространенные поляризованные компоненты, начиная с интегральных схем.

Полярность интегральной схемы
Интегральные схемы (ИС)
могут иметь восемь или восемьдесят контактов, и каждый контакт на ИС имеет уникальную функцию и положение. При использовании микросхем очень важно соблюдать полярность. Есть большая вероятность, что они задымятся, растают и испортятся при неправильном подключении.

ИС со сквозным отверстием обычно поставляются в двухрядном корпусе (DIP) — два ряда выводов, каждый с интервалом 0.1 дюйм шириной, достаточной для того, чтобы охватить центр макета. Микросхемы DIP обычно имеют выемку , чтобы указать, какой из множества контактов является первым. Если не выемка, на ИС может быть вытравленная точка в корпусе рядом с контактом 1.

Микросхема с точкой и меткой для обозначения полярности. Иногда вы получаете и то, и другое, иногда только одно или другое.

Для всех корпусов ИС номера выводов последовательно увеличиваются при перемещении против часовой стрелки от вывода 1.

ИС для поверхностного монтажа могут иметь QFN, SOIC, SSOP или ряд других форм-факторов. Эти микросхемы обычно имеют точек рядом с контактом 1.
ATmega32U4 в корпусе TQFP, рядом с распиновкой таблицы данных.
Конденсаторы электролитические

Не все конденсаторы поляризованы, но когда они поляризованы, очень важно, не перепутать полярность.

Керамические конденсаторы — маленькие (1 мкФ и менее), обычно желтые, — , а не поляризованные.Вы можете придерживаться их любым способом.
Керамические конденсаторы для сквозного монтажа и поверхностного монтажа 0,1 мкФ. Они НЕ поляризованы.
Колпачки электролитические (в них есть электролиты), похожие на консервные банки, поляризованы . Отрицательный штифт крышки обычно обозначается отметкой «-» и / или цветной полосой вдоль банки. У них также может быть более длинная положительная ветвь на .

Ниже приведены электролитические конденсаторы емкостью 10 мкФ (слева) и 1 мФ, на каждом из которых есть символ тире, обозначающий отрицательный вывод, а также более длинный положительный вывод.

Подача отрицательного напряжения на электролитический конденсатор в течение продолжительного периода времени приводит к кратковременному, но катастрофическому отказу. Они сделают хлопком , и верхняя часть колпачка либо вздувается, либо лопается. С этого момента крышка будет практически мертвой, действуя как короткое замыкание.

Другие поляризованные компоненты

Батареи и блоки питания

Правильная полярность в вашей цепи начинается и заканчивается правильным подключением источника питания.Независимо от того, получает ли вы питание от настенной бородавки или от LiPo-аккумулятора, важно убедиться, что вы случайно не подключили их обратно и случайно не подали — 9 В или — 4,2 В.

Любой, кто когда-либо заменял батарейки, знает, как определить их полярность. На большинстве батарей положительные и отрицательные клеммы обозначаются символом «+» или «-». В других случаях это может быть красный провод для положительного и черный провод для отрицательного.
Набор аккумуляторов.Литий-полимерный, батарейка типа «таблетка», щелочная батарея 9 В, щелочная батарея AA и никель-металл-гидридная батарея AA. У каждого есть способ обозначать положительные или отрицательные клеммы. Блоки питания
обычно имеют стандартный разъем, который обычно должен иметь полярность. У бочкового домкрата, например, два проводника: внешний и внутренний; внутренний / центральный провод обычно является положительной клеммой. Другие разъемы, такие как JST, имеют ключ с ключом , поэтому вы просто не можете подключить их в обратном направлении.

Для дополнительной защиты от обратной полярности источника питания вы можете добавить защиту от обратной полярности с помощью диода или полевого МОП-транзистора.

Транзисторы, полевые МОП-транзисторы и регуляторы напряжения

Эти (традиционно) трехполюсные поляризованные компоненты объединяются вместе, потому что они имеют одинаковые типы корпусов. Транзисторы со сквозным отверстием, полевые МОП-транзисторы и регуляторы напряжения обычно поставляются в корпусах TO-92 или TO-220, как показано ниже. Чтобы определить, какой из выводов является каким, найдите плоский край на корпусе TO-92 или металлический радиатор на TO-220 и сопоставьте его с выводом в таблице данных.
Выше транзистор 2N3904 в корпусе TO-92, обратите внимание на изогнутые и прямые края.Регулятор 3,3 В в корпусе ТО-220, обратите внимание на металлический радиатор сзади.
и т. Д.

Это лишь верхушка айсберга поляризованных компонентов. Даже неполяризованные компоненты, такие как резисторы, могут поставляться в поляризованных корпусах. Блок резисторов — группа из пяти или около того предварительно установленных резисторов — является одним из таких примеров.
Блок поляризованных резисторов. Массив из пяти 330 Ом; резисторы, соединенные вместе на одном конце. Точка представляет собой первый общий штифт.
К счастью, каждый поляризованный компонент должен каким-то образом сообщать вам, какой вывод какой.Обязательно обязательно читайте спецификации и проверяйте корпус на наличие точек или других маркеров.

Ресурсы и дальнейшее развитие

Теперь, когда вы знаете, что такое полярность и как ее определить, почему бы не ознакомиться с некоторыми из этих руководств по теме:

Основные сведения о разъемах — существует ряд разъемов, которые имеют собственную полярность. Обычно это отличный способ убедиться, что вы не подаете питание или какой-либо другой сигнал в обратном направлении.

Диоды — наш яркий пример полярности компонентов. В этом руководстве подробно рассказывается, как работают диоды и какие типы диодов существуют.

LilyPad Design Kit Эксперимент 1. Схемы существуют не только на макетных и печатных платах, вы также можете вшивать их в рубашки и другие ткани! Ознакомьтесь с руководствами по LilyPad Design Kit, чтобы узнать, как начать работу. Знание полярности очень важно для правильного подключения этих светодиодов.

Dry vs.Сырое и мокрое Возьмите три освещения

Есть ряд ситуаций, в которых светодиодное освещение может быть правильным выбором для домов, магазинов, ресторанов, фабрик, уличных пейзажей и других мест. Но важно использовать подходящие светильники и лампы для ваших целей. Установка лампы или светильника с электрическими компонентами, которые не идеальны или хуже того, небезопасны, может привести к сокращению срока службы, повышенному риску короткого замыкания и потенциальной опасности для находящихся поблизости. Список UL для продукта поможет вам принять обоснованное решение при поиске светодиодного освещения.

Что такое UL и что означает внесение в список UL?
Руководства и стандарты по маркировке UL используются в ряде отраслей для оценки характеристик и безопасности продукции. Эта независимая организация, полностью известная как Underwriters Laboratories, имеет более 60 лабораторий по всему миру, которые проводят испытания и сертификацию более чем в 100 странах. Помимо электробезопасности, они также проводят испытания на качество воды, пожарную безопасность, безопасность пищевых продуктов и другие области. Знак
, внесенный в список UL, является одним из наиболее распространенных знаков, используемых в осветительной промышленности.Если на светодиодном светильнике есть эта маркировка вместе с контрольным номером, это означает, что он отвечает всем требованиям безопасности для разрешенного использования и ситуаций. Эти требования обычно основаны на собственных опубликованных стандартах компании, но могут также основываться на утвержденных сторонних стандартах для конкретной отрасли. Некоторые приспособления также имеют знак сертификации UL — новую маркировку, введенную в 2013 году, которая может использоваться как для продуктов, внесенных в списки UL, так и для продуктов с классификацией UL.

Внесено в список UL для использования в сухих помещениях
Рейтинг «Только сухие места» — самый частый, который вы видите при покупке освещения.Фактически, он настолько распространен, что его часто называют просто списком UL. Сухой рейтинг является правильным для светильника в месте, которое редко, если вообще когда-либо, подвергается риску сырости или сырости. Это означает, что они обычно используются в надземных помещениях. Это могут быть кухни, столовые, коридоры, офисы, конференц-залы и приемные.
Стоит отметить, что UL разрешает использовать светильники, рассчитанные на сухие места, в местах, где может возникать временная сырость, таких как строительные конструкции или светильники, установленные над зеркалами в ванных комнатах.В этих случаях должно быть достаточно вентиляции, будь то вентилятор или естественный поток воздуха, чтобы предотвратить накопление влаги.

Зарегистрировано UL для влажных помещений
Светильники, подходящие для влажных помещений, одобрены для помещений, которые регулярно подвергаются воздействию влаги и конденсата. Эти приспособления могут безопасно обрабатывать ограниченное количество влаги на своих электрических компонентах, внутри и вокруг них. В этот рейтинг также попадают участки, частично защищенные от воды. Однако он не покрывает прямой контакт с водой.
Светодиодные светильники из списка для влажных помещений часто используются в помещениях для прачечных, над душевыми и ваннами, подсобных помещениях, недостроенных подвалах и подобных помещениях. Их можно использовать на открытом воздухе в защищенных местах, таких как крытые патио или веранды, поскольку эти места обычно не подвержены риску попадания прямого дождя или снега. Эти светильники обычно стоят больше, чем светильники для сухих помещений, потому что для соответствия более высоким стандартам безопасности требуется более совершенная конструкция.

Внесено в список UL для влажных помещений
Светильники и лампы, подходящие для влажных помещений, можно устанавливать в любом месте, где жидкости могут напрямую контактировать с электроникой.Это может быть медленная капля, сильная струя или что-то среднее. Они обычно используются на открытом воздухе для таких вещей, как освещение площадки, настенные пакеты, открытые террасы, огни пешеходных дорожек, беседки, вывески и праздничные огни. Внутри помещений можно использовать как закрытые душевые и бассейны, так и холодильники или морозильники в качестве защиты в случае отключения электроэнергии.
Есть также три субмаркировки, относящиеся к светильникам для влажных помещений:

Крытое потолочное крепление Только эти светильники одобрены для контакта с водой только на передней стороне, а не на задней стороне.Их следует устанавливать только в местах, подверженных воздействию воды, под местом установки, например в зонах мойки автомобилей.

Подходит для установки в пределах 1,2 м (4 фута) от земли. означает, что светильник предназначен для периодического разбрызгивания и воздействия, например, от разбрызгивателя газонов. Однако это небезопасно для грунта, где он может быть полностью погружен.

Подходит для установки на земле Встраиваемый приспособление с этой маркировкой одобрено для использования ниже уровня земли и может безопасно периодически погружаться в воду из-за атмосферных осадков.

Другие объявления для светодиодной продукции (ETL, CSA)
Возможно, вы заметили, что некоторые светодиодные светильники имеют маркировку ETL, а не маркировку UL. ETL SEMKO, ранее известная как лаборатория электрических испытаний, является прямым конкурентом UL, входящего в состав Intertek. Это означает, что их одобренные продукты имеют другую маркировку. Но хотя они и являются конкурентами, две компании используют одинаковые стандарты для испытаний на безопасность. CSA — еще один распространенный знак, который вы увидите при оценке светодиодных светильников и светильников.

Обозначение светодиода на схеме по ГОСТу

Графическое обозначение светодиода на схемах

Буквенное обозначение и особенности маркировки

Обозначение светодиодов и других диодов на схеме

Диоды, какие они бывают?

Специфичные диоды

Светодиоды и оптоэлектроника

Материалы по теме:

Светодиод на схеме, обозначение диодов и светодиодов

Обозначение светодиодов и фотодиодов на схеме

Как обозначается светодиод на схеме

Обозначение фотодиодов на схеме

Графические обозначения распространенных диодов на схеме

Простой диод на схеме

Схема диода Шоттки

Схема диода Зенера

Схема варикапа

Заключение по светодиодам на схемах

ГОСТ 2.730-73 ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Приборы полупроводниковые

Светодиоды. Общие сведения, виды, применение.. Информация — Диод КМВ

Радио для всех — Условные обозначения диодов

Где взять светодиоды. Блог ›Светодиоды. Обозначение светодиода на схеме

Обозначение светодиода на схеме

Теоретический метод

Практический метод

Условное обозначение светодиода на схеме

Сияющий кристалл

Что такое светодиод, как он выглядит на схеме?

Для чего нужен светодиод и как он отражается на его изображении на схеме?

Особенности обозначения полупроводников на чертежах

Светодиод — полярность обозначения

Светодиод на плате

Маркировка светодиодов

Вывод

Таблицы размеров, формы и температуры лампочек

Информация о этикетке с информацией о светодиодном освещении — видео и инфографика

Связанные эффекты и настроения по Кельвину — Соответствующие приложения

Индекс цветопередачи

Лампочка Satco — Руководство по продукту

>>> Руководство по техническим характеристикам ламп Satco

>>> Руководство по светодиодным лампам Satco

Каталог лампочек Sylvania

Светодиодный каталог Sylvania

Руководство по замене лампочек (лампы накаливания на КЛЛ или светодиоды)

Руководство по замене лампочек поэтапного отключения Sylvania (лампы накаливания на КЛЛ или светодиоды)

TCP LED Elite Series Каталог

Интернет-кампус ZEISS Microscopy | Светодиоды

Введение

Оптическая сила светодиодов

Стол 1

Основные свойства светодиодов

Варианты цвета светодиода

Таблица 2

Светодиодная конструкция

l =

Белые светодиоды

Светодиодные фонари

Polarity.com — learn 9.sparkfun Добавлено в избранное Любимый 46

Что такое полярность?

Подумайте о прочтении

Что такое схема?

Как использовать макетную плату

Как пользоваться мультиметром

Полярность диодов и светодиодов

Светодиоды

Полярность интегральной схемы

Конденсаторы электролитические

Другие поляризованные компоненты

Батареи и блоки питания

Транзисторы, полевые МОП-транзисторы и регуляторы напряжения

и т. Д.

Ресурсы и дальнейшее развитие

Dry vs.Сырое и мокрое Возьмите три освещения

Что такое UL и что означает внесение в список UL?

Внесено в список UL для использования в сухих помещениях

Зарегистрировано UL для влажных помещений

Внесено в список UL для влажных помещений

Другие объявления для светодиодной продукции (ETL, CSA)

Похожие записи

Микросхема 358: datasheet на русском, применение, аналоги, назначение выводов