Устройство светодиода: типовая классификация мощных на основе COB-матриц и маломощных светодиодов (обозначения, напряжение, маркировки)

Светодиодное освещение постепенно интегрируется в нашу повседневную жизнь и становится основным решением для осветительных приборов.

Производители светодиодов работают с особой тщательностью и контролем качества, чтобы обеспечить конечным потребителям только самый высокий стандарт. Давайте подробнее рассмотрим устройство и процесс производства светодиодов.

Общие сведенья

Светодиод — это тип твердотельной лампочки с двумя вариантами полупроводников: p-типа и n-типа. Его структура представляет собой монокристалл с двумя разными типами полупроводников.

Помимо использования в качестве источника света, LED элементы имеют огромный спектр применений.

Сфера применения

Светодиодное освещение является популярным выбором для дома благодаря высокой энергоэффективности и инновационным технологиям. Помимо ламп и светильников, LED компоненты производятся для многих изделий, которые мы используем в быту.

Некоторые из наиболее распространенных типов включают уличные фонари, информационные знаки, рекламные вывески, светофоры, экраны телевизоров, кнопки приборной панели и дисплеи сообщений на вокзалах и в аэропортах.

• Высокий спрос означает, что производители LED должны проявлять особую осторожность при тестировании светодиодов до того, как продукт попадет к покупателю.
• Тщательное тестирование продукции обеспечивает согласованность интегрированных продуктов и гарантирует неизменное качество освещения.

Устройство LED

Процесс производства светодиодных светильников представляет собой сложную процедуру, состоящую из трех основных этапов: светодиодные чипы, упаковка и светодиодная лампа.

Каждый шаг должен быть выполнен в соответствии с высочайшими стандартами для обеспечения контроля качества и согласованности продукции.

Процесс начинается с изготовления LED чипа. Сначала полупроводниковый материал выращивают в камере высокого давления и температуры, где элементы (галлий, мышьяк, люминофор) очищают, смешивают и сжижают до концентрированного раствора.

• После объединения стержень помещают в раствор и медленно вытягивают. После удаления стержня раствор быстро остывает и начинает кристаллизоваться, образуя длинный кристаллический слиток.
• Затем кристаллический слиток нарезается на полупроводниковые пластины, каждая шлифуется и очищается от пыли, грязи и органических материалов.
• Далее они наслаиваются и нарезаются на небольшие сегменты, – чипы. Потом они разделяются и упаковываются в отдельные пакеты светодиодов.
• Корпус действует как основа, которая удерживает чип, соединительный провод и слой люминофора. Пакеты позволяют светодиодному чипу излучать яркий свет.

Наконец, блоки светодиодов монтируются на печатную плату и интегрируются в изделие. Наиболее распространенными светодиодами в доме являются подвесные, встроенные потолочные светильники и прожекторы, но возможности безграничны, когда дело доходит до интеграции светодиодных светильников в устройства.

Благодаря встроенным светодиодам производители могут продавать более интересные продукты, предлагающие интеллектуальные функции, расширенные возможности дизайна, лучшее качество освещения, более длительный срок службы и повышенную энергоэффективность.

Структура

Структура светодиодного света исходит из полупроводника, такого как кремний. Светодиод имеет две стороны, одна с двумя электрическими контактами, а другая прозрачная.

Эти диоды излучают свет посредством процесса, называемого электролюминесценцией. Закругленная линза на конце светодиода создает сфокусированный луч. Светодиоды похожи на миниатюрные лампочки и доступны в различных цветах.

• Светодиод полностью изолирован от внешней среды, что предотвращает влияние внешней влаги и пыли на эффективность его работы.
• Добавленный осушающий агент гарантирует, что воздух внутри герметичного пространства полностью высушен.
• Маловероятно, что влага или пыль внутри светодиода повлияют на его работу.

Цветовой спектр

Цвет диода зависит от излучаемой длины волны. Одноцветные излучают свет в видимом диапазоне, а синие работают в ультрафиолетовом спектре. Более короткие длины волн требуют высоких рабочих напряжений.

Светодиодные элементы сделаны из тонкого слоя полупроводникового материала, называемого диодом. Когда через этот материал проходит ток, электроны устремляются к пустому слою. Этот процесс называется «электролиз». Результат — светящийся светодиод.

На самом деле это сложная трехмерная схема, в которой свет состоит из множества крошечных кусочков.

Упаковка

Наиболее распространенным типом упаковки для LED светильников является SMD-светодиод. Они установлены на печатной плате и излучают сотни люмен.

Эти светодиоды идеально подходят для ленточных светильников и других небольших устройств, поскольку монтажная поверхность позволяет передавать наибольшую мощность.

Другие типы упаковки включают освещение на основе печатных плат, прикрепляемые светильники, а также освещение на основе тефлона и клея.

• Светодиоды для поверхностного монтажа обычно упаковываются в корпус 5050. Эта структура корпуса может содержать три светодиода 3528. Это самый популярный стиль упаковки для светильников RGB, но он не ограничивается этим типом.
• Некоторые светодиодные ленты также имеют диагональный рисунок высокой плотности. В зависимости от применения эти продукты могут использоваться для питания дисплеев, мониторов и других осветительных приборов.
• Некоторые ленты выполнены в таком же стиле упаковки, но их профиль может немного отличаться.

Обратное смещение

Обратное смещение используется для управления величиной тока, который может протекать через светодиод. При нормальной работе может работать только при прямом смещении. В этом состоянии к диоду PN-перехода приложено внешнее напряжение.

Однако при обратном смещении к катоду прикладывается напряжение, предотвращающее протекание тока через диод. Светодиод с обратным смещением также может работать в обратном режиме.

• При нормальной работе светодиод излучает свет, когда он смещен в прямом направлении. Когда это происходит, на нем возникает разность потенциалов в два вольта. Разница не постоянна и зависит от цвета и типа используемого элемента.
• Источник питания менее двух вольт не зажжет светодиод. Поэтому светодиоды почти всегда используются с напряжением выше этого.
• Последовательный резистор обычно помещается в источник питания, чтобы предотвратить повреждение устройства и ограничить величину тока, который может протекать через светодиод.

Люминофоры

Люминофоры — это вещества, используемые в производстве светодиодных ламп. Чтобы их получить, эти соединения химически модифицируют, чтобы они имели определенную длину волны.

Как правило, они излучают свет с длиной волны от 380 до 470 нм. Для изготовления люминофоры должны быть более эффективными излучателями сине-фиолетового излучения и более эффективно стимулировать их разложение при длине волны 380-470 нм.

• В течение первых нескольких десятилетий светодиодной революции люминофоры использовались только в фейерверках.
• Но их разработка началась в 1940-х годах с появлением люминесцентных и электронно-лучевых трубок.
• Однако за последние пять лет белые светодиоды сыграли очень важную роль в освещении.
• Люминофоры могут использоваться как в белых светодиодах, так и в цветных.

Исследователи считают, что это нововведение может стать прорывной технологией.

Будущее светодиодов, безусловно, светлое. С растущим спросом и популярностью, рынок LED устройств подталкивает компании и производителей осветительных приборов к совершенствованию своих технологий и поиску инновационных способов улучшения своей продукции.

Фото устройства светодиода