Все об устройстве светодиодов

От традиционных источников освещения LED светодиоды (light-emitting diode) отличаются конструкцией и принципом работы. С момента изобретения новая технология с успехом применяется в электронике и освещении.

Что такое светодиод?

Светодиод (светоизлучающий диод) – это полупроводниковое устройство, которое преобразует электрический ток в световое излучение (некогерентное). От привычных источников света LED светодиод отличается кардинально – в нем отсутствует газ и нить накала, нет стеклянного корпуса и хрупких деталей. Светодиодные технологии будут активно внедряться в ближайшие 10 лет, уже сейчас они успешно конкурируют с лампами накаливания и неоновым освещением. На сегодняшний день светодиоды активно применяются в:

• электронных устройствах (индикаторы работы, осветительные элементы на панели);
• транспортных средствах (переднее и заднее освещение, а также свет в салоне автомобиля);
• организации точечного освещения;
• оформлении светом пространства помещений.

Как работает светодиод

1. В любом светодиоде есть 1 электронно-дырочный переход p-n-p;
2. Легированием достигается насыщение материала n-типа положительными электронами, а в материале p-типа атомы насыщаются дырками;
3. Носители заряда перемещаются через p-n-переход в момент подачи напряжения, электроны стремятся заполнить пустое пространство и вводятся в материал р-типа;
4. Переход электронов из одного типа в другой (из n на p) сопровождается выделением энергии (фотонов);
5. Для производства светодиодов выбирают только те материалы, которые выпускают фотоны определенной длины, находящейся в видимой области спектра;
6. Цвет светодиода определяет выбор материала.

Все светодиоды делятся на 2 типа:

• Осветительные – у них высокие показатели яркости и мощности;
• Индикаторные – недорогие источники света с малой мощностью;

Как устроен индикаторный светодиод?

1. В конструкции используются: полупроводниковый кристалл, установленный на подложке, контакты для электроподключения, соединительные проводники, теплоотвод, линза из эпоксидной смолы и корпус;
2. p-n переход создает кристалл полупроводника, переход тока от анода к катоду;
3. В базовую область диодной структуры осуществляется инжекция электронов или дырок, избыток энергии выделяется как свет;
4. В зависимости от используемого типа полупроводника спектральная характеристика может быть разной (длина волны влияет на цвет освещения);
5. Свет в индикаторном светодиоде может рассеиваться на угол от 20 до 45 градусов, все зависит от линзы.

«Пиранья» – сверхяркие светодиоды малой мощности

Перед классическим круглым светодиодом у «Пираньи» значительно больше преимуществ:

• 4 контактных вывода (у классических их 2) обеспечивают высокую устойчивость к вибрациям и механическому воздействию;
• Увеличенный ресурс работы за счет хорошего теплоотвода;
• Широкий угол первичной оптики делает возможным применять эти светодиоды для освещения улицы или комнаты;
• Потребляют ток 20-30 мА, работают в диапазоне напряжения 2,8-4,5 В.

Применяются в рекламных вывесках, автомобильных фарах, при обустройстве освещения.

Устройство светодиодных волокон

Светодиодные волокна были разработаны в 2015 году в Южной Корее. Эта технология должна стать базой для LED освещения на основе волокон тканей. На текущий момент мощность таких светодиодов составляет 0,3 Вт – пока это очень мало, но разработчики планируют повышать данное значение.

Изготавливаются светодиодные волокна следующим способом:

1. Волокно терефталата полиэтилена погружается в раствор PEDOT:PSS;
2. 30 минут просушивается при температуре 130°C;
3. Наносится OLED-раствор, который дает желтый свет;
4. Волокна сушатся, затем на них наносится защитная оболочка из фторида лития-алюминия.

Устройство осветительных светодиодов

• Базовая конструкция состоит из кристалла (полупроводниковый чип) и подложки, куда этот кристалл смонтирован, а также проводников соединения и теплоотвода с линзой;
• Для лучшего рассеивания тепла осветительный светодиод припаивается к линзе;
• Наличие теплоотвода продлевает срок эксплуатации осветительного светодиода.

Устройство филаментных диодов (filament)

Впервые такие диоды были изобретены в Японии в 2008 году, но широко стали применяться в 2015 году в лампах:

1. Филамент – это отрезок стекла или сапфира длиной до 3 см и диаметром до 1,5 мм;
2. От того, какой материал будет применен в качестве подложки, зависит тип светодиода (COB или COG). Стекло – наиболее распространенный вариант;
3. На отрезок помещают 28 последовательно размещенных светодиодов, конструкция заливается люминофором;
4. Соединенные в единое целое filament-светодиоды помещают в лампочку;
5. Мощность отрезка светодиода составляет 0,8-1,3 Вт.

Развитие рынка светодиодов в ближайшее время будет только продолжаться. Светодиодные лампы – это новый стандарт в обустройстве освещения, они эффективны и экономичны. Уже сейчас можно применять новую технологию в бытовом освещении.

Светодиодные лампы Navigator – это аналоги стандартных светильников. В зависимости от выбранного типа, их можно применять в быту, коммерческом освещении и ЖКХ. Источник света на основе LED-технологии – лучший по своим эксплуатационным характеристикам (энергоэффективности и периоду использования).