Москва +7 (499) 499-0-564; 8 (800) 200-2678

Устройство и принцип работы светодиода

УСТРОЙСТВО И ПРИЦНИП РАБОТЫ СВЕТОДИОДА

 

С 1963 года, когда был изобретен первый светодиод, началась активная работа над этим изделием. Из года в год технологии совершенствовались, и теперь светодиоды стали одним из самых популярных товаров на рынке осветительных приборов. Более того, было разработано несколько технологий производства, что создает дополнительные вопросы у покупателей. В данной статье будет раскрыта тема светодиодов как устройства в целом, а также будут разъяснены нюансы каждой из существующих технологий производства.

 

Светодиод и его устройство

 

Начнем с того, что выясним, что же такое светодиод. Итак, это изделие представляет собой полупроводниковый кристалл. В то время, когда на него подается электрический ток, возникает фотонное свечение за счет наличия у кристалла электронно-дырочного перехода (p-n переход). Углубляясь в физику, можно сказать, что при наличии энергии электроны с отрицательным зарядом устремляются к носителю положительного заряда. Это и создает световое излучение.

При этом специфическое свечение диодов, которое коренным образом отличается от свечения обычных лампочек, достигается за счет использования химического состава. На кристалл наносится люминофор, позволяющий добиться белого света. Без этого материала излучение было бы монохромным (синего, желтого или красного цвета).

Светодиоды типа DIP

Первые диоды производились по технологии DIP (dual in-line package). Рассмотрим их подробнее.

Чаще всего светодиод такого типа реализован в виде пластиковой или стеклянной колбочки. Внутри корпуса располагается катод с кристаллом, от которого к аноду протянут тонкий провод. Для подключения светодиода от катода и анода выведены металлические «ножки» за пределы корпуса. За плюс отвечает длинная ножка, а за минус короткая.

Помимо этого, довольно часто встречается конструкция, при которой в одну колбочку помещено сразу три кристалла (красный, синий и зеленый). В этом случае изделие оснащается управляющим микрочипом.

Для работы светодиодов типа DIP не требуется много энергии, поэтому их часто применяют при производстве уличных светодиодных экранов. Также такие диоды мы привыкли видеть на новогодних гирляндах.

Тем не менее технология активно развивалась и вскоре были разработаны SMD светодиоды.

Светодиоды типа SMD

У диодов такого типа отсутствуют ножки, так как они устанавливаются непосредственно на плату и припаиваются или приклеиваются специальным клеем. Размеры SMD светодиодов также меньше предшественников, поэтому их гораздо чаще применяют при обустройстве интерьера.

На сегодняшний день SMD-светодиоды считаются самыми популярными на рынке. За счет одновременного расположения кристалла и контактов на подложке, которая отводит тепло, светодиоды можно расположить достаточно близко друг к другу. Это актуально в тех случаях, когда их используют при производстве LED-экранов. Качество пикселя в этом случае в несколько раз лучше.

Особенностью технологии считается то, что люминофор располагается между кристаллом и линзой, отвечающей за рассеивание света. Такая конструкция позволяет исключить ультрафиолетовый диапазон и добиться необходимой световой температуры.

Светодиоды типа COB

Из самых последних разработок можно выделить светодиоды типа Chip-On-Board. Конструкция подобных диодов предполагает подложку из алюминия, на которую может устанавливаться несколько десятков кристаллов. Для крепления полупроводниковых элементов используется специальный клей, а затем кристаллы равномерным слоем заливаются люминофором.

Благодаря такой конструкции получается равномерное освещение без теней и темных пятен.

Эта технология также имеет несколько другую конструкцию, в которой вместо алюминиевой подложки используется стеклянная. Светодиоды типа Chip-On-Glass используются в приборах, рассчитанных на напряжение 220 В.

 

Принцип работы светодиода

Любой светодиод вне зависимости от технологии, по которой он выполнен, имеет один и тот же принцип работы.

Свечение происходит в кристалле за счет взаимодействия разнонаправленных зарядов. Электроны устремляются к «дыркам» (носителю положительного заряда) и создается свечение с выделением тепла. Для качественной работы светодиодов и большому сроку их службы требуется система отвода тепла. Поэтому в колбочке, где размещаются светодиоды, находится специальный газ с высокой теплопроводностью. Именно за счет этого от колбочки отводится тепло, накапливаемое при работе светодиода.

MUZMART