Comment fonctionne la LED: comment ça marche

Traduit de l'abréviation anglaise LEDCela signifie « diode qui émet de la lumière. » C'est un dispositif semi-conducteur capable de transformer le courant électrique en rayonnement lumineux. Il est un dispositif simple, dont la conception est tout à fait différent de nos produits habituels pour l'éclairage (lampes à incandescence, lampes à décharge, lampes fluorescentes, et ainsi de suite. D.).

Comment fonctionne le LED sera intéressant de savoirtout le monde. Cet appareil n'a pas d'éléments structurels fragiles à l'origine peu fiables et une ampoule de verre (contrairement aux autres lampes). Le coût des diodes est si petit qu'il n'est pas très différent des batteries qui servent de source d'énergie. La popularité de ces produits s'explique par un certain nombre de facteurs, y compris leur conception.

Histoire d'occurrence

Considérant la question de savoir pourquoi les LED fonctionnent,devrait étudier l'histoire de leur apparition. Pour la première fois un tel dispositif a été créé en 1962 par le scientifique N. Holonyak. C'était une diode de lumière rouge monochrome. Il y avait un certain nombre de lacunes, mais la technologie elle-même a été reconnue comme prometteuse.

Dix ans après la création de la diode rougeapparu variétés vertes et jaunes. Ils ont été utilisés comme indicateurs dans de nombreux appareils électroniques. L'intensité du flux lumineux des diodes due aux développements scientifiques a constamment augmenté. Dans les années 90, un illuminateur avec une efficacité de flux de 1 lumen a été créé.

En 1993, S. Nakamura a créé la première diode bleue, caractérisée par une luminosité élevée. A partir de ce moment, il est devenu possible de créer n'importe quel spectre de couleur (y compris le blanc). La technologie s'est développée sans relâche.

Lors de la connexion du type bleu et ultravioletdiodes, un illuminateur au phosphore blanc est obtenu. Ils ont progressivement commencé à déplacer les lampes à incandescence. En 2005, les diodes ont été produites avec un flux lumineux allant jusqu'à 100 lm et même plus. Steel a commencé à produire un éclairage blanc avec des nuances différentes (chaud, froid).

Dispositif à LED

Pour comprendre comment fonctionne la LED de la lumière ponctuelle,il est nécessaire de considérer son dispositif en détail. Ce dispositif d'éclairage, de l'avis des représentants de l'Association pour le développement de l'industrie optoélectronique et du ministère de l'Énergie, deviendra bientôt la source d'éclairage la plus populaire dans les maisons ordinaires, les bureaux, les institutions.

La LED est basée sur un semi-conducteurcristal. Il ne transmet le courant électrique que dans un sens. Le cristal est situé sur un substrat spécial. Il ne conduit pas de courant. Le corps protège le cristal des influences extérieures. Il a des sorties sous forme de contacts, ainsi qu'un système optique.

Pour augmenter la durée de viel'espace entre la lentille en plastique et le cristal lui-même était rempli d'un composant en silicone transparent. Pour éliminer l'excès de chaleur, une base en aluminium est utilisée. C'est l'appareil habituel d'une diode moderne. En travaillant, il libère une quantité relativement petite de chaleur. C'est aussi un avantage de l'appareil.

Principe de fonctionnement

Vu comment fonctionne la LED, il fautpénétrer dans le principe de base du fonctionnement de tels dispositifs. Le dispositif du type présenté a une transition électron-trou. Cela est dû au principe différent de la conductivité des composants de l'illuminateur. Un semi-conducteur a un excès d'électrons, et l'autre a des trous en excès.

En utilisant le processus d'alliage, un matériau trouéEnrichi par les porteurs d'une charge négative. Si un courant est appliqué à l'endroit de l'enrichissement des semi-conducteurs avec des charges opposées, il en résultera un déplacement direct. Grâce à la transition de ces deux matériaux, l'électricité va fonctionner.

Dans le même temps, une fusion se produit dans le corps de la diodeporteurs de charges d'état électrique différent. Lorsque des trous et des électrons entrent en collision, une certaine quantité d'énergie est libérée. C'est le quantum du flux lumineux. C'est ce qu'on appelle un photon.

Couleur LED

Lors de la création de diodes, différentsmatériaux semi-conducteurs. Cela détermine la couleur qui est émise lorsque vous travaillez sur le périphérique présenté. Différents matériaux peuvent envoyer des vagues de différentes longueurs dans l'espace. Cela permet à l'œil humain de voir telle ou telle couleur du spectre visible.

Etudier la question du fonctionnement de la LED,considérer les matériaux des semi-conducteurs. Auparavant, des composés de phosphure de gallium, GaAsP triple, AlGaAs étaient utilisés à de telles fins. En même temps, l'appareil pourrait envoyer un flux de lumière rouge, jaune-vert dans l'espace.

La technologie actuelle est maintenant seulement utiliséepour les dispositifs d'affichage. Aujourd'hui, pour de tels produits, on utilise de l'aluminium-indium-gallium (AllnGaP) et du nitrure d'indium-gallium (InGaN). Ils supportent un niveau assez élevé de courant de passage, d'humidité élevée et de chauffage. Une combinaison de différents types de LED est possible.

Couleurs de mélange

Les bandes de diodes modernes peuvent produire différentsnuances de lumière. Un appareil peut produire une couleur monotone. Lors de la création d'un dispositif multi-cristal, il est possible d'obtenir un grand nombre de nuances différentes. Comme un téléviseur ou un moniteur d'ordinateur, la diode peut créer n'importe quelle couleur avec le modèle RVB (signifie rouge, vert, bleu).

C'est un principe simple qui vous permet de comprendre comment fonctionnent les LED RVB. Avec cette technologie, vous pouvez créer un éclairage blanc. Pour ce faire, les trois couleurs sont mélangées dans des proportions égales.

Cependant, en plus de la technologie présentée,obtenir une lueur blanche lors de la connexion d'une diode de rayonnement à ondes courtes (ultraviolet, bleu) avec un revêtement jaune d'un type de luminophore. Avec une combinaison de photons de jaune et de bleu, le résultat est une lueur blanche.

Production

Pour comprendre combien de volts fonctionnentLED, il est nécessaire d'envisager la production de ces appareils. Tout d'abord, il convient de noter que les dispositifs avec une matrice de type RGB sont plus chers que les luminescents. Et ces derniers permettent d'obtenir une illumination de haute qualité.

L'inconvénient des phosphores est un plus petitla sortie de lumière, ainsi que la couleur différente (température) du flux. Cet appareil vieillit plus vite que la LED. Par conséquent, les dispositifs d'éclairage des deux principes de fonctionnement sont en vente. Pour créer des indicateurs, des diodes avec une consommation de 2-4 V de tension constante (à un courant de 50 mA) sont produites.

Pour créer un éclairage de haute qualité, vous avez besoinappareils avec la même consommation de tension, mais un niveau de courant plus élevé - jusqu'à 1 A. Si vous connectez une diode en série, la tension totale atteindra 12 ou 24 V.

Amplification de la luminosité

Considérant la question de quel type de tensionLes LED fonctionnent, il faut dire d'augmenter la luminosité des appareils présentés. La puissance de ces appareils atteint 60 mW. Si de telles diodes sont installées dans un corps de taille moyenne, les éléments légers doivent être réglés sur 15-20 pièces.

Les diodes avec une luminosité accrue de la luminescence peuvent être transportéesImaginez une puissance allant jusqu'à 240 watts. Pour fournir un rétro-éclairage normal, ces éléments nécessiteront 4-8 pièces. En vente sont des dispositifs qui peuvent entièrement éclairer les locaux, la publicité extérieure, les vitrines, etc. Certaines bandes sont créées pour un éclairage de moyenne ou basse intensité.

Pour connecter l'équipement présentéDes unités de contrôle de puissance appropriée sont utilisées. Pour les bandes de couleur, il est possible d'utiliser des contrôleurs qui contrôlent non seulement l'intensité de l'éclairage, mais aussi les tons et les modes de fonctionnement de l'appareil.

Contrôle de la lueur

Il y a un grand nombre d'optionséquipement présenté. Il y a des LED qui fonctionnent sur des batteries (par exemple, dans des lampes de poche), alimentées dans un réseau stationnaire. Ils sont utilisés pour le travail interne et externe. Selon les conditions d'application, la classe de protection de diode appropriée est sélectionnée.

Pour ajuster la luminosité de la lueur, la tension d'alimentation n'est pas réduite. La modulation de largeur d'impulsion (PWM) est utilisée pour réduire l'intensité de la luminescence. Dans ce cas, l'unité de contrôle est achetée.

La méthode présentée consiste à alimenter une diodecourant modulé par impulsions. La fréquence du signal atteint des milliers de hertz. La largeur des impulsions et des intervalles de pauses peut varier. Vous pouvez contrôler la lueur de l'appareil. La diode dans ce cas ne va pas sortir.

Durabilité

Les diodes sont considérées comme des dispositifs durables. Cela est dû à leur conception. Cependant, si les diodes électroluminescentes de la lampe ne fonctionnent pas, il est possible que leur fonctionnement ait expiré. Cela peut être déterminé par la saturation de la luminescence et le changement de couleur.

Aussi les experts notent que la durée de vieLes appareils de faible puissance sont beaucoup plus longs. Mais même dans les rubans les plus brillants ou les lampes, les diodes sont garantis pour fonctionner 20-50 mille heures. Comme ils n'ont pas d'éléments structuraux fragiles, les influences mécaniques sont plus susceptibles de ne pas endommager ces briquets.

Après avoir étudié comment fonctionne la LED, on peut comprendre le principe de la conception de l'appareil, ainsi que ses caractéristiques de performance. Cet équipement est considéré comme l'illuminateur de la future génération.