Apa itu LED - deskripsi terperinci tentang karakteristik dan jenisnya

LED ada di mana-mana: di rumah, mobil, telepon. Dengan bantuan mereka, penerangan terang dari layar gadget disediakan, sumber penerangan yang ekonomis diproduksi. Sekarang mereka adalah sumber cahaya yang sangat diperlukan. Pertimbangkan perangkat dan karakteristik teknis dari jenis utama LED.

Apa itu LED?

LED (dari bahasa Inggris Light Emitting Diode, atau LED) adalah sumber listrik keadaan padat dari cahaya buatan yang terbuat dari bahan semikonduktor konduktivitas p dan n. Menggunakan beberapa teknologi - deposisi melalui topeng, etsa, deposisi epitaxial, dll., p-n junction diperoleh.

Dalam bahan semikonduktor tipe-p, pembawa arus adalah "lubang" - atom kristal semikonduktor, di mana, dengan doping dengan logam khusus, mereka menciptakan kekurangan elektron. Dalam n-bahan, pembawa adalah kelebihan elektron dalam kristal.

"Lubang" itu hampir tidak bergerak. Ia memiliki muatan positif yang sama dengan muatan elektron. Elektron, "melompat" dari orbit luar satu atom ke orbit luar atom tetangga, menggerakkan "lubang" ke arah yang berlawanan.

Prinsip operasi atau apa yang bersinar di LED

Dengan menghubungkan tegangan konstan dengan besaran dan polaritas tertentu ke persimpangan p-n, mereka menyebabkan arus listrik di persimpangan dalam bentuk aliran balik pembawa muatan listrik - "lubang" - "partikel" positif dan elektron - negatif. Ketika aliran ini bertemu di persimpangan p-n, mereka bergabung kembali atau bergabung. Sebuah elektron bebas dengan energi yang meningkat memasuki "lubang", dan menghilang.

Skema LED.

Di sebelah kanan adalah bagian semikonduktor-n dari kristal, "diperkaya" dengan elektron bebas, di sebelah kiri adalah bagian semikonduktor-p dengan "partikel" positif - "lubang".

Energi dilepaskan dalam bentuk kuantum cahaya. Mereka dipancarkan, mis. dipancarkan dari ujung kristal. Fluks kuanta mengenai reflektor. Permukaannya yang dipoles memantulkan cahaya ke arah yang benar. Konfigurasi permukaan khusus membentuk pola arah fluks cahaya yang diperlukan.

Skema untuk mendapatkan cahaya di persimpangan p-n.

Tegangan untuk menyalakan transisi diterapkan "+" - ke anoda dioda, dan "-" - ke katoda.

Rancangan

Perangkat LED di bagian vertikal.

Substrat penghilang panas digambarkan dalam lilac. Trapesium abu-abu - bagian dari reflektor reflektor-reflektor dari konfigurasi annular yang terbuat dari aluminium.Di tengah biru adalah kristal chip LED dengan kabel emas atau perak terhubung yang disolder ke terminal anoda dan katoda.

Jenis LED:

LED adalah perangkat yang cukup "muda". Klasifikasi akhir mereka belum dikembangkan. Oleh karena itu, banyak produsen terkenal menggunakan sistem subdivisi mereka sendiri.

Menurut salah satunya, LED dikelompokkan menurut tujuannya sebagai berikut:

1. Indikator.
2. Petir.

Indikator dalam kelompoknya dibagi menjadi beberapa jenis berikut.

dioda DIP

Singkatan ini berasal dari Dual In-line Package atau "penempatan in-line ganda". Biasanya kasing adalah silinder, tetapi ada juga paralelepiped. Di ujung bawah ada kabel aksial sejajar dengan sumbu utama simetri tubuh. Keluaran katoda lebih pendek dari anoda.

Tampilan LED DIP di atas PCB, penyolderan ke dalam lubang logam terlihat.

Pembagian menjadi jenis - sesuai dengan diameter kasing dan lensa di ujung atas. Diameter dari 2-3 hingga 20 mm dan lebih banyak lagi. Warna cahaya - apa saja, beberapa warna putih.

Salah satu jenis - berkedip dalam 2 warna, memiliki 3 output.

Topi jerami

Terjemahan literalnya adalah topi jerami atau bryl. Menerapkan ke LED – tubuhnya seperti topi dengan bagian atas yang membulat.

Varian dari DIP LED disebut Straw Hat atau Topi Jerami.

Kawat dengan panjang berbeda terlihat, yang pendek adalah katoda. Pembatas ketinggian pemasangan juga terlihat. Di bawah lensa adalah kristal dengan fosfor kuning.

Piranha Fluks Super

Terjemahan langsung - superflow. Piranha - terjemahan ke dalam bahasa Rusia - piranha. Nama LED itu karena kekhasan timah logam dalam bentuk strip sempit. Untuk menyederhanakan pemasangan di lubang papan sirkuit tercetak, sudut-sudutnya dipotong di ujung pin selama stamping. Beginilah "gigi" tajam ikan pemangsa ternyata.

Pada output, "bahu" dicap - pembatas yang mengatur ketinggian kasing di atas papan. Jadi kasing dibuka untuk pendinginan udara dari bawah. Kristal untuk pendinginan pasif ditempatkan di ujung atas sadapan.

Dengan menempatkan 2 atau 3 chip dalam kasing, mereka meningkatkan aliran cahaya. Dan dioda jatuh ke dalam kelompok yang super terang.

Jenis LED "piranha" dalam wadah transparan.

Seseorang dapat melihat kristal yang "ditutupi" oleh lensa dan pembentuk timah yang menyempit dari ketinggian pemasangan.

smd

Singkatan untuk Surface Mounted Device, diterjemahkan dari bahasa Inggris - perangkat yang dipasang di permukaan. Mereka terlihat seperti kotak persegi panjang yang terbuat dari plastik atau keramik. Kesimpulan - dari bawah dan di samping kasing dalam bentuk bantalan.

Paling sering - penerangan, tetapi pada daya rendah mereka juga bisa menjadi indikator. Daya dari mW (miliwatt) ke W. Cahaya adalah warna atau bayangan dari cahaya putih.

Baca juga: Karakteristik LED SMD

OLED

Selain LED solid-state berdasarkan logam semikonduktor - silikon, germanium, galium arsenida, dll., Ada sekelompok LED pada film senyawa organik. Mereka disebut LED organik atau OLED - Dioda Pemancar Cahaya Organik.

Mereka juga, seperti dioda semikonduktor, memancarkan cahaya, tetapi tidak dengan struktur padat, tetapi dengan film tipis. Sedangkan aplikasi utama terdapat pada pengembangan single-color display. Kelemahan yang ada dari film OLED berwarna adalah waktu pengoperasian yang berbeda untuk film dengan warna pancaran yang berbeda. Minimal sekitar 12-15 ribu jam.

Setelah perbaikan, LED tersebut akan banyak digunakan di ponsel, mobil dan navigator GPS kapal, di pemandangan malam dan perangkat untuk berburu dan menembak malam, dll.

Ulasan video: perbandingan QLED, OLED dan LCD (IPS).

filamen

Pada 2012-2013LED yang tidak biasa muncul, yang mereka sebut Filament. Faktanya, ini adalah matriks COB dalam bentuk silinder panjang dengan diameter 2-3 dan panjang 15-30 mm. 28-30 kristal biru diselingi dengan beberapa kristal merah ditempelkan ke gelas atau silinder safir. Mereka terhubung dalam rantai seri, dan setelah memeriksa kemudahan servis, mereka diisi dengan fosfor kuning.

Teknologi untuk pembuatan modul filamen ini disebut Chip-On-Glass atau COG.

Matriks COG yang sudah jadi ditempatkan pada fitting lampu pijar konvensional, dipasang di alas dan ditempatkan dalam gelas atau labu plastik. Untuk mendinginkan LED, labu diisi dengan helium.

Daya lampu - dari 2-3 hingga 10-12 watt. Fluks bercahaya sesuai dengan efisiensi bercahaya LED konvensional 80-100 lm/W.

Hasilnya adalah lampu pijar retrofit LED. Lampu ini sering salah disebut sebagai lampu pijar LED.

Istilah retrofit berasal dari bahasa Inggris. retrofit - modernisasi atau modifikasi. Ini adalah sumber cahaya baru di perumahan dengan dimensi tradisional.

Lampu LED filamen dalam bohlam "bola".

Lampu filamen daya tinggi dalam bohlam memanjang.

Angka-angka di atas berbeda dalam kekuatan dan pabrikan filamen lampu LED. Dalam labu kaca dengan dasar E27, modul COL filamen dipasang ke alat kelengkapan filamen.

Jenis Bintang PCB

Singkatan untuk LED jenis ini berasal dari frase bahasa Inggris Printed Circuit Board. Terjemahannya adalah papan sirkuit tercetak.

Papan dioda tipe Bintang PCB.

Papan dioda tipe Bintang PCB. Pabrikannya adalah perusahaan Amerika CREE, model dioda XML. Persegi panjang kuning adalah matriks COB dioda daya.

Papan terbuat dari logam yang menghantarkan panas dengan baik, seperti aluminium. Konfigurasi papan adalah bintang 6-ray.Rangkaian LED COB dipasang di pabrik di tengah papan bintang. Papan dicat hitam untuk meningkatkan pembuangan panas pasif yang dihasilkan oleh perangkat pemancar cahaya kerja yang kuat.

LED tipe Bintang PCB yang kuat.

6 "bintang" di sebelah kiri - dioda dengan kekuatan berbeda dan nuansa cahaya putih. Dua bagian bawah adalah elemen yang lebih kuat dengan lingkaran besar fosfor kuning. Di sebelah kanan adalah kolom 4 buah. – dioda untuk pemasangan planar pada permukaan bantalan pada papan sirkuit tercetak.

Gambar dimensi LED planar yang kuat pada papan bintang.

Gambar dimensi LED planar yang kuat pada papan bintang. Tinggi struktur adalah 6,6 mm, diameter badan dioda dengan sadapan planar adalah 8 mm, ukuran papan Bintang adalah 22 mm.

Matriks COB LED

Jika beberapa puluh kristal semikonduktor biru direkatkan dengan lem dielektrik pada substrat penghantar panas yang terbuat dari safir buatan atau kristal silikon, dihubungkan oleh konduktor ke dalam kelompok seri-paralel dan diisi dengan fosfor kuning di atasnya, kami mendapatkan modul LED. dia matriks COB. Singkatan ini berasal dari frase bahasa Inggris Chip-On-Board. Ini diterjemahkan sebagai "kristal di papan."

LED bulat COB-matriks diisi dengan fosfor kuning. Di sepanjang "rim" ada bantalan kontak berwarna cokelat untuk menghubungkan sirkuit suplai dan / atau kontrol.

Matriks COB menggunakan chip chip LED tanpa paket tanpa substrat. Akomodasi sangat ketat. Teknologi ini menghasilkan sebagian besar LED berdaya tinggi, termasuk ratusan kristal. Heat sink berpendingin kipas yang baik, terkadang menggunakan pipa panas, memungkinkan Anda mencapai daya 150-200 W atau lebih dalam satu wadah.Matriks menyediakan aliran terarah dengan sudut hamburan 100-150 derajat pada tingkat 0,7 dari maksimum radiasi.

Klasifikasi tipe

Jenis-jenis LED antara lain:

• LED tunggal pada satu chip berdaya tinggi (COB-matrix);
• sepasang LED dalam satu paket - dioda indikator berkedip bergantian dalam dua warna, misalnya merah dan kuning;
• triplet atau triad emitor dari tiga warna primer - merah, hijau dan biru atau RGB: Merah - Merah, Hijau - Hijau, Biru - Biru.

LED tiga chip dalam paket SMD untuk pemasangan permukaan PCB.

Jika dalam LED tiga kristal terdapat kristal dengan warna pancaran yang sama, kita memiliki LED yang sangat terang. Dengan warna cahaya kristal yang berbeda, kami mendapatkan triad RGB atau perangkat pemancar cahaya yang dikendalikan multiwarna.

SMD adalah singkatan dari frasa bahasa Inggris Surface Mounted Device, perangkat pemasangan permukaan. Digunakan untuk mengotomatisasi penempatan dan penyolderan komponen elektronik pada papan sirkuit tercetak, termasuk. dan LED. Digunakan dalam kaset, penggaris, modul dan papan sirkuit cetak konvensional.

Warna utama juga mencakup sepasang warna YB - Kuning, kuning dan Biru, biru. Ada kombinasi warna lain yang memberi warna putih saat dicampur.

LED COB yang kuat

Model besar memiliki lubang pemasangan di sudut kasing. Model yang lebih kecil disolder ke papan sirkuit tercetak.

Selain karakteristik LED yang biasa, model yang kuat menambahkan beberapa parameter tambahan:

• daya pengenal, W;
• ukuran chip, mm;
• arus operasi pengenal kristal atau matriks;
• masa pakai yang terkait dengan standar L 70, L80, dll.

LED Daya Rendah

Dalam hal konsumsi daya, ini adalah LED dari 0,05 hingga 0,5 W, arus operasi - 20-60 mA (daya rata-rata - 0,5-3 W, arus 0,1-0,7 A, besar - lebih dari 3 W , arus 1 A dan lebih banyak lagi) .

Secara struktural, LED berdaya rendah mencakup beberapa kelompok pemancar cahaya LED:

• LED dalam casing SMD biasa saja dan sangat terang;
• Dioda DIP dalam wadah silinder - untuk pemasangan di lubang di papan sirkuit tercetak;
• dalam kasus jenis piranha - untuk pemasangan di lubang.

LED daya rendah dalam paket yang berbeda.

Pada gambar, LED dari atas ke bawah:

1. Dalam paket DIP silinder - dengan kabel fleksibel untuk menyolder ke lubang papan.
2. Dalam kasus jenis piranha, mereka juga Superflux, menyolder melalui lubang.
3. Dalam kasus dengan kabel planar untuk pemasangan pada bantalan kontak dari papan sirkuit cetak satu dan dua sisi atau di "sumur" papan multilayer.

Karakteristik LED

LED dijelaskan oleh banyak parameter. Yang paling penting dari mereka:

• intensitas cahaya dan efisiensi energi - Lm dan Lm / W;
• sudut divergensi fluks cahaya pada level 0,5 atau 0,7 derajat - untuk yang biasa dari 120 hingga 140 derajat, untuk model indikator - dari 15 hingga 45 derajat;
• daya yang dikonsumsi selama operasi, W - kecil - hingga 0,5, sedang - 0,5-3, besar - lebih dari 3;
• arus operasi melalui dioda, mA atau A;
• warna atau bayangan cahaya putih Suhu warna-warni, derajat Kelvin, K - dari 2000-2500 K - putih hangat dan hingga 6500-9500 K - putih dingin.

Ada karakteristik lain, tetapi lebih jarang digunakan. Misalnya, karakteristik tegangan arus, karakteristik I-V dari LED adalah kurva arus yang melalui persimpangan versus tegangan operasi yang diterapkan padanya. Ini digunakan dalam perhitungan listrik dari mode operasi LED.

Ukuran

Dimensi LED ditentukan oleh dimensi perumahannya.Untuk kasus SMD - panjang, lebar, tebal. Dua nilai pertama disematkan dalam penunjukan, misalnya, SMD2835, di mana dua pasang angka adalah lebar 2,8 mm dan panjang 3,5 mm. Ketebalan kasing harus diambil dari deskripsi atau paspor untuk dioda.

Ukuran SMD3528 dan SMD2835. Di kanan bawah, sudut abu-abu adalah kunci yang menunjukkan katoda.

Untuk dioda DIP silinder, karakteristik penting adalah diameter casing dan tingginya dengan lensa. Dalam hal ini, perlu untuk mempertimbangkan panjang kabel dan rekomendasi pabrikan untuk menekuknya sebelum pemasangan.

panjang gelombang

Karakteristik LED seperti panjang gelombang sangat jarang digunakan. Sering disebut warna pancaran.

Panjang gelombang pancaran dioda diukur dalam nanometer - nm. Itu tidak selalu ditunjukkan dalam data paspor produk.

Penunjukan dan penandaan warna

Setiap pabrikan memiliki tanda LED sendiri. Misalnya, dalam penunjukan LED - LED-WW-SMD5050, elemen alfabet dan numeriknya diterjemahkan:

• LED - LED;
• WW - warna cahaya Putih Hangat - putih hangat 2700-3500 K;
• SMD - paket pemasangan permukaan;
• 5050 - dimensi tubuh dalam sepersepuluh milimeter - 5,0 × 5,0.

Varian singkatan untuk nuansa cahaya putih:

• DW - Hari Putih - hari putih (4000-5000 K);
• W - Putih, putih bersih (6000-8000 K);
• CW atau WC - Putih Dingin - putih dingin (8000-1 000 K);
• WSC - White Super Cool - putih super dingin, suhu warna 15.000 K dengan warna kebiruan yang khas;
• NW - Putih Netral - putih netral - 5000 K.

Ada sebutan lain untuk LED dan warna, sistemnya belum sepenuhnya terstandarisasi, sehingga pabrikan menggunakan nilai numerik dan nama yang berbeda untuk nuansa cahaya putih.

Gambar grafis dan alfabet pada diagram

Anoda, juga dikenal sebagai plus dari LED, ditampilkan sebagai segitiga pada sirkuit listrik. Katoda (minus) - garis melintang.

Penampilan LED AL307 dan penunjukannya dalam gambar dan diagram.

Singkatan yang umum digunakan adalah singkatan Latin HL.

Tabel tegangan LED

Agar LED menyediakan selama operasi semua karakteristik yang ditentukan oleh desain dan teknologi manufakturnya, perlu dilengkapi dengan catu daya yang dihitung. Misalnya, berikan tegangan ke anoda dan katodanya, yang akan sedikit lebih besar daripada tegangan langsung sambungan p-n. Tegangan berlebih harus "padam" secara seri termasuk resistor. Resistor tersebut disebut resistor pembatas arus. Ini berfungsi untuk mencegah kelebihan arus melalui p-n junction.

LED memiliki dua lead kontak - anoda dan katoda, katoda lebih pendek dari anoda. Jika panjangnya sama, maka mendefinisikan Anda dapat menggunakannya dengan baterai jari. Jika ada cahaya, maka Anda memiliki anoda di depan Anda.

Meja. Tegangan maju dari p-n junction dari LED berwarna.

Baca juga: Cara mengetahui berapa volt sebuah LED

Aplikasi LED

Ruang lingkup LED terus berkembang. Awalnya, mereka digunakan sebagai indikator cahaya di sirkuit untuk menyalakan atau mengoperasikan peralatan elektronik.Misalnya, menyalakan pemancar, beralih ke daya yang ditingkatkan atau dikurangi, dll. Mereka bisa memperbaiki aktivasi otomatis, misalnya, ketika sinyal panggilan muncul atau untuk menarik perhatian. LED berkedip atau satu warna digunakan - merah, kuning, hijau, biru.

LED DIP super terang berukuran kecil dihubungkan dalam rantai seri-paralel dan diumpankan langsung dari jaringan 220 V. Dengan menempatkan kelompok seri dioda tersebut dalam tabung PVC fleksibel transparan dan mengisinya dengan sealant transparan, kami mendapatkan "neon fleksibeltorniket "- bercahaya". Itu bisa diletakkan di sepanjang sisi kolam, tepi jalan setapak, menghiasi atap rumah atau pohon di taman.

Menggunakan neon fleksibel.

Munculnya papan multi-lapisan yang fleksibel dan paket SMD untuk pemasangan di permukaan telah menghasilkan pembuatan papan fleksibel strip LED.

Awalnya, ini adalah sarana dekorasi interior dekoratif. Peningkatan kekuatan dioda SMD dan kepadatan penempatannya di papan memungkinkan untuk mulai menggunakan strip LED, pertama untuk tambahan, dan kemudian untuk penerangan utama. Peningkatan tingkat perlindungan debu dan kelembaban dari pita menyebabkan penggunaannya untuk penerangan dekoratif, dan kemudian untuk penerangan utama dalam kondisi jalan.

Pada saat yang sama, lampu LED sedang dikembangkan untuk menggantikan lampu pijar di lampu - tempat lilin, lampu gantung, dan lampu meja. Lampu retrofit muncul - analog lengkap lampu pijar dan tabung neon dalam hal bentuk, ukuran bohlam, dan tegangan suplai. Penggantian lampu pijar secara bertahap dengan retrofit LED telah dimulai. Pada saat yang sama, produksi LN dihentikan - pada awalnya 100 W atau lebih, kemudian 75, 60, dll.

Pengembangan LED tunggal yang kuat, terutama dalam paket Emitter atau PCB Star, telah berkontribusi pada munculnya lampu senter dengan baterai built-in. Kecerahan dan durasi cahaya setelah satu siklus pengisian daya beberapa kali lebih tinggi dari model sebelumnya.

Kemampuan kontrol LED yang sangat baik dengan cara elektronik - pengontrol dan dimmer - peredup, memungkinkan penggunaan lampu sorot yang kuat dalam penerangan dinamis cahaya jalan dan alun-alun kota dan kota di wilayah mana pun di negara ini.

Aplikasi dalam penerangan dekoratif bangunan.

Jenis strip LED: RGB, RGBW dan RGBWW memungkinkan tidak hanya untuk memperoleh aliran cahaya putih yang kuat, tetapi juga untuk mengubah rona putihnya dalam rentang yang luas dari hangat kekuningan menjadi kebiruan dan dingin biru.

Keterkontrolan sumber cahaya baru memungkinkan untuk menggunakannya secara luas dalam iklan yang diterangi - "garis merayap", tampilan cahaya, layar informasi, dll. Gunakan sumber cahaya berwarna cerah dan putih ini dalam iklan fasad dan di atap - huruf dan gambar datar dan tiga dimensi, nama merek, gambar merek dagang, dan banyak lagi.

Dan semua desain ini bekerja lebih lama daripada rekan-rekan mereka pada lampu konvensional, hampir tidak memerlukan perawatan dan mengkonsumsi listrik berkali-kali lebih sedikit. Karakteristik teknis LED dan peralatan pencahayaan terus berkembang. Biaya LED menurun, dan aplikasi berkembang.