Kas yra šviesos diodai: simboliai, struktūra, veikimas, programos ir kt.
2025-12-03 4178

Šviesos diodai arba šviesos diodai yra maži elektroniniai komponentai užsidega, kai per juos praeina elektros srovė. Jie naudojami daugelyje dalykų matome kiekvieną dieną, pavyzdžiui, šviesas, ekranus, ženklus ir elektroniką Šiame turinyje paaiškinama, kas yra LED lemputės, kaip jos veikia, dalys, tipai, naudojimo būdai ir jų palyginimas su kitomis lemputėmis.

Kategorija

1 pav. Šviesos diodas

Kas yra LED lemputės?

Vienas LED lemputės arba Šviesos diodai yra puslaidininkinis įtaisas, skleidžiantis šviesą, kai veikia elektros srovė juo teka procesas, vadinamas elektroliuminescencija.sukonstruojamas šviesos diodas iš p-n sandūros medžiagos, kurioje susijungia elektronai ir skylės išskiria energiją fotonų pavidalu, sukurdamas šviesą.Šio spalva Šviesa priklauso nuo naudojamos puslaidininkinės medžiagos, įskaitant šviesos diodus pagaminti iš įvairių spalvų, įskaitant matomą šviesą, infraraudonuosius ir ultravioletinius. LED lemputės yra labai efektyvios energijos, generuoja labai mažai šilumos, įsijungia akimirksniu ir ilgai tarnauja, todėl jie idealiai tinka naudoti indikatoriuose, ekranuose, apšvietimo sistemose, automobilių priekiniuose žibintuose ir daugelyje kitų įrenginių kasdieniai elektroniniai prietaisai.

Šviesos diodo simbolis

2 pav. Šviesos diodo simbolis

Paveikslėlyje parodytas standartinis vienos grandinės simbolis LED lemputės (Švyti Diodas).Kairėje simbolio pusėje yra teigiamas gnybtas, pavaizduotas trikampis yra teigiamas gnybtas, į kurį patenka srovė prietaisas. Dešinėje pusėje yra katodas, parodytas kaip vertikali linija, tai katodas, iš kurio teka srovė. Šviesos diodas tiesiog užsidega kai srovė teka iš anodo į katodą, tai yra, jie turi į priekį šališkumas. Dvi rodyklės, nukreiptos į išorę nuo diodo, rodo Šis komponentas skleidžia šviesą, o tai išskiria šviesos diodus paprastas diodas.

Šviesos diodų sandara

3 pav.Šviesos diodo sandara

Vaizdas iliustruoja pagrindinę šviesos diodo struktūrą ir parodo, kaip tai padaryti Įrenginys įmontuotas viduje. Viduje yra skaidrus kupolas dvi puslaidininkių sritys: a P tipo regionas ir vienas N tipo regionas. Jie sudaro PN sankryžą, kurioje generuojama šviesa. Kai užsidega šviesos diodas Pirminis poslinkis (anodas prijungtas prie anodo, o katodas prijungtas prie anodo neigiamas), elektronai iš N tipo medžiagos ir skylės iš P tipo medžiagos sandūroje medžiagos rekombinuojasi. Ši rekombinacija išlaisvina energiją kaip šviesa, pavaizduota aukštyn nukreiptomis rodyklėmis diagrama. Šviesos diodas yra permatomo korpuso viduje, leidžiantis skleidžia šviesą, kad pabėgtų apsaugodama puslaidininkį.Pagrindas palaiko vidinę struktūrą ir jungiasi su dviem išoriniais laidininkais, į teigiamas polius (+) ir neigiamas polius (-).Tai paprastas, bet tikslus šviesos diodo vidinės struktūros vaizdas.

Šviesos diodų pakuotė

4 pav.Šviesos diodų pakuotė

Šiame paveikslėlyje parodytas paprastas LED pakuotės vaizdas, paryškintas pagrindinės dalys, sudarančios šviesos diodo veikimą. Keraminis pagrindas sudaro pagrindą ir užtikrina gerą mechaninę atramą bei šilumos išsklaidymą. Visų pirma Įdėkite LED lustus, kurie yra puslaidininkiai, skleidžiantys tikrą šviesą. Ploni jungiamieji laidai sujungia lustą su kontaktinėmis trinkelėmis, leidžiančiais srovė patenka į įrenginį. Šilumos pagalvėlė padeda pašalinti lusto generuojama šiluma, kad šviesos diodas būtų vėsus ir efektyvus Visą konstrukciją dengia pagrindinis lęšis, permatomas kupolas apsaugo lustą ir formuoja skleidžiamą šviesą.Ši diagrama numato paprastas būdas suprasti, kaip sumontuoti supakuotą LED lemputę.

Kaip veikia šviesos diodai?

LED lemputės veikia elektros energiją paverčiant šviesa. Jo viduje yra Du puslaidininkių sluoksniai, vadinami P tipo ir N tipo, sudaro PN sandūra. Kai šviesos diodas tinkamai prijungtas, elektronai ir skylės eiti vienas prie kito ir susitikti sankryžoje. Kai jie susijungia, jie išskiria energiją šviesos pavidalu. Šviesos spalva priklauso nuo LED šviestuvuose naudojamos medžiagos. Šis paprastas procesas leidžia įjungti LED lemputes skleidžia ryškią šviesą sunaudodama labai mažai energijos.

Šviesos diodų kilmė ir istorija

LED lempučių idėja kilo XX a.pradžioje, kai H. J. Žiedas pastebėjo, kad kai kurios medžiagos gali švytėti jas praeinant elektros srovei.in 1927 m., Olegas Losevas, Rusų išradėjas išsamiai ištyrė šį švytintį efektą ir jį sukūrė pirmasis į LED panašus įrenginys, nors praktiškai nebuvo naudojamas elektronika dar. Pirmasis tikras ir tinkamas naudoti LED buvo sukurtas 1962 m Nickas Holonyak Jr.., kuris sukūrė nedidelį šviesos diodą, kuris švytėjo raudonai. Vėlesniais metais mokslininkai sukūrė daugiau spalvų šviesos diodus ir 1972 m. George'as Crawfordas gamina ryškesnį geltoną šviesos diodą. Taip pat pasirodo originalus mėlynas šviesos diodas aštuntajame dešimtmetyje, tačiau jie buvo labai blankūs. Didelis lūžis įvyko 1990 m. kada Shuji Nakamura, Isamu Akasakiir Hiroshi Amano vystytis ryškiai mėlyni šviesos diodai naudoja galio nitridą. Tai leidžia įjungti baltus šviesos diodus, dėl to namuose plačiai naudojamas energiją taupantis LED apšvietimas, biuruose, mokyklose ir daugelyje kitų vietų šiandien.

Šviesos diodo poslinkio grandinė

Kad šviesos diodas užsidegtų, jis turi būti prijungtas į priekį reiškia, kad teigiamas maitinimo šaltinio polius jungiasi prie teigiamo poliaus ir Katodas jungiasi prie katodo. Kai dega LED lemputė nukreiptas į priekį, per jį teka srovė ir leidžia skleisti šviesą. Tačiau šviesos diodai yra labai jautrūs didelei srovei. Jei per daug srovės išsilydo, šviesos diodas gali perdegti. Norėdami to išvengti, pridedamas serijinis rezistorius į grandinę. Šis rezistorius riboja srovę ir palaiko šviesos diodą saugus.

5 pav. LED poslinkio grandinė

Rezistoriaus vertę galima rasti naudojant formulę:

I = (Vs − Vd) / R

Kur:

aš = LED srovė

Vs = maitinimo įtampa

Pvz = LED tiesioginė įtampa (apie 1,8–2,2 V raudonai, 2,8–3,3 V baltai / mėlynai)

R = rezistoriaus vertė

Dauguma mažų LED indikatorių saugiai veikia esant 10–20 mA. Didelės galios šviesos diodai naudoja daugiau srovės, tačiau jiems taip pat reikia specialių tvarkyklių ir radiatorius. Jei šviesos diodas prijungtas priešinga kryptimi, jis nebus šviesa ir naudojant per didelę atvirkštinę įtampą galite jį sugadinti.

Šviesos diodų tipai

LED šviestuvai būna įvairių tipų ir kiekvienas tipas yra skirtas skirtingam tikslui. tikslas. Kai kurie yra labai maži indikatoriai, kiti yra labai ryškūs apšvietimui, o kai kurie netgi gali pakeisti spalvą arba sukurti nematomą šviesą.Štai čia Populiariausi LED šviestuvų tipai ir jų panaudojimas.

Miniatiūrinis LED (LED indikatorius) - Tai maži šviesos diodai, kuriuos matote kasdieniuose įrenginiuose. Jie naudojami kaip mažos lemputės, rodančios, ar kažkas yra ĮJUNGTA, ar IŠJUNGTA. Galite juos rasti nuotolinio valdymo pultuose, žaisluose, įkrovikliuose ir elektroninėse plokštėse. Jie to nedaro reikalauja daug energijos ir dažnai šviečia naudojant nedidelę elektros srovę.

Didelės galios LED lemputės - Didelė talpa Šviesos diodai yra pagaminti taip, kad išgautų labai ryškią šviesą. Jie gali susidoroti su daug daugiau daugiau srovės nei įprasti maži šviesos diodai. Šie šviesos diodai naudojami tokiuose dalykuose kaip žibintuvėliai, automobilių žibintai, gatvių ir patalpų šviestuvai. Kadangi jie įkaista, jiems dažnai reikia radiatorių, kad jie būtų vėsūs.

SMD šviesos diodai (paviršiaus montavimo šviesos diodai) - Šie šviesos diodai yra labai maži ir montuojami tiesiai ant grandinės paviršiaus lentos. Šiais laikais jie yra populiarūs ir būna įvairių dydžių, pavyzdžiui, 2835, 3528, 5050 ir 5630. SMD šviesos diodai naudojami LED juostiniuose šviestuvuose, televizoriuose foninis apšvietimas, ženklai ir moderniausios LED lemputės.Žinoma, kad jos yra Ryškus ir efektyvus.

COB LED (lustas plokštėje) - COB šviesos dioduose yra daug mažų LED lustų, sugrupuotų viename lenta. Kadangi lustai yra arti vienas kito, jie skleidžia garsą stiprus, tolygiai lengvas ir nėra matomų „taškelių“. Jie randami prožektoriuose, priekiniai žibintai, prožektoriai ir kiti apšvietimo tipai, kuriems reikalinga plati, lygi šviesa.

RGB šviesos diodai - Yra RGB šviesos diodai trys spalvos LED viduje: raudona, žalia ir mėlyna. Sumaišius šiuos tris spalvos, jie gali padaryti beveik bet kokią norimą spalvą. Jie gali pakeisti spalvą lygus ir naudojamas dekoratyviniams žibintams, LED juostelėms, žaidimams spalvingas komplektas, scenos apšvietimas ir ekranai.

Infraraudonųjų spindulių šviesos diodas (infraraudonųjų spindulių šviesos diodas) - IR Šviesos diodai skleidžia šviesą, kurios mes nematome, nes ji yra infraraudonųjų spindulių srityje diapazonas. Nors mes to nematome, įrenginiai gali. Štai kodėl infraraudonųjų spindulių šviesos diodai matyti nuotolinio valdymo pultuose, naktinio matymo kamerose, automatinėse duryse ir daug įvairių tipų jutiklių.

UV LED (ultravioletinis LED) - UV LED lemputės skleidžia ultravioletinius spindulius, kurie mūsų akims nematomi. Šie šviesos diodai naudojami vandens ir paviršiaus sterilizavimui, džiovinimui ar kietėjimui plastiko, padirbtų pinigų testavimo ir moksliniuose instrumentuose.Jie turi būti Elkitės atsargiai, nes per daug UV spindulių gali pakenkti.

Dviejų ir trijų spalvų LED lemputės - Dviejų spalvų šviesos diodai turi dvi spalvas viename LED. Trijų spalvų šviesos diodai turi tris spalva. Priklausomai nuo būdo, jie gali keisti spalvą arba rodyti mišrias spalvas jie yra sujungti. Šie šviesos diodai naudojami iškabose, valdymo pultuose, Paprasti indikatoriai ir ekrano skydeliai.

LED lemputė mirksi - Mirksi LED lemputė Jie mirksi patys. Jų viduje yra nedidelė grandinė, kuri jiems padeda automatiškai įjungti ir išjungti. Jie naudojami žaisluose, nedideliuose įspėjimuose šviestuvai, dekoracijos ir paprasti signaliniai įrenginiai.

OLED (organinis šviesos diodas) - OLED Pagaminta iš specialių organinių medžiagų (anglies pagrindu), kurios švyti, kai per juos praeina srovė. Šie šviesos diodai gali būti itin ploni, Lankstus ir suteikia ryškių, ryškių spalvų. Jie naudojami šiuolaikinėse programose Aukštos kokybės televizoriai, išmanieji telefonai, išmanieji laikrodžiai ir ekranai.

LED I-V kreivės charakteristikos

6 pav. Šviesos diodų I-V kreivės charakteristikos

Šviesos diodo I-V kreivė rodo per jį bet kuriuo metu tekančią srovę skirtingų įtampos lygių ir tai padeda paaiškinti, kaip veikia vidiniai šviesos diodai grandinė. Kai šviesos diodas prijungtas į priekį (anodas prie anodo, katodas prie katodo), iš pradžių teka labai mažai srovės.Vieną kartą įtampa pasiekia šviesos diodo tiesioginę įtampą, kuri paprastai yra apie 1,6–2,0 V raudona, 2,0–2,2 V geltonai ir gintarinei, 2,0–3,2 V žaliai ir 2,8–3,6 V mėlynai baltai, srovė greitai didėja. Dėl šios srovės Jei padidėjimas yra per stiprus, norint to išvengti, reikalingas rezistorius arba nuolatinės srovės valdiklis apsaugo šviesos diodą nuo per didelės srovės. Atvirkštinio poliškumo režimu (prijungtas atvirkščiai), srovė beveik neteka, tačiau gali būti per didelė atvirkštinė įtampa pažeisti šviesos diodą, nes šviesos diodas nėra skirtas blokuoti atbulinį aukštį įtampa. Skirtingos LED spalvos turi skirtingas I-V kreives dėl kiekvienos spalvos spalva naudoja skirtingą puslaidininkinę medžiagą, suteikiant jai a skirtingos tiesioginės įtampos.

LED šviestuvų privalumai ir trūkumai

LED lempučių pranašumai:

Sunaudok mažiau energijos – LED lemputės sunaudoja daug mažiau elektros nei kitos lemputės.

Tarnauja ilgai – jie gali veikti daugelį metų, kol juos reikia pakeisti.

Labai ryškus – LED lemputės gali skleisti ryškią, aiškią įvairių spalvų šviesą.

Laikykite vėsiai – jie per daug neįkaista, todėl juos naudoti saugiau.

Tvirtas ir ilgaamžis – LED šviestuvus sunku sulaužyti, nes jie neturi lūžtančių dalių.

Nekenksmingas aplinkai – jie taupo energiją ir juose nėra toksiškų medžiagų.

Momentinis įjungimas – šviesos diodas užsidega iš karto be įšilimo laiko.

Mažas dydis – juos galima padaryti labai mažus daugeliui skirtingų įrenginių.

LED lempučių trūkumai:

Didesnė pradinė kaina – jas įsigyti kainuoja daugiau nei įprastas lemputes.

Gali būti paveiktas karščio – LED lemputės gali neveikti gerai, jei jos įkaista per daug.

Reikia srovę ribojančio rezistoriaus arba tvarkyklės – be tinkamo srovės valdiklio šviesos diodas gali perdegti.

Laikui bėgant apšvietimas gali keistis – kai kurios LED lemputės gali lėtai keisti spalvą arba laikui bėgant blankti.

Kryptinis apšvietimas – šviesos diodai šviečia viena kryptimi, todėl šviesai perduoti gali prireikti papildomų komponentų.

Šviesos diodų pritaikymas

Indikatoriaus lemputė - Naudojamas tokiuose įrenginiuose kaip įkrovikliai, televizoriai ir kompiuteriai, kad būtų rodoma maitinimo arba veiklos būsena.

Elektroninis ekranas - Rasta telefonų ekranuose, skaitmeniniuose laikrodžiuose, švieslentėse ir lauko iškabose.

Apšvietimo sistema - Naudojami namuose, biuruose, gatvėse, žibintuvėliai, automobilių žibintai, nes jie suteikia stiprią, efektyvią šviesą.

Eismo signalai ir saugumas - Naudojamas šviesoforuose, stabdžių žibintuose, posūkio signaluose ir įspėjamuosiuose ženkluose dėl greito reakcijos laiko.

Foninio apšvietimo šaltinis - Naudojamas už LCD ekranų monitoriuose, televizoriuose ir valdymo skyduose, siekiant pagerinti matomumą.

Infraraudonųjų spindulių įrenginys - Infraraudonųjų spindulių šviesos diodai atsiranda nuotolinio valdymo pultuose, naktinio matymo kamerose, automatinėse duryse ir įvairiuose jutikliuose.

Medicinos ir mokslo instrumentai - Naudojamas UV sterilizatoriuose, odontologijos įrangoje, fototerapijos įrangoje ir laboratoriniuose instrumentuose.

Ryšio technologija - Taikoma šviesolaidinių kabelių sistemose informacijai siųsti šviesos signalų pavidalu.

Dekoratyvinis apšvietimas - LED juostelės, nuotaikos apšvietimas, scenos šviestuvai ir šventinės dekoracijos spalvingiems efektams sukurti.

Automobilių elektronika - Naudojamas prietaisų skydeliuose, vidaus žibintuose, priekiniuose ir signaliniuose žibintuose dėl jų ilgo naudojimo ir patikimumo.

Palyginkite diodus ir šviesos diodus

funkcija	Diodai	LED lemputės (Šviesos diodas)
Apibrėžimas	Leiskite srovei tekėti teka viena kryptimi	Skleidžia šviesą, kai juo teka elektros srovė
Pagrindiniai naudojimo būdai	ištaisymas, apsauga, perjungimas	Apšvietimas, indikatorius, ekranas
Šviesos išvestis	Jokios gamybos matoma šviesa	Sukuria matomą, IR, arba ultravioletinių spindulių
Priekinė įtampa	Žemas: 0,3–0,7 V	Didesnis: 1,6–3,6 V (priklauso nuo spalvos)
Medžiagos	Silicis arba germanis	GaAs, GaP, GaN, InGaN, AlGaInP ir kt.
Srovės valdymas	Mažiau jautrus; dažnas nereikia rezistoriaus	Reikia rezistoriaus arba vairuotojas apriboti srovę
Šilumos gamyba	Žema temperatūra	Sukurkite šviesą ir šiek tiek šilumos
Reagavimo laikas	Lėtesnis nei LED lemputės	Labai greitas, šviečia nedelsiant
Kaina	Paprastai pigiau	Kaina yra didesnė palyginus įprasti diodai
Taikymas	Maitinimo šaltiniai, pjaustyti, ištaisyti	Žibintai, indikatoriai, Šviesoforai, ekranai

LED lemputės prieš tradicines lemputes

LED lemputės yra daug efektyvesnės nei tradicinės lemputės, nes jos Sunaudoja mažiau elektros energijos, tarnauja ilgiau ir generuoja labai mažai šilumos. Jie taip pat yra patvarūs ir nekenksmingi aplinkai. Tradicinės lemputės gali kainuoti pigiau pirkti, bet jie sunaudoja daugiau elektros, greičiau dega ir gali labai įkaisti.

funkcija	LED lemputės Lemputė	tradicinis Lemputės (kaitrinės / halogeninės / fluorescencinės)
Energijos naudojimas	Labai mažai energijos vartojimo	Naudokite daugiau elektros
Ilgaamžiškumas	ilgas gyvenimas (15 000–50 000 valandų)	Gyvenimas trumpas (1 000–8 000 valandų)
Šilumos išeiga	Būkite ramūs; mažai karštis	Sukuria daug šilumos
Ryškumas	Ryškus ir efektyvus su mažesne galia	Reikia daugiau jėgų tas pats ryškumas
Kaina	Didesnės pradinės išlaidos	Pirkite pigiau
Veiklos išlaidos	Labai mažai (taupykite pinigų laikui bėgant)	Didelės elektros sąnaudos
Patvarumas	Stiprus ir atsparus smūgiams	Trapus; lengvai lūžta
Poveikis aplinkai	Ekologiškas, ne gyvsidabrio	Kai kuriose rūšyse yra gyvsidabris (fluorescencinis), eikvoja daugiau energijos
Įjungta/Išjungta	Iškart, ne įkrovos laikas	Kai kuriems reikia apšilimo (fluorescencija)
Spalvų parinktys	Daug spalvų ir tonų prieinama	Paprastai apsiribojama Šilti arba šalti balti žmonės
Šiluminė sauga	Saugus liesti; žemas nudegimų rizika	Gali būti itin karšta
Šviesos kryptis	Orientacija (dėmesys šviesa)	Nėra krypties (šviesa sklinda visur)

Išvada

LED šviestuvai yra svarbūs, nes jie taupo energiją, turi ilgą tarnavimo laiką ir ryškiai šviesai. Šiais laikais jie naudojami beveik visur, nuo paprastų Namų apšvietimo ir didelių ekranų indikatoriai. Sužinokite, kaip naudoti LED lemputes darbas padeda suprasti, kodėl jie svarbūs šiuolaikinėms technologijoms.