Чего вы не знали о светодиодах


СОДЕРЖАНИЕ:

Чего вы не знали о светодиодах

Последнее время, в интернете на различных компьютерных форумах я замечаю людей, которые хотят применить светодиоды для моддинга, однако не обладают достаточными знаниями для этого. Вместо полезных советов, такие люди зачастую выслушивают на тех же форумах рассуждения различных дилетантов, которые не разбираются в теме, а даже самый просто вопрос порождает эпические споры с философскими рассуждениями. Большинство информация из таких тем не только не принесет никакой пользы, а зачастую может и навредит. Для того что бы снять все самые популярные вопросы и заблуждения, которые касаются применения светодиодов в моддинге, я и решил написать сей небольшой опус.

Что такое светодиоды

В последнее время ведется много разговоров о светодиодах, постоянно появляются новости о все более мощных светодиодах, новых разработках и новых товарах на основе светодиодов (стоит вспомнить хотя бы новые жк-мониторы со светодиодной подсветкой от компании Apple). Так что же такое светодиод? Светодиод — это прибор на основе полупроводника, который излучает свет при пропускании через него электрического тока. Существует большое количество различных полупроводниковых материалов из которых делают светодиоды, причем характеристики светодиодов (цвет свечения, яркость свечения и т.д.) зависят от химического состава данных материалов.

Светодиоды разных размеров, цветов и яркости

Применение светодиодов в моддинге

Светодиоды это одни из первых вещей, которые начали применять в моддинге, ведь еще в конце 1999 — начале 2000 года первые моддеры меняли в своих корпусах стоковые светодиоды наскучивших цветов на более яркие светодиоды интересных и необычных цветов. Кроме того, некоторые моддеры самостоятельно изготавливали вентиляторы со светодиодной подсветкой, светодиодные лампы подсветки для корпуса и прочие моддинг-аксессуары. С появлением оптических мышек, моддеры начали заменять в них стандартные светодиоды, а так же устанавливать дополнительные. Однако нельзя сказать что, с появлением серийных вентиляторов с подсветкой, применение светодиодов в моддинге ушло в историю, скорее оно перешло в разряд классики, как и раундинг проводов (который, как всем известно, вошел в метаболизм каждого моддера) и прорезка блоухолов. Действительно, в современных корпусах уже с завода стоят яркие светодиоды синего, белого и других цветов, но ведь мы же хотим сделать вещи уникальными и персонализированными, ведь для этого мы и занимаемся моддингом, а учитывая теперешнее распространение дешевых и мощных светодиодов, не использовать их в моддинге — грех =), посему их используют по полной программе: ими подсвечивают корпуса, клавиатуры, вентиляторы, гравировки, люминесцентные краски и так далее. Светодиоды отлично применимы там, где нужна локальная или компактная подсветка, яркая или наоборот тусклая, ими отлично подсвечивать систему водяного охлаждения и т.п.

Вентилятор со светодиодной подсветки

Гибкая светодиодная лампа

Светодиоды, в случае применения их в моддинге, обладают следующими преимуществами и недостатками.

  • Яркие и насыщенные цвета
  • Надежность (длительный срок службы)
  • Высокая эффективность
  • Практически не греются
  • Компактный размер
  • Легко перегорают при неправильном подключении
  • Далеко не plug-and-play, с точки зрения подключения

Разновидности светодиодов

Светодиоды разделяются на разные разновидности в зависимости от размеров, количества кристаллов в одном корпусе, яркости, мощности, по цвету излучения, а так же другим параметрам.

Пример светодиодов самых популярных размеров

Светодиоды различной формы и цвета

Свечение светодидов с диффузным (цветным) корпусом

Геометрические форма и размеры. Самыми популярными являются светодиоды в цилиндрическом корпусе стандартизированных размеров: 3/5/10 мм в диаметре, реже 8 мм, хотя иногда встречаются и до 20 мм в диаметре. Также существуют SMD-светодиоды, которые отличаются очень компактным размером — до 2 х 2 мм, предназначены они для припаивания прямо на плату и обычно используются для подсветки экранов. Существуют также светодиоды выполненные в корпусах квадратной или прямоугольной формы.

Количество кристаллов. В большинстве случаев, в корпусе одного светодиода находится один полупроводниковый кристалл, однако бывают случаи в которых в корпус одного светодиода устанавливают больше одного кристалла, например:

В случае необходимости сделать многоцветных светодиод, в корпусе одного светодиода устанавливается более одного полупроводникового кристалла, причем сами кристаллы сделаны из разных материалов и соответственно излучают разные цвета: синий, зеленый, красный, желтый и так далее. Двухцветные светодиоды чаще всего используют как индикаторы (обычно красный/зеленый цвет), трехцветные светодиоды чаще всего используют для подсветки дисплеев и постройки светодиодных экранов так как данные светодиоды могут отображать три базовых цвета (синий/зеленый/красный), при смешивании которых можно получить всю палитру цветов, необходимых для отображения фото и видеоматериалов с достаточным качеством. Четырехцветные светодиоды достаточно редкие и содержат кристаллы для отображения, как видно из названия, четырех цветов (синий/зеленый/красный/желтый) и применяются в основном для создания белого света с высокими качественными характеристиками CRI (Color rendering index).

  • Светодиоды повышенной мощности

Для повышения яркости (количества света) светодиода иногда в корпус одного светодиода устанавливают несколько светоизлучающих кристаллов одного цвета (обычно ставят четыре кристалла), чем кратно увеличивают яркость светодиода. Это можно сравнить с четырехъядерными процессорами =).

Яркость. Из-за большого спектра применения светодиодов, производители выпускают светодиоды с различной яркостью: от не очень ярких для индикаторных целей до суперякрих, в основном для подсветки чего-то. На показатель яркости также влияет диаграмма направленности светодиода, например светодиод одной мощности с углом излучения в 20 градусов кажется более ярким, чем светодиод такой же мощности но с более широким углом излучения, например 140 градусов.

Мощность. Для разных целей производятся светодиоды различных мощностей: от сотых долей ватта до серьезных 5 и более ватт на одном кристалле. Типичные моддерские, так называемые «ультраяркие», светодиоды имеют мощность примерно в 60 мВт (примерно 1/16 Вт), и если их использовать в подсветке корпуса среднего размера то их может понадобиться примерно от 15 до 25 штук. Среднестатистический четырехъкристальный суперяркий светодиод имеет мощность примерно в 240 мВт (1/4 Вт) и таких светодиодов для подсветки корпуса среднего размера нужно примерно от 4 до 8 штук, в зависимости от прочих особенностей. К классу супермощных светодиодов относятся светодиоды с мощностью от одного ватта, что на первый взгляд вроде бы и не много, однако это только на первый взгляд — такие светодиоды в среднем в 15-20 раз ярче, чем самые распространенные светодиоды! Одним или двумя такими светодиодами можно подсветить весь корпус!

Цвет. В зависимости от полупроводника, на основе которого выполнен светодиод, так же отличается цвет, излучаемый светодиодом . В продаже чаще всего можно встретить светодиоды таких цветов: красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, фиолетовый, ультрафиолетовый. Светодиоды всех цветов находят свое применение в моддинге, причем как для индикаторных целей, так и для подсветки. Существуют также светодиоды, работающие в инфракрасном диапазоне, но поскольку их излучение не видно невооруженному глазу — их применение ограничено пультами ДУ и видеокамерами ночного видения.

Особого внимания заслуживают синие, фиолетовые и ультрафиолетовые светодиоды — все они вызывают люминесценцию (флюоресценцию) некоторых красителей, но в разной степени. Синие светодиоды вызывают не очень яркую люминесценцию, а также немного искажают ее цвет задевая своим синим излучением. Фиолетовые светодиоды напротив — выглядят тусклыми, но вызывают сильную люминесценцию, обычно их продают под видом ультрафиолетовых светодиодов, но это не так. Ультрафиолетовые светодиоды довольно-таки редко встречаются в продаже, а те что встречаются обычно являются ультрафиолетовыми светодиодами длинноволнового диапазона ультрафиолета, так называемого УФ-А (UV-A) — самого безопасного, внешне эти светодиоды выглядят очень тусклыми из-за низкой чувствительности человеческого глаза к диапазону мение 400 нм, но эти светодиоды вызывают еще более сильную люминесценцию, чем фиолетовые — это связано с большей энергией этого диапазона излучения.

Свечение светодиодов с прозрачным корпусом

Типичные характеристики светодиодов

Две главных характеристики светодиодов это напряжение и сила тока. Обычно светодиоды рассчитаны на силу тока в 20 мА, но бывают и исключения, например четырехъкристальные светодиоды обычно рассчитаны на 80 мА , так как в одном корпусе светодиода содержаться четыре полупроводниковых кристалла, каждый из которых потребляет 20 мА, в свою очередь одноватные светодиоды обычно потребляют 300-400 мА. Рабочее напряжение светодиода зависит от полупроводникового материала, из которого он сделан, соответственно есть зависимость между цветом свечения светодиода и его рабочим напряжением.

При использовании светодиодов, лучше уточнить сколько светодиоду необходимо вольт у продавца или изготовителя, но когда эта информация не доступна, можно воспользоваться следующей таблицей.

Таблица примерных напряжений светодиодов в зависимости от цвета

Цветовая характеристика Длинная волны Напряжение
Инфракрасные от 760 нм до 1.9 В
Красные 610 — 760 нм от 1.6 до 2.03 В
Оранжевые 590 — 610 нм от 2.03 до 2.1 В
Желтые 570 — 590 нм от 2.1 до 2.2 В
Зеленые 500 — 570 нм от 2.2 до 3.5 В
Синие 450 — 500 нм от 2.5 до 3.7 В
Фиолетовые 400 — 450 нм 2.8 до 4 В
Ультрафиолетовые до 400 нм от 3.1 до 4.4 В
Белые Широкий спектр от 3 до 3.7 В

Правила подключения и расчет светодиодов

Светодиод пропускает электрический ток только в одном направлении, а это значит что для того чтобы светодиод излучал свет, он должен быть правильно подключен. У светодиода два контакта: анод(плюс) и катод (минус). Обычно, длинный контакт у светодиода — это анод, но бывают и исключения так что лучше уточнить данный факт в технических характеристиках конкретного светодиода.

Светодиоды относятся к таком типу электронных компонентов которому, для долгой и стабильной работы, важно не только правильное напряжение, но и оптимальная сила тока — так что всегда, при подключении светодиода, нужно их подключать через соответствующий резистор. Иногда этим правилом пренебрегают, но результат чаще всего один — светодиод или сразу сгорает, или его ресурс очень значительно сокращается. В некоторые светодиоды резистор встроен «с завода» и их сразу можно подключать к источнику 12 или 5 вольт, но такие светодиоды в продаже встречаются довольно-таки редко и чаще всего к светодиоду необходимо подключать внешний резистор.

Стоит помнить, что резисторы так же отличаются своими характеристиками и, для подключения их к светодиодам, вам необходимо выбрать резистор правильного номинала. Для того чтобы рассчитать необходимый номинал резистора следует воспользоваться законом Ома — это один из самых важных физических законов, связанных с электричеством. Данный закон все учили в школе, но практически никто его не помнит =).

Закон Ома — это физический закон с помощью которого вы можете определить взаимозависимость напряжения (U), силы тока (I) и сопротивления (R). Суть эго проста: сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению между концами проводника, если при прохождении тока свойства проводника не меняются.

Этот закон визуально отображается при помощи формулы: U= I*R
Когда вы знаете напряжение и сопротивления, с помощью этого закона можна найти силу тока по формуле: I = U/R
Когда вам известно напряжение и сила тока, можно найти сопротивление: R = U/I
Когда вам известна сила тока и сопротивление, можно вычислить напряжение: U = I*R

Теперь рассмотрим на примере. У вас есть светодиод с рабочим напряжением в 3 В и силой тока в 20 мА, вы его хотите подключить к источнику напряжения 5В из USB-разъема или БП, чтобы при этом он не сгорел. Значит у нас есть напряжение 5 В, но светодиоду нужно только 3 В, значит от 2 В нам необходимо избавиться (5В — 3В=2В). Чтобы избавится от лишних 2 В нам необходимо подобрать резистор с правильным сопротивлением, которое рассчитывается следующим образом: мы знаем напряжение от которого необходимо избавиться и знаем силу тока нужную светодиоду — воспользуемся формулой изложенной выше R = U/I. Соответственно 2В/0.02 А= 100 Ом. Значит вам необходим резистор на 100 Ом.

Иногда, в зависимости от характеристик светодиода, необходимый резистор получается с не стандартным номиналом, который нельзя найти в продаже, например 129 или 111.7 Ом =). В таком случае необходимо просто взять резистор немного большего сопротивления, чем рассчитанный — светодиод будет работать не на 100 процентов своей мощности, а примерно на 90-95 %. В таком режиме светодиод будет работать более надежно, а снижение яркости визуально не будет заметно.

Также можно рассчитать насколько мощный резистор вам нужен — для этого умножаем напряжение, которое будет задерживаться на резисторе, на силу тока, которая будет в цепи. В нашем случае это 2В х 0.02 А = 0.04 Вт. Значит вам подойдет резистор такой мощности или большей.

Светодиоды иногда подключают по несколько штук параллельно или последовательно, используя один резистор. Для правильного подключения следует помнить что при параллельном подключении суммируется сила тока, а при последовательном суммируется требуемое напряжение. Параллельно и последовательно можно подключать только одинаковые светодиоды с использование одного резистора, а если вы используете разные светодиоды с разными характеристиками, то лучше рассчитать каждому светодиоду свой резистор — так будет надежней. Светодиоды даже одной модели имеют небольшое расхождение в параметрах и, при подключении большого количества светодиодов параллельно или последовательно, это небольшое расхождение в параметрах может выдать результатом много сгоревших светодиодов =). Еще одним подводным камнем может стать тот факт, что продавец или производитель (намного реже) может дать немного не верные данные по светодиодам, а сами светодиоды могут иметь не четкое рабочее напряжение, а набор из параметров минимального/оптимального и максимального напряжения. Данный фактор не будет особо влиять при подключении небольшого количества светодиодов, а в случае подключения большого количества — результатом могут быть все те же сгоревшие светодиоды. Так что с параллельным и последовательным подключением не стоит чересчур увлекаться, надежней будет чтобы к каждому светодиоду или небольшой группе светодиодов (3-5 штук) подключался отдельный резистор. Рассмотрим несколько примеров подключения.

Схема параллельного подключения светодиодов

Схема последовательного подключения светодиодов

Пример 1. Вы хотите подключить последовательно три светодиода, каждый из которых рассчитан на 3 В и 20 мА, к источнику тока с напряжением 12 В (например из molex-разъема). Три светодиода по 3 вольта каждый будут вместе потреблять 9 вольт (3 В x 3=9 В). Наш источник тока обладает напряжением в 12 вольт, соответственно от 3 вольт надо будет избавиться (12 В — 9 В = 3 В). Так как подключение последовательное, то сила тока составит 20мА, соответственно 3 вольта (напряжение, от которого необходимо избавится) делим на 0.02 А (сила тока, необходимая каждому светодиоду) и получаем значение необходимого сопротивления — 150 Ом. Значит нужен резистор на 150 Ом.

Пример 2. У вас в наличии четыре светодиода, каждый из которых рассчитан на 3 вольта, и источник питания на 12 В. В такой ситуации можно подумать что резистор не нужен, однако это не так — светодиоды очень чувствительны к силе тока и лучше добавить в цепь резистор на 1 Ом. Резистор данного номинала не повлияет на яркость свечения, а будет чем-то на подобии «предохранителя» — светодиоды будут работать намного надежней. Без применения резистора, в данному случае, светодиоды могут попросту сгореть, быстро или не очень.

Пример 3. Вы хотите параллельно подключить три светодиода, каждый из которых рассчитан на 3 В и 20 мА, к источнику тока с напряжением 12 В. Поскольку при параллельном подключении суммируется сила тока, а не напряжение, трем светодиодам потребуется сила тока в 60 мА (20 мА x 3 = 60 мА). Наш источник тока обладает напряжением в 12 вольт, а светодиодам необходимо напряжение в 3 вольта, соответственно от 9 вольт необходимо избавиться (12 В — 3 В = 9 В). Так как подключение параллельное, то сила тока составит 60мА, соответственно 9 вольт (напряжение, от которого необходимо избавится) делим на 0.06 А (сила тока, необходимая всем светодиодам) и получаем значение необходимого сопротивления — 150 Ом. Значит нужен резистор на 150 Ом.

Так же в интернете существует большое количество разнообразных «калькуляторов для светодиодов», которыми вы можете воспользоваться. Достаточно зайти на соответствующий сайт, указать характеристики светодиодом и источника тока и вы получите все необходимые данные по резистору, а так же его цветовую маркировку. Пример такого калькулятора вы можете увидеть на сайте led-calculator.com .

N!ck опубликовал заметку 18.02.2009 в категории Инфо

Светить всегда, светить везде. Выбор LED-фонаря

Может показаться удивительным, но история развития светодиодов насчитывает почти сто лет. Еще в 1927 году О. В. Лосев получил авторское свидетельство на «световое реле». Однако слабое развитие полупроводниковых технологий привело к тому, что в течение долгого времени светодиоды использовались только в качестве индикаторов — светящихся точек различных цветов. За последние годы произошла настоящая революция в этой области, которая привела к появлению сверхъярких светодиодов. Именно они и являются источником света в современных фонарях.

Основной рабочий элемент этих фонарей — светодиод (LED, или Light Emitting Diode, то есть излучающий свет диод).

Светодиод очень крупным планом

Это достаточно сложное полупроводниковое устройство, которое способно преобразовывать электрическую энергию непосредственно в свет. Этим диод выгодно отличается от обычной лампы накаливания: в ней на излучение света тратится только около 5% энергии, а остальное преобразуется в тепло, так что фактически такая лампа — отличный нагревательный прибор. КПД современных светодиодов приближается к 50% и повышается с каждым годом. Кроме того, светодиод имеет впечатляющий срок службы (до 100 тысяч часов) и высокую механическую прочность — он не разобьется при падении на пол.

Что нужно знать о светодиодах

При выборе LED-фонаря важно иметь представление об особенностях и характеристиках светодиодов.

При прочих равных яркость светодиодов разных типов может отличаться на 20-30%, поэтому в описании всех качественных фонарей обязательно указывается тип используемого светодиода — например, Cree XP-G или Nichia White GS. (Кстати, на конец 2011 года наиболее эффективным светодиодом считается Cree XM-L.) Если такая информация о фонаре отсутствует, это однозначно свидетельствует о том, что в нем используется дешевый и неэффективный светодиод неизвестного производителя. Если вы видите в обычном фонарике несколько светодиодов, это говорит о том же самом: малую яркость безымянных светодиодов пытались компенсировать их количеством (однако это замечание не касается узкого класса дальнобойных фонарей).

Самые дешевые светодиодные фонари дают свет ярко выраженного синеватого (холодного) оттенка, который сильно отличается от привычного солнечного. Поскольку большинство природных объектов (листва, почва, трава, стволы деревьев) окрашены в теплые зеленые, бурые, коричневые, красноватые тона, то такой свет искажает цветопередачу и может смазывать детали. Это происходит из-за того, что в синеватом свете невозможно четко различить оттенки природных цветов — они сливаются между собой.

Качественные светодиоды с более теплым светом стоят дороже. Их обычно делят на три типа: Warm White (теплые), Neutral White (нейтральные), Cool White (холодные), и эта характеристика указывается в маркировке светодиода.

Сравнение света: слева — неизвестное науке китайское изделие,
справа — свет фонарика Xeno E03 (Neutral White)

Яблоко: слева — китайский фонарик,
справа — Xeno E03 (Neutral White)

Восприятие световой температуры достаточно индивидуально, и оценить отличия между этими типами можно только с помощью непосредственного сравнения. В Интернете можно найти целые коллекции фотографий (так называемых бимшотов), позволяющих сравнить яркость и спектр освещения фонариков с разными светодиодами.

Cветодиод имеет повышенные требования к источнику питания, поскольку от этого зависит срок его службы. Поэтому во всех качественных фонариках питание светодиода осуществляется не напрямую от батареек, а через специальное электронное устройство — так называемый драйвер, который обеспечивает стабилизацию тока, подаваемого на диод. Наличие драйвера прямо сказывается на цене, но именно он обеспечивает надежную многолетнюю службу диода, которой не стоит ждать от дешевого изделия с примитивным драйвером или вообще без него.

Еще одно преимущество драйвера — возможность расширить функциональность фонарика: умная электронная схема так регулирует ток, что яркость свечения не уменьшается почти до самого конца срока службы источника питания! Более того, теперь многие фонарики имеют несколько режимов свечения (минимум, средний и максимум) с соответствующим изменением времени работы.

В дополнение к этому драйвер может обеспечивать работу фонаря в режиме SOS или стробоскопа — серии ярких вспышек с разной периодичностью (для подачи аварийного сигнала или привлечения внимания). Некоторые драйверы даже можно запрограммировать на удобные именно вам режимы яркости.

Основные параметры светодиодных фонариков

Для выбора подходящего именно вам фонарика необходимо понимать, для чего он будет предназначен. Будет ли это аварийный источник света в квартире, инструмент электрика или охотника? Он будет носиться на связке ключей или использоваться как велосипедная фара? От ответа на эти вопросы зависят необходимые основные характеристики фонарика: яркость, тип питания и вид корпуса.

Конечно, в первую очередь в фонарике важна яркость. Она зависит как от используемого светодиода, так и от источника питания. Для измерения яркости используется специальная величина — люмен (лм). Фонарик в 10 лм позволит осветить путь под ногами, темную комнату или подъезд. Яркости в 20-30 лм достаточно для освещения ближайших 10-20 метров и выполнения большинства бытовых дел. Фонарики в сотни люменов оставляют впечатление миниатюрных прожекторов, их используют охотники, велосипедисты и любители производить впечатление на окружающих.

С яркостью связана и другая важная характеристика — время свечения. Качественный драйвер может обеспечить яркость в 40 лм от одной батарейки типа АА в течение 4 часов. Миниатюрные фонарики на микропальчиковой батарейке дают 10-12 лм в течение примерно 20 часов. Увеличить время работы фонарика можно с помощью переключения режимов свечения: снижение яркости света в 3 раза увеличивает время свечения приблизительно в 4 раза.

В светодиодных фонариках используются рефлекторы двух типов: гладкие и текстурированные, «мятые».

Рефлекторы: слева — гладкий, справа — текстурированный.
Желтое пятнышко в центре — светодиод


Отличие между ними в том, что гладкий рефлектор за счет более узкой фокусировки образует световое пятно с повышенной яркостью в центре и достаточно темными краями, а мятый рефлектор дает более равномерный свет, без такого резкого перехода. При этом гладкий рефлектор обеспечивает большую дальнобойность фонарика (это его свойство оценят, к примеру, охотники), а текстурированный — более равномерно освещает ближнюю зону, что удобно при обычном бытовом использовании.

Тип источника питания также является важной характеристикой. Обычно в фонариках используются привычные батарейки и аккумуляторы (АА, ААА, D), однако существуют модели, которые работают на достаточно экзотических литий-ионных элементах питания типа CR123, 18650, 14500, а также фонарики, в которых можно использовать как обычные, так и литиевые источники (например, имеющие одинаковые размеры AA или 14500). Основные минусы литий-ионных элементов — высокая цена, да и купить их можно далеко не на каждом углу, однако если заменить АА на литий-ионный элемент, яркость фонарика увеличится почти вдвое (разумеется, речь идет только о моделях, для которых такая замена предусмотрена инструкцией).

Помните, что литий-ионные аккумуляторы следует использовать с осторожностью: от перезаряда или перегрева они могут взорваться.

Для корпусов фонарей обычно используют легкие алюминиевые сплавы или пластик. Стоит обратить внимание на покрытие корпуса — точнее, на информацию о его наличии. В описании качественного фонаря с металлическим корпусом обязательно будет указано, что он, к примеру, имеет анодирование Type II или Type III (наиболее прочное). Если на резьбе есть уплотнительные резиновые колечки, это означает готовность корпуса противостоять попаданию воды. Насечка на корпусе предотвратит проскальзывание фонаря в мокрых руках или перчатках.

Кнопка выключения обычно размещается на торце (этот вариант считается наиболее надежным) или на боковой поверхности фонарика. Миниатюрные модели часто включаются поворотом безеля (так называется поворотная часть в фонарях и на циферблате часов). Переключение режимов обычно осуществляется полунажатием на кнопку.

Виды светодиодных фонарей

Каждый электрик должен знать:  Выбор стабилизатора

Очевидно, что невозможно создать фонарь, одинаково подходящий для всех условий. Иногда важны размер и вес, иногда — время работы и водонепроницаемость. Поэтому многие фирмы, производящие фонари, условно делят их на классы. Самый широкий класс — универсальные фонари с совершенно обычными характеристиками (средние размеры, средний вес, средняя яркость, обычные батарейки). Для уменьшения цены в них даже могут быть не предусмотрены режимы яркости.

Отдельным классом фонарей являются фонарики для ежедневного ношения. Для них даже существует англоязычная аббревиатура EDC — every day carry, «всегда с собой». Обычно они миниатюрных размеров (одна батарейка АА или ААА) и веса, снабжены клипсой для ношения на поясе и ремешком. Самые маленькие из них используются как брелоки для ключей.

Если вам нужно больше света или вы работаете на холоде, то обратите внимание на фонари на литий-ионных батареях — от карманных моделей до мини-прожекторов в небольших чемоданчиках. Нужно отметить, что даже самые мощные современные фонарики с дальнобойностью почти в километр благодаря компактным литиевым элементам отличаются сравнительно небольшими размерами.

Отдельный класс составляют тактические фонари для военных и охотников, которые используются как подствольные. Они отличаются особой прочностью и надежностью, могут иметь выносную кнопку включения.

Кроме фонариков для ношения в руках существует множество налобных фонарей, или налобников. В некоторых случаях они гораздо удобнее обычных, поскольку оставляют свободными обе руки. Налобные фонарики отличаются малым весом и габаритами, при этом они обеспечивают равномерное освещение широкой зоны, чтобы приходилось меньше крутить головой. В некоторых моделях налобников «легким движением руки» крепления снимаются, и такой фонарик превращается в обычный.

В магазинах вы можете найти аксессуары для многих моделей фонарей. Это, например, светорассеиватели, которые превращают узкий направленный луч в равномерный источник света, цветные линзы (красные, зелёные), которые позволяют сохранить ночное зрение — способность быстро адаптироваться к темноте после выключения фонарика.

Коротко говоря, впечатление от возможностей современных источников света очень сложно передать словами. Лучше один раз увидеть.

Статья написана в соавторстве с Евгением Волынцом

То, что вы не знали о бабочках

Прежде всего: какое отношение эти «крылатые цветы» имеют к экологической тематике? Бесспорно, эти красивые насекомые не только являются источником для мифов и легенд многих народов мира, вдохновения для художников, непростым символом для философов и страстью для любителей разведения мотыльков в домашних условиях. Однако, способны ли бабочки приносить пользу экологии и наносфере планеты? Ответ на этот вопрос и стал целью сегодняшнего расследования.

Первое, что приходит на ум и многим не понаслышке знакомо: испорченные яблоки, кукуруза и капуста. Моль в шкафу. Одним словом, приятного мало. Но это только на первый взгляд.

Первое, о чём следует вспомнить – это тот факт, что бабочки, наряду с пчёлами, являются лучшими опылителями растений . Причём, никто иной, кроме ночных бабочек, не опыляет такие распускающиеся с заходом солнца цветы, как вечерница, энотера, маттиола, душистый табак и многие другие.

Далее припомним шелкопрядов, которым мы обязаны экологически чистой тканью с уникальными свойствами. К слову, специально выведенные в лаборатории ночные шелкопряды позволяют получить более тонкий шёлк , чем азиатские павлиноглазки.

Бабочки подарили людям ключи к изобретению многих современных технологий. Продолжая говорить о ночных красавицах, посмотрим, какой вклад они сделали в то, чтобы улучшить нашу жизнь и помочь заботится об экологии. Известно, что современные солнечные батареи , несмотря на все свои достоинства, обладают серьёзными изъянами: в ходе работы они теряют весомый процент солнечной энергии, в виде тепла.

Голландские специалисты придумали, как исправить эту нерациональность, и сделать солнечные батареи более эффективными. Изучая ночных бабочек, прекрасно видящих в темноте, учёные пришли к выводу, что преимущества этих насекомых — в особом строении органов зрения, которые словно впитывают все световые блики, и увеличивают их воздействие.

Не теряя времени, голландцы разработали воспроизводящий систему зрения бабочек материал, который сходным образом преломляет попадающий на его поверхность свет. Тестирование образцов показало, что полученный материал намного лучше подходит для изготовления солнечных батарей, поскольку реально снижает потери энергии . Но на достигнутом учёные останавливаться не собираются. Планируется улучшать характеристики материала получением максимально возможного КПД.

Ещё один секрет бабочек скрыт в чешуйках, покрывающих их крылья. Благодаря им насекомые поддерживают температурный баланс, к тому же это улучшают аэродинамику.

Одолжив свежую идею, учёные разработали чешуйчатое покрытие для вертолёта , которое помогло улучшить скорость взлёта, маневренность, резко уменьшить вибрацию и шум винтов. Затем последовали разработки суперманевренных парашютов и новых способов охлаждения техники.

Не секрет так же, что бабочки — рекордсмены природы по разнообразию окраски, благодаря которой они маскируются, отпугивают хищников, привлекают партнёров, передают сообщения от одного поколения другому, подстраиваются под количество солнечного тепла в зависимости от того, в какой сезон рождаются: сухой или влажный (феномен получил название сезонного полифенизма).

Влияние поры года на генетические модификации рисунка по прежнему является объектом исследований. И, как оказалось, в сравнении с современными светодиодами в самых передовых мониторах компьютерной и другой техники, оптические чешуйки на крыльях бабочек намного эффективнее, да и устройство их несколько надёжней. Исследование отражения света крыльями бабочки павлиний глаз ныне успешно помогают в разработке нового уровня изображений — благодаря увеличению эффективности светодиодов и получению ярких, насыщенных красок без использования токсичных пигментов.

Поклонники творчества популярного фантаста и приверженца защиты окружающей среды Рэя Бредберри наверняка помнят его новеллу «И грянул гром» (по сюжету которого позднее был снят художественный фильм), в котором автор повествует о сафари на динозавров, которые сделало возможным изобретение машины времени. Основным условием успешной охоты был принцип «невмешательства» — охотиться разрешалось лишь на животных, которые в скором времени должны были погибнуть естественной смертью. Несмотря на все предосторожности, эти приключения привели к печальным последствиям: ход истории был нарушен, и путешественники, вернувшись в своё время, очутились в чуждом им мире. А причиной всему послужила доисторическая бабочка, которую нашли прилипшей к подошве ботинка одного из участников экспедиции. Таким образом писатель пытался показать, как неосторожное вмешательство человека разрушает целые экосистемы.

Этот факт – уже не из области фантастики. К примеру, в 1979 году большая голубая бабочка, несмотря на пятидесятилетние попытки остановить её исчезновение, в Великобритании была признана вымершей. Хорошая новость в том, что удача неожиданно улыбнулась учёным, и один из редчайших видов насекомых, как оказалось, выжил, и его популяция растёт!

Восстановление большой голубой бабочки – самый затяжной и масштабный в мире проект охраны насекомых, в котором сотрудничали учёные, природоохранные организации и добровольцы, и в процессе которого было сделано множество открытий, успешно используемых сегодня и для охраны других видов.

Ещё одной новостью из хроники «небожительниц» являются недавние открытия, приподнявшие завесу над прошлым этих удивительных насекомых. Биологам было практически ничего не известно о жизни бабочек до начала их исследований и классификации, потому как найти окаменелые останки их предков до сих пор не удавалось.

Группа учёных во главе с Николасом Уолбергом долгое время строили эволюционное древо семейства нимфалид, насчитывающего около 6 тысяч видов. Они так же высказали предположение, что предки современных нимфалид должны были питаться теми же растениями, поэтому точкой отсчёта для появления этих бабочек считается возраст окаменелых останков цветов, — и это событие датируется 90 миллионами лет назад, тоесть нимфалиды на 55 миллионов лет старше, чем ранее предполагалось.

Кроме этого, команда Уолберга установила, что около 64 000 000 лет назад резко сократилось появление новых видов, — а затем вновь возросло. Учёные объяснили такой скачёк временем перехода от мелового периода к палеогену, когда упавший на Землю астероид повлёк за собой запыление атмосферы и уменьшение численности растений, нектаром которых питались бабочки.

В настоящее же время бабочки не только возвращаются из Красной книги, но и эволюционируют ! К примеру, бабочки геликониды недавно отличились тем, что заводили потомство в опасной близости от страстоцвета, ядом которого питались личинки, становясь на ступеньку выше в пищевой цепочке, — поскольку стали несъедобны для хищников. Учёные вывели новые сорта растения с модифицированным ядом, чтобы отпугнуть насекомых, но не тут-то было: вскоре живучая бабочка принялась закусывать и этим «деликатесом»! Так мы становимся свидетелями исторического события – возникновения новых подвидов геликониды.

О бабочках можно говорить невероятно долго – одно только упоминание их в мифологии, или любопытные факты в их жизни достойны целой статьи! — Олицетворение мечты, символ любви и свободы, кладезь ценных идей… Своим существованием они напоминают нам о том, что можно, и главное, нужно радоваться каждому мгновению жизни.

Что такое светодиод (LED), типы, как работает, история, схема и характеристики

В статье узнаете что такое светодиод (LED), типы, как работает, история, схема и характеристики, преимущества и недостатки.

Светодиоды повсюду вокруг нас: в наших телефонах, наших автомобилях и даже в наших домах. Каждый раз, когда горит что-то электронное, есть большая вероятность, что за ним стоит светодиод. Они бывают самых разных размеров, форм и цветов, но независимо от того, как они выглядят, у них есть одна общая черта это самая популярная вещь в электроники. Огромный выбор светодиодов на ваш вкус и цвет вы можете приобрести на Алиэкспресс, нажав на кнопку ниже:

Светодиоды («LED») — это особый тип диодов, которые преобразуют электрическую энергию в свет. На самом деле, светодиод означает «светоизлучающий диод». И можно увидеть сходство на схеме диода и светодиода:

Короче говоря, светодиоды похожи на крошечные лампочки. Тем не менее, для сравнения светодиоды требуют гораздо меньше энергии. Они также более энергоэффективны, поэтому они не имеют тенденцию нагреваться, как обычные лампочки. Это делает их идеальным устройством для мобильных телефонов и других электронных приборов с низким энергопотреблением. Светодиоды высокой интенсивности нашли свое применение в акцентном освещении, прожекторах и даже автомобильных фарах!

Кто изобрел светодиод

Общая светодиодная технология существует уже более сорока лет. Первый светоизлучающий диод видимого спектра был изобретен в 1962 году Ником Холоняком-младшим, который в то время работал консультантом в General Electric.

Однако некоторые факторы не позволили технологии перейти к практическому использованию освещения. Стоимость была главной проблемой, первые светодиоды стоили более 200 долларов за диод. Другим ограничивающим фактором был цвет, до 70-х годов единственным цветом, который мог создавать светодиод, был красный. Еще одним фактором был световой поток, который в течение ряда лет ограничивал практическое использование светодиодов для визуальных сигналов, таких как световые индикаторы и знаки.

Использование светодиодов в лампочках является довольно недавним и продолжающимся развитием. Первые массовые установки светодиодного освещения произошли всего за последние несколько лет, и технология постоянно совершенствуется.

Характеристики светодиода (LED)

Перед подключением светодиода нужно знать несколько характеристик светодиода (на самом деле, они очень важны). Если вы обращаетесь к какой-либо спецификации, предоставленной производителем, вы можете найти множество технических характеристик, соответствующих электрическим характеристикам, номинальным характеристикам, физическим размерам и так далее.

Я не буду утомлять вас всеми характеристиками, а только важными. Это полярность, прямое напряжение и прямой ток.

Советуем вам видео ниже «Как узнать параметры любого светодиода»

Полярность LED

Полярность является показателем симметричности электронного компонента. Светоизлучающий диод, подобный диоду PN-перехода, не является симметричным, то есть он позволяет току течь только в одном направлении.

В светодиоде положительный вывод называется анодом, а отрицательный вывод — катодом. Для правильной работы светодиода анод светодиода должен иметь более высокий потенциал, чем катод, так как ток в светодиоде течет от анода к катоду.

Что произойдет, если мы подключим светодиод в обратном направлении? Ну, ничего не происходит, так как светодиод не будет проводить ток. Вы можете легко идентифицировать анодную клемму светодиода, поскольку они обычно имеют более длинные выводы.

Прямой ток светодиодов

Светодиоды являются очень чувствительными устройствами, и величина тока, протекающего через светодиод, очень важна. Кроме того, яркость светодиода зависит от величины тока, потребляемого светодиодом.

Каждый светодиод имеет максимальный прямой ток, который может безопасно проходить через него, не перегорая. Да, допустимый ток, превышающий номинальный ток, фактически подожжет светодиод.

Например, наиболее часто используемые 5-миллиметровые светодиоды имеют номинальный ток от 20 мА до 30 мА, а 8-миллиметровые светодиоды имеют номинальный ток 150 мА (точные значения приведены в техническом описании).

Как нам регулировать ток, протекающий через светодиод? Для контроля тока, протекающего через светодиод, мы используем резисторы с ограничением тока.

Прямое напряжение LED

Светоизлучающие диоды также рассчитаны на максимальное напряжение, то есть количество напряжения, которое необходимо для светодиода. Например, все 5-миллиметровые светодиоды имеют номинальный ток 20 мА, но прямое напряжение меняется от одного светодиода к другому.

Максимальное напряжение на красных светодиодах составляет 2,2 В, максимальное напряжение на синих светодиодах — 3,4 В, а на максимальном напряжении белых светодиодов — 3,6 В.

Как работает светодиод

Светодиод является двухпроводным полупроводниковым источником света. Это p-n переходной диод, который излучает свет при активации. Когда к выводам приложено подходящее напряжение, электроны могут рекомбинировать с электронными отверстиями внутри устройства, выделяя энергию в виде фотонов. Этот эффект называется электролюминесценцией, а цвет света (соответствующий энергии фотона) определяется энергетической шириной запрещенной зоны полупроводника.

Материал, используемый в светодиодах, в основном алюминий-галлий-арсенид (AlGaAs). В своем первоначальном состоянии атомы этого материала прочно связаны. Без свободных электронов проводимость электричества здесь становится невозможной.

При добавлении примеси, которая известна как легирование, вводятся дополнительные атомы, что эффективно нарушает баланс материала.

Эти примеси в виде дополнительных атомов способны либо обеспечивать свободные электроны (N-тип) в системе, либо высасывать некоторые из уже существующих электронов из атомов (P-тип), создавая «дыры» на атомных орбитах. В обоих случаях материал становится более проводящим. Таким образом, под воздействием электрического тока в материале N-типа электроны могут перемещаться от анода (положительный) к катоду (отрицательный) и наоборот в материале P-типа. Из-за свойства полупроводника ток никогда не будет идти в противоположных направлениях в соответствующих случаях.

Из приведенного выше объяснения ясно, что интенсивность света, излучаемого источником (в данном случае светодиодом), будет зависеть от уровня энергии испускаемых фотонов, который, в свою очередь, будет зависеть от энергии, выделяемой электронами, прыгающими между атомными орбитами из полупроводникового материала.

Мы знаем, что для того, чтобы заставить электрон выстрелить с более низкой орбиты на более высокую, его энергетический уровень необходимо поднять. И наоборот, если электроны вынуждены падать с более высоких на более низкие орбитали, логически энергия должна высвобождаться в процессе.

В светодиодах вышеуказанные явления хорошо используются. В ответ на P-тип легирования электроны в светодиодах движутся, падая с верхних орбиталей на нижние, высвобождая энергию в виде фотонов, то есть света. Чем дальше эти орбитали отстоят друг от друга, тем больше интенсивность излучаемого света.

Различные длины волн, вовлеченные в процесс, определяют различные цвета, производимые светодиодами. Следовательно, свет, излучаемый устройством, зависит от типа используемого полупроводникового материала.
Инфракрасный свет создается с использованием арсенида галлия (GaAs) в качестве полупроводника. Красный или желтый свет получают с использованием галлия-арсенида-фосфора (GaAsP) в качестве полупроводника. Красный или зеленый свет получается при использовании галлия-фосфора (GaP) в качестве полупроводника.

Простая светодиодная схема

На следующем рисунке показана схема простой светодиодной цепи, состоящей из 5-миллиметрового белого светодиода с источником питания 5 В.

Поскольку это белый светодиод, номинальные значения тока и напряжения следующие: типичный прямой ток составляет 20 мА, а типовое прямое напряжение составляет 2 В.

Поэтому для регулирования тока и напряжения мы использовали резистор 180 Ом.

Типы светодиодов


  • Сквозные светодиоды: они доступны в различных формах и размерах, и наиболее распространенными являются светодиоды 3 мм, 5 мм и 8 мм. Эти светодиоды доступны в различных цветах, таких как красный, синий, желтый, зеленый, белый и т. Д.
  • Светодиоды SMD (светодиоды для поверхностного монтажа): Светодиоды для поверхностного монтажа представляют собой специальную упаковку, которую можно легко установить на печатную плату. Светодиоды SMD обычно различаются в зависимости от их физических размеров. Например, наиболее распространенными светодиодами SMD являются 3528 и 5050.
  • Двухцветные светодиоды. Следующим типом светодиодов являются двухцветные светодиоды, как следует из названия, могут излучать два цвета. Двухцветные светодиоды имеют три контакта, обычно два анода и общий катод. В зависимости от конфигурации проводов, цвет будет активирован.
  • Светодиод RGB (красный — синий — зеленый): светодиоды RGB являются самыми любимыми и популярными среди любителей и дизайнеров. Даже компьютерные сборки очень популярны для реализации светодиодов RGB в корпусах компьютеров, материнских платах, оперативной памяти и так далее.
  • Светодиоды высокой мощности: Светодиод с номинальной мощностью, превышающей или равной 1 Вт, называется светодиодом высокой мощности. Это потому, что нормальные светодиоды имеют рассеиваемую мощность в несколько милливатт. Мощные светодиоды очень яркие и часто используются в фонариках, автомобильных фарах, прожекторах и так далее.

Преимущества светодиодов

  1. Для управления светодиодом достаточно очень низкого напряжения и тока. В диапазоне voltage- от 1 до 2 вольт. Ток — от 5 до 20 миллиампер.
  2. Общая выходная мощность будет менее 150 милливатт.
  3. Время отклика очень меньше — всего около 10 наносекунд.
  4. Устройство не требует нагрева и разогрева.
  5. Миниатюрный по размеру и, следовательно, легкий.
  6. Имеют прочную конструкцию и поэтому могут противостоять ударам и вибрациям.
  7. Срок службы светодиода составляет более 20 лет.

Недостатки светодиодов:

  • Небольшое превышение напряжения или тока может повредить устройство.
  • Известно, что устройство имеет более широкую полосу пропускания по сравнению с лазером.
  • Температура зависит от выходной мощности излучения и длины волны.

Тимеркаев Борис — 68-летний доктор физико-математических наук, профессор из России. Он является заведующим кафедрой общей физики в Казанском национальном исследовательском техническом университете имени А. Н. ТУПОЛЕВА — КАИ

Всё о светодиодных лампах

Алексей Надежин

18 мая 2020

На наших с вами глазах происходит настоящая революция в освещении: мир стремительно переходит на светодиоды. Всего пять лет назад светодиодные лампы ещё были технической новинкой, а сейчас светодиодное освещение используется во всех сферах жизни: светодиодные фонари можно встретить даже в деревнях, многие офисы, отели и общественные здания освещаются светодиодными светильниками, подавляющая часть концертного и театрального освещения стала светодиодной. Лампы этого типа появляются и во многих квартирах, ведь их можно купить даже в продовольственных магазинах, а в товарах для дома их ассортимент шире, чем ламп других типов.

Светодиодная лампа — это достаточно сложное электронное устройство с несколькими десятками деталей, от которых зависит качество света, безопасность его для здоровья и долговечность лампы.

⇡#Плюсы и минусы

У светодиодных ламп много плюсов по сравнению с обычными лампами накаливания:

  • Экономичность — при том же количестве света современная светодиодная лампа потребляет в 7-10 раз меньше электричества.
  • Долговечность — светодиодная лампа служит в 15-50 раз дольше обычной.
  • Небольшой нагрев — ребёнок не обожжётся о светодиодную лампу в настольной лампе.
  • Одинаковая яркость при разном напряжении сети — в отличие от ламп накаливания, светодиодные лампы светят так же ярко при пониженном напряжении в сети.
  • Возможность установить светодиодную лампу, гораздо более яркую, чем лампа накаливания, в светильник, имеющий ограничение по мощности.
  • Свет хороших ламп визуально неотличим от света ламп накаливания.

Плюсы есть и при сравнении с компактными люминесцентными (энергосберегающими) лампами (КЛЛ):

  • Экологичность — отсутствие опасных веществ (в колбе любой КЛЛ содержится ртуть).
  • Экономичность — лампа потребляет меньше энергии при том же световом потоке.
  • Светодиодная лампа мгновенно зажигается на полную яркость, а КЛЛ плавно набирает яркость от 20% до 100% за минуту при комнатной температуре и гораздо медленнее при низких температурах.
  • У КЛЛ плохой спектр, состоящий из пиков нескольких цветов. Спектр светодиодной лампы гораздо ближе к естественному освещению и свету лампы накаливания.

Но, конечно, есть и минусы:

  • Высокая цена.
  • Присутствие на рынке ламп с плохим качеством света (пульсация, плохие цветовые характеристики, некомфортная цветовая температура, несоответствие светового потока и эквивалента лампы накаливания заявленным).
  • Проблемы у некоторых ламп с выключателями, имеющими индикатор.
  • Регулировку яркости (диммирование) поддерживают только некоторые дорогие модели.

⇡#Разберёмся с экономией

Главное преимущество светодиодных ламп — экономия электричества. При том же количестве света, излучаемого лампой, светодиодная лампа потребляет в 7-10 раз меньше электроэнергии, чем обычная лампа накаливания. Уже сейчас можно купить 6-ваттные светодиодные лампы-«груши» и 4-ваттные лампы-«свечки», которые дают столько же света, сколько 60- и 40-ваттная лампа накаливания соответственно.

Я посчитал, какими будут расходы на электроэнергию при освещении двухкомнатной квартиры обычными и светодиодными лампами. Конечно, это приблизительный расчёт, но он позволяет составить представление о порядке цифр возможной экономии.

Расчёт экономии для двухкомнатной квартиры

На упаковке любой лампы накаливания указан срок службы 1 000 часов. Если лампы действительно проработают 1 000 часов (к сожалению, часто они перегорают гораздо раньше), в коридоре и комнате лампы придётся поменять дважды в год, а на кухне и в спальне один раз. При стоимости лампы 30 рублей на покупку новых ламп уйдёт 690 рублей. Светодиодные лампы не придётся менять каждые полгода, ведь срок их службы составляет 15-50 тысяч часов. Это от 7 до 22 лет при использовании по 6 часов в день.

На покупку ламп для этой квартиры уйдёт 4 045 рублей (7 ламп E27 6 Вт по 240 руб., 11 «свечек» 4 Вт по 215 руб.), и окупятся они менее, чем за год.

⇡#Светодиодные и энергосберегающие лампы

Светодиодные лампы, несомненно, являются энергосберегающими, но слово «энергосберегающие» закрепилось за компактными люминесцентными лампами (КЛЛ), а КЛЛ и светодиодные лампы — совсем разные вещи.

Компактная люминесцентная лампа и светодиодная лампа

КЛЛ появились в широкой продаже лет десять назад, и ожидалось, что они заменят лампы накаливания. Однако КЛЛ оказались тупиковой ветвью эволюции. У этих ламп много недостатков: в трубке лампы содержится ртуть, лампа медленно разгорается и совсем не светит на морозе, у КЛЛ плохой спектр, состоящий из пиков нескольких цветов.

С 1 июля 2020 года в соответствии с Постановлением Правительства РФ №898 от 28.08.2015 всем государственным и муниципальным предприятиям и учреждениям будет запрещено покупать через систему госзакупок любые лампы, содержащие ртуть (в том числе КЛЛ). Уже сейчас количество КЛЛ в магазинах постоянно снижается, и скоро они исчезнут совсем.

Сравним спектр света лампы накаливания, люминесцентной лампы и светодиодной лампы.

Спектр лампы накаливания, люминесцентной лампы и светодиодной лампы

Спектр светодиодной лампы гораздо ближе к естественному освещению и свету лампы накаливания.

Впервые свечение полупроводникового перехода обнаружил в 1923 году советский физик Олег Лосев. Первые светодиоды называли «Losev Light» (свет Лосева). Сначала появился красный светодиод, затем в начале 70-х годов появились жёлтые и зеленые светодиоды. Cиний светодиод был создан в 1971-м Яковом Панчечниковым, но он был очень дорог. В 1990 году японец Суджи Накамура создал дешёвый и яркий синий светодиод.

Олег Лосев и Суджи Накамура

После появления синего светодиода стало возможным делать белые источники света с тремя кристаллами (RGB). Такие источники до сих пор используются в концертном и декоративном освещении.

В 1996 году появились первые белые светодиоды, использующие люминофор. В них свет синего или ультрафиолетового светодиода преобразуется в белый с помощью специального химического вещества, нанесённого поверх светоизлучающих кристаллов.

В 2005 году эффективность таких светодиодов достигла 100 лм/Вт, что позволило начать использовать люминофорные светодиоды для освещения. Сейчас самые эффективные белые светодиоды дают уже 200 лм/Вт, серийные лампы со стандартными цоколями — до 125 лм/Вт.

⇡#Виды светодиодных лампы

Светодиодные лампы повторяют все возможные виды ламп накаливания, галогенных и люминесцентных ламп. Выпускаются обычные лампы-«груши», «свечки» и «шарики» с цоколями E27 и E14, «зеркальные» лампы R39, R50 с цоколями E14, и R63 с цоколем E27, споты с цоколями GU10 и GU5.3, капсульные микролампы с цоколями G4 и G9, лампы для потолков с цоколем GX53.

Типы и цоколи светодиодных ламп

В светодиодных лампах используются различные типы светодиодов. В самых первых светодиодных лампах использовались обычные светодиоды в пластиковом корпусе. Такие лампы получили название «кукуруза» (Corn) за визуальное сходство с кукурузным початком.

Сейчас светодиоды в корпусах используются в лампах довольно редко, и, как правило, это мощные светодиоды.

Светодиодные лампы на мощных светодиодах в корпусах

В большинстве современных ламп используются бескорпусные светодиоды и светодиодные сборки.

Лампы на бескорпусных светодиодах

В последнее время всё чаще используются светодиодные излучатели COB (chip on board). В них множество светодиодов покрыты единым люминофором.

Лампы на COB-сборках


Разновидность COB — светодиодные нити (led filament), в которых множество светодиодов размещено на металлической, стеклянной или сапфировой полоске, покрытой люминофором.

Конструкция светодиодной нити и лампа на нитях

Появилось даже русское слово «филамент», которое начали использовать некоторые производители.

Ещё одна новейшая технология — Crystal Ceramic MCOB. На пластине из прозрачной керамики располагается множество светодиодов. Пластина с обеих сторон покрывается люминофором, поэтому такой излучатель практически равномерно светит во все стороны.

knigechka

Сайт содержит тексты редких методических пособий, лабораторных и контрольных работ. Вообщем, то что трудно найти в сети но очень нужно для подготовки к экзаменам, в частности на заочной форме обучения.

Все что вы хотели знать о светодиодах

Последнее время, в интернете на различных компьютерных форумах я замечаю людей, которые хотят применить светодиоды для моддинга, однако не обладают достаточными знаниями для этого. Вместо полезных советов, такие люди зачастую выслушивают на тех же форумах рассуждения различных дилетантов, которые не разбираются в теме, а даже самый просто вопрос порождает эпические споры с философскими рассуждениями. Большинство информация из таких тем не только не принесет никакой пользы, а зачастую может и навредит. Для того что бы снять все самые популярные вопросы и заблуждения, которые касаются применения светодиодов в моддинге, я и решил написать сей небольшой опус.

Что такое светодиоды

В последнее время ведется много разговоров о светодиодах, постоянно появляются новости о все более мощных светодиодах, новых разработках и новых товарах на основе светодиодов (стоит вспомнить хотя бы новые жк-мониторы со светодиодной подсветкой от компании Apple). Так что же такое светодиод? Светодиод — это прибор на основе полупроводника, который излучает свет при пропускании через него электрического тока. Существует большое количество различных полупроводниковых материалов из которых делают светодиоды, причем характеристики светодиодов (цвет свечения, яркость свечения и т.д.) зависят от химического состава данных материалов.

Применение светодиодов в моддинге

Светодиоды это одни из первых вещей, которые начали применять в моддинге, ведь еще в конце 1999 — начале 2000 года первые моддеры меняли в своих корпусах стоковые светодиоды наскучивших цветов на более яркие светодиоды интересных и необычных цветов. Кроме того, некоторые моддеры самостоятельно изготавливали вентиляторы со светодиодной подсветкой, светодиодные лампы подсветки для корпуса и прочие моддинг-аксессуары. С появлением оптических мышек, моддеры начали заменять в них стандартные светодиоды, а так же устанавливать дополнительные. Однако нельзя сказать что, с появлением серийных вентиляторов с подсветкой, применение светодиодов в моддинге ушло в историю, скорее оно перешло в разряд классики, как и раундинг проводов(который, как всем известно, вошел в метаболизм каждого моддера и прорезка блоухолов. Действительно, в современных корпусах уже с завода стоят яркие светодиоды синего, белого и других цветов, но ведь мы же хотим сделать вещи уникальными и персонализированными, ведь для этого мы и занимаемся моддингом, а учитывая теперешнее распространение дешевых и мощных светодиодов, не использовать их в моддинге — грех =), посему их используют по полной программе: ими подсвечивают корпуса, клавиатуры, вентиляторы, гравировки, люминесцентные краски и так далее. Светодиоды отлично применимы там, где нужна локальная или компактная подсветка, яркая или наоборот тусклая, ими отлично подсвечивать систему водяного охлаждения и т.п.

Светодиоды, в случае применения их в моддинге, обладают следующими преимуществами и недостатками.
Преимущества

  • Яркие и насыщенные цвета
  • Надежность (длительный срок службы)
  • Высокая эффективность
  • Практически не греются
  • Компактный размер
  • Легко перегорают при неправильном подключении
  • Далеко не plug-and-play, с точки зрения подключения

Что вы знаете о светодиодах?

Как работают светодиоды? Их сравнение с другими технологиями освещения.

В категории Наука, Техника, Языки Спросил ExCergiy

3 Ответов 1281 Просмотров 1 месяц назад

  • Рассказать друзьям
  • Добавить в избранное
  • Поделиться

Для добавления вопроса на сайт, блог или форум просто скопируйте и вставьте в html код:

Ответил Валентин 1 месяц назад

Ответил Валентин 1 месяц назад

Светоизлучающие диоды ( светодиоды ) представлют собой полупроводниковый источник света. Светодиоды используются в качестве указателей поворота во многих автомобилях и спецтехнике, и все чаще используются других видах освещения .Представленный в качестве практического электронного компонента в 1962 году, светодиодами излучался низкочастотный красный свет, однако современные версии способны излучать все видимые, ультрафиолетовые и инфракрасные длины волн, с очень высокой яркостью. Когда светодиод находится в активном режиме (включен), электроны могут рекомбинировать с электронных дырок в устройство, высвобождая энергию в виде фотонов . Этот эффект называется электролюминесценцией, а цвета излучения (свет,соответствующий энергии фотона) определяется энергетической щелью полупроводника. Светодиоды часто небольшие по площади (менее 1 мм 2 ), поэтому их интегрированные оптические компоненты могут быть использованы для формирования диаграммы направленности. Светодиоды в настоящее время имеют ряд преимуществ над лампами накаливания: низкое потребление энергии , более продолжительный срок службы жизни , повышенную надежность, меньшие размеры и быстрое переключение. Индикаторы, достаточно мощные для освещения помещения, являются относительно дорогими и требуют более точного тока и управления , в сравнении с компактными люминесцентными лампами. Светодиоды используются в разнообразных сферах, таких как авиационное освещение , автомобильная светотехника , реклама, общее освещение и светофоры . Светодиоды создали новый текст, видео дисплеев и датчиков, которые были разработаны, в то время как их высокие темпы переключения полезны также в области передовых технологий связи. Инфракрасные светодиоды используются в пультах дистанционного управления, в единицах многих коммерческих продуктов, включая телевизоры, DVD проигрыватели, и другие бытовые приборы.
Практическое использование. Первые коммерческие светодиоды широко используются в качестве замены ламп накаливания и неоновых ламп показатель, и в семи сегментных дисплеях , в дорогом оборудовании, таком как оборудование испытательной лаборатории и электроники, а потом в таких устройствах как телевизоры, радиоприемники, телефоны, калькуляторы, и даже часы. Эти красные светодиоды были достаточно яркими для использования только в качестве индикаторов, так как световой поток был недостаточен, чтобы осветить площадь. Показания в калькуляторах были настолько малы, что пластиковые линзы были построены за каждую цифру, чтобы сделать их читаемыми. Позже, другие цвета стали широко доступны, а также появилась техника и оборудование. Как светодиодные технологии материалов появились более продвинутые с увеличенным световым потоком, сохраняя при этом эффективность и надежность на приемлемом уровне. Изобретение и развитие мощного белого света светодиодов привело к использованию их для освещения помещений, которые быстро заменили лампы накаливания и люминесцентные лампы. Большинство индикаторов были сделаны в очень распространенных моделях 5 мм T1 ¾ и 3 пакета мм T1, но с ростом мощности, оно становится все более необходимым, чтобы уменьшить количество избыточного тепла для поддержания надежности, так более сложные пакеты были приспособлены для эффективного отвода тепла . Пакеты из самых современных мощных светодиодов имеют мало общего с ранними светодиодами. Светодиод состоит из полупроводникового материала , легированного примесями для создания р-п перехода . Как и в других диодах, ток легко из р-зоны, или анода , перемещается к n-зоне или катоду , а не в обратном направлении. Заряд-носителей, электроны и дырки в соединении с электродами имеют различные напряжения. Когда электрон встречает дырку, он попадает в нижний энергетический уровень , и освобождает энергию в виде фотонов . Длина волны излучаемого света, и, следовательно, его цвет зависит от ширины запрещенной зоны энергии материалов, образующих р-п переход . В кремнии или германии диоды, электроны и дырки рекомбинируют с безызлучательной переход , который не производит оптическое излучение, потому что это материал с непрямой запрещенной зоной . Материалы, используемые для светодиодов имеют прямую запрещенную зону с энергиями, соответствующими ближнему инфракрасному, видимому и ближнему ультрафиолетовому лучу. Светодиодные развитие началось с инфракрасных и красных устройств, изготовленных из арсенид галлия . Достижения в области материаловедения позволили делать устройства с постоянно короткими волнами, излучающими свет различны цветов. Светодиоды, как правило, построены на п-подложке, с электродом прикрепленным к р-типу слоя, нанесенного на ее поверхность. P-типа подложки используются. Многие коммерческие светодиоды, особенно GaN / InGaN, также используют сапфир субстрата. Большинство материалов, используемых для светодиодов имеют очень высокие показатели преломления . Это означает, что много света будет отражаться обратно на материал. Таким образом, выделение света светодиодами является важным аспектом светодиодной продукции, с учетом многочисленных исследований и развития. Показатель преломления Полупроводники без покрытия, такие как кремний обладают очень высоким показателем преломления по отношению к открытому небу, который препятствует прохождению фотонов при острых углах к поверхности полупроводника. Это свойство влияет как на эффективность излучения светодиодов, а также на эффективность поглощения света фотоэлектрических элементов . Показатель преломления кремния 4.24, в то время как воздух 1,0002926. В общем, плоские поверхности без покрытия светодиодных полупроводников будут излучать свет только перпендикулярно к поверхности полупроводника, и на несколько градусов в сторону, в форме конуса, который называется световой конус либо конус света, а максимальный угол падения называется критическим углом .При этом когда критический угол превышен, фотоны не проникают в полупроводник. Внутренних отражений можно избежать с помощью других кристаллических граней, если угол падения достаточно низок, а кристалл достаточно прозрачен, чтобы повторно не поглощать излучение фотонов. Но для простых квадратных светодиодов перпендикулярными поверхностями со всех сторон, они действуют как равные зеркала. В этом случае свет не может вырваться и теряется в виде тепла в кристалле. Запутанная поверхность полупроводника с угловыми гранями похожими на драгоценный камень или линзы Френеля можно увеличить световой поток, позволяющий свету выделяться перпендикулярно поверхности полупроводника и рассеиваться в стороны от точки излучения. Идеальной формой полупроводника с максимальным световым потоком является микросфера. Все лучи света, исходящие из центра будут перпендикулярны по всей поверхности сферы, в результате чего не будет внутреннего отражения. Полусферический полупроводниковых также будет работать, а плоская задняя поверхность, будет выступать в качестве зеркала, чтобы отражать обратно рассеянные фотоны.
Преимущества
Эффективность: светодиоды излучают больше света на ватт, чем лампы накаливания . Их эффективность не зависит от формы и размера, в отличие от люминесцентных ламп и ламп накаливания.
Цвет: светодиоды могут излучать свет необходимого цвета без использования цветных фильтров, как нужно традиционным методам освещения. Это более эффективно, и они могут снизить первоначальные затраты.
Размер: светодиоды могут быть очень маленькими (меньше 2 мм 2 ) и легкомонтируются на печатные платы.
On / Off время: светодиоды загораются очень быстро. Типичный красный индикатор достигнет максимальной яркости в микросекунды . Светодиоды, используемые в устройствах связи могут обладать ещё более быстрым временем отклика.
Велоспорт: светодиоды являются идеальными для использования, при условии частого включения-выключения на велосипеде, в отличие от люминесцентных ламп, которые требуют длительного времени до перезагрузки.Холодный свет: В отличие от большинства источников света, светодиоды излучают очень мало тепла в виде инфракрасного . Потери энергии рассеивается в виде тепла через основание светодиодов.
Срок службы: светодиоды имеют относительно большой срок эксплуатации. В одном из докладов оценивает от 35.000 до 50.000 часов срока службы, хотя времени может быть больше. Люминесцентные лампы обычно рассчитаны на 10000-15000 часов.
Ударопрочность: светодиоды, являются твердотельными компонентами, поэтому их трудно повредить внешними факторами, в отличие от люминесцентных и ламп накаливания, которые являются хрупкими.

Ответил Елена 1 месяц назад

Ответил Елена 1 месяц назад

На самом деле, светодиодная технология освещения становиться всё популярнее и популярнее. Она всё стремительнее и стремительнее захватывает рынок светотехники. Да, сегодня распространенность этого направления достигает более 20 процентов.

Определенно, если светодиодное освещение становится все распространеннее, то на это есть свои объективные причины. И самая первая из них – экономичность по сравнению с другими видами освещения. Это становиться очевидным в сравнении с обыкновенными лампами накаливания. Световая отдача светодиодов в 5 (!) раз больше чем светоотдача обычных ламп и равна 132 люменов на ватт. Более того, в процессе прогрева, в результате работы, потребление мощности светодиодов падает еще ниже – на 30 процентов. И при этом они совсем не теряют яркости. Если сравнивать, например, с люминесцентными лампами, то они наоборот повышают потребление энергии в результате прогрева. Кроме того, светодиоды и подольше поработают для вас. Срок службы светодиодных ламп выше чем срок службы ламп накаливания в более чем 60 раз! Впечатляюще, не так ли? Еще один заметный плюс – их относительно малый размер. Благодаря этому их гораздо проще вписать в интерьер комнаты, или встроить для освещения в какой ни будь шкаф. С ними гораздо проще работать дизайнерам, их легче вписать в какие-то композиции.

А теперь, что касается основного – здоровья. Светодиодное освещение и тут держит верх! Прочные, надежные и абсолютно безопасные. Никаких газов внутри ламп нету, а соответственно и получить отравление парами ртути или чем-либо другим невозможно ни в быту, ни в процессе переработки. Опасного для здоровья излучения нету. Светодиод отличается очень небольшим инфракрасным и более опасным ультрафиолетовым излучением. (И здесь обыкновенные лампы накаливания ему существенно уступают)

Итак, именно все перечисленные факторы стали залогом успеха этой технологии освещения, но есть у нее и недостатки. И первая из них – цена на единицу мощности. В случае светодиодов она может быть в 100 раз выше, чем у обычных ламп накаливания. Но все же, как правило эти деньги возвращаются за счет экономии и долговечности. Есть у них и еще один недостаток – низкий предельный уровень температуры. Причиной этого есть как раз размеры светодиодных конструкций. Слишком много тепла выделяется в слишком малом объеме, таким образом провоцируя перегрев светодиода. Поэтому использование этой технологии требует использование радиатора. Например, имея светодиодную конструкцию, мощностью в 10 ватт требуется радиатор, аналогичный тому, который используется в процессоре Pentium. Таким образом, повышается не только площадь места, где размещается конструкция, но и еще большей становиться и ее цена. Питается светодиод исключительно низковольтными источниками электричества, тем самым снижая надежность увеличив нагрузку на сеть.

Не смотря на выше перечисленные недостатки, сегодня светодиоды активно используются для освещения как улиц, так и домов. Они широко используются для подсветки рекламных щитов. Все чаще их используют для уличного освещения. В интерьере они обычно используются для освещения больших комнат и предметов интерьера.

Как же они работают – эти светодиоды? Работают они на основе не хитрой полупроводниковой конструкции – электронно-дырочный переход. Если сквозь него пропустить ток, то происходит рекомбинация электронов и дырок, что и сопровождается излучением.

И на конец немного о производителях. Лидером по производству светодиодов на данный момент является компания Siemens. Также, крупными производителями разных светодиодных конструкций являются Samsung и Philips.

Мир вокруг нас: все про электрические лампочки

Задумывались ли вы, как мало мы уделяем внимания простым повседневным вещам, окружающим нас? Вот, например, обычные лампочки — какие они бывают, чем отличаются, для чего нужны? Я решил обратиться с этим вопросом к признанному эксперту в области освещения — компании Philips, и они помогли мне с подготовкой этого материала. Хотите знать все про освещение? Добро пожаловать под кат!

Для начала — какие бывают лампы?

Лампы накаливания

При включении лампы накаливания нить из вольфрамовой проволоки раскаляется (2600 — 3000ºС) проходящим через нее током, и она начинает светиться. Однако только малая часть потребляемой электрической энергии лампа накаливания преобразует в излучение в видимой области спектра, большая часть теряется в виде инфракрасного излучения.

  • Невысокая стоимость
  • Привычный желтый свет
  • Отсутствие мерцания

Минусы:

  • Срок службы – 1000 часов (примерно 1 год, но фактически лампа служит меньше, часто перегорает)
  • Тепловое излучение
  • Высокое потребление энергии

Галогенные лампы

Галогенная лампа представляет собой лампу накаливания с колбой, заполненной газом. Такое устройство позволяет нити накаливания гореть ярче. Нанесение галогена, в частности брома, на внутреннюю часть колбы позволяет избежать уменьшения прозрачности стекла в течение срока службы.

  • экономия до 30% энергии
  • стабильный свет высокой яркости
  • улучшенная цветопередача
  • отсутствие ультрафиолетового излучения

Минусы:

  • сильное тепловое излучение
  • чувствительны к скачкам напряжения
  • Срок службы – 2000 – 3000 часов

«Энергосберегающие» (компактные люминесцентные) лампы

В этих лампах поток заряженных частиц проходит по колбе, заполненной парами ртути, в результате чего образуется ультрафиолетовое излучение. Покрытие из люминофора на внутренней поверхности лампы превращает данное излучение в видимый свет.

  • экономия до 80% энергии
  • незначительное тепловыделение
  • широкий диапазон цветности светового излучения
  • срок службы – от 6 до 15 тысяч часов
  • равномерность распределения света

Минусы:

  • необходима утилизация, т.к содержат ртуть и фосфор (меньше 5 мг), они классифицируются как отходы первой (высшей) категории опасности и требуют утилизации в заводских условиях. Для сравнения: в домашнем градуснике содержится 3 000 – 5 000 мг ртути.
  • ИК и УФ излучения
  • фаза разогрева (до 1 минуты), но Philips производит лампы, которым достаточно нескольких секунд, чтобы загореться в полную силу, такие лампы имеют логотип Quick Start.
  • сравнительно высокая цена
  • уменьшение срока службы из-за скачков электричества
  • нестабильная работа при температуре воздуха меньше 0°C

Светодиодные лампы

Светодиодные лампы являются высокотехнологичным решением на основе полупроводниковых кристаллов. Вместо использования нити накаливания или газа в светодиодных лампах свет создается в результате прохождения потока заряженных частиц через полупроводниковый кристалл.

Все светодиоды осветительного типа имеют одинаковую базовую конструкцию. Они включают в себя полупроводниковый чип (или кристалл), подложку, на которую устанавливается кристалл, контакты для подключения энергии, соединительные проводники для подсоединения контактов к кристаллу, теплоотвод, линзу и корпус. В некоторых светодиодах, например, в светодиодах TFFC, разработанных Philips Lumileds, соединительные проводники не требуются.

Плюсы:

  • срок службы – 25 тысяч часов
  • энергосбережение – 80%
  • мгновенно дает яркий свет
  • отсутствие ИК и УФ излучений
  • отсутствие теплового излучения
  • качество и яркость светового потока не меняется с течением времени

Минусы:

  • Относительно высокая стоимость лампы (299 рублей за светодиодную лампу Philips, аналог лампы накаливания 60 Вт)

Цоколи


Цоколи бывают разными по типу и конструкции. Понять, какой из них какой поможет маркировка.

  • E – резьбовой цоколь (Эдисона)
  • G – штырьковый цоколь

Число в обозначении цоколя указывает диаметр соединительной части или расстояние между штырьками.

Строчные буквы в конце показывают количество контактных пластин, штырьков или гибких соединений (только для некоторых типов):

  • s – один контакт
  • d – два контакта

Иногда к первой букве добавляется еще одна уточняющая буква U, обозначающая энергосберегающую лампу.

Светодиодные лампы для домашнего освещения имеют стандартные цоколи, которые подходят к большинству применяемых в быту патронов.

Резьбовой цоколь Е (Эдисона)

Цоколь Е10 – это самый маленький из резьбовых цоколей. Могут применяться в елочных гирляндах или в карманных фонариках.

Цоколь Е14 – так называемые миньоны, чаще всего используются в небольших светильниках, бра и люстрах. Современные светодиодные лампы также изготавливаются в таком цоколе, ими можно заменить любую стандартную лампу накаливания, это позволит существенно экономить электроэнергию. Лампочки под такой патрон отличает большое разнообразие типов: грушевидная, свечеобразная, каплевидная, шарообразная, зеркальная и другие.

Цоколь Е27 – осветительные приборы с таким цоколем наиболее распространены, они подходят под стандартные патроны, которые установлены в каждом помещении. Светодиодные лампы с таким цоколем максимально напоминают стандартные и привычные нам лампы накаливания, они подойдут к любому светильнику с аналогичным патроном.

Штырьковые цоколи

Цоколь GU10 – имеет утолщения на концах контактов для поворотного соединения с патроном. Такой вид цоколя имеют стандартные потолочные светильники.

Цоколь GU5,3 – наиболее часто встречается в галогеновых лампах накаливания MR16. Такой цоколь для акцентного освещения, в мебельных светильниках, в подвесных и натяжных потолках. Светодиодные лампы с таким цоколем представлены достаточно широкой линейкой, поэтому они смогут полноценно заменить галогенные лампы.

Параметры лампочек

В первую очередь лампа характеризуется величиной потребляемой мощности (ватт). Лампы накаливания – привычные 40-60 Вт. Мощность светодиодных ламп для бытовых целей лежит в пределах от 1 до 15 Вт. Важно понимать, что потребляемая мощность характеризует только «скорость» расходования электроэнергии из сети, а не световой поток, который определяет, насколько ярко светит лампа.

Световой поток измеряется в люменах и наиболее полно характеризует источник света с точки зрения его способности осветить помещение.

Ещё один важный параметр — коэффициент цветопередачи, который характеризует правильность восприятия цвета предметов при освещении лампой. Коэффициент цветопередачи должен быть указан на упаковке лампы и для светодиодных источников, предназначенных для внутреннего освещения, должен быть 80 Ra.

Не менее важный показатель — срок службы. Рекомендуется использовать лампы известных и проверенных производителей, иначе срок службы рискует не соответствовать заявленному.

Лампочки и здоровье

Современные компании ведут множество разработок, изучая то, как освещение влияет на здоровье и самочувствие людей. В ходе этих исследований создаются новые решения. Производители — члены Европейской светотехнической ассоциации (European Lighting Association), в том числе и Philips, производят светодиодные лампы, соблюдая самые строгие законодательные требования (а в Евросоюзе они очень жесткие).

Согласно стандарту международной электротехнической комиссии (МЭК) 62471, источники света подразделяются на четыре группы риска. Солнечный свет попадает во 2 или 3 группу (самые высокие показатели риска для зрения). В то же время светодиодные лампы для домашнего освещения, как и другие искусственные источники света (лампы накаливания, галогенные и компактные люминесцентные), имеют самый низкий показатель риска – 0 или 1. Поэтому, когда вы длительное время находитесь на улице — лучше всегда пользоваться солнцезащитными очками.

Наиболее вредна для нашего зрения синяя часть спектра. Людям, которые входят в группу риска (слишком чувствительные к этой части спектра), стоит использовать в повседневной жизни светодиодные или компактные люминесцентные лампы с низкой цветовой температурой. Также рекомендуется отдавать предпочтение светильникам с абажурами.

Будущее освещения

Светодиоды – одно из наиболее перспективных направлений развития технологий освещения: благодаря уникальным характеристикам возможности их применения светодиодов практически безграничны.

Учитывая стремительное развитие технического прогресса, сейчас сложно представить, каким будет домашнее освещение, например, через сто лет. Если предположить, что современные тенденции найдут отражение в квартирах будущего, то освещение будет энергоэффективным, динамичным, а также будет максимально использовать и дополнять естественный свет. Благодаря LED- и OLED-технологиям (органические светодиоды) источниками света смогут служить любые поверхности: мебель, стены, пол, одежда. Например, световые обои Philips уже доступны, они создают ощущение, что светится вся стена, причем ее световые режимы могут меняться. Так, утром они могут светить приятным белым светом, а вечером удивлять игрой оттенков. OLED-пластины смогут заменить оконные стекла, которые в светлое время суток будут пропускать дневной свет и служить прозрачным стеклом, а ночью тончайшие панели будут имитировать закат, рассвет или солнечное утро.

Все что нужно знать про светодиоды

Что такое светодиоды

В последнее время ведется много разговоров о светодиодах, постоянно появляются новости о все более мощных светодиодах, новых разработках и новых товарах на основе светодиодов (стоит вспомнить хотя бы новые жк-мониторы со светодиодной подсветкой от компании Apple). Так что же такое светодиод? Светодиод – это прибор на основе полупроводника, который излучает свет при пропускании через него электрического тока . Существует большое количество различных полупроводниковых материалов из которых делают светодиоды, причем характеристики светодиодов (цвет свечения, яркость свечения и т.д.) зависят от химического состава данных материалов.

Светодиоды разных размеров, цветов и яркости

Применение светодиодов в моддинге

Светодиоды это одни из первых вещей, которые начали применять в моддинге, ведь еще в конце 1999 – начале 2000 года первые моддеры меняли в своих корпусах стоковые светодиоды наскучивших цветов на более яркие светодиоды интересных и необычных цветов. Кроме того, некоторые моддеры самостоятельно изготавливали вентиляторы со светодиодной подсветкой, светодиодные лампы подсветки для корпуса и прочие моддинг-аксессуары. С появлением оптических мышек, моддеры начали заменять в них стандартные светодиоды, а так же устанавливать дополнительные. Однако нельзя сказать что, с появлением серийных вентиляторов с подсветкой, применение светодиодов в моддинге ушло в историю, скорее оно перешло в разряд классики, как и раундинг проводов (который, как всем известно, вошел в метаболизм каждого моддера) и прорезка блоухолов. Действительно, в современных корпусах уже с завода стоят яркие светодиоды синего, белого и других цветов, но ведь мы же хотим сделать вещи уникальными и персонализированными, ведь для этого мы и занимаемся моддингом, а учитывая теперешнее распространение дешевых и мощных светодиодов, не использовать их в моддинге – грех =), посему их используют по полной программе: ими подсвечивают корпуса, клавиатуры, вентиляторы, гравировки, люминесцентные краски и так далее. Светодиоды отлично применимы там, где нужна локальная или компактная подсветка, яркая или наоборот тусклая, ими отлично подсвечивать систему водяного охлаждения и т.п.

Вентилятор со светодиодной подсветкой

гибкая LED лента

Гибкая светодиодная лампа

Светодиоды, в случае применения их в моддинге, обладают следующими преимуществами и недостатками.

  • Яркие и насыщенные цвета
  • Надежность (длительный срок службы)
  • Высокая эффективность
  • Практически не греются
  • Компактный размер
  • Легко перегорают при неправильном подключении
  • Далеко не plug-and-play, с точки зрения подключения

Разновидности светодиодов

Светодиоды разделяются на разные разновидности в зависимости от размеров, количества кристаллов в одном корпусе, яркости, мощности, по цвету излучения, а так же другим параметрам.

Пример светодиодов самых популярных размеров

Светодиоды различной формы и цвета

Свечение светодидов с диффузным (цветным) корпусом

Геометрические форма и размеры. Самыми популярными являются светодиоды в цилиндрическом корпусе стандартизированных размеров: 3/5/10 мм в диаметре, реже 8 мм, хотя иногда встречаются и до 20 мм в диаметре. Также существуют SMD-светодиоды, которые отличаются очень компактным размером – до 2 х 2 мм, предназначены они для припаивания прямо на плату и обычно используются для подсветки экранов. Существуют также светодиоды выполненные в корпусах квадратной или прямоугольной формы.

Количество кристаллов. В большинстве случаев, в корпусе одного светодиода находится один полупроводниковый кристалл, однако бывают случаи в которых в корпус одного светодиода устанавливают больше одного кристалла, например:

В случае необходимости сделать многоцветных светодиод, в корпусе одного светодиода устанавливается более одного полупроводникового кристалла, причем сами кристаллы сделаны из разных материалов и соответственно излучают разные цвета: синий, зеленый, красный, желтый и так далее. Двухцветные светодиоды чаще всего используют как индикаторы (обычно красный/зеленый цвет), трехцветные светодиоды чаще всего используют для подсветки дисплеев и постройки светодиодных экранов так как данные светодиоды могут отображать три базовых цвета (синий/зеленый/красный), при смешивании которых можно получить всю палитру цветов, необходимых для отображения фото и видеоматериалов с достаточным качеством. Четырехцветные светодиоды достаточно редкие и содержат кристаллы для отображения, как видно из названия, четырех цветов (синий/зеленый/красный/желтый) и применяются в основном для создания белого света с высокими качественными характеристиками CRI (Color rendering index).

  • Светодиоды повышенной мощности

Для повышения яркости (количества света) светодиода иногда в корпус одного светодиода устанавливают несколько светоизлучающих кристаллов одного цвета (обычно ставят четыре кристалла), чем кратно увеличивают яркость светодиода. Это можно сравнить с четырехъядерными процессорами =).

Яркость. Из-за большого спектра применения светодиодов, производители выпускают светодиоды с различной яркостью: от не очень ярких для индикаторных целей до суперякрих, в основном для подсветки чего-то. На показатель яркости также влияет диаграмма направленности светодиода, например светодиод одной мощности с углом излучения в 20 градусов кажется более ярким, чем светодиод такой же мощности но с более широким углом излучения, например 140 градусов.

Мощность. Для разных целей производятся светодиоды различных мощностей: от сотых долей ватта до серьезных 5 и более ватт на одном кристалле. Типичные моддерские, так называемые «ультраяркие», светодиоды имеют мощность примерно в 60 мВт (примерно 1/16 Вт), и если их использовать в подсветке корпуса среднего размера то их может понадобиться примерно от 15 до 25 штук. Среднестатистический четырехъкристальный суперяркий светодиод имеет мощность примерно в 240 мВт (1/4 Вт) и таких светодиодов для подсветки корпуса среднего размера нужно примерно от 4 до 8 штук, в зависимости от прочих особенностей. К классу супермощных светодиодов относятся светодиоды с мощностью от одного ватта, что на первый взгляд вроде бы и не много, однако это только на первый взгляд – такие светодиоды в среднем в 15-20 раз ярче, чем самые распространенные светодиоды! Одним или двумя такими светодиодами можно подсветить весь корпус!

Цвет. В зависимости от полупроводника, на основе которого выполнен светодиод, так же отличается цвет, излучаемый светодиодом . В продаже чаще всего можно встретить светодиоды таких цветов: красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, фиолетовый, ультрафиолетовый. Светодиоды всех цветов находят свое применение в моддинге, причем как для индикаторных целей, так и для подсветки. Существуют также светодиоды, работающие в инфракрасном диапазоне, но поскольку их излучение не видно невооруженному глазу – их применение ограничено пультами ДУ и видеокамерами ночного видения.

Особого внимания заслуживают синие, фиолетовые и ультрафиолетовые светодиоды – все они вызывают люминесценцию (флюоресценцию) некоторых красителей, но в разной степени. Синие светодиоды вызывают не очень яркую люминесценцию, а также немного искажают ее цвет задевая своим синим излучением. Фиолетовые светодиоды напротив – выглядят тусклыми, но вызывают сильную люминесценцию, обычно их продают под видом ультрафиолетовых светодиодов, но это не так. Ультрафиолетовые светодиоды довольно-таки редко встречаются в продаже, а те что встречаются обычно являются ультрафиолетовыми светодиодами длинноволнового диапазона ультрафиолета, так называемого УФ-А (UV-A) – самого безопасного, внешне эти светодиоды выглядят очень тусклыми из-за низкой чувствительности человеческого глаза к диапазону мение 400 нм, но эти светодиоды вызывают еще более сильную люминесценцию, чем фиолетовые – это связано с большей энергией этого диапазона излучения.

вечение светодиодов с прозрачным корпусом

Типичные характеристики светодиодов

Две главных характеристики светодиодов это напряжение и сила тока. Обычно светодиоды рассчитаны на силу тока в 20 мА, но бывают и исключения, например четырехъкристальные светодиоды обычно рассчитаны на 80 мА , так как в одном корпусе светодиода содержаться четыре полупроводниковых кристалла, каждый из которых потребляет 20 мА, в свою очередь одноватные светодиоды обычно потребляют 300-400 мА. Рабочее напряжение светодиода зависит от полупроводникового материала, из которого он сделан, соответственно есть зависимость между цветом свечения светодиода и его рабочим напряжением.

При использовании светодиодов, лучше уточнить сколько светодиоду необходимо вольт у продавца или изготовителя, но когда эта информация не доступна, можно воспользоваться следующей таблицей.

Таблица примерных напряжений светодиодов в зависимости от цвета

Цветовая характеристика Длинная волны Напряжение
Инфракрасные от 760 нм до 1.9 В
Красные 610 – 760 нм от 1.6 до 2.03 В
Оранжевые 590 – 610 нм от 2.03 до 2.1 В
Желтые 570 – 590 нм от 2.1 до 2.2 В
Зеленые 500 – 570 нм от 2.2 до 3.5 В
Синие 450 – 500 нм от 2.5 до 3.7 В
Фиолетовые 400 – 450 нм 2.8 до 4 В
Ультрафиолетовые до 400 нм от 3.1 до 4.4 В
Белые Широкий спектр от 3 до 3.7 В

Правила подключения и расчет светодиодов

Светодиод пропускает электрический ток только в одном направлении, а это значит что для того чтобы светодиод излучал свет, он должен быть правильно подключен. У светодиода два контакта: анод(плюс) и катод (минус). Обычно, длинный контакт у светодиода – это анод, но бывают и исключения так что лучше уточнить данный факт в технических характеристиках конкретного светодиода.

Светодиоды относятся к таком типу электронных компонентов которому, для долгой и стабильной работы, важно не только правильное напряжение, но и оптимальная сила тока – так что всегда, при подключении светодиода, нужно их подключать через соответствующий резистор. Иногда этим правилом пренебрегают, но результат чаще всего один – светодиод или сразу сгорает, или его ресурс очень значительно сокращается. В некоторые светодиоды резистор встроен «с завода» и их сразу можно подключать к источнику 12 или 5 вольт, но такие светодиоды в продаже встречаются довольно-таки редко и чаще всего к светодиоду необходимо подключать внешний резистор.

Стоит помнить, что резисторы так же отличаются своими характеристиками и, для подключения их к светодиодам, вам необходимо выбрать резистор правильного номинала. Для того чтобы рассчитать необходимый номинал резистора следует воспользоваться законом Ома – это один из самых важных физических законов, связанных с электричеством. Данный закон все учили в школе, но практически никто его не помнит =).

Закон Ома – это физический закон с помощью которого вы можете определить взаимозависимость напряжения (U), силы тока (I) и сопротивления (R). Суть эго проста: сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению между концами проводника, если при прохождении тока свойства проводника не меняются.

Э тот закон визуально отображается при помощи формулы: U= I*R
Когда вы знаете напряжение и сопротивления, с помощью этого закона можна найти силу тока по формуле: I = U/R
Когда вам известно напряжение и сила тока, можно найти сопротивление: R = U/I
Когда вам известна сила тока и сопротивление, можно вычислить напряжение: U = I*R

Теперь рассмотрим на примере. У вас есть светодиод с рабочим напряжением в 3 В и силой тока в 20 мА, вы его хотите подключить к источнику напряжения 5В из USB-разъема или БП, чтобы при этом он не сгорел. Значит у нас есть напряжение 5 В, но светодиоду нужно только 3 В, значит от 2 В нам необходимо избавиться (5В – 3В=2В). Чтобы избавится от лишних 2 В нам необходимо подобрать резистор с правильным сопротивлением, которое рассчитывается следующим образом: мы знаем напряжение от которого необходимо избавиться и знаем силу тока нужную светодиоду – воспользуемся формулой изложенной выше R = U/I. Соответственно 2В/0.02 А= 100 Ом. Значит вам необходим резистор на 100 Ом.

Иногда, в зависимости от характеристик светодиода, необходимый резистор получается с не стандартным номиналом, который нельзя найти в продаже, например 129 или 111.7 Ом =). В таком случае необходимо просто взять резистор немного большего сопротивления, чем рассчитанный – светодиод будет работать не на 100 процентов своей мощности, а примерно на 90-95 %. В таком режиме светодиод будет работать более надежно, а снижение яркости визуально не будет заметно.

Также можно рассчитать насколько мощный резистор вам нужен – для этого умножаем напряжение, которое будет задерживаться на резисторе, на силу тока, которая будет в цепи. В нашем случае это 2В х 0.02 А = 0.04 Вт. Значит вам подойдет резистор такой мощности или большей.

Светодиоды иногда подключают по несколько штук параллельно или последовательно, используя один резистор. Для правильного подключения следует помнить что при параллельном подключении суммируется сила тока, а при последовательном суммируется требуемое напряжение. Параллельно и последовательно можно подключать только одинаковые светодиоды с использование одного резистора, а если вы используете разные светодиоды с разными характеристиками, то лучше рассчитать каждому светодиоду свой резистор – так будет надежней. Светодиоды даже одной модели имеют небольшое расхождение в параметрах и, при подключении большого количества светодиодов параллельно или последовательно, это небольшое расхождение в параметра
Поделиться:

Ответ здесь

Вопросы и ответы обо всём на свете

Вопросы Стоит ли брать квартиру в новостройке в ипотеку?
Вопросы Предназначение программ для автоматизации бизнеса?
Вопросы Где выгоднее всего купить недорогой айфон?
Вопросы Сироп для кофе: как его используют?
Вопросы Когда были созданы валенки?
Вопросы Фуксия — цветок эльфов. Как вырастить в домашних условиях?
Вопросы Какое оборудование понадобится для создания вентиляционной системы?
Вопросы Какие краски используются сегодня при ремонте квартиры или дома?
  • HomeБез рубрики Что вы знаете о светодиодах?

Что вы знаете о светодиодах?

Как работают светодиоды? Их сравнение с другими технологиями освещения.

Поделиться «Что вы знаете о светодиодах?»

На самом деле, светодиодная технология освещения становиться всё популярнее и популярнее. Она всё стремительнее и стремительнее захватывает рынок светотехники. Да, сегодня распространенность этого направления достигает более 20 процентов.

Определенно, если светодиодное освещение становится все распространеннее, то на это есть свои объективные причины. И самая первая из них ndash; экономичность по сравнению с другими видами освещения. Это становиться очевидным в сравнении с обыкновенными лампами накаливания. Световая отдача светодиодов в 5 (!) раз больше чем светоотдача обычных ламп и равна 132 люменов на ватт. Более того, в процессе прогрева, в результате работы, потребление мощности светодиодов падает еще ниже ndash; на 30 процентов. И при этом они совсем не теряют яркости. Если сравнивать, например, с люминесцентными лампами, то они наоборот повышают потребление энергии в результате прогрева. «Кроме того, светодиоды и подольше поработают для вас. Срок службы светодиодных ламп выше чем срок службы ламп накаливания в более чем 60 раз! Впечатляюще, не так ли? Еще один заметный плюс ndash; их относительно малый размер. Благодаря этому их гораздо проще вписать в интерьер комнаты, или встроить для освещения в какой ни будь шкаф. С ними гораздо проще работать дизайнерам, их легче вписать в какие-то композиции.

А теперь, что касается основного ndash; здоровья. Светодиодное освещение и тут держит верх! «Прочные, надежные и абсолютно безопасные. Никаких газов внутри ламп нету, а соответственно и получить отравление парами ртути или чем-либо другим невозможно ни в быту, ни в процессе переработки. Опасного для здоровья излучения нету. Светодиод отличается очень небольшим инфракрасным и более опасным ультрафиолетовым излучением. «(И здесь обыкновенные лампы накаливания ему существенно уступают)

Итак, именно все перечисленные факторы стали залогом успеха этой технологии освещения, но есть у нее и недостатки. И первая из них ndash; цена на единицу мощности. В случае светодиодов она может быть в 100 раз выше, чем у обычных ламп накаливания. «Но все же, как правило эти деньги возвращаются за счет экономии и долговечности. Есть у них и еще один недостаток ndash; низкий предельный уровень температуры. Причиной этого есть как раз размеры светодиодных конструкций. Слишком много тепла выделяется в слишком малом объеме, таким образом провоцируя перегрев «светодиода. Поэтому использование этой технологии требует использование радиатора. Например, имея светодиодную конструкцию, мощностью в 10 ватт требуется радиатор, аналогичный тому, который используется в процессоре Pentium. Таким образом, повышается не только площадь места, где размещается конструкция, но и еще большей становиться и ее цена. Питается светодиод исключительно низковольтными источниками электричества, тем самым снижая надежность увеличив нагрузку на сеть.

Не смотря на выше перечисленные недостатки, сегодня светодиоды активно используются для освещения как улиц, так и домов. Они широко используются для подсветки рекламных щитов. Все чаще их используют для уличного освещения. В интерьере они обычно используются для освещения больших комнат и предметов интерьера.

Как же они работают ndash; эти светодиоды? Работают они на основе не хитрой полупроводниковой конструкции ndash; электронно-дырочный переход. Если сквозь него пропустить ток, то происходит рекомбинация электронов и дырок, что и сопровождается излучением.

И на конец немного о производителях. Лидером по производству светодиодов на данный момент является компания Siemens. Также, крупными производителями разных светодиодных конструкций являются Samsung и Philips.

Светоизлучающие диоды ( светодиоды ) представлют собой полупроводниковый источник света.» Светодиоды используются в качестве указателей поворота во многих автомобилях и спецтехнике, и все чаще используются» других видах освещения .Представленный в качестве практического электронного компонента в 1962 году,» светодиодами излучался низкочастотный» красный свет, однако современные версии способны» излучать все видимые, ультрафиолетовые и инфракрасные длины волн, с очень высокой яркостью. Когда светодиод находится в активном режиме» (включен),» электроны могут рекомбинировать» с электронных дырок в устройство, высвобождая энергию в виде фотонов . Этот эффект называется электролюминесценцией, а цвета излучения (свет,соответствующий энергии фотона) определяется энергетической щелью полупроводника. Светодиоды часто небольшие по площади (менее 1 мм 2 ), поэтому их» интегрированные оптические компоненты могут быть использованы для формирования диаграммы направленности. Светодиоды в настоящее время имеют ряд преимуществ над лампами накаливания: низкое потребление энергии , более продолжительный срок службы жизни , повышенную надежность, меньшие размеры и быстрое переключение. Индикаторы, достаточно мощные для освещения помещения, являются относительно дорогими и требуют более точного тока и» управления , в сравнении с компактными люминесцентными лампами. Светодиоды используются в разнообразных сферах, таких как авиационное освещение , автомобильная светотехника , реклама, общее освещение и светофоры . Светодиоды создали новый текст, видео дисплеев и датчиков, которые были разработаны, в то время как их высокие темпы переключения полезны также в области передовых технологий связи. Инфракрасные светодиоды используются в пультах дистанционного управления, в единицах многих коммерческих продуктов, включая телевизоры, DVD проигрыватели, и другие бытовые приборы.
Практическое использование. Первые коммерческие светодиоды широко используются в качестве замены ламп накаливания и неоновых ламп показатель, и в семи сегментных дисплеях , в дорогом оборудовании, таком как оборудование испытательной лаборатории и электроники, а потом в таких устройствах как телевизоры, радиоприемники, телефоны, калькуляторы, и даже часы. Эти красные светодиоды были достаточно яркими для использования только в качестве индикаторов, так как световой поток был недостаточен, чтобы осветить площадь. Показания в калькуляторах были настолько малы, что пластиковые линзы были построены за каждую цифру, чтобы сделать их читаемыми. Позже, другие цвета стали широко доступны, а также появилась техника и оборудование. Как светодиодные технологии материалов появились более продвинутые с» увеличенным световым потоком, сохраняя при этом эффективность и надежность на приемлемом уровне. Изобретение и развитие мощного белого света светодиодов привело к использованию их для освещения помещений, которые быстро заменили лампы накаливания и люминесцентные лампы. Большинство индикаторов были сделаны в очень распространенных моделях 5 мм T1 frac34; и 3 пакета мм T1, но с ростом мощности, оно становится все более необходимым, чтобы уменьшить количество избыточного тепла для поддержания надежности,» так более сложные пакеты были приспособлены для эффективного отвода тепла . Пакеты из самых современных мощных светодиодов имеют мало общего с ранними светодиодами. Светодиод состоит из полупроводникового материала , легированного примесями для создания р-п перехода . Как и в других диодах, ток легко из р-зоны, или анода , перемещается к n-зоне или катоду , а не в обратном направлении. Заряд-носителей, электроны и дырки» в соединении с электродами имеют различные напряжения. Когда электрон встречает дырку, он попадает в нижний энергетический уровень , и освобождает энергию в виде фотонов . Длина волны излучаемого света, и, следовательно, его цвет зависит от ширины запрещенной зоны энергии материалов, образующих р-п переход . В кремнии или германии диоды, электроны и дырки рекомбинируют с безызлучательной переход , который не производит оптическое излучение, потому что это материал с непрямой запрещенной зоной . Материалы, используемые для светодиодов имеют прямую запрещенную зону с энергиями, соответствующими ближнему инфракрасному, видимому и ближнему ультрафиолетовому лучу. Светодиодные развитие началось с инфракрасных и красных устройств, изготовленных из арсенид галлия . Достижения в области материаловедения позволили делать устройства с постоянно короткими волнами, излучающими свет различны цветов. Светодиоды, как правило, построены на п-подложке, с электродом прикрепленным к р-типу слоя, нанесенного на ее поверхность. P-типа подложки используются. Многие коммерческие светодиоды, особенно GaN / InGaN, также используют сапфир субстрата. Большинство материалов, используемых для светодиодов имеют очень высокие показатели преломления . Это означает, что много света будет отражаться обратно на материал. Таким образом, выделение света светодиодами является важным аспектом светодиодной продукции, с учетом многочисленных исследований и развития. Показатель преломления Полупроводники без покрытия, такие как кремний обладают очень высоким показателем преломления по отношению к открытому небу, который препятствует прохождению фотонов при острых углах к поверхности полупроводника. Это свойство влияет как на эффективность излучения светодиодов, а также на эффективность» поглощения света фотоэлектрических элементов . Показатель преломления кремния 4.24, в то время как воздух 1,0002926. В общем, плоские поверхности без покрытия светодиодных полупроводников будут излучать свет только перпендикулярно к поверхности полупроводника, и на несколько градусов в сторону, в форме конуса, который называется световой конус либо конус света, а максимальный угол падения называется критическим углом .При этом когда критический угол превышен, фотоны не проникают в полупроводник. Внутренних отражений можно избежать с помощью других кристаллических граней, если угол падения достаточно низок, а кристалл достаточно прозрачен, чтобы повторно не поглощать излучение фотонов. Но для простых квадратных светодиодов перпендикулярными поверхностями со всех сторон, они действуют как равные зеркала. В этом случае свет не может вырваться и теряется в виде тепла в кристалле. Запутанная поверхность полупроводника с угловыми гранями похожими на драгоценный камень или линзы Френеля можно увеличить световой поток, позволяющий свету выделяться перпендикулярно поверхности полупроводника и рассеиваться в стороны от точки излучения. Идеальной формой полупроводника с максимальным световым потоком является микросфера.» Все лучи света, исходящие из центра будут перпендикулярны по всей поверхности сферы, в результате чего не будет внутреннего отражения. Полусферический полупроводниковых также будет работать, а плоская задняя поверхность, будет выступать в качестве зеркала, чтобы отражать обратно рассеянные фотоны.
Преимущества
Эффективность: светодиоды излучают больше света на ватт, чем лампы накаливания . Их эффективность не зависит от формы и размера, в отличие от люминесцентных ламп и ламп накаливания.
Цвет: светодиоды могут излучать свет необходимого цвета без использования цветных фильтров, как нужно традиционным методам освещения. Это более эффективно, и они могут снизить первоначальные затраты.
«Размер: светодиоды могут быть очень маленькими (меньше 2 мм 2» ) и легкомонтируются на печатные платы.
On / Off время: светодиоды загораются очень быстро. Типичный красный индикатор достигнет максимальной яркости в» микросекунды .» Светодиоды, используемые в устройствах связи могут обладать ещё более быстрым временем отклика.
Велоспорт: светодиоды являются идеальными для использования, при условии частого включения-выключения на велосипеде, в отличие от люминесцентных ламп, которые требуют длительного времени до перезагрузки.Холодный свет: В отличие от большинства источников света, светодиоды излучают очень мало тепла в виде инфракрасного . Потери энергии рассеивается в виде тепла через основание светодиодов.
«Срок службы: светодиоды имеют относительно большой срок эксплуатации. В одном из докладов оценивает от 35.000 до 50.000 часов срока службы, хотя времени может быть больше.» Люминесцентные лампы обычно рассчитаны на 10000-15000 часов.
Ударопрочность: светодиоды, являются твердотельными компонентами, поэтому их трудно повредить внешними факторами, в отличие от люминесцентных и ламп накаливания, которые являются хрупкими.
«

Светодиод — это потомок обычной лампочки. Этот элемент делают из полупроводника. Для начала, что такое полупроводник? полупроводник — это вещество, которое взависимости от того, какие примеси в него были примешаны (интегрированы) имеет свойство проводить, или даже не проводить электрический ток.
Ну, например, если нужно изготовить на кристалле конденсатор, а как известно, раньше конденсаторы были, мягко сказать очень большие, так вот, если на кристалле нужно сделать конденсатор, то делают примерно так: один слой добавляют те примеси, которые будут проводить электрический ток, слой под ним, делают изолятором, и ещё более нижний слой делают опять проводником.
Таким образом получается какбы сэндвич из проводника, диэлектрика и опять проводника.
Вот таким вот образом научились делать интегральные схемы из катушек, конденсаторов и других вещей, которые ранее изготовляли в очень больших и громоздких корпусах из металла и пластика.
В качестве примесей в будущие схемы вводят такие элементы, как бор, водород и другие.
К классу полупроводников относятся такие элементы, как селен, кремний, германий галий и их сплавы.
Для приготовления светодиодов, да и других электронных приборов современности чаще всего используют кремний, так как кремний более всего доступен, и, следовательно дешевле обходится. Такие, как германий галий и селен, это очень дорогие элементы, так как редки в природе земли, и их более тяжелее добывать, чем кремний.
Так вот, для изготовления светодиводов кремний проходит очень сложные процедуры очистки. Его очищают так, чтобы он был как можно чище, доводят почти до стапроцентной чистоты. После этого пластины из кремния проходят обработку, в него внедряются элементы, которые позволяют при включении светодиода светиться, что-то напоминает лампочку, но в отличии от лампочки светодиод не греется, или греется, но очень слабо. На одной пластине может быть несколько десятков светодиодов. После интеграции нужных примесей в нужном количестве, пластины нарезают соответственно нужным размерам кристаллики. Всё это делают В условиях, где не должно проникать воздуха, ибо кислород воздуха может испортить схемы, ибо кремний элемент амфотерный, имеет свойства металла и неметалла, и может на воздухе окислиться. тогда вся микросхема будет безнадёжно испорчена.
так вот, эти пластины нарезают на нужные по размерам куски. Испорченые идут на переплавку и на новое изготовление. К готовым кристалам припаивают очень тонкие нити, которые позолачиваются для того, чтобы меньше окисляться на воздухе. Не знаю, может это и правда, но сами нити, говорят, делают из стопроцентного золота, а контакты, которые к ним припаиваются уже позолоченые.
Для того, чтобы поделка не портилась, её заливают пластиком, или другими материалами. Потом это всё ставится на плату, и можно использовать для освещения, или индикации, вопрос в том, для чего нужен светодиод.
Для того, чтобы светодиод светился разными цветами, при изготовлении добавляют специалные примеси, которые при свете окрашивают этот свет в определённые цвета.
Эффективность светодиодов в том, что они очень экономят электроэнергию, если их использовать в качестве лампочек, но невыгодны в цене, ибо слишком дорого стоят.
может в будущем они станут дешевее, и окончательно заменят лампочки накаливания.
О схеме производства светодиодов я рассказал в общем, на самом деле технология эта намного сложнее.

Похожие вопросы

Добавить комментарий Отменить ответ

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.

Каждый электрик должен знать:  Мачтовые трансформаторные подстанции особенности устройства и монтажа
Добавить комментарий