9. Светодиоды. Принцип действия, преимущества, области применения.

Светодио́д или светоизлучающий диод(LEDангл.Light-emitting diode) —полупроводниковый приборс электронно-дырочным переходом или контактом металл-полупроводник,создающий оптическое излучение при пропускании через него электрического тока. Излучаемый свет лежит в узком диапазоне спектра, его спектральные характеристики зависят в том числе от химического состава использованных в нёмполупроводников.

При пропускании электрического тока через p-n переходв прямом направлении, носители заряда —электроныидырки— рекомбинируют с излучениемфотонов(из-за перехода электронов с одного энергетического уровня на другой).

Обычные светодиоды изготавливаются из различных неорганических полупроводниковых материалов.

Обозначение светодиода в электрических схемах

Вольт-амперная характеристика сведодиодов в прямом направлении нелинейна. Диод начинает проводить ток, начиная с некоторого порогового напряжения. Это напряжение позволяет достаточно точно определить материал полупроводника.

По сравнению с другими электрическими источниками света (преобразователями электроэнергии в электромагнитное излучение видимого диапазона), светодиоды имеют следующие отличия:

1.Высокая световая отдача. Современные светодиоды сравнялись по этому параметру с натриевыми газоразрядными лампами и металлогалогенными лампами, достигнув 150 Люмен на Ватт.

2.Высокая механическая прочность, вибростойкость (отсутствиенити накаливанияи иных чувствительных составляющих).

3. Длительный срок службы- от 30000 до 100000 часов ( при работе 8 часов в день - 34 года). Но и он не бесконечен — при длительной работе и/или плохом охлаждении происходит «отравление» кристалла и постепенное падение яркости.

Спектр современных светодиодов бывает различным - от тёплого белого = 2700 К до холодного белого = 6500 К.

4. Малая инерционность- включаются сразу на полную яркость, в то время как у ртутно-форфорных (люминесцентных-экономичных) ламп время включения от 1 сек до 1 мин, а яркость увеличивается от 30% до 100% за 3-10 минут, в зависимости от температуры окружающей среды.

5. Количество циклов включения-выключения не оказывают существенного влияния на срок службы светодиодов (в отличие от традиционных источников света - ламп накаливания, газоразрядных ламп).

6. Различный угол излучения - от 15 до 155 градусов.

7. Низкая стоимостьиндикаторных светодиодов, но относительно высокая стоимость при использовании в освещении, которая снизится при увеличении производства и продаж.

8. Безопасность— не требуются высокие напряжения, низкая температура светодиода или арматуры, обычно не выше 60 градусов Цельсия.

9. Нечувствительность к низким и очень низким температурам. Однако, высокие температуры противопоказаны светодиоду, как и любым полупроводникам.

10.Экологичность- отсутствие ртути, фосфора и ультрафиолетового излучения в отличие отлюминесцентных ламп.

Применение светодиодов

В уличном, промышленном, бытовом освещении.

В качестве индикаторов - как в виде одиночных светодиодов (например, индикатор включения на панели прибора), так и в виде цифрового или буквенно-цифрового табло (например, цифры на часах).

Массив светодиодов используется в больших уличных экранах, в бегущих строках. Такие массивы часто называют светодиодными кластерамиили просто кластерами.

В оптопарах.

Мощные светодиоды используются как источник света в фонарях и светофорах

Светодиоды используются в качестве источников модулированного оптического излучения (передача сигнала по оптоволокну, пульты ДУ, светотелефоны, интернет)

В подсветке ЖК-экранов (мобильные телефоны, мониторы, телевизорыи т. д.)

В USB-устройствах

В светодиодных дорожных знаках

В гибких ПВХ световых шнурах Дюралайт.