מהו LED - תיאור מפורט של המאפיינים והסוגים

נוריות LED נמצאות בכל מקום: בבתים, במכוניות, בטלפונים. בעזרתם מסופקת תאורה בהירה של מסכי גאדג'טים, מקורות תאורה חסכוניים מיוצרים. עכשיו הם מקורות חיוניים של אור. שקול את המכשיר ואת המאפיינים הטכניים של הסוגים העיקריים של נוריות.

מה זה לד

LED (מה-Light Emitting Diode האנגלית, או LED) הוא מקור חשמלי במצב מוצק של אור מלאכותי העשוי מחומרים מוליכים למחצה p ו-n. באמצעות מספר טכנולוגיות - שיקוע באמצעות מסכות, תחריט, שיקוע אפיטקסיאלי וכו', מתקבל צומת p-n.

בחומר מוליכים למחצה מסוג p, נושאי זרם הם "חורים" - אטומים של גביש מוליכים למחצה, שבהם, על ידי סימום במתכות מיוחדות, הם יוצרים מחסור באלקטרונים. בחומרים n, הנשאים הם אלקטרונים עודפים בגביש.

ה"חור" כמעט ללא תנועה. יש לו מטען חיובי השווה למטען של אלקטרון. האלקטרון, "קופץ" מהמסלול החיצוני של אטום אחד למסלול החיצוני של השכן, מזיז את ה"חור" בכיוון ההפוך.

עקרון הפעולה או מה שזוהר ב-LED

על ידי חיבור מתח קבוע בסדר גודל ובקוטביות מסוימת לצומת p-n, הם גורמים לזרם חשמלי בצומת בצורה של זרימה נגדית של נושאי מטען חשמלי - "חורים" - "חלקיקים" חיוביים ואלקטרונים - שליליים. כאשר הזרמים הללו נפגשים בצומת p-n, הם מתחברים מחדש או מתמזגים. אלקטרון חופשי עם אנרגיה מוגברת נכנס ל"חור", והוא נעלם.

ערכת ה-LED.

מימין נמצא החלק ה-n-למחצה של הגביש, "מועשר" באלקטרונים חופשיים, משמאל חלק המוליך למחצה p עם "חלקיקים" חיוביים - "חורים".

אנרגיה משתחררת בצורה של קוונטות אור. הם נפלטים, כלומר. הנפלט מקצה הגביש. שטף הקוונטות פוגע ברפלקטור. המשטח המלוטש שלו מחזיר אור בכיוון הנכון. תצורת משטח מיוחדת יוצרת את הדפוס הכיווני הנדרש של שטף האור.

תכנית להשגת אור בצומת p-n.

המתח להנעת המעבר מופעל "+" - על האנודה של הדיודה, ו"-" - על הקתודה.

לְעַצֵב

המכשיר של ה-LED בחתך אנכי.

המצע מסיר החום מתואר בלילך. טרפז אפור - קטעים של רפלקטור מחזיר אור בתצורה טבעתית עשוי אלומיניום.במרכז הכחול נמצא גביש LED שבב עם חוטי זהב או כסף מחוברים המולחמים למסופי האנודה והקתודה.

סוגי לדים

נוריות הם מכשירים "צעירים" למדי. הסיווג הסופי שלהם עדיין לא התפתח. לכן, יצרנים ידועים רבים משתמשים במערכות חלוקה משלהם.

לפי אחד מהם, הנוריות מקובצות לפי ייעודן באופן הבא:

1. אינדיקטור.
2. תְאוּרָה.

האינדיקטורים בקבוצה שלהם מחולקים לסוגים הבאים.

דיודות DIP

הקיצור נגזר מ-Dual In-line Package או "מיקום כפול בשורה". בדרך כלל המקרים הם צילינדרים, אבל יש גם מקבילים. בקצה התחתון יש מובילים ציריים תיל מקבילים לציר הסימטריה הראשי של הגוף. הפלט של הקתודה קצר יותר מהאנודה.

מבט על נורית ה-DIP מעל ה-PCB, הלחמה לתוך החורים המתכתיים נראית לעין.

החלוקה לסוגים - לפי קוטר המארז והעדשה בקצה העליון. קוטר מ 2-3 עד 20 מ"מ ויותר. צבע זוהר - כל, כמה גוונים של לבן.

אחד הסוגים - מהבהבים ב-2 צבעים, בעל 3 יציאות.

כובע קש

התרגום המילולי הוא כובע קש או בריל. חל על נוריות LED – הגוף הוא כמו כובע עם חלק עליון מעוגל.

גרסה של LED DIP הנקראת Straw Hat או Straw Hat.

נראים מובילים באורכים שונים, הקצר הוא הקתודה. מגבילי גובה התקנה נראים גם הם. מתחת לעדשה יש גביש עם זרחן צהוב.

Super Flux Piranha

תרגום ישיר - superflow. פיראנה - תרגום לרוסית - פיראנה. השם של ה-LED נבע מהמוזרויות של מובילי המתכת בצורה של רצועות צרות. כדי לפשט את ההתקנה בחורי המעגל המודפס, הפינות נחתכו בקצות הפינים במהלך ההטבעה. כך התבררו ה"שיניים" החדות של דג טורף.

על הפלט מוטבעות "כתפיים" - מגבילים הקובעים את גובה המארז מעל הלוח. אז המארז נפתח לקירור אוויר מלמטה. גבישים לקירור פסיבי הונחו על הקצוות העליונים של הלידים.

על ידי הנחת 2 או 3 שבבים במארז, הם הגבירו את זרימת האור. והדיודה נפלה לקבוצת הסופר-בהירים.

לד מסוג "פיראנה" במארז שקוף.

אפשר לראות קריסטל "מכוסה" בעדשה ומעצבי מובילים מצומצמים של גובה ההתקנה.

smd

קיצור של Surface Mounted Device, מתורגם מאנגלית - מכשיר המותקן על פני השטח. הם נראים כמו מארזים מלבניים עשויים פלסטיק או קרמיקה. מסקנות - מלמטה ומצד המארז בצורת רפידות.

לרוב - תאורה, אבל בהספק נמוך הם יכולים גם להיות אינדיקטור. הספקים מ-mW (מיליוואט) ל-W. זוהר הוא כל צבע או גוון של אור לבן.

קרא גם: מאפיינים של נוריות SMD

OLED

בנוסף לנורות LED במצב מוצק המבוססות על מתכות מוליכות למחצה - סיליקון, גרמניום, גליום ארסניד וכו', ישנה קבוצה של נוריות LED על סרטים של תרכובות אורגניות. הם נקראים נוריות אורגניות או OLED - אורגני פולטת דיודה.

הם גם, כמו דיודות מוליכים למחצה, פולטות אור, אבל לא עם מבנה מוצק, אלא עם סרטים דקים. בעוד שהאפליקציה העיקרית נמצאת בפיתוח צגים בצבע יחיד. החסרונות הקיימים של סרטי OLED צבעוניים הם זמני הפעולה השונים של סרטים בצבעי זוהר שונים. לכל הפחות מדובר על 12-15 אלף שעות.

לאחר שיפור, נורות לד כאלה ישמשו באופן נרחב בטלפונים סלולריים, נווטי GPS של מכוניות ואוניות, במראות לילה ומכשירים לציד וירי לילי וכו'.

סקירת וידאו: השוואה של QLED, OLED ו-LCD (IPS).

נִימָה

בשנים 2012-2013הופיעו נוריות נוריות יוצאות דופן, שאותן כינו נימה. למעשה מדובר במטריצות COB בצורת גלילים ארוכים בקוטר של 2-3 ואורך של 15-30 מ"מ. 28-30 גבישים כחולים משובצים בכמה אדומים מודבקים על גליל זכוכית או ספיר. הם מחוברים בשרשראות סדרות, ולאחר בדיקת יכולת השירות, הם מתמלאים בזרחן צהוב.

טכנולוגיה זו לייצור מודולי נימה נקראת Chip-On-Glass או COG.

מטריצות COG מוכנות מונחות על אביזרי מנורות ליבון קונבנציונליות, מותקנות בבסיס ומניחות בבקבוק זכוכית או פלסטיק. כדי לקרר את הנוריות, הבקבוקון מלא בהליום.

כוח מנורה - מ 2-3 עד 10-12 וואט. שטף האור מתאים ליעילות האור של נוריות LED קונבנציונליות של 80-100 lm/W.

התוצאה היא מנורת ליבון LED. המנורה מכונה לעתים קרובות באופן שגוי מנורת ליבון LED.

המונח retrofit מגיע מהאנגלית. שיפוץ מחדש - מודרניזציה או שינוי. מדובר במקורות אור חדשים בבתים בעלי ממדים מסורתיים.

מנורת LED נימה בנורה "כדור".

מנורת נימה בעלת הספק גבוה בנורה מוארכת.

הנתונים לעיל שונים בהספק וביצרנים מנורות לד נימה. בבקבוק זכוכית עם בסיס E27, מודולי נימה COL מקובעים לאביזרי נימה.

סוג של כוכב PCB

הקיצור של נוריות מסוג זה נגזר מהביטוי האנגלי Printed Circuit Board. התרגום שלו הוא מעגל מודפס.

לוח דיודות מסוג PCB Star.

לוח דיודות מסוג PCB Star. היצרן הוא חברת CREE האמריקאית, דגם דיודות XML. המלבן הצהוב הוא מטריצת COB של דיודת הכוח.

הלוח עשוי ממתכת המוליכה היטב חום, כמו אלומיניום. תצורת הלוח היא כוכב 6 קרניים.מערך ה-COB LED מותקן במפעל במרכז לוח הכוכבים. הלוח צבוע בשחור כדי לשפר את פיזור החום הפסיבי שיוצר מכשיר פולט אור עובד חזק.

נוריות עוצמתיות מסוג PCB Star.

6 "כוכבים" משמאל - דיודות בעלות עוצמה שונה וגוונים של אור לבן. השניים התחתונים הם אלמנטים חזקים יותר עם עיגולים גדולים של זרחן צהוב. מימין עמודה של 4 חלקים. - דיודות להרכבה מישורית על פני רפידות על לוח מעגלים מודפס.

ציור ממדים של לד מישורי חזק על לוח כוכבים.

ציור ממדים של לד מישורי חזק על לוח כוכבים. גובה המבנה הוא 6.6 מ"מ, קוטר גוף הדיודה עם מובילים מישוריים הוא 8 מ"מ, גודל לוח הכוכב הוא 22 מ"מ.

LED COB מטריקס

אם מודבקים כמה עשרות גבישי מוליכים למחצה כחולים בדבק דיאלקטרי על מצע מוליך חום העשוי מקריסטל ספיר או סיליקון מלאכותי, המחוברים על ידי מוליכים לקבוצות מקבילות לסדרה וממולאים לזרחן צהוב מלמעלה, נקבל מודול LED. זה מטריצת COB. הקיצור נגזר מהביטוי האנגלי Chip-On-Board. זה מתורגם כ"גבישים על הלוח".

מטריצת COB עגולה LED מלאה בזרחן צהוב. לאורך ה"שפה" יש רפידות מגע חומות לחיבור מעגלי אספקה ​​ו/או בקרה.

מטריצות COB משתמשות בשבבי LED ללא אריזה ללא מצעים. האירוח צפוף במיוחד. טכנולוגיה זו מייצרת חלק נכבד מנורות LED בעלות הספק גבוה, כולל מאות גבישים. גוף קירור טוב מקורר מאוורר, לפעמים באמצעות צינורות חום, מאפשר לך להשיג הספק של 150-200 W או יותר במקרה אחד.המטריצה ​​מספקת זרימה כיוונית עם זווית פיזור של 100-150 מעלות ברמה של 0.7 ממקסימום הקרינה.

סיווג סוגים

סוגי הלד כוללים:

• לדים בודדים על שבב יחיד בעל הספק גבוה (COB-matrix);
• זוג נוריות LED בחבילה אחת - דיודות חיווי מהבהבות לסירוגין בשני צבעים, למשל, אדום וצהוב;
• שלישיות או שלישיות של פולטים משלושה צבעי יסוד - אדום, ירוק וכחול או RGB: אדום - אדום, ירוק - ירוק, כחול - כחול.

LED שלושה שבבים באריזת SMD להרכבה משטח PCB.

אם ב-LED של שלושה גבישים יש קריסטלים באותו צבע זוהר, יש לנו LED סופר-בהיר. עם צבעים שונים של אור קריסטל, אנו מקבלים שלישיית RGB או מכשיר פולט אור מבוקר רב-צבעי.

SMD הוא קיצור של הביטוי האנגלי Surface Mounted Device, התקן הרכבה משטח. משמש לאוטומטי של מיקום והלחמה של רכיבים אלקטרוניים במעגלים מודפסים, כולל. ונוריות. משמש בקלטות, סרגלים, מודולים ומעגלים מודפסים קונבנציונליים.

הצבעים העיקריים כוללים גם זוג צבעי YB - צהוב, צהוב וכחול, כחול. ישנם שילובים נוספים של צבעים שנותנים לבן בשילוב.

נוריות COB חזקות

לדגמים גדולים יש חורי הרכבה בפינות המארז. דגמים קטנים יותר מולחמים על גבי המעגל המודפס.

בנוסף למאפיינים הרגילים של נוריות, דגמים רבי עוצמה מוסיפים מספר פרמטרים נוספים:

• כוח מדורג, W;
• גודל שבב, מ"מ;
• זרם הפעלה מדורג של הגביש או המטריצה;
• חיי שירות הקשורים לתקנים L 70, L80 וכו'.

נוריות צריכת חשמל נמוכה

מבחינת צריכת החשמל, מדובר בנורות LED מ-0.05 עד 0.5 W, זרם הפעלה - 20-60 mA (הספק ממוצע - 0.5-3 W, זרם 0.1-0.7 A, גדול - יותר מ-3 W , זרם 1 A ועוד) .

מבחינה מבנית, נוריות LED בעלות הספק נמוך כוללות מספר קבוצות של פולטי אור LED:

• נוריות LED במקרי SMD הן רגילות ומוארות במיוחד;
• דיודות DIP במארזים גליליים - להרכבה בחורים במעגלים מודפסים;
• במארזים מסוג פיראנה - להרכבה בחורים.

נוריות LED בהספק נמוך באריזות שונות.

בתמונה, הנוריות מלמעלה למטה:

1. באריזות DIP גליליות - עם מובילי חוטים גמישים להלחמה לתוך חורי הלוח.
2. במקרים מסוג פיראנה, הם גם Superflux, הלחמים דרך החורים.
3. במקרים עם מובילים מישוריים להרכבה על משטחי מגע של מעגלים מודפסים חד ודו צדדיים או ב"בארות" של לוחות רב שכבתיים.

מאפיינים של נוריות

נוריות מתוארות על ידי פרמטרים רבים. החשוב שבהם:

• עוצמת אור ויעילות אנרגטית - Lm ו-Lm / W;
• זווית ההתפצלות של שטף האור ברמות של 0.5 או 0.7, מעלות - עבור אלה רגילים מ 120 עד 140 מעלות, עבור מודלים מחוונים - מ 15 עד 45 מעלות;
• כוח הנצרך במהלך הפעולה, W - קטן - עד 0.5, בינוני - 0.5-3, גדול - יותר מ-3;
• זרם הפעלה דרך הדיודה, mA או A;
• צבע או גוון של אור לבן טמפרטורה צבעונית, מעלות קלווין, K - מ-2000-2500 K - לבן חם ועד 6500-9500 K - לבן קר.

ישנם מאפיינים אחרים, אך הם משמשים בתדירות נמוכה יותר. לדוגמה, מאפיין זרם-מתח, I-V המאפיין של LED הוא עקומת זרם דרך צומת לעומת מתח ההפעלה המופעל עליו. הוא משמש בחישובים חשמליים של מצב פעולת LED.

ממדים

מידות ה-LED נקבעות על פי מידות הדיור שלה.למקרי SMD - אורך, רוחב, עובי. שני הערכים הראשונים מוטבעים בייעוד, למשל, SMD2835, כאשר שני זוגות של מספרים הם 2.8 מ"מ - רוחב ו-3.5 מ"מ - אורך. יש לקחת את עובי המארז מהתיאור או מהדרכון של הדיודה.

ממדים SMD3528 ו SMD2835. בפינה הימנית התחתונה, פינה אפורה היא מפתח המציין את הקתודה.

עבור דיודות DIP גליליות, מאפיינים חשובים הם קוטר המארז וגובהו עם עדשה. במקרה זה, יש צורך לקחת בחשבון את אורך מובילי החוט ואת המלצות היצרן לכיפוף אותם לפני ההתקנה.

אֹרֶך גַל

מאפיין כזה של נוריות כמו אורך גל משמש לעתים רחוקות מאוד. נקרא לעתים קרובות צבע הזוהר.

אורך הגל של זוהר הדיודה נמדד בננומטרים - ננומטר. זה לא תמיד מצוין בנתוני הדרכון של המוצר.

ייעוד וסימון צבע

לכל יצרן יש סימון משלו של נוריות. לדוגמה, בייעוד ה-LED - LED-WW-SMD5050, האלמנטים האלפביתיים והמספריים שלו מפוענחים:

• LED - LED;
• WW - צבע זוהר חם לבן - לבן חם 2700-3500 K;
• SMD - חבילת הרכבה על פני השטח;
• 5050 - מידות גוף בעשיריות מילימטר - 5.0 × 5.0.

גרסאות של קיצורים לגוונים של אור לבן:

• DW - יום לבן - יום לבן (4000-5000 K);
• W - לבן, לבן טהור (6000-8000 K);
• CW או WC - לבן קר - לבן קר (8000-10 000 K);
• WSC - White Super Cool - לבן סופר קר, טמפרטורת צבע 15,000 K עם גוון כחלחל אופייני;
• NW - לבן נייטרלי - לבן נייטרלי - 5000 K.

ישנם ייעודים אחרים לנוריות וצבעים, המערכת עדיין לא עברה סטנדרטיזציה מלאה, כך שהיצרנים משתמשים בשמות שונים של ערכים מספריים עבור גוונים של אור לבן.

תמונה גרפית ואלפביתית בתרשים

האנודה, הידועה גם בשם הפלוס של ה-LED, מוצגת כמשולש על המעגלים החשמליים. קתודה (מינוס) - מקף רוחבי.

מראה ה-AL307 LED והייעוד שלה בשרטוטים ובדיאגרמות.

קיצור נפוץ הוא הקיצור הלטיני HL.

טבלת מתח LED

על מנת שה-LED תספק במהלך הפעולה את כל המאפיינים שצוינו בטכנולוגיית התכנון והייצור שלה, יש לספק לה ספק כוח מחושב. לדוגמה, הפעל מתח על האנודה והקתודה שלו, שיהיה מעט יותר מהמתח הישיר של צומת p-n. מתח עודף צריך להיות "מרווה" בסדרה נגד כלול. הנגד נקרא נגד מגביל זרם. זה משמש למניעת זרם עודף דרך צומת p-n.

ללד יש שני מובילי מגע - האנודה והקתודה, הקתודה קצרה מהאנודה. אם האורך זהה, אז לְהַגדִיר אתה יכול להשתמש בהם עם סוללת אצבע. אם יש אור, אז יש לך אנודה לפניך.

שולחן. מתח קדימה של צומת p-n של הנורית הצבעונית.

קרא גם: כיצד לגלות כמה וולט LED

יישום של נוריות

היקף הנוריות מתרחב כל הזמן. בתחילה, הם שימשו כמחווני אור במעגלים להפעלה או הפעלת ציוד אלקטרוני.למשל הפעלת המשדר, מעבר להספק מוגבר או מופחת וכו'. הם יכולים לתקן הפעלה אוטומטית, למשל, כאשר מופיע אות שיחה או כדי למשוך תשומת לב. נעשה שימוש בנוריות מהבהבות או בצבע יחיד - אדום, צהוב, ירוק, כחול.

נוריות DIP מוארות במיוחד בגודל קטן חוברו בשרשראות מקבילות לסדרה והוזנו ישירות מרשת 220 V. על ידי הצבת קבוצות סדרה כאלה של דיודות בצינור PVC גמיש שקוף ומילוין באיטום שקוף, קיבלנו "ניאון גמיש"- חוסם עורקים זוהר". ניתן להניח אותו לצד הבריכה, שפת השביל, לקשט את גג הבית או עץ בגינה.

שימוש בניאון גמיש.

הופעתם של לוחות רב-שכבתיים גמישים וחבילות SMD להרכבה משטח הובילה ליצירת גמישות פסי לד.

בתחילה, היו אלה אמצעים לקישוט פנים דקורטיבי. עלייה בהספק של דיודות SMD וצפיפות מיקומן על הלוח אפשרו להתחיל להשתמש בפסי LED, תחילה לעזר, ולאחר מכן לתאורה ראשית. עלייה במידת ההגנה מפני אבק ולחות של הקלטות הביאה לשימושם לתאורה דקורטיבית, ולאחר מכן לתאורה הראשית בתנאי רחוב.

במקביל פותחו מנורות לד להחלפת מנורות ליבון במנורות - פמוטים, נברשות ומנורות שולחן. הופיעו מנורות Retrofit - אנלוגים שלמים של מנורות ליבון וצינורות פלורסנט מבחינת צורה, גודל הנורה ומתח האספקה. החלה החלפה הדרגתית של מנורות ליבון בשיפוץ LED. במקביל הופסק ייצור LN - בהתחלה 100 W או יותר, לאחר מכן 75, 60 וכו'.

הפיתוח של לדים בודדים רבי עוצמה, במיוחד בחבילת Emitter או PCB Star, תרם להופעתם של פנסים עם סוללה מובנית. הבהירות ומשך הזוהר לאחר מחזור טעינה אחד היו גבוהים פי כמה מדגמים קודמים.

יכולת שליטה מצוינת של נוריות באמצעים אלקטרוניים - בקרים ו דימרים - דימרים, אפשרו שימוש בזרקורים רבי עוצמה בתאורה דינמית אור של רחובות וכיכרות של ערים ועיירות בכל אזור במדינה.

יישום בתאורה דקורטיבית של מבנים.

סוג פס לד RGB, RGBW ו-RGBWW אפשרו לא רק להשיג זרמי אור לבן עוצמתיים, אלא גם לשנות את הגוון הלבן שלו בטווח רחב מחום צהבהב לקור כחלחל וכחול.

יכולת השליטה של ​​מקורות אור חדשים מאפשרת שימוש נרחב בהם בפרסום מואר – "קווים זוחלים", צגי אור, מסכי מידע וכו'. השתמש במקורות האור בצבעים עזים ולבנים אלה בפרסום חזיתות ועל גגות - אותיות ושרטוטים שטוחים ותלת מימדים, שמות מותגים, תמונות של סימנים מסחריים ועוד.

וכל העיצובים הללו עובדים הרבה יותר זמן מאשר עמיתיהם על מנורות קונבנציונליות, כמעט ואינם דורשים תחזוקה וצורכים פי כמה פחות חשמל. המאפיינים הטכניים של נוריות וציוד תאורה גדלים ללא הרף. עלות נוריות הלד יורדת, והאפליקציה מתרחבת.