Светодиод. Общая информация.

Определение, характеристика.Светодиоды, или светоизлучающие диоды (СИД, в английском варианте LED - light emitting diode) - полупроводниковый прибор, излучающий некогерентный свет при пропускании через него электрического тока. Работа основана на физическом явлении возникновения светового излучения при прохождении электрического тока через p-n-переход. Цвет свечения (длина волны максимума спектра излучения) определяется типом используемых полупроводниковых материалов, образующих p-n-переход.

Типология. На сегодняшний день на рынке можно встретить светодиоды следующих типов:

· DIP;

· Superflux или «пиранья»;

· SMD;

· COB.

Рис. 1 Виды светодиодов

Технологии DIP. Считаются первыми светодиодами массового применения. Так как для последних разработок подобная технология уже не актуальна, то на сегодняшний день подобными диодами оснащены только световые табло. Также они все еще используются для праздничных световых украшений разных видов или подсветок. У DIP-светодиодов присутствует встроенная оптическая система: линза, формирующая необходимый световой пучок – рядом с которой расположен кристалл. Также каждый диод оснащен двумя контактами для монтажа.

Superflux или «пиранья». Конструкция светодиодов этого типа похожа на DIP, однако, контактов не два, а четыре. Благодаря этому диоды меньше перегреваются и лучше крепятся на поверхности.
«Пираньи» также постепенно уходят с рынка, так как для внутреннего и наружного освещения используются более современные типы конструкций, которые легче монтируются и занимают меньше места. Но в автомобильной промышленности Superflux еще остаются весьма популярными из-за своей высокой теплопроводности и, соответственно, надежности.

SMD-светодиоды. Наиболее распространенный в современном освещении тип диодов. Благодаря своей универсальности может использоваться, практически, где угодно. Светодиоды этого типа отличаются способом монтажа. Это отражено и в самом наименовании, так как расшифровка SMD переводится с английского как «монтируемый на поверхность прибор». Компоненты светодиодов устанавливаются на поверхность платы, что в свою очередь позволило улучшить теплоотвод, уменьшить габариты всей конструкции и разработать большое количество вариантов исполнения.

Светодиоды, основанные на COB-технологии. COB переводится как «чип на плате», что, как и в случае с SMD-диодами, обозначает способ монтирования. Светодиоды, созданные по данной технологии, обладают установленными прямо на плату несколькими чипами. Такой метод обеспечивает высокую надежность и теплопроводность, а также миниатюрность. Для COB-диодов используются керамические или алюминиевые пластины.

Как работает светодиод. Как и любой диод, светодиод включает в себя один полупроводниковый p-n-переход (электронно-дырочный переход). С помощью процесса,носящего название легирование, материал n-типа обогащается отрицательными носителями заряда, а материал р-типа – положительными носителями заряда. Атомы в материале n-типа приобретают дополнительныеэлектроны, а атомы в материале р-типа приобретают дырки – места навнешних электронных орбитах атомов, в которых отсутствуют электроны.

При приложении к диоду электрического поля электроны и дырки в материалах p- и n-типа устремляются к p-n-переходу. Когда носители заряда подходят к p-n-переходу, электроны инжектируются в материал р-типа. При подаче отрицательного напряжения со стороны материала n-типа через диод протекает электрический ток в направлении от материала n-типа в материал

р-типа. Это называется прямым смещением. Когда избыточные электроны переходят из материала n-типа в материал р-типа и рекомбинируют с дырками, происходит выделение энергии в виде фотонов, элементарных частиц (квантов) электромагнитного излучения.

Рис. 2. Принцип работы светодиода.

Все диоды испускают фотоны, но не все диоды испускают видимый свет. Материал, из которого изготавливается светодиод, выбирается таким образом, чтобы длина волны испускаемых фотонов находилась в пределах видимой области спектра излучения. Разные материалы испускают фотоны с разными длинами волн, что соответствует разным цветам испускаемого света.

Рис 3. Принцип работы светодиода (2)

Пучок видимого света, испускаемого светодиодом, является

холодным, но так как в светодиодах имеются потери, то на p-n-переходе генерируется тепло, иногда достаточно большое. Ограничение температуры p-n-перехода с помощью правильно сконструированного теплоотвода и других методов контроля температуры является критичным для обеспечения нормальной работы светодиода, оптимизации его светового потока и повышения срока службы.

Дата добавления: 2015-08-18