LED nasıl çalışır: nasıl çalışır

İngilizce'den çevrilen kısaltma LED'i kelimenin tam anlamıyla "ışık yayan diyot" anlamına gelir. Elektrik akımını ışık radyasyonuna dönüştüren bir yarı iletken cihazdır. Bu basit bir cihaz olup tasarımı, aydınlatma için olağan ürünlerden (akkor lambalardan, deşarj lambalarından, floresan lambalarından vs.) tamamen farklıdır.

LED nasıl çalışır herkes için ilginç olacak. Bu cihazın başlangıçta güvenilmez kırılgan yapı elemanları ve cam ampulleri yoktur (diğer lambaların aksine). Diodların maliyeti o kadar küçük ki, güç kaynağı olarak kullanılan pillerden pek farklı değil. Bu tür ürünlerin popülaritesi, tasarımları da dahil olmak üzere bir dizi faktörle açıklanmaktadır.

Olay tarihi

LED'lerin neden çalıştığı sorusunu göz önüne alırsak, oluşum tarihini incelemeliyiz. 1962'de bilim adamı N. Holonyak tarafından böyle bir cihaz ilk kez kuruldu. Bu, tek renkli kırmızı ışık diyotdu. Bir takım eksiklikleri vardı, ancak teknolojinin kendisi de umut verici olarak kabul edildi.

Kırmızı diyar oluşturulduktan on yıl sonra yeşil ve sarı çeşitler ortaya çıktı. Birçok elektronik cihazda göstergeler olarak kullanıldılar. Bilimsel gelişmelere bağlı olarak diyotların ışık akısının yoğunluğu sürekli olarak artmıştır. 90'lı yıllarda, 1 lümenli akış verimliliğine sahip bir aydınlatıcı yaratılmıştır.

1993 yılında S. Nakamura, yüksek parlaklık ile karakterize edilen ilk mavi diyodu yarattı. Bu andan itibaren, herhangi bir renk tayfı (beyaz dahil) yaratmak mümkün oldu. Teknoloji acımasızca gelişiyor.

Bir mavi ve ultraviyole tipi diyotlar birleştirildiğinde, bir beyaz fosfor aydınlatıcısı elde edilir. Akkor lambaları yavaş yavaş yerinden oynamaya başladılar. 2005 yılına kadar diyotlar, 100 lm'ye kadar ve daha da yüksek bir ışık akısına sahip olarak üretildi. Çelik, farklı tonlarda (sıcak, soğuk) beyaz aydınlatma üretmeye başladı.

LED cihazı

Nokta ışık yayan diyotun nasıl çalıştığını anlamak için, cihazını ayrıntılı olarak düşünmek gerekir. Optoelektronik Endüstrisi ve Enerji Departmanı Geliştirme Derneği'nin temsilcilerine göre bu aydınlatma cihazı, geleneksel evlerde, ofislerde ve kurumlarda yakında en popüler aydınlatma kaynağı haline gelecektir.

LED, bir yarı iletken kristal üzerine kurulmuştur. Sadece bir yönde elektrik akımı iletir. Kristal özel bir alt tabakada bulunur. Akımı yönetmez. Vücut kristali dış etkenlerden korur. Bir optik sistemin yanı sıra kontak şeklinde çıktılar da vardır.

Cihazın çalışma süresini artırmak için, plastik lens ile kristal arasındaki boşluk şeffaf bir silikon bileşenle doldurulmuştur. Fazla ısıyı gidermek için bir alüminyum tabanı kullanılır. Bu modern bir diyodun olağan cihazıdır. Çalışırken, nispeten az miktarda ısı açığa çıkarır . Bu ayrıca cihazın bir avantajıdır.

Çalışma prensibi

LED'in nasıl çalıştığını göz önüne alarak, bu tür cihazların çalışma prensibini anlamak gerekir. Sunulan tipteki cihaz bir elektron-delik geçişine sahiptir. Bunun nedeni, aydınlatıcının bileşenlerinin iletkenliğinin farklı ilkesine bağlı olmasıdır. Bir yarıiletken fazla elektrona sahiptir ve diğeri fazla deliklere sahiptir.

Doping işleminin yardımı ile, delikli malzeme negatif yük taşıyıcılarla zenginleştirilmiştir. Yarı iletkenlerin zıt şarjlarla zenginleştirilmiş olduğu yerde bir akım uygulanırsa, doğrudan yer değiştirme elde edilir. Bu iki maddenin geçişi sayesinde elektrik enerjisi verilecek.

Bu durumda, diyot gövdesinde, farklı elektrik statüsüne sahip bir yük taşıyıcı birleşimi vardır. Delikler ve elektronlar çarpıştığında belli miktarda enerji salınır. Bu ışık akısının kuantumudur. Buna bir foton denir.

LED Renk

Diodlar oluştururken çeşitli yarıiletken malzemeler kullanılır. Bu, sunulan cihazın çalışması sırasında yayılan rengi belirler. Farklı malzemeler uzaya farklı uzunluklarda dalgalar gönderebilir. Bu, insan gözünün bu veya görünür spektrumun rengini görmesini sağlar.

LED'in nasıl çalıştığını sorgulayan bir kişi, yarı iletkenlerin malzemelerini düşünmelidir. Daha önce, bu amaçlar için galyum fosfit, üçlü GaAsP, AlGaAs bileşikleri kullanıldı. Aynı zamanda cihaz, alana kırmızı, sarı-yeşil ışık akışı da gönderebilir .

Sunulan teknoloji şimdi sadece gösterge aygıtları için kullanılmaktadır. Bu tür ürünler için günümüzde alüminyum indiyum-galyum (AllnGaP) ve indiyum-nitrür galyum (InGaN) kullanılmaktadır. Oldukça yüksek düzeyde geçen akım, yüksek nem ve ısıtma dayanırlar. Farklı LED türleri kombinasyonu mümkündür.

Renklerin harmanlanması

Modern diyot bantları farklı tonlarda ışık üretebilir. Bir cihaz monoton bir renk üretebilir. Çok-kristal bir cihaz oluştururken, çok sayıda farklı renk tonları elde etmek mümkündür. Bir TV veya bilgisayar monitörü gibi diyot, RGB modelini kullanarak herhangi bir renk oluşturabilir (kırmızı, yeşil, mavi anlamına gelir).

Bu, RGB LED'lerin nasıl çalıştığını anlamanıza izin veren basit bir ilkedir. Bu teknoloji ile beyaz ışıklandırma oluşturabilirsiniz. Bunu yapmak için, üç renk de eşit oranlarda karıştırılır.

Bununla birlikte, sunulan teknoloji ek olarak, bir kısa dalga radyasyon diyodu (ultraviyole, mavi) sarı bir fosforlu kaplama ile birbirine bağlandığında beyaz bir ışıma elde etmek mümkündür. Sarı ve mavi fotonların kombinasyonu ile sonuç beyaz bir ışıktır.

üretim

Işık yayan diyotların kaç volt çalıştığını anlamak için, bu cihazların üretimini dikkate almak gerekir. Her şeyden önce şunu unutmamak gerekir ki, RGB matris tipi aygıtların luminescent'lardan daha pahalı olması gerekir. Ve ikincisi, yüksek kaliteli aydınlatma elde etmeye izin verir.

Fosforların dezavantajı, akışın farklı bir renginin (sıcaklığı) yanı sıra daha düşük bir ışık çıkışıdır. Bu cihaz LED'ten daha hızlı yaşlanır. Bu nedenle, her iki çalışma prensibinin aydınlatma cihazları satışa sunulmuştur. Göstergeler oluşturmak için, 2-4 V'luk sabit gerilim tüketimi (50 mA'lık bir akımda) olan diyotlar üretilir.

Yüksek dereceli aydınlatma oluşturmak için aynı voltaj tüketimine sahip cihazlar gerekir, ancak daha yüksek bir akım seviyesi 1 A'ya kadar çıkabilir. Tek bir modülde bir diyot seri bağlandığında, toplam voltaj 12 veya 24 V'ye ulaşacaktır.

Parlaklığın yükseltilmesi

Işık yayan diyotların hangi voltajda çalıştıkları sorusu göz önüne alındığında, sunulan cihazların parlaklığını arttırmakla ilgili söylenmelidir. Bu cihazların gücü 60 mW'a ulaşıyor. Bu tür diyotlar orta büyüklükte bir gövde içerisine yerleştirilirse, hafif elemanların 15-20 adede ayarlanması gerekir.

Lüminesans parlaklığının arttığı diyotlar, 240 watt'a kadar bir gücü taşıyor olabilir. Normal arka aydınlatmayı sağlamak için, benzer unsurların 4-8 parça olması gerekir. Satışlarda tesisin, dış mekan reklamcılığının, vitrin kutularını vb. Tamamen aydınlatabilen cihazlar var. Bazı bantlar orta veya düşük yoğunluklu aydınlatma için oluşturuldu.

Sunulan ekipmanı bağlamak için uygun güç kontrol üniteleri kullanılır. Renkli bantlar için, yalnızca aydınlatmanın yoğunluğunu değil aynı zamanda cihazın tonlarını ve çalışma modlarını kontrol eden denetleyicileri kullanmak da mümkündür.

Işıma kontrolü

Sunulan ekipman için çok sayıda seçenek var. Sabit bir ağa beslenen, piller üzerinde çalışan LED'ler (örneğin el fenerleri gibi) vardır. Hem iç hem de dış işlerde kullanılırlar. Uygulama koşullarına bağlı olarak, uygun diyot koruma sınıfı seçilir.

Parlamanın parlaklığını ayarlamak için, besleme voltajı düşürülmez. Parlaklık genişlik modülasyonu (PWM), parlaklık yoğunluğunu azaltmak için kullanılır. Bu durumda kontrol ünitesi satın alınır.

Sunulan metot, darbe modülasyonlu bir akımla bir diyot tedarik edilmesini içerir. Sinyal frekansı binlerce hektara ulaşıyor. Bakliyat genişliği ve duraklamalar aralığı değişebilir. Cihazın parlaklığını kontrol edebilirsiniz. Bu durumda diyot dışarı çıkmaz.

dayanıklılık

Diyotlar dayanıklı cihazlar olarak kabul edilir. Bu onların tasarımlarından kaynaklanmaktadır. Bununla birlikte, lamba üzerindeki LED'ler çalışmazsa, bunların çalışmasının dolması mümkündür. Bu, parlaklığın doygunluğu ve renk değişikliği ile belirlenebilir.

Ayrıca uzmanlar, düşük güçlü cihazların ömrünün çok daha uzun olduğunu belirtiyor. Ancak en parlak şeritler veya lambalarda bile diyotların 20-50 bin saat çalışması garanti edilir. Kırılgan yapısal unsurları olmadığından, mekanik etkilerin bu çakmaklara zarar vermemesi daha muhtemeldir.

LED'in nasıl çalıştığını inceledikten sonra, cihazın tasarımının ilkesini ve performans özelliklerini anlayabilirsiniz. Bu ekipman gelecek neslin aydınlatıcısı olarak düşünülür.