Đèn LED đang nhanh chóng thay thế bóng đèn sợi đốt từ hầu hết các lĩnh vực mà vị trí của họ dường như không thể lay chuyển. Lợi thế cạnh tranh của các phần tử bán dẫn đã được chứng minh là rất thuyết phục: chi phí thấp, tuổi thọ dài và quan trọng nhất là hiệu suất cao hơn. Nếu đối với đèn không vượt quá 5%, thì một số nhà sản xuất đèn LED tuyên bố sự biến đổi thành ánh sáng của ít nhất 60% điện năng tiêu thụ. Tính xác thực của những tuyên bố này vẫn còn nằm trong lương tâm của các nhà tiếp thị, nhưng sự phát triển nhanh chóng của các đặc tính tiêu dùng của các phần tử bán dẫn là điều không thể nghi ngờ.
Nội dung
Đèn LED là gì và nó hoạt động như thế nào
Điốt phát quang (LED, LED) là một điốt bán dẫn, được làm trên cơ sở tinh thể:
- gallium arsenide, indium phosphide hoặc zinc selenide - cho các bộ phát quang học;
- gali nitride - cho các thiết bị của phần tử ngoại;
- chì sunfua - đối với các nguyên tố phát ra trong dải hồng ngoại.
Sự lựa chọn của các vật liệu này là do thực tế là điểm tiếp giáp p-n của các điốt được làm từ chúng phát ra ánh sáng khi đặt một điện áp thuận. Đối với các điốt silicon hoặc germani thông thường, tính chất này được thể hiện rất yếu - thực tế là không có sự phát sáng.
Sự phát xạ của đèn LED không liên quan đến mức độ đốt nóng của phần tử bán dẫn, nó được gây ra bởi sự chuyển đổi của các điện tử từ mức năng lượng này sang mức năng lượng khác trong quá trình tái hợp các hạt tải điện (điện tử và lỗ trống). Kết quả là ánh sáng phát ra là đơn sắc.
Một đặc điểm của bức xạ như vậy là phổ rất hẹp, và rất khó để chọn màu mong muốn bằng các bộ lọc ánh sáng. Và một số màu phát sáng (trắng, xanh) với nguyên tắc sản xuất này là không thể đạt được. Do đó, hiện nay, một công nghệ phổ biến rộng rãi trong đó bề mặt bên ngoài của đèn LED được phủ một lớp phốt pho và sự phát sáng của nó được bắt đầu bởi bức xạ tiếp giáp p-n (có thể nhìn thấy hoặc nằm trong dải UV).
Thiết bị LED
Ban đầu, đèn LED được bố trí giống như một diode thông thường - một điểm nối p-n và hai đầu ra. Chỉ có vỏ làm bằng hợp chất trong suốt hoặc làm bằng kim loại có cửa sổ trong suốt để quan sát sự phát sáng. Nhưng họ đã học cách nhúng các phần tử bổ sung vào vỏ của thiết bị. Ví dụ, điện trở - để bật đèn LED vào mạch điện áp cần thiết (12 V, 220 V) mà không có đường ống bên ngoài. Hoặc máy phát điện có bộ chia để tạo ra các phần tử phát ra ánh sáng nhấp nháy. Ngoài ra, vỏ máy bắt đầu được phủ một lớp phốt pho, phát sáng khi tiếp giáp p-n được đánh lửa - đây là cách có thể mở rộng khả năng của đèn LED.
Xu hướng chuyển đổi sang các phần tử vô tuyến không chì vẫn chưa bỏ qua đèn LED. Các thiết bị SMD đang nhanh chóng chiếm lĩnh thị trường chiếu sáng, với lợi thế về công nghệ sản xuất. Các yếu tố như vậy không có kết luận. Tiếp giáp P-n được gắn trên một đế gốm, chứa đầy hợp chất và được phủ một lớp phốt pho. Điện áp được áp dụng thông qua các miếng tiếp xúc.
Hiện nay, các thiết bị chiếu sáng bắt đầu được trang bị đèn Led được sản xuất theo công nghệ COB. Bản chất của nó là một số (từ 2-3 đến hàng trăm) điểm nối p-n được gắn trên một tấm, kết nối thành một ma trận. Từ phía trên, mọi thứ được đặt trong một hộp duy nhất (hoặc một mô-đun SMD được hình thành) và được bao phủ bởi một lớp phốt pho. Công nghệ này có triển vọng lớn, nhưng không chắc nó sẽ thay thế hoàn toàn các phiên bản SD khác.
Những loại đèn LED nào tồn tại và chúng được sử dụng ở đâu
Đèn LED của dải quang học được sử dụng làm phần tử hiển thị và thiết bị chiếu sáng. Mỗi chuyên ngành có những yêu cầu riêng.
Đèn LED chỉ báo
Nhiệm vụ của đèn LED báo là hiển thị trạng thái của thiết bị (nguồn điện, báo động, hoạt động của cảm biến,…). Trong lĩnh vực này, đèn LED phát sáng tiếp giáp p-n được sử dụng rộng rãi. Không bị cấm sử dụng các thiết bị có phốt pho, nhưng không có nhiều điểm đáng chú ý.Ở đây, độ sáng của ánh sáng không nằm ở vị trí đầu tiên. Ưu tiên là độ tương phản và góc nhìn rộng. Đèn LED đầu ra (lỗ thực) được sử dụng trên bảng thiết bị, đèn LED đầu ra và SMD được sử dụng trên bảng.
Đèn LED chiếu sáng
Ngược lại, đối với chiếu sáng, các nguyên tố có phốt pho chủ yếu được sử dụng. Điều này cho phép bạn có đủ ánh sáng và màu sắc gần với tự nhiên. Đèn LED thoát ra từ khu vực này thực tế bị ép ra bởi các phần tử SMD. Đèn LED COB được sử dụng rộng rãi.
Trong một danh mục riêng biệt, chúng ta có thể phân biệt các thiết bị được thiết kế để truyền tín hiệu trong phạm vi quang học hoặc hồng ngoại. Ví dụ, đối với điều khiển từ xa cho thiết bị gia dụng hoặc thiết bị an ninh. Và các phần tử của dải UV có thể được sử dụng cho các nguồn cực tím nhỏ gọn (máy dò tìm tiền tệ, vật liệu sinh học, v.v.).
Đặc điểm chính của đèn LED
Giống như bất kỳ diode nào, LED có các đặc điểm chung, "diode". Các thông số giới hạn, thông số vượt quá dẫn đến hỏng thiết bị:
- dòng chuyển tiếp tối đa cho phép;
- điện áp chuyển tiếp tối đa cho phép;
- điện áp ngược tối đa cho phép.
Các đặc điểm còn lại là của một ký tự "LED" cụ thể.
Màu phát sáng
Màu phát sáng - thông số này đặc trưng cho các đèn LED của dải quang học. Trong các thiết bị chiếu sáng, trong hầu hết các trường hợp, màu trắng với các nhiệt độ ánh sáng. Các chỉ báo có thể có bất kỳ màu nào có thể nhìn thấy được.
Bước sóng
Tham số này ở một mức độ nhất định sẽ trùng lặp với tham số trước đó, nhưng có hai lưu ý:
- các thiết bị trong dải IR và UV không có màu nhìn thấy được, do đó, đối với chúng, đặc điểm này là đặc điểm duy nhất đặc trưng cho phổ bức xạ;
- Thông số này áp dụng nhiều hơn cho đèn LED có phát xạ trực tiếp - các phần tử có phốt pho phát ra trong một dải rộng, vì vậy bước sóng của chúng không thể được đặc trưng rõ ràng (màu trắng có thể có bước sóng nào?).
Do đó, bước sóng của sóng phát ra là một con số khá thông tin.
Mức tiêu thụ hiện tại
Dòng tiêu thụ là dòng hoạt động tại đó độ sáng của bức xạ là tối ưu. Nếu nó vượt quá một chút, thiết bị sẽ không nhanh chóng bị hỏng - và đây là sự khác biệt của nó so với mức tối đa cho phép. Giảm nó cũng là điều không mong muốn - cường độ bức xạ sẽ giảm xuống.
Quyền lực
Tiêu thụ điện năng - mọi thứ đều đơn giản ở đây. Ở dòng điện một chiều, nó chỉ đơn giản là tích của dòng điện tiêu thụ và điện áp đặt vào. Các nhà sản xuất công nghệ chiếu sáng gây nhầm lẫn cho khái niệm này bằng cách chỉ ra số lượng lớn công suất tương đương trên bao bì - công suất của đèn sợi đốt, quang thông của nó bằng với thông lượng của một bóng đèn nhất định.
Góc rắn có thể nhìn thấy
Góc rắn biểu kiến được biểu diễn dễ dàng nhất dưới dạng hình nón phát ra từ tâm của nguồn sáng. Tham số này bằng với góc mở của hình nón này. Đối với đèn LED chỉ báo, nó xác định cách cảnh báo sẽ được nhìn thấy từ bên ngoài. Đối với các yếu tố chiếu sáng, quang thông phụ thuộc vào nó.
Cường độ ánh sáng tối đa
Cường độ sáng tối đa trong các đặc tính kỹ thuật của thiết bị được biểu thị bằng đơn vị candelas. Nhưng trong thực tế, nó hoạt động thuận tiện hơn với khái niệm quang thông. Quang thông (tính bằng lumen) bằng tích của cường độ sáng (tính bằng candela) và góc rắn biểu kiến.Hai đèn LED có cùng cường độ sáng sẽ cho khả năng chiếu sáng khác nhau ở các góc độ khác nhau. Góc càng lớn thì quang thông càng lớn. Vì vậy sẽ thuận tiện hơn cho việc tính toán hệ thống chiếu sáng.
Giảm điện áp
Giảm điện áp chuyển tiếp là điện áp giảm trên đèn LED khi nó bật. Biết được nó, người ta có thể tính toán điện áp cần thiết, ví dụ, để mở một chuỗi các phần tử phát sáng nối tiếp.
Làm thế nào để tìm ra điện áp mà một đèn LED được đánh giá
Cách dễ nhất để tìm ra điện áp danh định của đèn LED là tham khảo tài liệu tham khảo. Nhưng nếu bạn bắt gặp một thiết bị không rõ nguồn gốc xuất xứ mà không có nhãn hiệu, thì bạn có thể kết nối thiết bị đó với nguồn điện có thể điều chỉnh và tăng điện áp từ 0 một cách trơn tru. Ở một điện áp nhất định, đèn LED sẽ nhấp nháy sáng. Đây là điện áp hoạt động của phần tử. Có một số điều cần lưu ý khi thực hiện kiểm tra này:
- thiết bị được thử nghiệm có thể có điện trở tích hợp và được thiết kế cho điện áp đủ cao (lên đến 220 V) - không phải mọi nguồn điện đều có dải điều chỉnh như vậy;
- Bức xạ LED có thể nằm bên ngoài phần quang phổ nhìn thấy được (UV hoặc IR) - khi đó không thể xác định được thời điểm bắt lửa bằng mắt (mặc dù trong một số trường hợp, ánh sáng của thiết bị IR có thể được nhìn thấy qua camera của điện thoại thông minh);
- cần phải kết nối phần tử với nguồn điện áp không đổi với sự tuân thủ nghiêm ngặt về cực tính, nếu không, rất dễ làm vô hiệu hóa đèn LED với điện áp ngược vượt quá khả năng của thiết bị.
Nếu không tự tin trong việc biết sơ đồ chân của phần tử, tốt hơn là tăng điện áp lên 3 ... 3,5 V, nếu đèn LED không sáng, hãy loại bỏ điện áp, thay đổi kết nối của các cực nguồn và lặp lại thủ tục.
Cách xác định cực tính của đèn LED
Có một số phương pháp để xác định cực tính của các dây dẫn.
- Đối với các phần tử không chì (bao gồm COB), cực tính của điện áp cung cấp được chỉ định trực tiếp trên vỏ - bằng các ký hiệu hoặc thủy triều trên vỏ.
- Vì đèn LED có đường giao nhau p-n thông thường, nó có thể được gọi bằng đồng hồ vạn năng ở chế độ kiểm tra diode. Một số người thử nghiệm có điện áp đo đủ để làm sáng đèn LED. Sau đó, độ chính xác của kết nối có thể được kiểm soát trực quan bằng sự phát sáng của phần tử.
- Một số thiết bị do CCCP sản xuất trong vỏ kim loại có một chìa khóa (phần nhô ra) ở khu vực cực âm.
- Đối với các phần tử đầu ra, đầu ra catốt dài hơn. Trên cơ sở này, chỉ có thể xác định sơ đồ chân đối với các phần tử không hàn. Dây dẫn LED đã qua sử dụng được rút ngắn và uốn cong để lắp theo bất kỳ cách nào.
- Cuối cùng, hãy tìm ra vị trí cực dương và cực âm có lẽ phương pháp tương tự như để xác định điện áp của đèn LED. Chỉ có thể phát sáng khi phần tử được bật đúng cách - cực âm đối với cực trừ của nguồn, cực dương đối với cực cộng.
Sự phát triển công nghệ không đứng yên. Cho đến một vài thập kỷ trước, đèn LED là một món đồ chơi đắt tiền cho các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm. Bây giờ thật khó để tưởng tượng cuộc sống mà không có anh ấy. Điều gì sẽ xảy ra tiếp theo - thời gian sẽ trả lời.
Các bài tương tự:
