LED-uri
(20 564)Principiul de funcționare a diodei LED
Diodele sunt elemente semiconductoare a căror construcție se bazează pe utilizarea unei joncțiuni p-n. Se caracterizează printr-o rezistență practic nulă atunci la polarizarea în direcția de conducție, cu condiția să fie depășită o valoare mică a tensiunii numită tensiune de difuzie. Atunci când o joncțiune p-n este polarizată în direcția negativă, aceasta opune o rezistență aproape infinită, iar cantitatea mică de curent care poate trece printr-o joncțiune polarizată negativ se numește curent invers sau curent de derivă. Proprietatea descrisă a joncțiunii p-n se numește conducție asimetrică a curentului. Dintre toate tipurile de astfel de elemente, unul dintre cele mai comune este reprezentat de diodele emițătoare de lumină, cunoscute și sub numele de diodă LED (engleză Light-Emiting Diode).
Caracteristicile diodelor LED
Dioda LED (Light-emitting diode), ca element optoelectronic semiconductor electroluminiscent, este utilizată pe scară largă în electronică. Acest element conține în structura sa o joncțiune „p-n”, și anume joncțiunea a doi semiconductori care nu au fost calibrați automat cu diferite tipuri de conductivitate (p-catod, n-anod). Atunci când este alimentată, dioda LED emite lumină în spectrul vizibil, infraroșu (IR) sau ultraviolet (UV) ca urmare a electroluminescenței. Acest fenomen se bazează pe recombinarea electronilor cu găuri de electroni, care determină eliberarea energiei sub formă de fotoni (electroluminescență). Culoarea luminii depinde de materialul utilizat pentru fabricarea semiconductorului. Acesta poate fi fabricat, spre exemplu, din arseniură de galiu, fosfură de galiu sau arsenofosfură de galiu. O diodă de acest tip este caracterizată printr-o eficiență ridicată, o durată lungă de viață și o valoare ridicată a luminanței. Multe dintre ele se disting, de asemenea, prin consumul redus de energie, deși, de exemplu, diodele COB (Chip on Board) constituie o excepție în acest sens. Printre aplicații se poate menționa semnalizarea, spre exemplu, a prezenței alimentării sau a funcționării dispozitivului, iluminatul special pentru magazine sau stradal și multe altele. Selecția trebuie să fie ghidată de parametrii principali ai diodei - eficiența luminii, puterea și curentul maxim. Cheia este reprezentată de curentul nominal. Este, de asemenea, recomandat să țineți cont de culoarea diodei sau de metoda de montare.
Diodele LED sunt utilizate din ce în ce mai frecvent drept sursă de lumină, printre altele, pentru semnalizare, spre exemplu sub formă de lămpi de control, ca pixeli individuali în diferite tipuri de afișaje, dar și ca sursă de lumină care înlocuiește becurile tradiționale sau halogenii, înlocuind chiar și iluminatul standard din industria auto, inclusiv așa-numitul xenon. Acest lucru se datorează, în principal, duratei lor lungi de viață și consumului redus de energie, dar și eficienței ridicate, tensiunii de alimentare scăzute, pierderilor reduse de energie și dimensiunilor mici cu valori ridicate ale luminanței.
Construcția diodei LED
Diodele emițătoare de lumină, după cum sugerează și numele, funcționează pe baza fenomenului de luminescență. Spre deosebire de lămpile cu incandescență convenționale, în care lumina este produsă de un filament încălzit la o temperatură ridicată, în cazul diodelor LED, energia curentului electric este transformată direct în lumină și, de fapt, în energie sub formă de cuante de radiație electromagnetică. Diodele LED pot emite, pe lângă lumina vizibilă de diferite culori, și radiații infraroșii sau ultraviolete. Diodele specifice emit radiații electromagnetice cu o gamă îngustă de lungimi de undă, ceea ce înseamnă că strălucesc într-o singură culoare definită. Culoarea unei diode depinde de tipul de semiconductor și, mai exact, de materialul semiconductor utilizat pentru a construi joncțiunea acesteia.
Lumina albă este suma tuturor culorilor văzute de ochiul uman, adunate împreună, astfel încât construirea unei diode care să strălucească cu lumină albă necesită soluții speciale. Una dintre ele este plasarea a trei diode de culoare roșie, verde și albastră într-o singură carcasă, care, cu o intensitate luminoasă selectată corespunzător pentru fiecare dintre ele, permite obținerea culorii albe. Dezavantajul acestei soluții este prețul ridicat, în timp ce avantajul este că acest tip de diodă are o eficiență luminoasă ridicată. O altă soluție utilizează diode care emit lumină ultravioletă și un fosfor care, atunci când este excitat de acest tip de lumină, strălucește în alb. Această soluție este mai ieftină, dar diodele care utilizează acest fenomen au un randament mai scăzut. Problema în acest caz este, de asemenea, eliminarea completă a radiațiilor UV nocive. Ultima metodă constă în utilizarea unei diode albastre și a unui fosfor galben. Fosforul este excitat de radiația LED și emite lumină cu o lungime de undă diferită (lumină galbenă). Proporția de radiație provenită de la LED și de la fosfor determină culoarea luminii percepută de ochiul uman. În acest fel, se poate obține o lumină caldă sau rece, iar acest lucru depinde de utilizarea unui anumit tip de fosfor.
Alegerea diodei LED
Diodele pot fi găsite în numeroase carcase diferite și sunt disponibile atât pentru montare pe suprafață (SMD), cât și prin inserție (THT). Primul tip de diodă este utilizat pe scară largă, în special în domeniul electronicelor de mici dimensiuni, dar nu exclusiv. Printre exemple se numără indicatoarele luminoase, care sunt montate pe plăcile de dezvoltare a microcontrolerelor, diodele de notificare din smartphone-uri și indicatoarele luminoase din diverse aparate de uz casnic și chiar din echipamentele industriale.
Conectarea diodelor LED în funcție de tensiunea de conducție și de sursa de alimentare
La conectarea LED-urilor într-un circuit trebuie luate în considerare mai multe aspecte. Unul dintre cele mai importante este limitarea curentului care va trece prin diodă, ceea ce este esențial pentru a evita supraîncălzirea și arderea acesteia. Acest lucru se poate face cu o rezistență conectată în serie, a cărei valoare a rezistenței trebuie aleasă în funcție de tensiunea de alimentare și de curentul care trebuie să treacă prin diodă. Se poate calcula folosind legea lui Ohm, conform căreia curentul electric care trece printr-un conductor este direct proporțional cu tensiunea dintre capetele sale și invers proporțional cu rezistența conductorului. Scriind acest lucru sub forma unei formule matematice, obținem R = U/I, tensiunea de alimentare minus căderea de tensiune pe diodă, exprimată în volți [V], și I intensitatea curentului selectat exprimată în amperi [A] R, pe de altă parte, este valoarea rezistenței dorite a rezistorului, exprimată în ohmi [Ω]. Cu cât valoarea curentului care trece prin diodă este mai mare, cu atât aceasta va străluci mai intens. Această relație este liniară pe o gamă largă de curent, însă trebuie să se țină seama de valoarea nominală a curentului diodei, care nu trebuie depășită. Depășirea valorii nominale a curentului diodei poate provoca daune permanente, ca urmare a căldurii prea mari generate pe acesta. În cazul în care utilizatorul intenționează să utilizeze un număr mai mare de diode conectate în serie, este recomandat să se familiarizeze cu subiectul alimentării acestor circuite cu o sursă de curent constant, de exemplu, sub forma unei surse de alimentare adecvate. Acest lucru permite trecerea aceluiași amperaj prin toate diodele, care nu se va schimba chiar dacă există un scurtcircuit la conductoarele uneia sau mai multor diode. Acest tip de soluție este utilizat, printre altele, în cazul benzilor LED, care sunt din ce în ce mai populare, utilizate ca elemente de iluminat sau decorațiuni interioare.
Puterea diodei LED
În funcție de aplicație și de așteptări, este adesea necesar să se selecteze puterea diodei, a cărei unitate este exprimată în wați [W], și luminozitatea acesteia, care este exprimată în lumeni [lm] sau candelă [cd]. Diodele utilizate, de exemplu, ca lămpi de control nu vor avea nevoie de o putere și o luminozitate ridicate, însă diodele cele mai puternice pentru aplicații de iluminat, de exemplu, în lanterne sau utilizate pentru iluminarea încăperilor, vor trebui să aibă acești parametri mult mai ridicați.
Diode LED electroluminiscente
Desigur, atunci când alegeți o diodă electroluminiscentă, merită să acordați atenție și carcasei sale, dimensiunilor sau unghiului de iluminare, care poate fi foarte îngust, de 10°, dar și foarte larg, ajungând până la 175°. Uneori, culoarea lentilei diodei poate fi, de asemenea, importantă. În acest caz, cel mai bine este să acordați atenție lungimii de undă emise.
Diode LED în oferta TME
TME, angrosist de electronice, oferă diode LED într-o gamă largă de tipuri și parametri. În filtrele de căutare, puteți selecta tipul de diodă, culoarea luminii, tensiunea de funcționare sau curentul maxim de alimentare (de la 1 mA până la chiar 6000 mA). TME oferă atât elemente individuale, cât și surse de lumină gata preparate sub formă de benzi și module. La selectarea diodei este recomandat să verificați și varianta de montare – THT sau SMD.
Depozit:
