Super svijetle LED diode. Bijela LED LED potrošnja struje

Bijeli LED

Snažni bijeli LED

Postoje dvije vrste bijelih LED dioda:

• LED diode s više čipova, češće trokomponentne (RGB-LED), koje sadrže tri poluvodička emitera crvene, zelene i plave svjetlosti, kombinirane u jednom paketu.
• Fosforne LED diode izrađene na bazi ultraljubičaste ili plave LED diode, sa slojem posebnog fosfora, koji kao rezultat fotoluminiscencije dio LED zračenja pretvara u svjetlost u relativno širokom spektralnom pojasu s maksimumom u žutom području. (najčešći dizajn). Zračenje LED-a i fosfora, miješajući se, daju bijelu svjetlost različitih nijansi.

Povijest izuma

Prve crvene poluvodičke emitere za industrijsku uporabu dobio je N. Holonyak 1962. godine. Početkom 70-ih pojavile su se žute i zelene LED diode. Svjetlost na početku niskoučinkovitih uređaja dosegnula je razinu od jednog lumena do 1990. godine. Godine 1993. Suji Nakamura, inženjer u Nichia (Japan), stvorio je prvu plavu LED diodu visoke svjetline. Gotovo odmah su se pojavili RGB LED uređaji, budući da su plava, crvena i zelena boja omogućile dobivanje bilo koje boje, uključujući bijelu. LED diode s bijelim fosforom prvi put su se pojavile 1996. Nakon toga, tehnologija se brzo razvijala i do 2005. svjetlosna snaga LED dioda dosegla je 100 lm/W ili više. Pojavile su se LED diode s različitim nijansama sjaja, kvaliteta svjetla omogućila je natjecanje sa žaruljama sa žarnom niti i već tradicionalnim fluorescentnim svjetiljkama. Započela je uporaba LED rasvjetnih uređaja u svakodnevnom životu, u unutarnjoj i vanjskoj rasvjeti.

RGB LED diode

Bijelo svjetlo može se stvoriti miješanjem LED dioda različitih boja. Trikromatski dizajn crvenih (R), zelenih (G) i plavih (B) izvora je najčešći, iako se mogu naći i bikromatske, tetrakromatske i višebojne varijante. Višebojna LED dioda, za razliku od ostalih RGB poluvodičkih emitera (lampe, svjetiljke, klasteri), ima jedno gotovo tijelo, najčešće slično jednobojnoj LED diodi. LED čipovi postavljeni su jedan pored drugog i dijele istu leću i reflektor. Budući da su poluvodički čipovi ograničene veličine i imaju vlastite polarne uzorke, takve LED diode najčešće imaju nejednake kutne karakteristike boja. Osim toga, za dobivanje ispravnog omjera boja često nije dovoljno postaviti nazivnu struju, budući da svjetlosna snaga svakog čipa nije unaprijed poznata i podložna je promjenama tijekom rada. Za postavljanje željenih nijansi RGB svjetiljke ponekad su opremljene posebnim kontrolnim uređajima.

Spektar RGB LED-a određen je spektrom njegovih sastavnih poluvodičkih emitera i ima izražen oblik linije. Takav spektar se jako razlikuje od spektra sunca, stoga je RGB indeks reprodukcije boja LED-a nizak. RGB-LED vam omogućuju jednostavnu i opsežnu kontrolu boje sjaja promjenom struje svake LED diode uključene u trijadu, podešavanjem tona boje bijelog svjetla koje emitiraju upravo u procesu - sve do dobivanja pojedinačnih neovisnih boja.

Višebojne LED diode imaju ovisnost izlazne svjetlosti i boje o temperaturi zbog različitih karakteristika emitirajućih čipova koji čine uređaj, što utječe na malu promjenu boje sjaja tijekom rada. Vijek trajanja višebojne LED diode određen je izdržljivošću poluvodičkih čipova, ovisi o dizajnu i najčešće premašuje vijek trajanja fosfornih LED dioda.

Višebojne LED diode se uglavnom koriste za dekorativnu i arhitektonsku rasvjetu, u elektroničkim zaslonima i video ekranima.

Fosforne LED diode

Spektar jedne od varijanti fosforne LED diode

Kombinacija plavog (češće) ili ultraljubičastog (rjeđe) poluvodičkog emitera i fosfornog pretvarača omogućuje proizvodnju jeftinog izvora svjetlosti s dobrim karakteristikama. Najčešći dizajn takve LED diode sadrži čip poluvodiča plavog galij nitrida modificiranog indijem (InGaN) i fosfor s maksimumom reemisije u žutom području - itrij-aluminijski granat dopiran trovalentnim cerijem (YAG). Dio snage inicijalnog zračenja čipa napušta LED kućište, raspršuje se u fosfornom sloju, drugi dio fosfor apsorbira i ponovno emitira u području nižih energetskih vrijednosti. Spektar ponovne emisije pokriva široko područje od crvene do zelene, ali rezultirajući spektar takve LED diode ima izražen pad u zeleno-plavo-zelenom području.

Ovisno o sastavu fosfora, LED diode se proizvode s različitim temperaturama boje ("toplo" i "hladno"). Kombinacijom različitih vrsta fosfora postiže se značajno povećanje indeksa uzvrata boja (CRI ili R a), što omogućuje govoriti o mogućnosti korištenja LED rasvjete u kritičnim uvjetima za kvalitetu uzvrata boja.

Jedan od načina za povećanje svjetline fosfornih LED dioda uz zadržavanje ili čak smanjenje njihove cijene je povećanje struje kroz poluvodički čip bez povećanja njegove veličine – povećanje gustoće struje. Ova metoda povezana je s istodobnim povećanjem zahtjeva za kvalitetom samog čipa i kvalitetom hladnjaka. Kako se gustoća struje povećava, električna polja u volumenu aktivnog područja smanjuju izlaz svjetlosti. Kada se dosegnu granične struje, budući da dijelovi LED čipa s različitim koncentracijama nečistoća i različitim propusnim opsegom provode struju na različite načine, dolazi do lokalnog pregrijavanja dijelova čipa, što utječe na svjetlosni izlaz i vijek trajanja LED diode u cjelini. Kako bi se povećala izlazna snaga uz zadržavanje kvalitete spektralnih karakteristika, toplinskih uvjeta, proizvode se LED diode koje sadrže klastere LED čipova u jednom paketu.

Jedna od tema o kojoj se najviše raspravlja u višebojnoj LED tehnologiji je njihova pouzdanost i trajnost. Za razliku od mnogih drugih izvora svjetlosti, LED dioda mijenja svoje svjetlosne karakteristike (učinkovitost), uzorke zračenja, nijansu boje tijekom vremena, ali rijetko potpuno zakaže. Stoga, za procjenu vijeka trajanja, na primjer, za rasvjetu, uzima se razina smanjenja izlazne svjetlosti na 70% izvorne vrijednosti (L70). Odnosno, LED čija se svjetlina tijekom rada smanjila za 30% smatra se neispravnom. Za LED diode koje se koriste u dekorativnoj rasvjeti, razina prigušenja od 50% (L50) koristi se kao procjena vijeka trajanja.

Životni vijek fosforne LED diode ovisi o mnogim parametrima. Osim kvalitete izrade samog LED sklopa (način pričvršćivanja čipa na kristalni držač, način pričvršćivanja strujnih vodiča, kvaliteta i zaštitna svojstva materijala za brtvljenje), vijek trajanja uglavnom ovisi o karakteristikama samog emitirajućeg čipa i na promjene svojstava fosfora tijekom vremena (degradacija). Štoviše, kao što pokazuju brojne studije, temperatura se smatra glavnim čimbenikom koji utječe na vijek trajanja LED-a.

Učinak temperature na životni vijek LED-a

Poluvodički čip tijekom rada zrači dio električne energije u obliku zračenja, a dio u obliku topline. Istodobno, ovisno o učinkovitosti takve pretvorbe, količina topline je oko polovine za najučinkovitije radijatore ili više. Sam poluvodički materijal ima nisku toplinsku vodljivost, osim toga, materijali i dizajn paketa imaju određenu neidealnu toplinsku vodljivost, što dovodi do zagrijavanja čipa do visokih (za poluvodičku strukturu) temperatura. Moderne LED diode rade na temperaturama čipova u području od 70-80 stupnjeva. I daljnje povećanje ove temperature pri korištenju galij nitrida je neprihvatljivo. Visoka temperatura dovodi do povećanja broja defekata u aktivnom sloju, dovodi do povećane difuzije, promjene optičkih svojstava podloge. Sve to dovodi do povećanja postotka neradijacijske rekombinacije i apsorpcije fotona materijalom čipa. Povećanje snage i trajnosti postiže se poboljšanjem same strukture poluvodiča (smanjenje lokalnog pregrijavanja) i razvojem dizajna LED sklopa, poboljšavajući kvalitetu hlađenja aktivnog područja čipa. Također se provode istraživanja s drugim poluvodičkim materijalima ili podlogama.

Fosfor je također izložen visokim temperaturama. Duljim izlaganjem temperaturi dolazi do inhibicije centara ponovnog emitiranja i pogoršanja koeficijenta konverzije, kao i spektralnih karakteristika fosfora. U prvim i nekim modernim dizajnima polikromiranih LED dioda, fosfor se nanosi izravno na poluvodički materijal i toplinski učinak je maksimiziran. Osim mjera za smanjenje temperature čipa koji emitira, proizvođači koriste različite metode za smanjenje utjecaja temperature čipa na fosfor. Tehnologije izoliranog fosfora i dizajn LED svjetiljki, u kojima je fosfor fizički odvojen od emitera, mogu produžiti vijek trajanja izvora svjetlosti.

LED kućište, koje je izrađeno od optički prozirne silikonske plastike ili epoksidne smole, podložno je starenju zbog temperature te s vremenom počinje blijedjeti i žutjeti, apsorbirajući dio energije koju emitira LED. Reflektirajuće površine također se pogoršavaju kada se zagrijavaju - one su u interakciji s drugim elementima kućišta i podložne su koroziji. Svi ovi čimbenici zajedno dovode do toga da se svjetlina i kvaliteta emitiranog svjetla postupno smanjuje. Međutim, ovaj se proces može uspješno usporiti, osiguravajući učinkovito uklanjanje topline.

Konstrukcija fosfornih LED dioda

Dijagram jednog od dizajna bijele LED diode. MPCB ​​​​je tiskana ploča visoke toplinske vodljivosti.

Moderna fosforna LED dioda složen je uređaj koji kombinira mnoga originalna i jedinstvena tehnička rješenja. LED ima nekoliko glavnih elemenata, od kojih svaki obavlja važnu, često više od jedne funkcije:

Svi elementi LED dizajna doživljavaju toplinska opterećenja i moraju se odabrati uzimajući u obzir stupanj njihove toplinske ekspanzije. A važan uvjet za dobar dizajn je proizvodnost i niska cijena sastavljanja LED uređaja i ugradnje u svjetiljku.

Svjetlina i kvaliteta svjetla

Najvažniji parametar nije čak ni svjetlina LED-a, već njegov svjetlosni učinak, odnosno svjetlosni učinak od svakog vata električne energije koju LED dioda potroši. Svjetlosna učinkovitost modernih LED dioda doseže 150-170 lm/W. Teoretsko ograničenje tehnologije procjenjuje se na 260-300 lm/W. Prilikom ocjenjivanja treba uzeti u obzir da je učinkovitost rasvjetnog tijela temeljenog na LED diodama znatno niža zbog učinkovitosti napajanja, optičkih svojstava difuzora, reflektora i drugih konstrukcijskih elemenata. Osim toga, proizvođači često označavaju početnu učinkovitost radijatora pri normalnoj temperaturi. Dok je temperatura čipa tijekom rada puno viša. To dovodi do činjenice da je stvarna učinkovitost emitera manja za 5 - 7%, a lampa je često dvostruko manja.

Drugi jednako važan parametar je kvaliteta svjetla koje proizvodi LED. Postoje tri parametra za procjenu kvalitete boje:

Fosforna LED dioda na bazi ultraljubičastog emitera

Uz kombinaciju plave LED i YAG, koja je već postala uobičajena, razvija se i dizajn temeljen na ultraljubičastoj LED. Poluvodički materijal koji može emitirati u bliskom ultraljubičastom području obložen je s nekoliko slojeva fosfora na bazi europija i cinkovog sulfida aktiviranog bakrom i aluminijem. Takva mješavina fosfora daje maksimume ponovne emisije u zelenom, plavom i crvenom području spektra. Rezultirajuća bijela svjetlost ima vrlo dobre karakteristike kvalitete, ali je učinkovitost pretvorbe još uvijek niska.

Prednosti i nedostaci fosfornih LED dioda

S obzirom na visoku cijenu LED izvora rasvjete u usporedbi s tradicionalnim svjetiljkama, postoje dobri razlozi za korištenje takvih uređaja:

• Glavna prednost bijelih LED dioda je visoka učinkovitost. Niska specifična potrošnja energije omogućuje njihovu upotrebu u dugotrajnim autonomnim i hitnim izvorima rasvjete.
• Visoka pouzdanost i dug radni vijek omogućuju nam da govorimo o mogućim uštedama na zamjeni svjetiljke. Osim toga, korištenje LED izvora svjetla na teško dostupnim mjestima i vanjskim uvjetima smanjuje troškove održavanja. U kombinaciji s visokom učinkovitošću, postoje značajne uštede prilikom korištenja LED rasvjete u nekim aplikacijama.
• Mala težina i veličina uređaja. LED diode su malih dimenzija i prikladne za korištenje na teško dostupnim mjestima i malim prijenosnim uređajima.
• Odsutnost ultraljubičastog i infracrvenog zračenja u spektru omogućuje korištenje LED rasvjete bez štete za ljude i za posebne namjene (na primjer, za osvjetljavanje rijetkih knjiga ili drugih predmeta izloženih svjetlu).
• Izvrstan rad na negativnim temperaturama bez smanjenja, a često i s poboljšanjem parametara. Većina vrsta LED dioda pokazuje bolju učinkovitost i izdržljivost na nižim temperaturama, međutim, izvori napajanja, kontrole i elementi dizajna mogu imati suprotan odnos.
• LED diode su izvori svjetlosti bez inercije, ne zahtijevaju vrijeme za zagrijavanje ili gašenje, poput fluorescentnih svjetiljki, a broj ciklusa paljenja i gašenja ne utječe negativno na njihovu pouzdanost.
• Dobra mehanička čvrstoća omogućuje upotrebu LED dioda u teškim uvjetima.
• Jednostavnost regulacije snage i radnim ciklusom i regulacijom struje napajanja bez ugrožavanja parametara učinkovitosti i pouzdanosti.
• Siguran za korištenje, nema rizika od strujnog udara zbog niskog napona napajanja.
• Niska opasnost od požara, mogućnost korištenja u opasnosti od eksploziva i požara zbog odsutnosti elemenata sa žarnom niti.
• Otpornost na vlagu, otpornost na agresivna okruženja.
• Kemijska neutralnost, nema štetnih emisija i nema posebnih zahtjeva za postupke zbrinjavanja.

Ali postoje i nedostaci:

LED diode za osvjetljenje također imaju značajke svojstvene svim poluvodičkim emiterima, uzimajući u obzir koje, možete pronaći najuspješniju primjenu, kao što je usmjerenost zračenja. LED svijetli samo u jednom smjeru bez upotrebe dodatnih reflektora i difuzora. LED rasvjetna tijela najprikladnija su za lokalnu i usmjerenu rasvjetu.

Izgledi za razvoj bijele LED tehnologije

Tehnologije za proizvodnju bijelih LED dioda prikladnih za rasvjetu su u aktivnom razvoju. Istraživanja u ovom području potaknuta su povećanim interesom javnosti. Obećanje značajnih ušteda energije privlači ulaganja u istraživanje procesa, razvoj tehnologije i potragu za novim materijalima. Sudeći prema publikacijama proizvođača LED dioda i srodnih materijala, stručnjaka u području poluvodiča i rasvjetne tehnike, moguće je identificirati razvojne putove u ovom području:

vidi također

Bilješke

1. , str. 19-20 (prikaz, ostalo).
2. Cree MC-E LED diode koje sadrže crvene, zelene, plave i bijele emitere. LED profesionalni. Arhivirano
3. Vishay VLMx51 LED diode koje sadrže crvene, narančaste, žute i bijele emitere. LED profesionalni. Arhivirano iz izvornika 23. studenog 2012. Preuzeto 10. studenog 2012.
4. Cree XB-D i XM-L višebojne LED diode. LED profesionalni. Arhivirano iz izvornika 23. studenog 2012. Preuzeto 10. studenog 2012.
5. Cree XP-C LED diode sa šest monokromatskih emitera. LED profesionalni. Arhivirano iz izvornika 23. studenog 2012. Preuzeto 10. studenog 2012.
6. Nikiforov S."S-klasa" tehnologije poluvodičke rasvjete // Komponente i tehnologije: časopis. - 2009. - br. 6. - S. 88-91.
7. Truson P. Halvardson E. Prednosti RGB LED za rasvjetu // Komponente i tehnologije: časopis. - 2007. - br. 2.
8. , str. 404
9. Nikiforov S. Temperatura u životnom vijeku i radu LED dioda // Komponente i tehnologije: časopis. - 2005. - br. 9.
10. LED za unutarnju i arhitektonsku rasvjetu (eng.). LED profesionalni. Arhivirano iz izvornika 23. studenog 2012. Preuzeto 10. studenog 2012.
11. Xiang Ling Oon LED rješenja za sustave arhitektonske rasvjete // : časopis. - 2010. - Broj 5. - S. 18-20.
12. RGB LED za korištenje u elektroničkim semaforima. LED profesionalni. Arhivirano iz izvornika 23. studenog 2012. Preuzeto 10. studenog 2012.
13. Turkin A. Galijev nitrid kao jedan od perspektivnih materijala u modernoj optoelektronici // Komponente i tehnologije: časopis. - 2011. - br. 5.
14. Visoki CRI LED. LED profesionalni. Arhivirano iz izvornika 23. studenog 2012. Preuzeto 10. studenog 2012.
15. Cree EasyWhite tehnologija. Časopis o LED diodama. Arhivirano iz izvornika 23. studenog 2012. Preuzeto 10. studenog 2012.
16. Nikiforov S., Arhipov A. Značajke određivanja kvantnog prinosa LED dioda na bazi AlGaInN i AlGaInP pri različitim gustoćama struje kroz emitirajući kristal // Komponente i tehnologije: časopis. - 2008. - br.1.
17. Nikiforov S. Elektroni se sada mogu vidjeti: LED diode čine električnu struju vrlo vidljivom // Komponente i tehnologije: časopis. - 2006. - br. 3.
18. LED s matričnim rasporedom velikog broja poluvodičkih čipova (eng.). LED profesionalni. Arhivirano iz izvornika 23. studenog 2012. Preuzeto 10. studenog 2012.
19. White LED Lifespan Arhivirano iz originala 23. studenog 2012. Preuzeto 10. studenog 2012.
20. Vrste LED defekata i metode analize. LED profesionalni. Arhivirano iz izvornika 23. studenog 2012. Preuzeto 10. studenog 2012.
21. , str. 61, 77-79
22. SemiLED LED diode. LED profesionalni. Arhivirano iz izvornika 23. studenog 2012. Preuzeto 10. studenog 2012.
23. GaN-on-Si LED istraživački program na bazi silicija. LED profesionalni. Preuzeto 10. studenog 2012.
24. Cree izolirana fosforna tehnologija. LED profesionalni. Arhivirano iz izvornika 23. studenog 2012. Preuzeto 10. studenog 2012.
25. Turkin A. Poluvodičke LED diode: povijest, činjenice, izgledi // Poluvodička tehnologija rasvjete: časopis. - 2011. - Broj 5. - S. 28-33.
26. Ivanov A. V., Fedorov A. V., Semjonov S. M.Štedne žarulje na bazi LED-a visoke svjetline // Opskrba energijom i ušteda energije - regionalni aspekt: XII Sveruski sastanak: materijali izvješća. - Tomsk: SPB Grafika, 2011. - S. 74-77.
27. , str. 424
28. Bijele LED diode s visokom svjetlosnom snagom za potrebe rasvjete. Phys.Org™. Arhivirano iz izvornika 23. studenog 2012. Preuzeto 10. studenog 2012.
29. Osnove LED rasvjete. NAS. Odjel za energetiku. Arhivirano iz izvornika 23. studenog 2012. Preuzeto 10. studenog 2012.
30. Sharakshane A. Ljestvice za ocjenu kvalitete spektralnog sastava svjetlosti - CRI i CQS // Poluvodička tehnologija rasvjete: časopis. - 2011. - br. 4.
31. Ultraljubičaste LED SemiLED s valnom duljinom od 390-420 nm. (Engleski) . LED profesionalni. Arhivirano iz izvornika 23. studenog 2012. Preuzeto 10. studenog 2012.
32. , str. 4-5
33. Nuventix aktivni sustavi hlađenja. LED profesionalni. Arhivirano iz izvornika 23. studenog 2012. Preuzeto 10. studenog 2012.
34. N.P. Soshchin Moderni fotoluminofori za učinkovite poluprovodničke rasvjetne uređaje. Konferencijski materijali. (ruski) (1. veljače 2010.). Arhivirano
35. O.E.Dudukalo, V.A.Vorobjev(ruski) (31. svibnja 2011.). Arhivirano iz izvornika 27. listopada 2012.
36. Ispitivanja ubrzane toplinske razgradnje fosfora. LED profesionalni. Arhivirano iz izvornika 23. studenog 2012. Preuzeto 10. studenog 2012.
37. Research and Markets objavljuje novo izvješće za 2012. o LED fosfornim materijalima. LED profesionalni. Arhivirano iz izvornika 10. prosinca 2012. Preuzeto 30. studenog 2012.
38. Intematix je predstavio set fosfora za visokokvalitetnu reprodukciju boja (eng.) . LED profesionalni. Arhivirano iz izvornika 23. studenog 2012. Preuzeto 10. studenog 2012.
39. Lumi-tech predlaže SSE fosfor za bijele LED diode. LED profesionalni. Arhivirano iz izvornika 23. studenog 2012. Preuzeto 10. studenog 2012.
40. Red Phosphorus tvrtke Intematix. LED profesionalni. Arhivirano iz izvornika 23. studenog 2012. Preuzeto 10. studenog 2012.
41. Kvantne LED diode. LED profesionalni. Arhivirano iz izvornika 23. studenog 2012. Preuzeto 10. studenog 2012.
42. Osramov prototip crvene sve diode od 609 nm s učinkovitošću od 61%. LED profesionalni. Arhivirano iz izvornika 23. studenog 2012. Preuzeto 10. studenog 2012.
43. Prijelaz na strukturu GaN-on-Si (engleski) . LED profesionalni. Arhivirano iz izvornika 23. studenog 2012. Preuzeto 10. studenog 2012.
44. Tim Whitaker Zajednički pothvat za proizvodnju ZnSe bijelih LED dioda (6. prosinca 2002.). Arhivirano iz izvornika 27. listopada 2012. Preuzeto 10. studenog 2012.
45. , str. 426

Književnost

• Schubert F.E. LED diode. - M .: Fizmatlit, 2008. - 496 str. - ISBN 978-5-9221-0851-5
• Weinert D. LED rasvjeta: priručnik. - Philips, 2010. - 156 str. - ISBN 978-0-615-36061-4

Linkovi

• Web stranica Ministarstva energetike SAD-a za LED rasvjetu
• vodio stručne. Znanstveni i tehnički časopis o LED diodama i LED rasvjeti, Austrija
• Časopis o LED diodama. Znanstveno-tehnički časopis o LED diodama i LED rasvjeti. SAD
• Poluvodička tehnologija rasvjete. Ruski časopis o LED diodama i LED rasvjeti

LED (Lighting Emission Diode) - LED diode s intenzivnom emisijom svjetlosti svima su dobro poznate. Prije 10-ak godina (ovdje u Rusiji) napravili su "tihu revoluciju u rasvjeti", posebno tamo gdje je potrebna mobilnost, niska specifična potrošnja energije, pouzdanost i dug životni vijek. Činilo se da je idealan izvor svjetlosti, za kojim se čeznulo, vodio i samo turiste, ali i lovce i ribiče, speleologe i penjače već "ovdje i sada". I dovoljno je pružiti ruku, nakupivši malo mrtvih rakuna, i bit će "na zemlji mir, u ljudima dobra volja". Sada možemo reći da ovih 10 godina nije bilo uzaludno i LED stvarnost se pokazala zanimljivom, raznolikom i pruža nove mogućnosti koje nam prije nisu ni padale na pamet.

Riža. 2 Dizajn Luxeon LED od Lumileds lighting.* (“Opis i princip rada LED svjetiljki” Energy Saving Group of Companies )

Riža. 3 plava LED s monokromatskim zračenjem. . ("LED - tehnologija, princip rada. Za i protiv LED-a. " ).

PRINCIP RADA .

LED je prvenstveno dioda. To jest, neka vrsta lukavog kamenčića s p-n spojem iznutra. Drugim riječima, kontakt dvaju poluvodiča s različitim vrstama vodljivosti. Koji pod određenim uvjetima emitira svjetlost u procesu rekombinacije (međusobnog konstruktivnog samoubojstva) elektrona i šupljina.
Obično, što je veća struja kroz LED diodu, to više elektrona i šupljina ulazi u zonu rekombinacije po jedinici vremena, a na izlazu se emitira više svjetla. Ali struja se ne može znatno povećati - zbog unutarnjeg otpora poluvodiča i p-n spoja, LED se može pregrijati, što dovodi do njegovog ubrzanog starenja ili kvara.
Da biste dobili značajan svjetlosni tok, stvorite višeslojne poluvodičke strukture - heterostrukture. Za razvoj poluvodičkih heterostruktura za optoelektroniku velike brzine, Zhores Alferov, ruski fizičar, dobio je Nobelovu nagradu 2000. godine.

DVIJE RIJEČI ZA PRIČU.

Prvi crveni poluvodički emiteri za industrijsku uporabu dobiveni su 1962. godine. U 60-im i 70-im godinama stvorene su LED diode na bazi fosfida i galijevog arsenida koje su zračile u žuto-zelenom, žutom i crvenom području spektra. Korišteni su u indikatorskim svjetlima i alarmnim sustavima. Godine 1993. Nichia (Japan) stvorila je prvu plavu LED diodu visoke svjetline. Gotovo odmah su se pojavili RGB LED uređaji, budući da su plava, crvena i zelena boja omogućile dobivanje bilo koje boje, uključujući bijelu. LED diode s bijelim fosforom prvi put su se pojavile 1996. Nakon toga, tehnologija se brzo razvijala i do 2005. svjetlosna snaga LED dioda dosegnula je preko 100 lm/W.

BIJELO SVJETLO.

Obična LED dioda u boji emitira u uskom spektru svjetlosne valove (monokromatsko zračenje). Ovo je dobro za alarmne uređaje. A za rasvjetu su potrebne bijele LED diode i koriste se različite tehnologije..
Na primjer, miješanje boja pomoću RGB tehnologije. Crvene, plave i zelene LED diode gusto su smještene na jednoj matrici čije se zračenje miješa pomoću optičkog sustava, poput leće. Rezultat je bijela svjetlost.

Riža. 4 RGB LED spektra emisije. ("Wikipedia")

Ili, recimo, koristi se fosfor, točnije, nekoliko fosfora se nanosi na LED diodu i kao rezultat miješanja boja dobiva se bijela ili blizu bijele svjetlosti. Bijele LED diode s fosforom su jeftinije od RGB matrica, što je omogućilo njihovo korištenje za rasvjetu.

Riža. 5 Spektar emisije bijele LED diode s fosforom. * ("Wikipedia")

Riža. 6 Bijela LED s fosforom. Dijagram jednog od dizajna bijele LED diode.

MRCB - tiskana ploča visoke toplinske vodljivosti. * ("Wikipedia")

Strujno-naponska karakteristika LED dioda u smjeru prema naprijed je nelinearna i struja počinje teći od određenog napona praga. U osnovnim LED modovima, struja eksponencijalno ovisi o naponu, a male promjene napona dovode do velikih promjena struje. A budući da je svjetlosni izlaz izravno proporcionalan struji, svjetlina LED-a također je nestabilna. Stoga se struja mora stabilizirati. Svjetlina LED dioda može se, na primjer, prilagoditi metodom modulacije širine impulsa (PWM), koja zahtijeva elektronički uređaj koji daje visokofrekventne impulsne signale LED diodi. Za razliku od žarulja sa žarnom niti, temperatura boje LED dioda vrlo se malo mijenja pri prigušivanju. .

Prednosti i nedostaci fosfornih LED dioda.

U LED-u, za razliku od žarulje sa žarnom niti ili fluorescentne žarulje, električna struja se pretvara izravno u svjetlosno zračenje i gubici su stoga relativno mali.

1. Glavna prednost bijelih LED dioda je visoka učinkovitost, niska specifična potrošnja energije i visoka svjetlosna snaga - 160-170 Lumen/Watt.
2. Visoka pouzdanost i dug radni vijek.
3. Mala težina i dimenzije LED dioda omogućuju im upotrebu u malim prijenosnim svjetiljkama.
4. Odsutnost ultraljubičastog i infracrvenog zračenja u spektru omogućuje korištenje LED rasvjete bez štetnih posljedica, budući da ultraljubičasto, posebno u prisutnosti ozona, snažno utječe na organske tvari, a infracrveno zračenje može izazvati opekline.
5. Indikator specifične gustoće snage, koji karakterizira gustoću svjetlosnog toka, za standardnu ​​fluorescentnu svjetiljku iznosi 0,1-0,2 W / cm², a za modernu bijelu LED oko 50 W / cm².
6. Rad na negativnim temperaturama bez smanjenja, a često i s poboljšanjem parametara.
7. LED diode su izvori svjetlosti bez inercije, ne zahtijevaju vrijeme za zagrijavanje ili gašenje, kao fluorescentne svjetiljke, a broj ciklusa paljenja i gašenja ne utječe na njihovu pouzdanost.
8. LED je mehanički jak i iznimno pouzdan.
9. Jednostavnost kontrole svjetline.
10. LED je niskonaponski električni uređaj i stoga siguran.
11. Niska opasnost od požara, mogućnost korištenja u eksplozivnim okruženjima.
12. Otpornost na vlagu, otpornost na agresivna okruženja.

Ali postoje i manji nedostaci:

1. Bijele LED diode su skuplje i teže ih je proizvesti od žarulja sa žarnom niti, iako njihova cijena postupno pada.
2. Loša kvaliteta reprodukcije boja, koja se, međutim, postupno poboljšava.
3. Snažne LED diode zahtijevaju dobar sustav hlađenja.
4. Brzo pogoršanje performansi, pa čak i kvar na povišenim temperaturama okoline iznad 60 - 80 °C.
5. Fosfori također ne vole visoke temperature, jer. koeficijent pretvorbe i spektralne karakteristike fosfora se pogoršavaju.
6. Kućište LED diode izrađeno je od optički prozirne silikonske plastike ili epoksidne smole koja pod utjecajem temperature stari i tamni te požuti apsorbirajući dio svjetlosnog toka.
7. Moderna, snažna, ultra-jarka LED dioda može zaslijepiti i oštetiti vid osobe.
8. Kontakti su podložni koroziji. Reflektori (obično izrađeni od plastike presvučene tankim slojem aluminija), na povišenim temperaturama s vremenom propadaju, a svjetlina i kvaliteta emitirane svjetlosti postupno opadaju.

STVARNI ŽIVOTNI VIJEK BIJELIH LED dioda.

Riža. 7 Smanjenje izlazne svjetlosti tijekom rada i kvara žarulja sa žarnom niti (INC), fluorescentnih žarulja (FL), žarulja s izbojem visokog intenziteta (HID) i LED žarulja (nije u mjerilu, prikazane su krivulje tipa).

Časopis "Electronics Time", članak "Određivanje vijeka trajanja LED dioda"
Napisao Eric RichmanEricBogataš), viši znanstveni suradnik,PacifiksjeverozapadNacionalniLaboratoriji (PNNL)

Poznato nam je oko 100.000 sati LED servisa dugi niz godina. Kako bi bilo stvarno?
“U ranim danima LED dioda, najčešće vrijeme rada bilo je 100.000 sati. Pritom nitko nije mogao objasniti odakle taj magični broj. Najvjerojatnije je to diktiralo tržište, a ne znanost. Philips Lumileds bio je prvi proizvođač LED dioda koji je naznačio trajanje rada, na temelju stvarnih tehničkih parametara, sa svojom idejom, Luxeon LED. Trajnost prvih Luxeon uređaja, sa zadanom strujom pogona od 350 mA i temperaturom spoja od 90 stupnjeva Celzijusa, procijenjena je na 50.000 sati. To znači da će se nakon 50.000 sati rada LED diode u danim uvjetima njezin svjetlosni tok smanjiti na 70% izvornog.
Članak "Neistražene vode: određivanje trajnosti LED svjetiljki", Časopis Electronics Time, Timur Nabiev.

Trenutačno ne postoji standard koji definira točno "životni vijek" za LED diode. Također ne postoje standardi koji kvantificiraju promjenu boje LED-a tijekom vremena. Nije definirano kako LED treba raditi nakon tog razdoblja. Neke vodeće tvrtke bile su prisiljene same odrediti kriterije za vijek trajanja. Na primjer, odabrane su dvije granične vrijednosti svjetlosnog toka: - 30% i 50%, nakon čijeg dostizanja se LED smatra neispravnim. A te vrijednosti ovise o percepciji emitirane svjetlosti od strane ljudskog oka.
1) - 30% smanjenje svjetlosnog toka reflektirane LED svjetlosti. Odnosno, kada LED svjetlo osvjetljava cestu, okolne objekte itd.
2) - 50% smanjenje svjetlosnog toka kada se koristi izravno svjetlo, npr. u semaforima, prometnim znakovima, parkirnim svjetlima automobila....
I druge tvrtke prvog reda biraju samo jedan prag - 50%.
Štoviše, degradacija LED dioda i LED svjetiljki događa se na svim razinama, počevši od p-n spoja i završavajući s prozirnom prednjom plastičnom lećom kućišta svjetiljke. Štoviše, signalne i indikatorske LED diode male snage mogu služiti desetljećima. I super-svijetle moderne LED diode, koje često rade u stresnom režimu, kako u smislu struje tako i temperature, i gube svoju svjetlinu mnogo brže. Dakle, stvarni životni vijek visokokvalitetnih modernih LED dioda je od nekoliko mjeseci do pet do šest godina u neprekidnom radu. Na primjer, Petzl tvrdi životni vijek od najmanje 5000 sati za svoja LED svjetla. Usput, vodeće tvrtke često tvrde da imaju kraći radni vijek svojih uređaja od onih "super-duper-budget", često azijskih proizvođača, koji jednostavno povećavaju trenutnu vrijednost i postižu sjajan sjaj. Kada kupujete svjetiljke, sve karakteristike LED dioda odgovaraju onima u putovnici, u kojima uvijek pišu o magičnih 100.000 sati. Ali stvarni životni vijek takvih LED dioda ne smije prelaziti 1000 ... 1500 sati, a tijekom tog vremena svjetlosni tok smanjuje se najmanje 2 puta.

BATERIJE I AKUMULATORI.

Tijekom rada baterije i akumulatori se prazne, napon napajanja opada, svjetlina LED dioda i efektivni svjetlosni tok postupno opadaju.

Krivulja smanjenja svjetline za prirodno pražnjenje baterije.

Svjetlina s elektroničkim podešavanjem. Na udaljenosti od 2 metra od svjetiljke mjeri se osvijetljenost od 0,25 luksa. (Ovo osvjetljenje daje mjesec za vrijeme punog mjeseca).

Kako bi se poboljšala efektivna izlazna svjetlost, koristi se elektroničko podešavanje (stabilizacija) napona napajanja. Snaga struje kontrolira se posebnim mikro krugom, koji osigurava stabilnu svjetlinu tijekom cijelog vremena rada. Ideju je prvi razvio Petzl. Zahvaljujući elektroničkom sklopu, svjetla imaju stabilne karakteristike tijekom cijelog vremena rada, a zatim prelaze u hitni način rada (0,25 lux). Svjetlina od 0,25 luksa je osvjetljenje koje daje pun mjesec visoko iznad horizonta za vedrog dana.

Optimalna napajanja.

1. Za LED svjetiljke danas su to naravno alkalne ili litijeve (litij-ionske) jednokratne baterije. Litijeve baterije su lagane, imaju veliki kapacitet i rade dobro na niskim temperaturama. To su npr. Li-MnO2 baterije CR123 ili CR2 napona 3V ili Li-FeS2 (litij željezo disulfid) baterije napona 1,5V, no nisu sva LED svjetla kompatibilna s litijskim baterijama - potrebno je navesti u uputama.
2. Baterije.

Struja 1C označava struju brojčano jednaku nazivnom kapacitetu.

* Iz članka: A.A. Taganova "LITIJSKI IZVORI STRUJE ZA PRIJENOSNU ELEKTRONIČKU OPREMU"

Nikal-kadmij (NiCd) imaju malu težinu i dimenzije, Loša ekološka prihvatljivost - kadmij je užasno nezdrav metal. Eksploziv s izdržljivim i zapečaćenim kućištem, s mikroventilima za automatsko pražnjenje plina, ali u isto vrijeme, dovoljno visokom pouzdanošću i visokim strujama punjenja-pražnjenja. Često se koriste u opremi na brodu i za uređaje koji troše veliku snagu, kao što su ronilačka svjetla. Jedina vrsta baterije koja se može pohraniti ispražnjena, za razliku od nikl-metal-hidridnih (Ni-MH) baterija koje se moraju pohraniti potpuno napunjene i litij-ionskih (Li-ion) baterija koje se moraju pohraniti na 40% napunjenosti od kapaciteta baterije
Nikal metal hidrid (Ni-MH) razvijeni su da zamijene nikal kadmij (NiCd). NiMH baterije praktički nemaju "efekt pamćenja" i potpuno pražnjenje nije često potrebno. Ekološki prihvatljiv. Najpovoljniji način rada: punjenje malom strujom, 0,1 nazivnog kapaciteta, vrijeme punjenja - 15-16 sati (preporuka proizvođača). Baterije se preporuča čuvati napunjene u hladnjaku, ali ne ispod 0 C?. Omogućuju 40-50% prednosti u specifičnoj potrošnji energije u odnosu na bivšeg favorita - NiCd. Imaju značajan potencijal za povećanje gustoće energije. Ekološki prihvatljivo - sadrži samo blage toksine koji se mogu reciklirati. Jeftin. Dostupan u širokom rasponu veličina, opcija i izvedbe.

DIMENZIJE I BLISKALICE.

12) TL-LD1000 Mačje oko

13) RAPID 1 (TL-LD611-F) CatEye

Europska sigurnosna praksa uključuje korištenje ne samo stražnjih već i prednjih gabaritnih svjetala.
Rapid 1 prednja (bijela) i stražnja (crvena) svjetla, s USB punjivom baterijom i indikatorom razine napunjenosti. Velika snaga svjetiljke postignuta je korištenjem SMD-LED i OptiCube™ tehnologije. Treperavi CatEye Rapid 1 privlači pažnju vozača i prolaznika.
4 načina rada omogućuju optimalan izbor parametara, kako noću tako i danju. CatEye Rapid 1 dolazi sa SP-12 Flextight™ nosačem niskog profila, koji je kompatibilan sa svim novim RM-1.

Radno vrijeme: 5 sati (kontinuirani način)

25 sati (brzi i pulsni način rada)

40 sati (trepereći mod)

Mod memorije osvjetljenja (posljednji način rada koji ste uključili)

Li-ion USB baterija - punjiva

Težina oko 41 gr. sa nosačem i baterijom

Clip na odjeći.

14) SOLAR (SL-LD210) CatEye

Biciklist mora biti vidljiv ne samo sa stražnje strane, već i od nadolazećeg prometa, ne samo noću, već i danju - s upaljenim bočnim svjetlom.

Jedna LED dioda od 5 mm uključuje se automatski u bljeskajućem načinu rada tijekom vožnje u mraku. Ugrađeni solarni panel puni se unutar 2 sata u dobrim vremenskim uvjetima i omogućuje do 5 sati rada. Dostupan u modelima za prednju i stražnju montažu i dolazi s novim Flextight™ nosačem. Težina 44 gr. s nosačem i baterijom

DINAMO - LAMPIONI (BUBE).

15) plavaPTICA

3 LED diode, svjetlina 6 Lm, 3 načina rada, dva konstantna (1LED i 3LED), jedna trepćuća (3LED), rad nakon punjenja: - oko 40 minuta (3LED); - oko 90 minuta (1LED), težina s nosačem za upravljač 115g.

Dojam:

Pa, vrlo uspješna svjetiljka, IMHO, i kao veličina na biciklu, i za osvjetljenje u "ručnom načinu" u šatoru, na zastoju i općenito. U civiliziranim gradskim uvjetima, kada postoji opća rasvjeta i uz dobar vid, može biti i glavna svjetiljka, pogotovo ako je cesta poznata. Dinamka se lako vrti, ne stvara mnogo buke, baterija se brzo puni. Sjaje dobrom bijelom svjetlošću. U REDU!

16) Punjač Energenie EG-PC-005 za mobitele s ručnim pogonom i svjetiljkom. Instaliran na biciklu.

Energiju stvara dinamo s ručlicom. Okretanje ručke na tri minute puni mobitel za najmanje 8 minuta razgovora. Okretanje ručke tijekom 10 minuta daje jaku baterijsku svjetiljku najmanje 50 minuta.

Tehnički podaci

• Izlazni napon - 4,0-5,5V
• Izlazna struja do 400 mA
• Ugrađena Ni-MH punjiva baterija od 80 mAH omogućuje najmanje 500 punjenja
• 2 svjetiljke:
  -glava: LED, s maksimalnim punjenjem svijetli do 10 metara.
  -straga: crvena LED dioda.
• Dva načina: konstantni sjaj (3LED), - stroboskop (3LED)
• Neto težina 0,2 kg
  Sadržaj isporuke

• Energenie EG-PC-005 ručni punjač za mobitele s nosačem za bicikl i prednjom svjetiljkom
• stražnja svjetiljka s kabelom od 1,2 m
• kabel za Nokia telefone
• 6 adaptera za druge telefone

Dojam:

Dobre veličine, pogodan za rasvjetu u šatoru i za sve kućanske potrebe. LED diode nisu najbolje - s jasnom plavičastom nijansom, što nije dobro. Nažalost, baterija ima poteškoća s dvostrukim opterećenjem (3LED) sprijeda i crvenu kovertu straga - i dovoljno brzo "sjednite". Morao sam ugasiti i izbaciti crveno stražnje svjetlo i, IMHO, postalo je bolje (dulje). Ručica zvučnika se lako okreće, nema puno buke, vlastita baterija se puni bez problema. Morao sam puniti u terenskim uvjetima i mobitel i e-knjigu. Uz malo upornosti i strpljenja, to se može učiniti, ali morate se potruditi. Kada svjetiljka radi na vanjskom opterećenju, sila na poluzi će se značajno povećati i morate se malo znojiti. Ali ukupna ocjena ovog uređaja je korisna stvar.

17) Punjač Energenie EG-SC-001 za mobilne telefone sa baterijom koja se puni na svjetlo i iz mreže i sa ugrađenom LED svjetiljkom.

Prisutnost USB priključka omogućuje vam brzo punjenje ugrađene baterije opremljene zaštitom od prekomjernog punjenja, dubokog pražnjenja, preopterećenja i kratkog spoja. U slučaju prazne baterije, aktivira se sustav upozorenja. Ima ugrađenu LED svjetiljku.

Puni sljedeće mobilne telefone i opremljen je sljedećim priključcima: Nokia 6101 i 8210 serija, Samsung A288 serija, Mini USB 5pin, Sony Ericsson K750 serija, Micro-USB.

Solarne ćelije Energetika EG-SC-001 omogućuje punjenje mobilnih uređaja na planinarenju, naravno, po sunčanom vremenu.
Tehnički podaci

• izlazni napon - 5.4V
• izlazna struja do 1400 mA
• ugrađena Li-ion punjiva baterija 2000 mAH omogućuje najmanje 500 punjenja
• ugrađeni USB konektor 5-6V
• svijetla led svjetiljka
• dimenzije: 116*49*26 mm
• težina 130 g

Sadržaj isporuke

• Punjač
• AC220V-DC5V USB strujni adapter A crni
• 5 adaptera za punjenje mobitela
• Spajanje USB kabela.

Izrađeni su na bazi plavog kristala (InGaN) i žutog fosfora, koji vam omogućuje pretvaranje plavog zračenja u bijelo. Ovom tehnologijom se postiže veća svjetlosna snaga, a također je i ekonomski povoljna. Sam pojam "fosfor" dolazi od latinske riječi lumen - svjetlost i grčke riječi phoros - nosač. Pod djelovanjem raznih vrsta uzbuđenja, ova tvar počinje svijetliti. Za stvaranje bijelih LED dioda koristi se žuti fosfor - ovo je modificirani itrij-aluminijski granat dopiran trovalentnim cerijem. Tako se postiže spektar luminiscencije s maksimalnom valnom duljinom od 530..560 nm. Za dobivanje LED-a s hladnim svjetlom fosforu se dodaju dodaci galijuma, a tamnom svjetlu dodaci gadolinija. Zauzvrat, svjetski proizvođači rasvjetnih LED dioda u svojoj proizvodnji koriste fosfore sa sljedećim parametrima:

1 Valna duljina maksimalne emisije fosfora
2 Dominantna valna duljina emisije fosfora
3 Korelirana temperatura boje emisije LED-a

A u ovoj tablici možete saznati koeficijent pretvorbe fosfora prema svjetlosnom toku:

Analizirajmo trenutnu vrijednost od 350 mA kao primjer. Pri ovoj vrijednosti, svjetlosni tok iz izvornog kristala plave svjetlosti iznosi 11,5 lm, a kod fosfora na bazi istog kristala bit će 3 puta veći (oko 34,5 lm). U praksi se pokazalo da u raznim verzijama bijelih LED dioda s fosforom, omjer rezultirajućeg bijelog svjetlosnog toka i izvorne plave može doseći i do 5, au pravilu, u većini LED dioda poznatih tvrtki ima vrijednost najmanje 4, što označava kvalitetu fosfora i stupanj usklađenosti njegovih svojstava sa karakteristikama izvornog plavog kristala.

Ali i kod korištenja fosfora dolazi do gubitka optičke snage pri prelasku s plave na bijelu svjetlost. Gubici mogu doseći i do 25% pri različitim gustoćama struje. To može biti posljedica gubitaka izravno tijekom ponovne emisije fosfora i promjene spektralnog sastava zračenja plavog kristala s promjenom struje.

Degradacija fosfora u bijelim LED diodama

Uništavanje (degradacija) fosfora uzrokovano je radom LED-a s neispravnim ili kršenjem procesa uklanjanja topline. Takav utjecaj na fosfor može dovesti samo do smanjenja svjetline LED-a, kao i do promjene nijanse njezinog sjaja. Znak jake degradacije fosfora je jasno vidljiva plava nijansa sjaja, jer njegov spektar počinje dominirati vlastitim zračenjem LED kristala.

Sada, vjerojatno, samo gluhi nisu čuli za LED svjetiljke i super-sjajne LED diode. Među radio amaterima, super-svijetla LED je dugo bila predmet pomnog proučavanja i glavni element domaćih inovativnih uređaja. Da, to ne čudi, super-svijetle LED diode zanimljive su prvenstveno zbog svoje učinkovitosti i dobrih svjetlosnih karakteristika. LED diode imaju dobru mehaničku čvrstoću, ne boje se vibracija i tresenja. Nije ni čudo da se LED diode velike snage sve više koriste u automobilskoj industriji.

Još jedna važna pozitivna kvaliteta LED dioda može se smatrati da počinju emitirati odmah nakon dovoda struje. Na primjer, fluorescentne svjetiljke su inferiornije od LED dioda u tom pogledu. Za trajan rad fluorescentne svjetiljke preporučuje se vrući start, kada su žarne niti prethodno zagrijane. Lampica se uključuje nakon nekoliko sekundi.

Početkom 1990-ih Nichia je predstavila prvu plavo-bijelu LED diodu na svijetu. Od tada je započela tehnološka utrka u proizvodnji supersvijetlih LED dioda velike snage.

LED sama po sebi ne može emitirati bijelo svjetlo, jer je bijelo svjetlo zbroj svih boja. Dioda koja emitira svjetlo emitira svjetlost strogo definiranog valna duljina. Boja LED emisije ovisi o širini zazora energetskog pojasa prijelaza, gdje dolazi do rekombinacije elektrona i šupljina.

Energetski zabranjeni pojas pak ovisi o materijalu poluvodiča. Za proizvodnju bijele svjetlosti na kristalu plava LED dioda nanosi se sloj fosfora koji pod djelovanjem plavog zračenja emitira žutu i crvenu svjetlost. Miješanje plave, žute i crvene daje bijelu svjetlost.

To je jedna od nekoliko raširenih tehnologija bijele svjetlosti koja koristi diode koje emitiraju svjetlost.

Napon napajanja ultra-svijetlih bijelih LED dioda u pravilu se nalazi između 2,8 prije 3,9 volt. Točne karakteristike LED-a možete pronaći u opisu (podatkovnoj tablici).

Snažne, ultra-svijetle bijele LED diode su dostupne, ali su još uvijek skupe u usporedbi s crvenim i zelenim LED indikatorima, stoga morate biti oprezni kada ih koristite u aplikacijama za rasvjetu. visokokvalitetno LED napajanje.

Unatoč činjenici da je resurs LED dioda prilično velik, bilo kakvo svjetlo poluvodič Vrlo osjetljiv na prekostruju. Kao rezultat preopterećenja, LED može ostati operativan, ali će njegov svjetlosni učinak biti znatno manji. U nekim slučajevima, djelomično radna LED dioda može uzrokovati kvar ostalih LED dioda uključenih uz nju.

Da biste isključili preopterećenje LED dioda, a time i njihov kvar, primijenite pokretači snage na specijaliziranim mikro krugovima. Pokretač snage nije ništa više od stabiliziranog izvora struje. Za podešavanje svjetline LED dioda preporučuje se korištenje pulsne modulacije.

Moguće je da će u bliskoj budućnosti proizvođači LED-a velike snage ugraditi čip stabilizatora struje izravno u dizajn LED-a velike snage, slično trepćućim LED-ima ( trepćući led ), koji imaju ugrađeni čip generatora impulsa.

LED može raditi desetljećima, ali pod uvjetom da se kristal koji emitira svjetlost ne zagrijava jako zbog protoka struje. U modernim LED diodama velike snage struja napajanja može doseći više od 1000 mA(1 Amper!) pri naponu napajanja od 2,5 prije 3,6 – 4 volt. Takvi parametri imaju, na primjer, snažne LED diode Lumileds . Za uklanjanje viška topline u takvim LED diodama koristi se aluminijski radijator koji je strukturno integriran s LED kristalom. Proizvođači bijelih LED dioda velike snage također preporučuju njihovu ugradnju na dodatne hladnjake. Zaključak je očit - ako želite dugotrajan rad LED-a - osigurajte dobro odvođenje topline.

Prilikom montaže LED-a velike snage, mora se imati na umu da je baza LED-a koja provodi toplinu nije električki neutralan. U tom smislu, potrebno je osigurati električnu izolaciju baza LED dioda kada se montiraju na zajednički radijator.

Budući da je tipični napon napajanja ultrasvijetlih LED dioda 3,6 volta, tada se takve LED diode mogu lako koristiti za LED svjetiljke u kombinaciji s punjivim baterijama formata AA. Za napajanje LED-a potrebne su vam 3 punjive baterije spojene u seriju s naponom od 1,2 volt. Ukupni napon će biti upravo potreban 3,6 volt. U ovom slučaju nisu potrebni pretvarači napona.

Još uvijek visoka cijena LED dioda velike snage povezana je sa složenošću proizvodnje LED dioda velike snage. Trošak modernih tehnoloških instalacija, koje proizvode LED kristale velike snage pomoću epitaksijalne tehnologije, iznosi 1,5 - 2 milijuna dolara!

Strukturno, moćna LED je prilično složen uređaj.

Slika prikazuje uređaj super-svijetlog Luxeon III LED-a tvrtke Lumileds, snage od 5 vata .

Kao što se može vidjeti sa slike, moderna ultra-svijetla LED dioda je složen uređaj koji zahtijeva mnogo tehnoloških koraka u izradi.

Trenutačno proizvođači LED-a velike snage isprobavaju različite LED tehnologije koristeći različite materijale i komponente. Sve to ima za cilj smanjenje troškova LED dioda i osiguranje potrebne kvalitete proizvoda.

Treba napomenuti da moćna LED, proizvedena u suprotnosti s tehnološkim procesom i korištenjem materijala niske kvalitete, nakon nekog vremena rada gubi izračunatu svjetlosnu snagu. U pravilu su takve LED diode jeftinije od analognih. Jeftine LED tijekom prvog 4000 sati rada gube svjetlinu na 35% . To je zbog činjenice da epoksidni materijal LED žarulje postaje žut, a emisivnost plavog LED čipa i fosfornog sloja nanesenog na njega također se smanjuje. Za kvalitetne LED diode 50 000 sati rada, svjetlina se smanjuje za najviše 20% .

Bijeli LED

Za razliku od tradicionalnih fluorescentnih žarulja sa žarnom niti i bijele svjetlosti, LED generiraju svjetlost u vrlo uskom rasponu spektra, tj. daju gotovo jednobojni sjaj. Zato se LED diode odavno koriste u kontrolnim pločama i vijencima, a danas se posebno učinkovito koriste u rasvjetnim instalacijama koje emitiraju određenu primarnu boju, na primjer, u semaforima, pokazivačima, signalnim svjetlima.

Princip bijele LED diode

Načelo bijelog LED uređaja nije vrlo komplicirano, tehnologija implementacije je komplicirana. Da bi LED dioda emitirala bijelo svjetlo, potrebno je posegnuti za dodatnim tehničkim elementima i tehničkim rješenjima. Glavni načini za dobivanje bijelog sjaja u LED diodama su:

nanošenje sloja fosfora, na plave kristale;

nanošenje nekoliko slojeva fosfora na kristale koji emitiraju svjetlost u boji bliskoj ultraljubičastoj;

RGB sustavi, u kojima se miješanjem svjetla mnogih jednobojnih crvenih, zelenih i plavih dioda postiže bijeli sjaj.

U prvom slučaju najčešće se koriste plavi LED kristali koji su obloženi fosforom, žutim fosforom. Fosfor apsorbira dio plave svjetlosti i emitira žutu svjetlost. Kada se preostala neapsorbirana plava svjetlost pomiješa sa žutom, dobiva se svjetlost bliska bijeloj.

Druga metoda je nedavno razvijena tehnologija za dobivanje izvora bijelog svjetla u čvrstom stanju koja se temelji na kombinaciji diode koja emitira sjaj bliske ultraljubičastoj boji i nekoliko slojeva fosfornog fosfora različitih sastava.

U potonjem slučaju bijela svjetlost se dobiva na klasičan način miješanjem triju osnovnih boja (crvene, zelene i plave). Kvaliteta bijelog svjetla poboljšana je dodavanjem žutih LED dioda u RGB konfiguraciju za pokrivanje žutog dijela spektra.

Prednosti i nedostaci nekadašnjih LED dioda

Svaka od ovih metoda ima svoje pozitivne i negativne strane. Dakle, za bijele fosforne LED diode, proizvedene prema principu kombinacije plavih kristala s fosfornim fosforom, prilično nizak indeks reprodukcije boja, sklonost generiranju bijele svjetlosti u hladnim tonovima, nejednolika nijansa luminescencije na dovoljno visokoj karakteristični su svjetlosni tok i relativno niska cijena.

Bijela fosforne LED diode temeljene na kombinaciji skoro ultraljubičastih dioda i višebojnog fosfora, imaju izvrstan indeks uzvrata boja, mogu generirati bijelu svjetlost s toplijim nijansama i ujednačenije su u nijansama luminiscencije od diode do diode. Međutim, oni troše više struje i nisu tako svijetli kao prvi.

S druge strane, RGB-LED vam omogućuju stvaranje svjetlosno-dinamičkih efekata u rasvjetnim instalacijama s promjenom boje sjaja i različitim tonovima bijelog sjaja i potencijalno mogu pružiti vrlo visok indeks reprodukcije boja. Istodobno, LED diode pojedinih boja različito reagiraju na količinu radne struje, temperaturu okoline i zatamnjenje, pa stoga RGB LED diode zahtijevaju prilično složene i skupe sustave upravljanja za postizanje stabilnog rada.

Kako bi rasvjetna tijela na bazi bijelih LED dioda davala bolju svjetlost, tj. potpuniji spektar, u dizajnu svjetiljki koje koriste