На данный момент светодиоды получили просто широчайшее распространение во многих сферах промышленности. И с момента открытия в 1963 году красного светодиода до сегодняшнего дня технология постоянно развивается. Сейчас на полках магазинов можно встретить изделия произведенные по технологиям DIP, COB, COG, SMD, filament. В этой статье я расскажу вам о каждой из технологии и о том, по какому принципу функционируют все светодиоды.
Содержание
Что такое светодиод
Устройство светодиода типа DIP
Устройство светодиода типа SMD
Устройство светодиода типа COB
Как работает светодиод
Заключение
Что такое светодиод
Итак, для начала давайте разберемся, что представляет из себя светодиод. Светодиод – это полупроводниковый компонент, у которого присутствует электронно-дырочный переход, где при протекании электрического тока в прямом направлении создается фотонное излучение в видимом спектре.
Если сравнить светодиод с обычной лампочкой Ильича или же люминесцентной лампой, то главным отличием будет тот факт, что у диода спектр излучения почти полностью расположен в узком видимом (для человеческого глаза) диапазоне. И для того, чтобы получить определенный цвет излучения применяется специализированный химический состав люминофора и непосредственно полупроводников.
Устройство светодиода типа DIP
Давайте начнем наше подробное знакомство со светодиодов, произведенных по технологии DIP.
В большинстве случаев внешне данный диод реализован так: эпоксидный полусферический корпус, внутрь которого помешен катод с треугольной платформой где размещен кристалл. Рядом расположенный анод соединён с кристаллом с помощью тончайшего проводка. Вывода выполняются различной длины, где более длинная ножка это плюс, а более короткая - минус.
Так же существуют более сложные изделия с несколькими кристаллами, рассчитанными на свечение различными цветами. Помимо этого в корпус может встраиваться микрочип, с помощью которого задается очередность работы кристаллов и частота их мигания.
Сами по себе светодиоды в DIP оболочке относятся к слаботочным, а применяются в основном, в модулях подсветки и индикации. Например, всеми нами любимые новогодние гирлянды, как раз и выполнены с применением DIP светодиодов.
В попытках увеличить светоотдачу данный тип светодиодов претерпел значительные изменения и был создан светодиод в DIP оболочке с четырьмя контактами, который получил грозное имя «пиранья».
Они нашли свое применение в рекламных вывесках, автомобильных подсветках и т.д.
Развитие технологии привело к появлению светодиодов произведенных по технологии SMD.
Устройство светодиода типа SMD
Данный тип светодиодов (с непосредственной фиксацией на поверхности печатной платы) разительно отличается от своего предшественника. Появление SMD- светодиода позволило автоматизировать производство различных систем освещения, уменьшить их габариты и снизить себестоимость.
Современные реалии таковы, что сейчас такой тип светодиодов является самым популярным.
Более широкое и массивное основание крепления самого кристалла позволило создать отличный отвод тепла в процессе работы кристалла.
В белых светодиодах такой конструкции люминофор занимает место между кристаллом и рассеивающей линзой. Это обеспечивает полную ликвидацию ультрафиолетового диапазона и создает нужную цветовую температуру двух диапазонов Cool white (холодный белый) и warm white (теплый белый)
Устройство светодиода типа COB
Chip-On-Board данная технология является одной из последних разработок, которая, безусловно, в скором времени завоюет свою нишу на рынке.
Характерная особенность данной технологии заключена в следующем: на основу из алюминия (подложку) с применением диэлектрического клея закрепляются десятки небольших кристаллов без корпуса и подложки, далее образованную матрицу закрывают единым слоем люминофора.
В конечном результате получается источник освещения с равномерным распределением светового потока без создания эффекта теней.
Разновидностью COB технологии является COG (Chip – On – Glass), где кристаллы размещаются на подложке из стекла. Ярким примером такой технологии являются филаментные лампы, рассчитанные на напряжение 220 В.
Где источником света являются стеклянные стержни, на которые закреплены светодиоды закрытые слоем люминофора.
Как работает светодиод
Несмотря на все разнообразие светодиодов выполненных по разным технологиям принцип работы у них один и тот же и заключен он в следующем:
Преобразование потока электронов в световой поток осуществляется в кристалле, выполненном из различных полупроводников. Материал с n – проводимостью получают в результате легирования электронами, а материал с p – проводимостью – дырками. Именно так формируются смежные слои, создающие дополнительные носители заряда разнонаправленных зарядов
И получается, что в тот момент, когда к светодиоду подается прямое напряжение (на плюсовую ногу подается плюс, а на минусовую минус) происходит движение заряженных частиц через барьер и запускается процесс рекомбинации электрона и «дырки» в области P - N – перехода, который и сопровождается выделением энергии в виде фотона и небольшого количества тепла.
В принципе абсолютно любой полупроводниковый диод в процессе своей работы выделяет фотоны, но в большинстве случаев спектр излучения находится вне видимой зоны для глаз человека. Поэтому чтобы «заставить» светодиод излучать свет в диапазоне 400 – 700 нм специалистам пришлось провести не одну сотню экспериментов. В результате, которых появились такие новые соединения как: арсенид галлия, фосфид галлия и другие сложные формы.
Так как при P-N- переходе выделяется еще и тепло, то в достаточно мощных светодиодах должна присутствовать эффективная система отвода накопленного тепла.
Заключение
Это все, что я хотел вам рассказать о принципе работы светодиодов и их существующих разновидностях. Если статья оказалась вам полезна или интересна, то оцените ее лайком (Это поможет создавать больше материалов). И спасибо за ваше внимание!
