LED nedir - özelliklerin ve türlerin ayrıntılı bir açıklaması

LED'ler her yerde: evlerde, arabalarda, telefonlarda. Onların yardımıyla, gadget ekranlarının parlak bir şekilde aydınlatılması sağlanır, ekonomik aydınlatma kaynakları üretilir. Artık onlar vazgeçilmez ışık kaynaklarıdır. Ana LED türlerinin cihazını ve teknik özelliklerini göz önünde bulundurun.

LED nedir

Bir LED (İngilizce Işık Yayan Diyot veya LED'den), p ve n iletkenliği yarı iletken malzemelerden yapılmış katı hal elektrik yapay ışık kaynağıdır. Birkaç teknoloji kullanarak - maskeler, dağlama, epitaksiyel biriktirme vb. yoluyla biriktirme, bir p-n bağlantısı elde edilir.

P-tipi bir yarı iletken malzemede, akım taşıyıcıları "delikler" - özel metallerle doping yaparak elektron eksikliği yaratan bir yarı iletken kristalin atomlarıdır. n-malzemelerde, taşıyıcılar kristaldeki fazla elektronlardır.

"Delik" neredeyse hareketsizdir. Bir elektronun yüküne eşit bir pozitif yüke sahiptir. Bir atomun dış yörüngesinden komşu atomun dış yörüngesine "atlayan" elektron, "deliği" ters yönde hareket ettirir.

Çalışma prensibi veya LED'de parlayan şey

Belirli bir büyüklük ve polariteye sahip sabit bir voltajı p-n bağlantısına bağlayarak, bağlantıda elektrik yükü taşıyıcılarının karşı akışı şeklinde bir elektrik akımına neden olurlar - “delikler” - pozitif “parçacıklar” ve elektronlar - negatif. Bu akışlar bir p-n bağlantısında buluştuğunda, yeniden birleşir veya birleşirler. Artan enerjiye sahip serbest bir elektron "deliğe" girer ve kaybolur.

LED'in şeması.

Sağda kristalin serbest elektronlarla "zenginleştirilmiş" n-yarı iletken kısmı, solda ise pozitif "parçacıklar" - "delikler" olan p-yarı iletken kısımdır.

Enerji, ışık kuantumu şeklinde açığa çıkar.. Yayılırlar, yani. kristalin ucundan yayılan. Kuantanın akışı reflektöre çarpar. Cilalı yüzeyi ışığı doğru yönde yansıtır. Özel bir yüzey konfigürasyonu, ışık akısının gerekli yönlü modelini oluşturur.

Bir p-n bağlantısında ışık elde etme şeması.

Geçişe güç sağlamak için voltaj, diyotun anotuna "+" ve katoda "-" - uygulanır.

Tasarım

Dikey bir bölümde LED cihazı.

Isı giderici alt tabaka leylak rengiyle gösterilmiştir. Gri yamuk - alüminyumdan yapılmış dairesel bir konfigürasyonun yansıtıcı reflektör-reflektörünün bölümleri.Mavi merkezde, anot ve katot terminallerine lehimlenmiş bağlı altın veya gümüş tellere sahip bir LED çip kristali bulunur.

LED türleri

LED'ler oldukça "genç" cihazlardır. Nihai sınıflandırmaları henüz gelişmedi. Bu nedenle, birçok tanınmış üretici kendi alt bölüm sistemlerini kullanır.

Bunlardan birine göre LED'ler amaçlarına göre şu şekilde gruplandırılmıştır:

1. Gösterge.
2. Aydınlatma.

Gruplarındaki göstergeler aşağıdaki türlere ayrılmıştır.

DIP diyotları

Kısaltma, İkili Hat İçi Paket veya "çift sıralı yerleştirme"den türetilmiştir. Genellikle kasalar silindirdir, ancak paralel yüzler de vardır. Alt uçta, gövdenin ana simetri eksenine paralel tel eksenel kablolar vardır. Katodun çıkışı anottan daha kısadır.

PCB'nin üzerindeki DIP LED'in görünümü, metalize deliklere lehimleme görülebilir.

Tiplere ayırma - kasanın çapına ve üst uçtaki lense göre. 2-3 ila 20 mm ve daha fazla çaplar. Parlak renk - herhangi bir, birkaç beyaz tonu.

Tiplerden biri - 2 renkte yanıp sönen, 3 çıkışa sahip.

Hasır Şapka

Kelimenin tam anlamıyla çevirisi hasır şapka veya bryl'dir. LED'lere uygulama – vücut yuvarlak tepeli bir şapka gibidir.

DIP LED'in Hasır Şapka veya Hasır Şapka olarak adlandırılan bir çeşidi.

Farklı uzunluklarda uçlar görülebilir, kısa olan katottur. Kurulum yükseklik sınırlayıcıları da görülebilir. Lensin altında sarı fosforlu bir kristal var.

Süper Akı Piranha

Doğrudan çeviri - süper akış. Piranha - Rusça'ya çeviri - piranha. LED'in adı, metal uçların dar şeritler şeklindeki özelliklerinden kaynaklanıyordu. Baskılı devre kartının deliklerine montajı kolaylaştırmak için, damgalama sırasında pimlerin uçlarında köşeler kesildi. Yırtıcı bir balığın keskin “dişleri” bu şekilde ortaya çıktı.

Çıktıda “omuzlar” damgalanmıştır - kasanın yüksekliğini tahtanın üzerine ayarlayan sınırlayıcılar. Böylece kasa aşağıdan hava soğutması için açıldı. Uçların üst uçlarına pasif soğutma için kristaller yerleştirildi.

Kasaya 2 veya 3 çip yerleştirerek ışık akışını arttırdılar. Ve diyot süper parlak olanlar grubuna düştü.

Şeffaf bir kutuda LED tipi "piranha".

Kurulum yüksekliğinin bir lens ve daraltılmış kurşun şekillendiricilerle "örtülü" bir kristal görülebilir.

smd

Yüzeye monte edilmiş bir cihaz - İngilizce'den çevrilmiş Yüzeye Monte Edilen Cihaz'ın kısaltması. Plastik veya seramikten yapılmış dikdörtgen kasalara benziyorlar. Sonuçlar - alttan ve kasanın yanından ped şeklinde.

Çoğu zaman - aydınlatma, ancak düşük güçte de gösterge olabilirler. MW (miliwatt) ile W arası güçler. Glow, beyaz ışığın herhangi bir rengi veya tonudur.

Ayrıca okuyun: SMD LED'lerin Özellikleri

OLED

Yarı iletken metallere (silikon, germanyum, galyum arsenit vb.) dayalı katı hal LED'lerine ek olarak, organik bileşik filmlerinde bir grup LED vardır. Organik veya OLED LED'ler - Organik Işık Yayan Diyot olarak adlandırılırlar.

Ayrıca yarı iletken diyotlar gibi ışık yayarlar, ancak sağlam bir yapıya sahip değil, ince filmlere sahiptirler. Ana uygulama tek renkli ekranların geliştirilmesinde bulunurken. Renkli OLED filmlerin mevcut dezavantajları, farklı ışıma renklerine sahip filmlerin farklı çalışma süreleridir. Asgari olarak, bu yaklaşık 12-15 bin saattir.

İyileştirmeden sonra, bu tür LED'ler cep telefonlarında, araba ve gemi GPS navigasyon cihazlarında, gece manzaralarında ve gece avcılığı ve çekim cihazlarında vb. yaygın olarak kullanılacaktır.

Video incelemesi: QLED, OLED ve LCD (IPS) karşılaştırması.

filament

2012-2013 yılındaFilament adını verdikleri olağandışı LED'ler ortaya çıktı. Aslında bunlar 2-3 çapında ve 15-30 mm uzunluğunda uzun silindirler şeklinde COB matrisleridir. Birkaç kırmızı ile serpiştirilmiş 28-30 mavi kristal, bir cam veya safir silindir üzerine yapıştırılır. Seri zincirlere bağlanırlar ve servis verilebilirliği kontrol ettikten sonra sarı bir fosforla doldurulurlar.

Filament modülleri üretmek için bu teknolojiye Chip-On-Glass veya COG denir.

Hazır COG matrisleri, geleneksel akkor lambaların bağlantı parçalarına yerleştirilir, tabana takılır ve bir cam veya plastik şişeye yerleştirilir. LED'leri soğutmak için şişe helyum ile doldurulur.

Lamba gücü - 2-3 ila 10-12 watt. Işık akısı, 80-100 lm/W'lik geleneksel LED'lerin ışık verimliliğine karşılık gelir.

Sonuç, bir LED güçlendirme akkor lambadır. Lamba genellikle yanlış bir şekilde LED akkor lamba olarak adlandırılır.

Güçlendirme terimi İngilizce'den gelir. güçlendirme - modernizasyon veya modifikasyon. Bunlar, geleneksel boyutlara sahip muhafazalardaki yeni ışık kaynaklarıdır.

Bir ampul "top" içinde filament LED lamba.

Uzatılmış bir ampulde yüksek güçlü filamanlı lamba.

Yukarıdaki rakamlar güç ve üreticilerde farklıdır filament LED lambalar. E27 tabanlı bir cam şişede, filament COL modülleri, filament bağlantılarına sabitlenir.

Bir tür PCB Yıldızı

Bu tip LED'lerin kısaltması, İngilizce Baskı Devre Kartı ifadesinden türetilmiştir. Çevirisi baskılı devre kartıdır.

PCB Yıldız tipi diyot kartı.

PCB Yıldız tipi diyot kartı. Üretici, Amerikan şirketi CREE, XML diyot modelidir. Sarı dikdörtgen, güç diyotu COB matrisidir.

Levha, alüminyum gibi ısıyı iyi ileten bir metalden yapılmıştır. Kart konfigürasyonu 6 ışınlı bir yıldızdır.COB LED dizisi, yıldız panosunun ortasına fabrikada monte edilmiştir. Kart, güçlü bir çalışma ışığı yayan cihazın ürettiği pasif ısı dağılımını arttırmak için siyaha boyanmıştır.

Güçlü PCB Yıldız tipi LED'ler.

Soldaki 6 "yıldız" - farklı güçte diyotlar ve beyaz ışığın tonları. Alttaki ikisi, büyük sarı fosfor dairelerine sahip daha güçlü elementlerdir. Sağda 4 parçalık bir sütun var. – baskılı devre kartı üzerindeki pedlerin yüzeyine düzlemsel montaj için diyotlar.

Bir yıldız tahtasında güçlü bir düzlemsel LED'in boyutsal çizimi.

Bir yıldız tahtasında güçlü bir düzlemsel LED'in boyutsal çizimi. Yapının yüksekliği 6,6 mm, düzlemsel uçlu diyot gövdesinin çapı 8 mm, Yıldız panosunun boyutu 22 mm'dir.

LED COB Matrisi

Birkaç düzine mavi yarı iletken kristal, yapay bir safir veya silikon kristalden yapılmış ısı ileten bir alt tabaka üzerine dielektrik yapıştırıcı ile yapıştırılırsa, iletkenlerle seri-paralel gruplara bağlanır ve üstte sarı bir fosforla doldurulursa, bir LED modülü elde ederiz. BT COB matrisi. Kısaltma, Chip-On-Board İngilizce ifadesinden türetilmiştir. "Tahtadaki kristaller" olarak çevrilir.

Sarı fosforla doldurulmuş LED yuvarlak COB matrisi. "Çerçeve" boyunca, besleme ve / veya kontrol devrelerini bağlamak için kahverengi kontak pedleri vardır.

COB matrisleri, alt tabakalar olmadan paketsiz LED çip çipleri kullanır. Konaklama son derece sıkı. Bu teknoloji, yüzlerce kristal dahil olmak üzere yüksek güçlü LED'lerin önemli bir bölümünü üretir. Bazen ısı boruları kullanan iyi bir fan soğutmalı ısı emici, bir durumda 150-200 W veya daha fazla güç elde etmenizi sağlar.Matris, maksimum radyasyondan 0,7 düzeyinde 100-150 derecelik bir saçılma açısı ile yönlü bir akış sağlar.

Tip sınıflandırması

LED türleri şunları içerir:

• tek LED'ler tek bir yüksek güçlü çipte (COB matrisi);
• bir pakette bir çift LED - kırmızı ve sarı gibi iki renkte dönüşümlü olarak yanıp sönen gösterge diyotları;
• üç ana rengin yayıcılarının üçlüleri veya üçlüleri - kırmızı, yeşil ve mavi veya RGB: Kırmızı - Kırmızı, Yeşil - Yeşil, Mavi - Mavi.

PCB yüzey montajı için SMD paketinde üç çipli LED.

Üç kristalli bir LED'de aynı parlak renkte kristaller varsa, süper parlak bir LED'imiz var demektir. Farklı kristal ışık renkleri ile bir RGB triad veya çok renkli kontrollü bir ışık yayan cihaz elde ederiz.

SMD, bir yüzeye monte cihaz olan İngilizce Surface Mounted Device ifadesinin kısaltmasıdır. Elektronik bileşenlerin baskılı devre kartlarına yerleştirilmesini ve lehimlenmesini otomatikleştirmek için kullanılır, dahil. ve LED'ler. Bantlarda, cetvellerde, modüllerde ve geleneksel baskılı devre kartlarında kullanılır.

Ana renkler ayrıca bir çift YB rengi içerir - Sarı, sarı ve Mavi, mavi. Karıştırıldığında beyaz veren başka renk kombinasyonları da vardır.

Güçlü COB LED'leri

Büyük modellerde kasanın köşelerinde montaj delikleri bulunur. Daha küçük modeller baskılı devre kartına lehimlenmiştir.

LED'lerin olağan özelliklerine ek olarak, güçlü modeller birkaç ek parametre ekler:

• anma gücü, W;
• çip boyutu, mm;
• kristal veya matrisin nominal çalışma akımı;
• L 70, L80, vb. standartlarla ilişkili hizmet ömrü.

Düşük Güç LED'leri

Güç tüketimi açısından, bunlar 0,05 ila 0,5 W, çalışma akımı - 20-60 mA (ortalama güç - 0,5-3 W, akım 0,1-0,7 A, büyük - 3 W'tan fazla, akım 1 A ve daha fazlası) LED'lerdir. .

Yapısal olarak, düşük güçlü LED'ler birkaç LED ışık yayıcı grubunu içerir:

• SMD kasalarındaki LED'ler sıradan ve süper parlaktır;
• Silindirik kutularda DIP diyotları - baskılı devre kartlarındaki deliklere montaj için;
• piranha tipi kasalarda - deliklere montaj için.

Farklı paketlerde düşük güçlü LED'ler.

Resimde, LED'ler yukarıdan aşağıya:

1. Silindirik DIP paketlerinde - pano deliklerine lehimlemek için esnek kablo uçları ile.
2. Piranha tipi durumlarda, aynı zamanda deliklerden lehimlenen Superflux'tur.
3. Bir ve iki taraflı baskılı devre kartlarının temas pedlerine veya çok katmanlı kartların "kuyularına" montaj için düzlemsel uçlara sahip durumlarda.

LED'lerin özellikleri

LED'ler birçok parametre ile tanımlanır. Bunlardan en önemlileri:

• ışık yoğunluğu ve enerji verimliliği - Lm ve Lm / W;
• ışık akısının 0,5 veya 0,7 derece seviyelerinde sapma açısı - 120 ila 140 derece arasında sıradan olanlar için, gösterge modelleri için - 15 ila 45 derece arasında;
• çalışma sırasında tüketilen güç, W - küçük - 0,5'e kadar, orta - 0,5-3, büyük - 3'ten fazla;
• diyot, mA veya A üzerinden çalışma akımı;
• beyaz ışığın rengi veya gölgesi renkli sıcaklık, Kelvin derece, K - 2000-2500 K - sıcak beyaz ve 6500-9500 K'ye kadar - soğuk beyaz.

Başka özellikler de vardır, ancak bunlar daha az kullanılır. Örneğin, bir LED'in akım-voltaj karakteristiği, I-V karakteristiği, ona uygulanan çalışma voltajına karşı bir bağlantıdan geçen akımın bir eğrisidir. LED çalışma modunun elektriksel hesaplamalarında kullanılır.

Boyutlar

LED'in boyutları, muhafazasının boyutlarına göre belirlenir.SMD kasaları için - uzunluk, genişlik, kalınlık. İlk iki değer, örneğin, iki sayı çiftinin 2,8 mm - genişlik ve 3,5 mm - uzunluk olduğu SMD2835 atamasına yerleştirilmiştir. Kasanın kalınlığı, diyot için açıklamadan veya pasaporttan alınmalıdır.

Boyutlar SMD3528 ve SMD2835. Sağ altta gri bir köşe, katodu gösteren bir anahtardır.

Silindirik DIP diyotlar için önemli özellikler kasa çapı ve lensli yüksekliğidir. Bu durumda, kablo uçlarının uzunluğunu ve kurulumdan önce bunları bükmek için üreticinin önerilerini dikkate almak gerekir.

dalga boyu

LED'lerin dalga boyu gibi bir özelliği çok nadiren kullanılır. Genellikle parıltının rengi olarak adlandırılır.

Diyotun parıltısının dalga boyu nanometre - nm cinsinden ölçülür. Ürünün pasaport verilerinde her zaman belirtilmez.

Tanımlama ve renk işaretleme

Her üreticinin kendi LED işareti vardır. Örneğin, LED - LED-WW-SMD5050 atamasında, alfabetik ve sayısal öğelerinin kodu çözülür:

• LED - LED;
• WW - parlak renk Sıcak Beyaz - sıcak beyaz 2700-3500 K;
• SMD - yüzeye montaj paketi;
• 5050 - bir milimetrenin onda biri cinsinden vücut boyutları - 5.0 × 5.0.

Beyaz ışık tonları için kısaltma çeşitleri:

• DW - Gün Beyaz - beyaz gün (4000-5000 K);
• W - Beyaz, saf beyaz (6000-8000 K);
• CW veya WC - Soğuk Beyaz - soğuk beyaz (8000-10 000 K);
• WSC - Beyaz Süper Soğuk - süper soğuk beyaz, karakteristik mavimsi bir renk tonu ile renk sıcaklığı 15.000 K;
• KB - Nötr Beyaz - nötr beyaz - 5000 K.

LED'ler ve renkler için başka tanımlamalar da var, sistem henüz tam olarak standartlaştırılmadı, bu nedenle üreticiler beyaz ışık tonları için farklı sayısal değerler ve isimler kullanıyor.

Diyagramdaki grafik ve alfabetik görüntü

LED'in artısı olarak da bilinen anot, elektrik devrelerinde üçgen olarak gösterilir. Katot (eksi) - enine bir çizgi.

AL307 LED'in görünümü ve çizimlerde ve şemalarda tanımı.

Yaygın olarak kullanılan bir kısaltma, Latince kısaltma HL'dir.

LED voltaj tablosu

LED'in çalışma sırasında tasarım ve üretim teknolojisi ile belirtilen tüm özellikleri sağlaması için hesaplanmış bir güç kaynağı ile sağlanması gerekir. Örneğin, anot ve katoduna, p-n bağlantısının doğrudan voltajından biraz daha fazla olacak bir voltaj uygulayın. Aşırı voltaj seri olarak "söndürülmelidir" dahil direnç. Direnç, akım sınırlayıcı direnç olarak adlandırılır. P-n bağlantısı üzerinden aşırı akımı önlemeye yarar.

LED'in iki kontak ucu vardır - anot ve katot, katot anottan daha kısadır. Uzunluk aynıysa, o zaman tanımlamak Bunları parmak pili ile kullanabilirsiniz. Işık varsa, önünüzde bir anot var.

Masa. Renkli LED'in p-n bağlantısının ileri gerilimi.

Ayrıca okuyun: Bir LED'in kaç volt olduğunu nasıl öğrenebilirim?

LED'lerin uygulanması

LED'lerin kapsamı sürekli genişlemektedir. Başlangıçta, elektronik ekipmanı açmak veya çalıştırmak için devrelerde ışık göstergeleri olarak kullanıldılar.Örneğin, vericiyi açma, artırılmış veya azaltılmış güce geçiş vb. Örneğin, bir çağrı sinyali göründüğünde veya dikkat çekmek için otomatik aktivasyonu düzeltebilirler. Yanıp sönen veya tek renkli LED'ler kullanıldı - kırmızı, sarı, yeşil, mavi.

Küçük boyutlu süper parlak DIP LED'ler seri-paralel zincirlere bağlandı ve doğrudan 220 V ağdan beslendi. Bu seri diyot gruplarını şeffaf esnek bir PVC boruya yerleştirerek ve şeffaf bir dolgu macunu ile doldurarak elde ettik "esnek neon"- parlak" bir turnike. Havuzun kenarına, yolun kenarına döşenebilir, evin çatısını veya bahçedeki bir ağacı süsleyebilir.

Esnek neon kullanma.

Yüzeye montaj için esnek çok katmanlı levhaların ve SMD paketlerinin ortaya çıkışı, esnek LED şeritler.

Başlangıçta, bunlar dekoratif iç dekorasyon araçlarıydı. SMD diyotların gücündeki artış ve panodaki yerleşimlerinin yoğunluğu, önce yardımcı için, sonra ana aydınlatma için LED şeritlerin kullanılmasına izin verdi. Bantların toz ve neme karşı koruma derecesinin artması, dekoratif aydınlatmada ve ardından sokak koşullarında ana aydınlatmada kullanılmalarına yol açtı.

Aynı zamanda, lambalardaki akkor lambaların yerini alacak LED lambalar geliştirildi - aplikler, avizeler ve masa lambaları. Güçlendirme lambaları ortaya çıktı - şekil, ampul boyutu ve besleme voltajı açısından akkor lambaların ve flüoresan tüplerin tam analogları. Akkor lambaların kademeli olarak LED güçlendirmeleriyle değiştirilmesine başlandı. Aynı zamanda, LN üretimi durduruldu - ilk önce 100 W veya daha fazla, ardından 75, 60, vb.

Özellikle Emitter veya PCB Star paketinde güçlü tekli LED'lerin geliştirilmesi, yerleşik pilli el fenerlerinin ortaya çıkmasına katkıda bulunmuştur. Bir şarj döngüsünden sonra ışımanın parlaklığı ve süresi, önceki modellerden birkaç kat daha yüksekti.

LED'lerin elektronik yollarla mükemmel kontrol edilebilirliği - kontrolörler ve dimmerler - dimmerler, ülkenin herhangi bir bölgesindeki şehirlerin ve kasabaların sokaklarının ve meydanlarının hafif dinamik aydınlatmasında güçlü spot ışıklarının kullanılmasına izin verdi.

Binaların dekoratif aydınlatmasında uygulama.

LED şerit tipi RGB, RGBW ve RGBWW sadece güçlü beyaz ışık akışları elde etmeyi değil, aynı zamanda beyaz tonunu sarımsı sıcaktan mavimsi ve mavi soğuğa kadar geniş bir aralıkta değiştirmeyi mümkün kıldı.

Yeni ışık kaynaklarının kontrol edilebilirliği, ışıklı reklamlarda - "sürünen çizgiler", ışıklı ekranlar, bilgi ekranları vb. Bu parlak renkli ve beyaz ışık kaynaklarını cephe reklamlarında ve çatılarda kullanın - düz ve üç boyutlu harfler ve çizimler, marka adları, ticari marka resimleri ve çok daha fazlası.

Ve tüm bu tasarımlar, neredeyse hiç bakım gerektirmeyen ve kat kat daha az elektrik tüketen geleneksel lambalardaki emsallerinden çok daha uzun süre çalışır. LED'lerin ve aydınlatma ekipmanlarının teknik özellikleri sürekli büyüyor. LED'lerin maliyeti düşüyor ve uygulama genişliyor.