1. Що таке світлодіод?
2. структура світлодіода
3. Пристрій принцип роботи лід лампи
4. Лід драйвер для світлодіодних світильників: принцип роботи

У статті висвітлюється питання конструкції і принципів дії світлодіодів. Окрема увага приділяється зібраним на їх базі лампам, світильників і механізму включення їх в електромережу.

Потреба в проектуванні і монтажі внутрішніх і зовнішніх систем освітлення росте з кожним роком. Використовувати для вирішення таких завдань старі, перевірені часом лампи розжарювання недоцільно: вони недовговічні і мають занадто велике споживання електрики при малій світловіддачі. Їх переграють так звані енергозберігаючі лампочки, але і тут є істотний мінус - використання в конструкції токсичних матеріалів, в першу чергу, ртуті. Знайти для себе розумну альтернативу можна, вивчивши, як працює світлодіодний світильник. Про це і піде мова в статті.

Що таке світлодіод?

Десь в 1907 році відомий у той час винахідник і експериментатор англієць Генрі Раунд вперше виявив явище, яке згодом назвав Електролюмінесценція. Вивчаючи особливості поширення електричного струму в різних матеріалах. Як дослідної системи була використана пара «метал-карборунд». При подачі напруги з боку останнього спостерігалося світіння.

Поняття напівпровідників в той час ще не існувало. Але вже тоді вчені напевно розуміли, що була відкрита потенційно перспективна технологія . Справа в тому, що в звичайній лампочці світіння генерується за рахунок розігріву вольфрамової нитки. Тобто, не сам електричний струм, а температура понад 2500 К стає причиною. У вищезгаданому досвіді світло також виділяється при подачі на контакти струму, але температура є не умовою, а наслідком процесу. Електричне поле збуджує атоми, викликаючи їх рекомбінацію, світлове і теплове випромінювання.

Тим часом, якщо докладніше вивчити питання напівпровідників, то виявиться, що далеко не кожен з них здатний працювати так, як працює світлодіод. Прикладом є гомогенний pn-перехід, в якому ширина забороненої зони часто не відповідає необхідному енергетичного потенціалу. Крім того, сам кристал має дефекти, кількість яких не дозволяє провести рекомбінацію ідеально.

Гетерогенна структура кристала, яку вдається отримати, використовуючи епітаксійних технологію. Якщо простіше, то все зводиться до його лабораторному вирощування. Для цього використовується спеціальна сапфірове підкладка, яку поміщають в камеру. Туди ж подається газова суміш, яка містить необхідні компоненти. при створених умовах вони поступово осідають на підкладці, формуючи багатошарову структуру. Точність «вирощування» контролюється аж до атомного шару. Крім активних шарів на цьому етапі створюються контактні виходи - для анода і катода.

структура світлодіода

Цей мініатюрний кристал є основним елементом світлодіода, в який також входять:

• Основа / підкладка. Елемент конструкції, на якому безпосередньо монтується кристал. Виготовляється з міді або алюмінію - матеріалів з високим коефіцієнтом теплопровідності (ефективність тепловідведення є основою нормальної роботи напівпровідника);
• Корпус. Вузол, в якому збираються всі елементи світлодіода. Забезпечує габаритні і монтажні розміри приладу;
• Струмопровідна група. Комбінація катода і анода, які з одного боку з'єднуються відповідними виходами на кристалі, а з іншого - утворюють контактні ніжки для інтеграції приладу в електросхему ;
• Лінза. Елемент конструкції, який забезпечує спрямоване поширення пучка світла;
• Люмінофор. В'язкий склад, яким покривається зверху кристал. У більшості випадків має жовтий колір. Він захищає чіп від контакту з навколишнім середовищем, але основна його роль - забезпечення необхідного кольору і яскравості випромінювання.

Останній компонент використовується в так званих білих світлодіодах. Справа в тому, що власне випромінювання матеріалу, з якого виготовляється кристал, має синій, зелений, жовтий або інший колір, але не білий. При проходженні через люмінофор, в останньому також генеруються світлові хвилі, які в комбінації дають потрібний колір.

Пристрій принцип роботи лід лампи

Тепер перейдемо до наступної стадії розвитку технології - укрупнення окремих напівпровідникових приладів в макроструктуру. Відбувається це шляхом інтеграції окремих світлодіодів на підготовлену друковану плату з контактною розводкою. Плата, незалежно від форми, виготовляється з матеріалів з хорошою теплопровідністю, наприклад, того ж алюмінію. Нагадаємо, що тепло, яке виділяється при рекомбінації дірок / електронів, потрібно максимально відводити, оскільки, перегрів негативно позначається на характеристиках приладу і його довговічності.

Цікаво! Розміщення і напайку світлодіодів на плату відбувається в спеціальному роботизованому комплексі з піччю. Таким чином, досягається висока точність, швидкість монтажу і точковий нагрів контактних зон, що дозволяє виключити термічне пошкодження елементів.

Підключивши збірку до ланцюга харчування, можна створити лампу або світильник . І той, і інший варіант освітлювального приладу являє собою комбінацію плат зі світлодіодами. У першому випадку вступним елементом є стандартний цоколь, а в другому - провід з вилкою для включення безпосередньо в розетку. Таке рішення дозволяє використовувати їх в якості змінних джерел освітлення в звичайних світильниках з самого початку встановленими лампами розжарювання. Загальним, для приладів є наявність монтажного тепловідводної корпусу і насадки - розсіювача.

Лід драйвер для світлодіодних світильників: принцип роботи

розглядаючи пристрій і особливості функціонування освітлювальних приладів такого типу, не можна обійти стороною питання їхнього харчування. Справа в тому, що світлодіод і зібраний на його базі прилад є низьковольтним обладнанням. Щоб адаптувати його до параметрів роботи стандартної мережі, потрібно використовувати спеціальний вступної елемент - драйвер. Не варто плутати його з звичайним блоком живлення, який обмежує напруга: в разі світлодіодів контролювати доводиться, як раз, струм. Наприклад, якщо на інформаційній табличці драйвера зазначено «300 мА / 3 Вт», то контрольоване напруга дорівнюватиме 10 В. Тобто, блок може контролювати систему з будь-якої кількості світлодіодів, сумарний струм і напруга яких не перевищують цих значень: вище цих параметрів на контакти вступить.

Робота на знижених токах є одним з механізмів продовження терміну служби світлодіодних світильників. Якщо керуватися ним при виборі конкретного пристрою, то потрібно робити ставку на менш потужне. Наприклад, до ламп або світильників з паспортними струмом в 350 мА, рекомендується купувати драйвери, розраховані на 300-330 мА.

Є також окрема група драйверів, принцип роботи яких базується на підключенні конкретного числа світлодіодів. В цьому випадку доведеться враховувати не тільки струмові, але і компонувальні характеристики.