erid: 2VtzqvHHKii
В одной из предыдущих статей в комментариях произошла дискуссия с подписчиком на тему устройства светильников и способов питания светодиодов, а именно «током или все же напряжением».
На самом деле ответ простой — определенным током при изменяющемся в небольших пределах напряжении. Но как это понять и почему так происходит? Об этом и поговорим в этой и следующих статьях.
ЗОЖ для светодиодов или почему так важно обеспечить правильное питание
Из-за малого потребления электроэнергии и долговечности, светодиоды используются в качестве индикаторов, для подсветки экранов, в качестве источников света для освещения, в фарах автомобилей и мотоциклов...
Но все преимущества сходят на нет, если светодиод работает в «неправильном» режиме — перегружен или перегрет. В таком случае светодиод безвозвратно теряет яркость, потому что деградируют его составляющие — люминофор, полупроводниковый кристалл, нарушаются внутренние электрические соединения, в конце концов, он выходит из строя.
Чтобы светодиод работал в «правильном» режиме используют емкостные и резистивные ограничители тока, линейные и импульсные стабилизаторы, так называемые драйверы светодиодов. Каждый вариант имеет свои преимущества и недостатки, и выбор зависит от задачи и требований к системе, но во всех случаях задача схемы питания сводится к ограничению или стабилизации тока через светодиод.
Задача усложняется тем, что у светодиода нелинейная вольт-амперная характеристика. Это значит, что при небольшом изменении питающего напряжения ток, протекающий через светодиод, изменяется намного сильнее.
Но… Обо всём по порядку.
Почему светодиод светит
Светодиод светится, когда через него протекает электрический ток. Но в отличие от лампочки накаливания, светодиод светится не от нагрева, а из-за процессов, происходящих внутри него. Процесс излучения света полупроводниками сложный и требует понимания основ физики и химии, поэтому мы рассмотрим его максимально упрощенно.
Сердце светодиода — полупроводниковый кристалл, который состоит из двух половинок. Одна половина — это полупроводник, в котором много «лишних» электронов, она называется областью n-типа или областью с n-проводимостью. Во второй половине, наоборот, не хватает электронов, но у атомов для них есть свободные места, которые называются «дырками». Эта половина кристалла называется областью p-типа. Граница между p- и n-областью называется p-n-переходом.
Дырки — это не жаргонное название, а научный термин!
Противоположности, как известно, притягиваются, а еще между ними проскакивает… нет не искра.
Когда на светодиод подают электрический ток, электроны из n-области движутся в p-область, где занимают свободные места (дырки). Этот процесс называется рекомбинацией. При присоединении электрона к атому с дыркой в обедненной зоне около p-n-перехода, выделяется энергия в виде электромагнитной волны.
Свет — это тоже электромагнитная волна, но с частотой, лежащей в так называемом оптическом диапазоне. От частоты этой волны зависит цвет, который мы видим, например, у ультрафиолета высокая частота, у ИК-излучения низкая, а между ними расположены привычные нам цвета радуги.
Цвет обычно обозначают не через частоту, а через длину волны излучения. Длина волны — величина обратно пропорциональная частоте (λ = v/f, измеряется в нанометрах — нм).
Частота электромагнитной волны зависит от ширины запрещенной зоны полупроводника. Чем больше ширина запрещенной зоны, тем больше выделяется энергии и выше частота электромагнитной волны.
Запрещенная зона — это область значений энергии, которой не могут обладать электроны в идеальном кристалле. У металлов её нет совсем, у диэлектриков она большая, а полупроводники занимают промежуточное положение.
Ширина запрещенной зоны разных полупроводников. Таблица из электронного текстового ресурса «Исследование свойств p-n перехода», авторы А. В. Степаненко, А. Н. Филанович. Уральский Федеральный Университет
Таким образом, светоизлучающие диоды из разных материалов будут излучать свет с разным цветом (длиной волны). В белых осветительных диодах применяются кристаллы, излучающие синий или фиолетовый цвет, который переизлучается в других цветах за счет люминофора, нанесенного на кристалл.
В следующей статье разберемся, как себя ведут светодиоды при подключении к источнику питания и как их ток связан с напряжением.
Сборник статей о светодиодах для освещения.
Диммирование 1,2 часть
Что такое освещенность
Как выбрать правильное освещение
Люксы, люмены и ватты 1,2 часть
Почему так дорого 1,2,3,4,5,6 часть
Питание светодиодов 1,2,3,4,5,6 часть
Посетите наш сайт:
Не забывайте подписываться на наши группы и каналы в социальных сетях: Яндекс Дзен, ВКонтакте, Телеграм, Одноклассники, Youtube.
Реклама ООО "РВЭ" ИНН 7724360868
