Сообщить об ошибке на сайте

Ошибка :


Комментарий :


14 Мар 2016

Что такое LED. Убираем точки над Ё

Что такое LED

LED, Light Emitting Diode, светоизлучающий диод, СИД, СД, он же просто светодиод – предмет, о котором с такой легкостью говорят профессионалы, но не всегда понятен простому обывателю. Тем не менее, светодиодные лампочки предлагается покупать людям, зачастую далеким от световых технологий. Возможно кто-то из вас слышал о новейших технологиях, экологичности, супер-энергоэффективности, долговечности и прочих атрибутах светодиодов по отдельности или вместе взятых, мы же приглашаем вас разобраться что такое LED и что он из себя представляет с самого начала. 

Как устроен светодиод

Светодиод состоит из четырех частей: полупроводникового кристалла на подложке, корпуса с контактными выводами и линзой. Самое интересное и важное из всего вышеперечисленного – кристалл, именно он является источником света. Впрочем, принцип его действия полностью отличается от протекающего в лампе накаливания. Под воздействием электричества в кристалле происходит слияние положительно и отрицательно заряженных частиц и высвобождается энергия. В обычных полупроводниках она уходит в тепло: так, лампы накаливания известны своим низким коэффициентом полезного действия – по разным источникам, он составляет от 5 до 10%, то есть остальные 90-95% энергии расходуются на нагрев. В случае же с полупроводниковым кристаллом, изменяя его состав, возможно сделать так, чтобы получаемый квант энергии стал фотоном (то есть квантом света). И если почти вся выделяемая энергия от слияния положительно и отрицательно заряженных частиц переходит в свет, но на нагрев практически ничего не остается. Этим объясняется минимальное выделение тепла работающим светодиодом и, следовательно, его высокий КПД. Возможно звучит замысловато. Но куда сложнее оказывается вырастить тот самый полупроводниковый кристалл.

Светодиоды

Место, где выращивают светодиодные кристаллы, напоминает научно-исследовательскую лабораторию со всеми присущими ей атрибутами: люди в халатах, идеальная чистота, кандидаты наук и доктора. Ведь речь идет о тех самых «невидимых» нанотехнологиях. Нано – единица, равная одной миллиардной части исходной единицы, и поэтому любая соринка в воздухе является потенциальной помехой размером с дом. По этой причине кристаллы выращиваются в изолированных камерах, оттуда откачен воздух и закачен чистый азот. По сути, все самые точные манипуляции берет на себя автоматика, человеку нужно лишь выложить из специального бокса тончайшие сапфировые подложки круглой формы – на этом основании будут наращиваться кристаллы. После этого они автоматически помещаются в реактор. Сама установка выглядит довольно сложно, но ее суть можно легко объяснить, представив себе...холодное стекло на вашей кухне. В чем суть: внутри установлены колбы, погруженные в воду, а в них находятся необходимые для создания кристалла элементы в виде химический соединений: аллюминий, галий, индий и так далее. Вода, нагревая или охлаждая эти колбы, доводит их до того состояния, когда помещенные внутрь них элементы начинают испаряться, пар проникает в реактор по тоненьким трубочкам и оседает там, в том числе попадая на круглые сапфировые подложки. Ну вот и вспомните теперь, как можно подышать на холодное стекло и получить тонкий слой конденсата на его поверхности. Принцип тот же. Сложность заключается в четком соотношении пропорций пара того или иного вещества, принципиально важно не пропустить в реактор ни миллионной доли кубического сантиметра больше, чем положено, ведь толщина слоя в кристалле всего лишь несколько молекул. Через несколько часов реактор изнутри покрывается слоем полупроводниковых кристаллов. Сапфировые подложки вытаскивают, а сам реактор выжигают водородом под давлением, чистят перед следующей операцией высаживания кристаллов – для этого на стенках не должно быть ни одной лишней молекулы.

Светодиоды

После извлечения сапфировой подложки видно, что внешне она не изменилась. Тот факт, что на ней находятся светодиоды, может подтвердить микроскоп, либо пропущенный через подложку электрический ток – в таком случае она начнет светиться ярко-голубым светом. Голубое свечение определяется металлами, участвовавшими в создании кристалла – они излучают свет волны такой длины, которая определяется нами как голубой. Но, как так нам более приятен белый цвет, чуть позже кристаллы покрывают слоем люминофора. Люминофор сам по себе желтый и, при прохождении синего света кристалла через желтый свет люминофора, получается привычный нашему глазу белый свет. Тем временем выращенные кристаллы соскабливают с подложек и с помощью станка под управлением компьютера переносят в корпус будущего светодиода. На этом этапе к нему припаиваются контакты. После этого через него пропускается ток для того, чтобы отбраковать те кристаллы, которые по каким-то причинам не загораются. Кстати, годные кристаллы до сих пор светят синим светом, именно сейчас на них наносят люминофор и когда он подсыхает, на светодиод одевают линзу. Ее предназначение - рассеивание света и направление его в нужную сторону под определенным углом. После этого готовый светодиод проходит еще одну операцию – сортировку. Все дело в том, что слой наносимого люминофора зачастую не одинаков и его консистенция иногда различается, поэтому и свет будет излучаться разный. Человеческий глаз вряд ли заметит разницу в этом случае, но изделия все равно сортируют по категориям. Все это для того, чтобы при покупке готового изделия (лампы или светильника) все его элементы излучали свет одной волны и цветовой температуры.

Итак, мы рассмотрели процесс производства светодиода. Процесс, напрямую связанный с созданием неживой природы c помощью нанотехнологий. И как видно, весьма трудоемкий. Относительно недавно цена светодиодов была несоизмерно высока, а их световые характеристики оставляли желать лучшего, но сегодня их распространение идет семимильными шагами. Благодаря постоянному развитию технологий, цены стали доступны обычному покупателю, и сейчас каждый человек может задуматься о смене домашнего освещения на светодиодное. Но для начала потребуется разобраться в его основных характеристиках. В следующей статье мы рассмотрим основополагающий момент при выборе лампы, а именно: виды цоколей и колб, а также расскажем, как правильно подобрать светодиодный аналог уже имеющейся лампочке.

|
Рейтинг ()

Комментарии:

Текст сообщения*
Загрузить файл или картинкуПеретащить с помощью Drag'n'drop
Перетащите файлы
Ничего не найдено
Защита от автоматических сообщений
Загрузить изображение