LED diodes
(20 424)Werkingsprincipe van leddiodes
Diodes zijn halfgeleiderelementen met een constructie die is gebaseerd op het gebruik van een p-n-junctie. Deze junctie heeft vrijwel geen weerstand als hij is gepolariseerd in de geleidingsrichting – op voorwaarde dat een kleine spanning, de zogenoemde diffusiespanning, wordt overschreden. Bij een polarisatie van de p-n-junctie in de weerstandsrichting levert dit een vrijwel oneindig grote weerstand op. De kleine stroom die in staat is om door een gepolariseerde junctie te dringen wordt omkeerstroom of sperstroom genoemd. De beschreven eigenschap van de p-n-junctie wordt asymmetrische stroomgeleiding genoemd. Van alle typen van dit soort elementen zijn de lichtgevende diodes, ook bekend als leddiodes (EN: Light-Emitting Diode) de bekendste.
Karakteristiek van leddiodes
Een leddiode (Light-emitting diode), als een halfgeleidend opto-elektronisch element dat licht uitzendt, wordt veel gebruikt in de elektronica. Dit element bevat in zijn structuur een "p-n"-junctie, nl. een junctie van twee halfgeleiders met verschillende soorten geleiding (p-kathode, n-anode). Zodra de leddiode onder stroom wordt gezet, zendt hij licht uit in het zichtbare, infrarode (IR) of ultraviolette (UV) spectrum als gevolg van elektroluminescentie. Dit fenomeen is gebaseerd op de recombinatie van elektronen met elektronengaten, waardoor energie in de vorm van fotonen vrijkomt (elektroluminescentie). De kleur van het licht hangt af van het materiaal waaruit de halfgeleider is gemaakt. Dit kunnen o.a. zijn: galliumarsenide, galliumfosfide of galliumarseenfosfide. Dit type diode wordt gekenmerkt door een hoog rendement, een lange levensduur en een hoge luminantiewaarde. Velen daarvan onderscheiden zich ook door een laag stroomverbruik, hoewel bv. COB-diodes (Chip on Board) in dit opzicht een uitzondering vormen. Toepassingen zijn onder meer signalering van de aanwezigheid van stroom of de werking van een apparaat, speciale verlichting voor winkels of straatverlichting en vele andere. Bij uw keuze moet zich laten leiden door de belangrijkste parameters van de diodes – lichtrendement, vermogen en maximale stroom. Een sleutelparameter is de nominale stroom. Het is ook de moeite waard om de kleur van de diode en de montagemethode in overweging te nemen.
Gebruik van leddiodesLeds zijn een steeds vaker voorkomende lichtbron die o.m. wordt toegepast voor signalering, bv. in de vorm van controlelampjes, als afzonderlijke pixels in verschillende soorten displays, maar ook als lichtbronnen die traditionele gloeilampen of halogeenlampen vervangen, of zelfs ter vervanging van standaard autoverlichting, waaronder de zogenaamde xenonlampen. Dit is vooral te danken aan hun lange levensduur en lage stroomverbruik, maar ook hun hoge rendement, lage voedingsspanning, geringe energieverlies en kleine afmetingen bij hoge luminantiewaarden spelen een rol van betekenis.
Constructie van leddiodes
Elektroluminescentiediodes werken, zoals de naam al aangeeft, op basis van het luminescentieverschijnsel. In tegenstelling tot conventionele gloeilampen, waarin het licht wordt veroorzaakt door een gloeidraad die tot een hoge temperatuur wordt verhit, wordt in leddiodes de energie van de elektrische stroom rechtstreeks omgezet in licht, en in feite in energie in de vorm van kwanta van elektromagnetische straling. Leds kunnen, naast zichtbaar licht van verschillende kleuren, ook infrarode of ultraviolette straling uitzenden. Concrete diodes zenden elektromagnetische straling uit in een smal golflengtebereik, dit betekent dat ze gloeien in één gedefinieerde kleur. De kleur van een diode hangt af van het type halfgeleider, en meer bepaald van het halfgeleidermateriaal dat wordt gebruikt om de junctie te construeren.
Wit licht is de som van alle kleuren die door het menselijk oog worden waargenomen, waardoor het construeren van een diode die wit licht uitstraalt speciale oplossingen vereist. Een daarvan is het plaatsen van drie diodes, een rode, groene en blauwe, in één behuizing, waardoor bij een juist gekozen lichtintensiteit van elk van die diodes, een witte kleur kan worden verkregen. Het nadeel van deze oplossing is de hoge prijs, het voordeel is het hoge lichtrendement van dit type diode. Een andere oplossing maakt gebruik van diodes die ultraviolet licht uitstralen en een luminofoor die wit oplicht zodra hij door dit type licht wordt geëxciteerd. Deze oplossing is goedkoper, maar diodes die van dit verschijnsel gebruik maken, hebben een lager rendement. Het probleem in dit geval is ook de volledige eliminatie van schadelijke uv-straling. De laatste methode is het gebruik van een blauwe diode en een gele luminofoor. De luminofoor wordt geëxciteerd door ledstraling en zendt licht uit met een andere golflengte (geel licht). De verhouding tussen de straling van de led en die van de luminofoor bepaalt de kleur van het licht die door de mens wordt waargenomen. Op deze manier kunt u warm of koud licht verkrijgen, afhankelijk van het specifieke type luminofoor dat u gebruikt.
Keuze van leddiodes
Diodes zijn te vinden in veel verschillende behuizingen en zijn verkrijgbaar voor opbouwmontage (SMD) en rijgmontage (THT). De eerste methode wordt vooral gebruikt in kleinschalige elektronica, maar kunt u ook op andere plaatsen tegenkomen. Voorbeelden hiervan zijn controlelampjes, die op ontwikkelingsplaatjes van microcontrollers worden gemonteerd, meldingslampjes in smartphones en controlelampjes in diverse huishoudelijke apparaten en zelfs in industriële apparatuur.
Aansluiting van leddiodes en geleidings- en voedingsspanning
Bij het aansluiten van leddiodes in een systeem moet u rekening houden met verschillende aspecten. Een van de belangrijkste is het beperken van de stroom die door de diode loopt. Dit is cruciaal om oververhitting en doorbranden te voorkomen. Dit kunt u doen met een in serie geschakelde weerstand, waarvan u de weerstandswaarde moet kiezen afhankelijk van de voedingsspanning en de stroom die door de diode moet vloeien. Dit kunt u berekenen met behulp van de wet van Ohm, die stelt dat de stroom die door een geleider vloeit evenredig is met de spanning tussen de uiteinden en omgekeerd evenredig met de weerstand van deze geleider. In de vorm van een wiskundige formule ziet dat er als volgt uit: R = U/I, waarbij U de voedingsspanning is minus de spanningsval over de diode, uitgedrukt in volt [V], en I de gekozen stroom, uitgedrukt in ampère [A]. R is de gezochte weerstandswaarde van de weerstand, uitgedrukt in ohm [Ω]. Hoe hoger de waarde van de stroom die door de diode vloeit, hoe intenser deze zal schijnen. Deze relatie is lineair over een groot stroombereik, maar u moet wel rekening houden met de nominale stroom van de diode die niet mag worden overschreden. Dit kan blijvende schade veroorzaken doordat er te veel warmte wordt gegenereerd. Als u van plan bent om een groter aantal in serie geschakelde diodes te gebruiken, is het de moeite waard om u te verdiepen in de voeding van dergelijke systemen met een constante stroombron, bv. in de vorm van een geschikte adapter. Hierdoor kan eenzelfde stroomsterkte door alle diodes vloeien, die niet verandert, zelfs niet als er kortsluiting optreedt op de uitgangen van een of meer van de diodes. Dit type oplossing wordt o.m. gebruikt in de steeds populairder wordende led-strips die als verlichting of binnenhuisdecoratie worden gebruikt.
Vermogen van leddiodes
Afhankelijk van de toepassing en de verwachtingen is het vaak nodig om het vermogen van de diode, uitgedrukt in watt [W] en de helderheid ervan, uitgedrukt in lumen [lm] of candela's [cd]. Diodes die bv. worden gebruikt als controlelampjes zullen geen hoog vermogen of helderheid nodig hebben, maar de sterkste diodes voor verlichtingstoepassingen, bv. in zaklantaarns of voor kamerverlichting, zullen veel hogere waarden voor deze parameters moeten hebben.
Elektroluminescente leddiodes
Natuurlijk is het bij het kiezen van een elektroluminescente diode ook de moeite waard om aandacht te besteden aan de behuizing, afmetingen of verlichtingshoek, die erg smal kan zijn, bijvoorbeeld 10°, maar ook erg breed, tot zelfs 175°. Soms kan ook de kleur van de diodelens van belang zijn. In dat geval kunt u het beste letten op de golflengte die wordt uitgezonden.
Leddiodes in het aanbod van TME
De elektronicagroothandel TME heeft in zijn aanbod een breed aanbod aan leddiodes van uiteenlopende types en parameters. In de zoekfilters kunt u het type diode, de lichtkleur, de bedrijfsspanning of de maximale voedingsstroom (van 1 mA tot zelfs 6000 mA) selecteren. TME biedt zowel losse elementen als kant-en-klare lichtbronnen in de vorm van tapes, strips en modules. Let bij uw keuze ook op de montagevariant – THT of SMD.
Magazijn:
