Где используют светодиоды: Светодиоды: принципы работы, виды, характеристики, области применения | LIGHT-RU.RU

Светодиоды: принципы работы, виды, характеристики, области применения | LIGHT-RU.RU

Светодиоды различных цветов

Сегодняшний мир невозможно себе вообразить без электрического освещения. Огромные мегаполисы и самые отдаленные уголки земного шара освещаются всевозможными электрическими источниками искусственного света. Однако, непрерывное развитие технологий приводит к тому, что мастодонт электрического освещения — «лампочка Ильича» — уверенно уступает лидирующие позиции современным высокотехнологичным и высокоэкономичным источникам электрического света, среди которых, безусловно, безоговорочно лидируют светодиоды.

Содержание статьи

• Что такое светодиод и история его изобретения
• Виды светодиодов в зависимости от химического состава полупроводников
• Типоразмеры SMD светодиодов
  • SMD 3528
  • SMD 5050
  • SMD 5630
  • SMD 5730
  • SMD 3014
  • SMD 2835
• Энергетическая эффективность различных светодиодов
• Подключение светодиодов в электрическую цепь
• Преимущества светодиодов по сравнению с другими источниками света
• Применение светодиодов

Что такое светодиод и история его изобретения

Принцип действия светодиода

Светодиод — это полупроводниковый прибор, излучающий фотоны определенной частоты при пропускании через него электрического тока.

Часто термин «светодиод» заменяется англоязычной аббревиатурой LED от «led emitting diod» — светоизлучающий диод. Русскоязычный аналог данного словосочетания — СИД — используется значительно реже.

Эффект испускания фотонов достигается благодаря наличию в этих приборах электронно-дырочного перехода, рекомбинация электронов и дырок в котором сопровождается переходом электронов с одного энергетического уровня на другой, в результате чего избыток энергии высвобождается в виде свободного фотонного излучения.

Олег Лосев, советский ученый, изобретатель, один из праотцов светодиода

Впервые подобное явление было обнаружено в далеком 1907 году английским исследователем Генри Раундом. Позднее независимо от него советский ученый Олег Лосев в 1923 году также зафиксировал электролюминесценцию в точке контакта карбида кремния и стали под воздействием электрического тока и даже смог запатентовать своё изобретение под названием «Световое реле» в 1927 году. Но, как часто бывает, открытие не было должным образом оценено современниками и до победного шествия светодиодов оставались долгие десятилетия.

Технология создания инфракрасных светодиодов была освоена в США лишь в 1961 году, а первый реально применимый светодиод в видимом диапазоне спектра (красный) был создан в 1962 году Ником Холоньяком. Позднейшие исследования привели к созданию в 1971 году синего светодиода, а в 1972 году был создан первый жёлтый светодиод и были разработаны способы десятикратного увеличения яркости красных светодиодов.

Тем не менее, несмотря на очевидный прогресс в развитии светодиодной техники, светодиоды оставались чрезмерно дорогими вплоть до конца 60-х годов ХХ века. Их широкое промышленное производство и применение начинается лишь в 70-х годах ХХ века, а производство дешевых синих светодиодов началось лишь после 1990 года, когда японским ученым, получившим позднее за это Нобелевскую премию, удалось критически усовершенствовать технологию их создания.

Виды светодиодов в зависимости от химического состава полупроводников

Поскольку светодиоды являются полупроводниковыми приборами, то и материалы, используемые для их создания, являются традиционными для полупроводниковой техники. Самый распространенный, безусловно, галлий в химических соединениях с другими элементами. Широко применяются также индий, алюминий, кремний.

Использование разнообразных соединений дает возможность получать светодиоды, испускающие свет в диапазоне от инфракрасного до ультрафиолетового. А использование дополнительно нанесенных люминофоров и цветных пластиков еще больше расширяет цветовую палитру получаемого света.

Виды полупроводниковых материалов, используемых в светодиодах для получения излучения различного спектра

	Цвет	Длина волны, нм	Падение напряжения, В	Полупроводниковые материалы
	Инфракрасный	λ > 760	ΔU	Арсенид галлия (GaAs) Алюминия галлия арсенид (Aluminium gallium arsenide AlGaAs)
	Красный	610	1,63	Алюминия-галлия арсенид (AlGaAs) (Aluminium gallium arsenide AlGaAs) Галлия арсенид-фосфид (GaAsP) Алюминия-галлия-индия фосфид (AlGaInP) Галлия(III) фосфид (GaP)
	Оранжевый	590	2,03	Галлия фосфид-арсенид (GaAsP) Алюминия-галлия-индия фосфид (AlGaInP) Галлия(III) фосфид (GaP)
	Жёлтый	570	2,10	Галлия арсенид-фосфид (GaAsP) Алюминия-галлия-индия фосфид (AlGaInP) Галлия(III) фосфид (GaP)
	Зеленый	500	1,9	Индия-галлия нитрид (InGaN) / Галлия(III) нитрид (GaN) Галлия(III) фосфид (GaP) Алюминия-галлия-индия фосфид (AlGaInP) Алюминия-галлия фосфид (AlGaP)
	Синий	450	2,48	Селенид цинка (ZnSe) Индия-галлия нитрид (InGaN) Карбид кремния (SiC) в качестве субстрата Кремний (Si) в качестве субстрата — (в разработке)
	Фиолетовый	400	2,76	Индия-галлия нитрид (InGaN)
	Пурпурный	Смесь нескольких спектров	2,48	Двойной: синий/красный диод, синий с красным люминофором, или белый с пурпурным пластиком
	Ультрафиолетовый	λ	3,1	Алмаз (235 нм) Нитрид бора (215 нм) Нитрид алюминия (AlN) (210 нм) Нитрид алюминия-галлия (AlGaN) Нитрид алюминия-галлия-индия (AlGaInN) — (менее 210 нм)
	Белый	Широкий спектр	ΔU ≈ 3,5	Синий/фиолетовый диод с люминофором

Типоразмеры SMD светодиодов

SMD — Surface Mount Device — электронные детали или устройства, монтируемые на поверхность (как правильно, на поверхность платы). Именно такой тип монтажа стал самым распространенным в мире электроники и, соответственно, самыми распространенным являются и SMD светодиоды, т.е. светодиоды, предназначенные для поверхностного монтажа. Иногда их называют чип-светодиодами, но такое название скорее редкость.

Существует несколько самых распространенных размеров SMD светодиодов. Как правило, разные производители придерживаются общепринятых стандартов, хотя, например, световой поток светодиодов одного типоразмера у разных изготовителей может отличаться.

SMD 3528

Светодиод SMD 3528

Светодиоды для поверхностного монтажа типоразмера 3528 являются, пожалуй, одним из наиболее распространенных вариантов. Они имеют прямоугольную форму со сторонами 3,5 и 2,8 миллиметра. Толщина составляет 1,4 мм. Для облегчения монтажа на корпусе светодиода со стороны катода делается срез угла, позволяющий однозначно определить правильное расположение элемента. Светоизлучающая поверхность сформирована в виде круга и, как правило, покрыта люминофором, отличающимся в зависимости от целей использования светодиода. Существенной особенностью данных светодиодных элементов является сильная зависимость их яркости от температуры. Так, при нагревании светодиода до 80 °C его яркость может упасть на 25% и более.

SMD 5050

Светодиод SMD 5050

Светодиоды SMD 5050

обладают квадратным корпусом размером 5,0 на 5,0 мм, внутри которого расположены три кристалла по своим характеристикам идентичных тем, которые устанавливаются в SMD 3528. Фактически SMD 5050 можно считать более совершенной версией светодиодов 3528. Возможность установки трёх кристаллов в один корпус позволяет создавать более мощные и яркие светодиоды, а наличие возможности независимого управления каждым кристаллом позволяет создавать многоцветные RGB светодиоды, способные излучать практически весь видимый человеческим глазом световой спектр.

SMD 5630

Светодиод SMD 5630

Появление нового типа светодиодов с габаритами корпуса 5,6 на 3,0 мм засвидетельствовало не только внешние изменения привычных размеров SMD, но и ознаменовало внесение в их конструкцию заметных улучшений, влияющих на существенные показатели их работы. Применение новых материалов и инженерных решений позволило увеличить мощность и светоотдачу светодиодов 5630 по сравнению с их более ранними собратьями.

Несмотря на наличие в SMD 5630 четырёх выводов используется всего два из них. Второй является отрицательным катодом, а четвертый положительным анодом. При этом ключ катода расположен возле первого вывода. Размещение чипов SMD 5630 на металлической подложке является хорошим тоном, так как способствует значительному улучшению отвода тепла из рабочей зоны и, соответственно, продлению срока службы высокотехнологичного устройства.

На следующем рисунке наглядно представлена разница между направлением светового потока и углами обзора у светодиодов 3528, 5050 и 5630. Невооруженным глазом заметен рост данных показателей с увеличением форм-фактора чип-светодиода.

Сравнительная характеристика направления и угла излучения светодиодов 3528, 5050 и 5630

SMD 5730

Светодиод SMD 5730

Братья-близнецы светодиодов 5630 — светодиоды SMD 5730 — появились на рынке практически одновременно со своими младшими соплеменниками и во многом являются их аналогами.

Среди конструктивных отличий необходимо отметить, что светоизлучающие диоды 5,7 на 3,0 мм имею лишь два контакта, в отличие от светодиодов 5630. При этом они несколько выше (приблизительно на 0,5 мм). Также светодиоды 5730 подразделяются по потребляемой мощности на два класса: 0,5 Вт и 1 Вт, и часто обозначаются соответственно SMD 5730-05 и SMD 5730-1. Устройства обоих этих классов являются высокоэффективными светоизлучающими устройствами с низким тепловым сопротивлением кристалл/подложка около 4 °C, что значительно повышает энергоэффективность и долговечность оборудования на их базе.

Сравнительные характеристики чип-светодиодов SMD5730-05 и SMD5730-1

Параметр SMD	Максимально допустимое значение		Единица измерения
	SMD5730-05	SMD5730-1
Прямой ток	180	350	mA
Импульсный прямой ток	400	800	mA
Рассеиваемая мощность	0. 5	1.1	W
Температура перехода	130	130	°C
Рабочая температура	— 40 / + 65	— 40 / + 65	°C
Температура хранения	— 55 / + 100	— 55 / + 100	°C
Температура пайки	300°C в течении 2 сек.	300°C в течении 2 сек.

Как видно из приведенных данных, светодиоды 5730-1, имея вдвое большую рассеиваемую мощность, функционируют и при больших токах. Таким образом, при выборе между светодиодами 5730-05 и 5730-1 необходимо учитывать как условия отвода тепла в готовом изделии, так и электротехнические параметры работы светоизлучающего диода.

Сравнительная характеристика светодиодов различных типоразмеров

Параметр	3528	5050	5630	5730 (0,5 Вт)	5730 (1 Вт)
Световая отдача (Лм/Вт)	5	15	40	40	100
Мощность, Вт	0,06	0,2	0,5	0,5	1,0
Температура, °C	+65	+65	+80	+80	+80
Ток, А	0,02	0,06	0,15	0,15	0,30
Напряжение, В	3,3	3,3	3,3	3,4	3,4
Размеры, мм	3,5 х 2,8	5,0 х 5,0	5,6 х 3,0	5,7 х 3,0	5,7 х 3,0

SMD 3014

Светодиод SMD 3014

Сравнительно недавно появившиеся светоизлучающие диоды форм-фактора 3,0 на 1,4 мм не только имеют существенно меньшие внешние размеры, чем более ранние SMD, но и обладают значительно более высокой энергетической эффективностью.

Данные светодиоды работают при максимальном токе 30 мА, что позволяет отнести их к слаботочным устройствам. Также при их монтаже необходимо учитывать, что контакты анода и катода не только выведены на боковые поверхности, но и уходят под нижнюю часть изделия. Целью данного изменения было увеличение теплоотвода от меньшего по размеру, но более мощного потребителя.

SMD 2835

Светодиод SMD 2835

Светодиоды SMD 2835 вобрали в себя, пожалуй, самые лучшие черты других LED SMD. Несмотря на то, что размеры светодиодов 2835 совпадают с размерами светодиодов 3528 (3,5 х 2,8 мм), SMD2835 имеют иную конструкцию светоизлучающей поверхности, выполненной в форме прямоугольника, что снижает неэффективные потери энергии и повышает оптические показатели, в частности, угол обзора.

Конструктивные особенности светодиодов 2835 (использование контактов анода и катода в качестве теплоотводящей подложки) сближает эти устройства с SMD3014, в которых реализован такой же принцип. По электротехническим же характеристикам наиболее близкими к SMD2835 являются SMD5730-05

Энергетическая эффективность различных светодиодов

Развитие LED технологий направлено в первую очередь на увеличение их энергоэффективности. Средние показатели световой отдачи для различных типов чип-светодиодов составляют следующие значения:

• SMD 3528 — 70 лм/Вт
• SMD 5050 — 80 лм/Вт
• SMD 5630 — 80 лм/Вт
• SMD 5730-05 — 80 лм/Вт
• SMD 5730-1 — 100 лм/Вт

Из приведенных данных видно, что со сменой поколений светодиодов кардинального роста световой отдачи не произошло. В тоже время, если сравнить светодиоды SMD3528 и светодиоды SMD5730-1, то можно обнаружить, что световой поток вырос почти в 22 раза, в то время как потребление энергии возросло всего в 15 раз.

Подключение светодиодов в электрическую цепь

Обозначение светодиода на электрической схеме

Штатное функционирование светоизлучающих диодов возможно только при подаче на анод положительного потенциала, а на катод — отрицательного, т.е. при прохождении через него тока только в прямом направлении.

Поскольку p-n переход имеет резко возрастающую вольт-амперную характеристику, светодиод должен подключаться к источнику тока. При подключении светодиода к источнику напряжения должна предусматриваться установка ограничивающих ток элементов (например, резисторов). Роль таких элементов может выполнять сама электрическая цепь. Модели светодиодов некоторых производителей поставляются с уже встроенными токолимитирующими элементами. В таких случаях в техническом описании к светодиодам указываются максимальные и минимальные допустимые значения подаваемого на светоизлучающий диод напряжения.

Вольт-амперная характеристика p-n перехода в светодиодах

Выход из строя светодиода может быть связан с подачей на его контакты напряжения, превышающего заявленные производителем пределы. В этом случае на светодиоде выделяется количество тепла, которое не может быть отведено теплоотводящими элементами, что приводит к перегреву SMD светодиода и его необратимому выходу из строя.

Токолимитирующая цепь для маломощных светодиодов (простейший вариант) может представлять собой элементарный резистор, включенный последовательно со светодиодом. В более сложных случаях, когда существует необходимость защиты мощных светодиодов, применяются схемы с широтно-импульсной модуляцией. Такой вариант позволяет решить сразу две задачи: во-первых, поддерживает среднее значение тока, идущего через светодиод на безопасном уровне и, во-вторых, позволяет диммировать светодиод, т.е. регулировать яркость его свечения.

Необходимо помнить, что при использовании источников питания с низким внутренним сопротивлением, не допускается подача на светодиод напряжения обратной полярности, т. к. у большинства светодиодов обратное пробивное напряжение составляет всего несколько вольт. В том случае, если светодиод используется в схеме, где есть вероятность появления обратного напряжения, светодиод следует защищать путём установки параллельно с ним обычного диода в обратной полярности.

Варианты защиты светодиодов от обратного напряжение (на примере подключения к сети переменного тока 220В)

Защита светодиодов от обратного напряжения диодом

Встречно-параллельное подключение светодиода и диода

Встречно-параллельное подключение двух светодиодов

Преимущества светодиодов по сравнению с другими источниками света

Являясь качественно новыми источниками электромагнитного излучения, светодиоды обладают рядом существенных преимуществ перед своими предшественниками, что способствует их широкому перманентному внедрению в различных областях народно-хозяйственного комплекса.

Среди преимуществ светодиодов необходимо выделить следующие их качества и характеристики:

• Отсутствие в LED светодиодах чувствительных к механическим воздействиям конструктивных элементов (таких, например, как нить накаливания) определяет их повышенную вибро- и механическую стойкость к неблагоприятным воздействиям во время изготовления, транспортировки, монтажа и эксплуатации.
• Крайне эффективное преобразование светодиодами электрической энергии в световую определяет крайне высокий коэффициент их световой отдачи. Натриевые газоразрядные и металлогалогенные лампы, бывшие многие десятилетия бесспорными лидерами на рынке по показателю световой отдачи, в настоящее время утратили свои лидирующие позиции из-за появления не менее эффективных светоизлучающих диодов. Так, если показатель световой отдачи у натриевых газоразрядных ламп составляет около 150 лм на Вт потребляемой мощности, то у самых современных светодиодов он достиг 146 лм/Вт и продолжает повышаться вместе с развитием технологий и применением новых конструкторских решений.
• Срок эксплуатации светодиодов составляет от 30 тыс. до 100 тыс. часов, что значительно превышает показатели источников света, изготовленных по другим технологиями. Недостатком светоизлучающих диодов является то, что при длительной эксплуатации и/или неэффективном отводе тепла их кристаллы подвержены так называемой деградации, приводящей к плавному снижению яркости излучения.
• Существенным плюсом светодиодов является независимость длительности их службы от количества итераций включения-выключения. Этим они выгодно отличаются от других светоизлучающих устройств (например, газоразрядных ламп и ламп накаливания), чувствительных к количеству циклов включения-выключения.
• Излучению светодиодов имманентно присуща спектральная чистота, в то время как в других устройствах она достигается за счет использование различных светофильтров. Спектрографический анализ излучения красного светодиода
• Экологическая безопасность LED обусловлена тем, что в их производстве не используются опасные элементы и соединения (ртуть, фосфор, галогениды металлов). Также в спектре их излучения отсутствует ультрафиолет, что приводит к отсутствию необходимости создания защиты от него.
• Светодиоды безопасны в эксплуатации, т.к. обычно они питаются относительно низкими напряжениями и, благодаря высокой светоотдаче, редко нагреваются выше 50-60 °C
• Немаловажным фактором, способствующим широкому применению светодиодов, является отсутствие инерционности их включения: максимальная яркость излучения достигается сразу после включения, в то время как у энергосберегающих люминесцентных ламп время включения колеблется от 1 секунды до 1 минуты, а выход на стопроцентную яркость происходит в течение 3-10 минут после начала работы (в зависимости от температуры окружающей среды и особенностей лампы).
• Практически нулевая чувствительность светодиодов к низким и ультранизким температурам позволяет использовать их вне помещений в странах с суровым климатом. В тоже время, как уже отмечалось, светодиоды (как и любые другие полупроводниковые приборы) чувствительны к высоким температурам. В связи с этим при монтаже LED устройств всегда необходимо уделять особое внимание наличию достаточного уровня отвода тепла.
• Широкое варьирование угла излучения у различных видов светодиодов (от 15° до 180°) позволяет решать различные конструкторские и технологические задачи при создании устройств с их использованием.
• Наличие широкого спектра белых светодиодов (белый теплый, белый дневной, белый холодный) дает возможность использовать различные их типы для решения различных задач в зависимости от конкретной ситуации и необходимости получения того или иного эффекта от освещения.
• Относительно низкая стоимость светодиодов (особенно индикаторных).
• Высокие показатели коэффициента цветопередачи CRI.

Применение светодиодов

Благодаря широкому спектру преимуществ, светодиодные источники излучения нашли применения в разнообразных областях. Основными направлениями использования LED являются:

• Исторически первой областью применения светодиодов было приборостроение. Именно здесь светодиоды стали массово применяться в качестве устройств индикации. Индикаторами могут быть как одиночные LED (например, индикатор включения в сеть), так и собранные в различные табло (цифровые, цифро-буквенные).
• В последние десятилетия стали широко использоваться так называемые светодиодные кластеры. По сути это массив светодиодов, находящихся под общим цифровым (как правило) управлением. Обывателю такие кластеры знакомы в виде бегущих строк, больших экранов, размещаемых на улицах городов.
• Также светодиоды обеспечивают подсветку жидкокристаллических экранов мобильных устройств, телевизоров и мониторов персональных компьютеров и ноутбуков.
• Мощные и сверхмощные светодиоды нашли своё применение в фонарях уличного освещения, а также в современных светофорах. Применение LED излучателей в светофорах крупных городов не только способствует оптимизации потребления электроэнергии, но и за счет высокой светоотдачи и цветопередачи способствует снижению аварийности на дорогах.
• Повышению безопасности на дорогах способствует и внедрение принципиально новых элементов дорожной обстановки: дорожных знаков на основе светодиодов. Такие знаки прекрасно видны в любое время суток и практически в любую погоду.
• В последние годы светодиоды получили широкое распространение в качестве основных источников промышленного и бытового освещения. Светильники на основе LED, а также светодиодные ленты уверенно вытесняют с рынка другие виды источников света. В первую очередь это происходит за счет лавинообразного снижения цен на светодиоды в последнее время, а также благодаря появлению множества локальных производителей достаточно качественной светодиодной продукции.
• Использование LED технологий в растениеводстве позволяет создавать узкоспециализированные источники освещения (фитолампы) с особым спектром излучения, обеспечивающим максимальную эффективность процесса фотосинтеза в листьях сельскохозяйственных растений. Применение подобных приборов особенно перспективно на территориях с северным климатом.
• Стремительное развитие информационных технологий также обуславливает значительный спрос на светодиодную продукцию. Использование LED в качестве легкодоступных источников модулированного электромагнитного излучения широко распространено при создании систем передачи информации по оптическим волокнам.
• Заняли свою нишу светодиоды и в сфере дизайна в виде цветных светодиодных лент, гибких шнуров дюралайт, светодиодных гирлянд. С их помощью оформляются как интерьеры жилых помещений, так и архитектурные и арт-объекты, а также концертные и выставочные залы, бары, дискотеки, ночные клубы.
• Дешевизна и чарующая привлекательность LED привела к их повсеместному использованию в игрушках, детских играх, различных USB-устройствах.
• Менее известно, но от того не менее широко распространено использование светодиодов в оптронах, позволяющих создавать разнообразные детекторы наличия, дискретные спидометры, детекторы начала и конца, а также устройства передачи сигнала без передачи электрического напряжения. Устройство и обозначение оптрона (оптопары)

LIGHT-ru.RU — С НАМИ СВЕТЛЕЕ!

Применение светодиодного освещения

 С наглядными примерами применения светодиодного оборудования Вы можете ознакомиться на странице ПРОЕКТЫ, которые реализовала наша компания.

Так как интерес к светодиодам растет быстрее, чем территория их применения в светотехнике. Производители и потребители, продавцы и покупатели — все как будто замерли на старте, боясь отстать от других. И только дизайнеры уже вовсю пользуются уникальными возможностями светодиодов.

Давно прошло то время, когда светодиоды были интересны одним лишь ученым. Теперь светодиодная тема у всех на слуху. Говорят, за ними будущее.

Что такое светодиод?

Светодиод — это полупроводниковый прибор, преобразующий электрический ток непосредственно в световое излучение.

Где сегодня целесообразно применять светодиоды?

Светодиоды находят применение практически во всех областях светотехники.

Светодиоды оказываются незаменимы в дизайнерском освещении благодаря их чистому цвету, а также в светодинамических системах.

Выгодно же их применять там, где дорого обходится частое обслуживание, где необходимо жестко экономить электроэнергию и где высоки требования по электробезопасности.

В Москве в начале 2004 года была принята трехлетняя программа энергосберегающего освещения на базе светодиодных технологий. Координационный совет возглавил профессор Ю.Б. Айзенберг. Согласно этой программе предлагается использовать светодиоды в опытном строительстве, ЖКХ и других областях. Например, светодиодные светильники будут устанавливаться в подземных переходах, подъездах, на лифтовых площадках, то есть там, где не нужна большая освещенность, но требуется минимум обслуживания и энергозатрат, а также важна высокая вандалоустойчивость.

Область применения светодиодных прожекторов:

• Подсветка зданий, домов и других объектов ЖКХ;
• Освещение пешеходных переходов;
• Освещение мостов и туннелей;
• Аварийное энергосберегающее освещение;
• Освещение охраняемых объектов;
• Подсветка витрин и вывесок торговых центров и магазинов;
• Подсветка рекламных щитов и баннеров.

Светодиодные прожекторы для уличного освещения имеют хорошую защиту от попадания в них воды, пыли или грязи (IP54…IP68), а также климатическое исполнение, позволяющее работать в температурном диапазоне до -50 … +50 °С. Долгий срок службы данных светодиодных прожекторов (средний ресурс работы светодиодов до 10 лет при нормальных условиях работы) позволяет не задумываться о ежемесячной замене ламп и снизить затраты на их обслуживание, а низкое значение потребляемой электроэнергии (в 5..6 раз меньше чем у ламп накаливания), позволит снизить затраты на электроэнергию. Многочисленные преимущества светодиодных прожекторов перед традиционными источниками света, делают их наиболее перспективными для применения на сегодняшний день.

Сверхяркие светодиоды

С момента своего появления, светодиоды проделали длинный путь технологического развития. В последние годы, были разработаны яркие светодиоды в широком диапазоне цветов, который теперь включает белый. Это в свою очередь, открыло массу новых применений для светодиодов в качестве источника света со своей собственной нишей рынка, известной как «светодиоды высокой яркости» (HB LEDs).

Для определения таких светодиодов также исполузуют термины «суперяркие светодиоды», «сверхъяркие светодиоды», «ультраяркие светодиоды» — это синонимы. Есть несколько способов идентифицировать светодиоды высокой яркости. Первый очень прост и интуитивен — светодиоды настолько яркие, что наблюдатель не может непосредственно смотреть на них, без раздражения глаз. Второй — более технически определен, основываясь на производственном процессе светодиодов.

Существует два типа светодиодов высокой яркости с использованием определенных полупроводниковых материалов.

1. На основе AlInGaP создают красные, оранжевые, желтые и зеленые светодиоды высокой яркости.
2. Другой материал — InGaN , позволяет создать синий, сине-зеленый, чистый зеленый и, совместно с желтым фосфором, белый цвет.

Простейший 5мм светодиод высокой яркости обеспечивает интенсивность света, по крайней мере, несколько сотен милликандел.

Область применения сверхярких светодиодов:

Область применений сверхъярких светодиодов, может быть условно разделена на две широкие категории, а именно:

1. С использованием прямого света
2. Освещение.

Прямой светодиодный свет используется для передачи информации, например в алфавитно-цифровых табло и полноцветных видео дисплеях, где светодиоды формируют пиксели дисплея. В сигнальных устройствах также используется прямой свет. Как пример, дорожные сигналы – светофоры и знаки, стоп-сигналы и индикаторы поворота транспортных средств.

В освещении, светодиод используется, чтобы осветить поверхность, пространство или объект, вместо того, чтобы быть видимым непосредственно. Примеры включают использование светодиодов в фонариках, интерьерную подсветку, освещение фасадов зданий, подсветку дисплеев и клавиш мобильных телефонов, освещение в автомобилях.

Перспективные применения сверхярких светодиодов:

Эффективность применения светодиодов растет, поскольку их стоимость непрерывно снижается, а новые технологические усовершенствования приводят к постоянному увеличению яркости светодиодов. В то время как сверхъяркие светодиоды, очевидно, продолжат свое проникновение на все их текущие рынки, новые прикладные области применения разовьются уже в ближайшие годы, хотя сегодня этот сегмент составляет приблизительно 5% от всего рынка сверхярких диодов.

Несколько примеров:

• подсветка больших жидкокристаллических панелей,
• головной свет автомобильных фар,
• освещение натяжных потолков.

Действительно ли светодиоды заменят традиционные источники света общего применения, остается предметом для дебатов…

Светодиодное освещение

• Вернуться на страницу «Светодиодное освещение»
• Перейти в раздел «Приемущества светодиодного освещения»

Где можно использовать светодиоды

Светодиод — полупроводниковый прибор с электронно-дырочным переходом, создающий оптическое излучение при пропускании через него электрического тока в прямом направлении.

Как только производство светодиодов достигло промышленно значимых масштабов, началось их повсеместное внедрение. Использование светодиодов в наши дни настолько обширно, что если оглянуться вокруг, то почти наверняка на глаза попадется что-нибудь, где есть светодиоды. Чем объясняется такая их популярность?

Все просто: светодиод – это очень эффективный, безопасный, и недорогой источник света, который отвечает многим запросам по освещению, не уступая ни лампам накаливания, ни неоновым лампам, и на самом деле, существенно превосходя их все. Где же используются светодиоды, каковы сферы их применения? Ответ на этот вопрос мы и попробуем здесь дать.

В первую очередь обратим внимание на то, что многие жидкокристаллические экраны, например, экраны телевизоров, мониторов, дисплеи мобильных телефонов, и разнообразных мобильных гаджетов, имеют светодиодную подсветку. Это касается как старых моделей, так и новейших, ибо меняются сами светодиоды, но суть остается неизменной.

Например, подсветка дисплея Retina в ноутбуке Apple MacBook Pro, осуществляется 48 яркими светодиодами, расположенными внизу дисплея, свет которых преобразуется системой рассеивания, благодаря чему дисплей отображает картинку наилучшим для человеческого восприятия образом.

Одиночные светодиоды в качестве индикаторов включения на лицевых панелях различных бытовых приборов давно стали нормой. Здесь можно вспомнить индикаторы режима ожидания телевизора или DVD-плеера, свидетельствующие о том, что прибор включен в розетку. Сюда же относится подсветка жидкокристаллических часов на том же DVD-плеере, и аналогичные подсветки часов на других бытовых устройствах, на кухонной технике, и т.д.

Подсветка приборов в автомобиле заслуживает особого внимания, поскольку это неразрывно связано с обеспечением безопасности жизни людей, как пассажиров, так и пешеходов. Использование здесь светодиодов открывает также широкие возможности для тюнинга, и все ограничивается лишь творческим подходом хозяина автомобиля.

Говоря об автомобилях и об индикации, нельзя не упомянуть светодиодные дорожные знаки. За последние пару лет их все чаще можно встретить как на улицах мегаполисов, так и на широких автострадах.

Что касается светофоров, то в них давно используют светодиоды, и появление мощных светодиодов в последние годы делает свет светофоров более качественным, более комфортным для водителей.

Уличное светодиодное освещение – важный шаг к энергосбережению в масштабах городов. В уличных фонарях используют мощные светодиоды, которые позволяют многократно экономить электроэнергию, а срок их службы существенно превосходит любые другие лампы, достигая 50000 часов. 

Пример использования светодиодов в освещении — уличные светильники УСС, которые отличаются совей многофункциональностью и лакончиным дизайном. Средний срок службы таких светильников — около 20 лет.

Мощные светодиоды применяются также в промышленных прожекторах на предприятиях, ими сейчас заменяют индустриальные лампы. Служат они для освещения оборудования, установок, и просто как источники света в больших производственных помещениях, цехах большой площади, и т.п.

Бытовое светодиодное освещение заслуживает особого внимания. В первую очередь важно отметить, что компактные люминесцентные лампы уже могут быть заменены светодиодными лампами, отличающимися повышенной экономичностью и долговечностью. Это касается и потолочных встраиваемых светильников, и ночников, а также декоративной подсветки.

Декоративная подсветка – поистине всеобъемлющее применение светодиодов, а особенно — светодиодных лент. Светящиеся знаки на стенах, узоры на дверях комнат, узоры на стенах, «звездное небо» на потолке, световое зонирование пространства в жилище, — это все далеко не полный список декоративных решений.

Дежурное или ночное освещение, подсветка ступенек, подсветка мебели, делающая обычные предметы интерьера яркими и необычными, подсветка сувениров на стеллажах, и многое другое. Как видим, для светового оформления интерьера светодиоды подходят идеально.

Примечательно и световое оформление интерьеров автомобилей, способное придать индивидуальность каждому салону.

Внешнее светодиодное оформление автомобиля – еще один способ создания индивидуального стиля.

Не обойдутся без тюнинга и фары. Мощные лампы уже могут быть заменены на светодиодные.

При снижении нагрузки на генератор, световой поток остается достаточно сильным, это важное преимущество светодиодной технологии по сравнению как с обычными, так и с галогенными лампами накаливания.

Существование светодиодов основных оттенков (красный, синий, зеленый) создает огромные возможности построения больших рекламных дисплеев для отображения полноценной анимации.

Это и просто светодиодные вывески с графикой различных оттенков и цветов, и гигантские полотна, как огромный экран, простирающийся на 500 метров над главной улицей Лас-Вегаса, состоящий из 12,5 миллионов светодиодов.

Светодиодные бегущие строки и световые коробы, в которых также использованы светодиоды, давно стали привычным рекламным атрибутом магазинов и прочих заведений, где владельцы всегда применяют современные методы визуального привлечения внимания потенциальных посетителей.

Светодиоды применяют для передачи модулированного оптического излучения по оптоволокну, также они успешно работают в высокоскоростных оптронах.

Светодиодные лампы применяются и в растениеводстве. Светодиодные лампы мощностью 8 Вт могут использоваться в теплицах, оранжереях, и садах, где растения по каким-то причинам не получают достаточного количества света.

Светодиодное освещение улучшает фотосинтез растений, поскольку специально предназначенные для них светодиодные лампы обладают более высокой светоотдачей, у них отсутствует тепловое излучение, а главное – это нужный спектр света.

Специальные светодиодные лампы для растений комбинируют две длины волны, состоящие на 1 часть из синего (450-460 нм) и на 8 частей из красного света (650-670 нм), либо на 6 частей из красного и на 3 из синего. Здесь отсутствует ультрафиолетовое и инфракрасное излучение, поэтому такие лампы абсолютно безопасны как для любых растений, так и для окружающей среды.

Ранее ЭлектроВести писали, что ДТЭК заменяет устаревшие масляные выключатели на современные вакуумные. 65% масляных выключателей уже заменили на экологически безопасные. К 2027 году компания планирует полностью отказаться от выключателей, которые в своей конструкции содержат масло.

По материалам: electrik.info.

Где используются светодиоды / Публикации / Energoboard.ru

18 октября 2012 в 12:00

Изобретение первых светодиодов — полупроводниковых диодов в эпоксидной оболочке, выделяющих монохроматический свет при подключении к электротоку — относится к 1960-м годам. Однако до 1980-х низкая яркость, отсутствие светодиодов синего и белого цветов, а также высокие затраты на их производство ограничивали их массовое применение в качестве источников света. Поэтому светодиоды в основном использовали в наружных электронных табло, ими оборудовали системы регулирования дорожного движения, применяли в оптоволоконных системах передачи данных и медицинском оборудовании.

Появление сверх ярких, а также синих (в середине 1990-х годов) и белых диодов (в начале XXI века) и постоянное снижение их рыночной стоимости привлекли внимание многих производителей к данным источникам света. Светодиоды стали использовать в качестве индикаторов режимов работы электронных устройств, в подсветке жидкокристаллических экранов различных приборов, в том числе — мобильных телефонов и пр. Впоследствии применение светодиодов основных цветов (красного, синего и зеленого) позволило получать цвета вывесок фактически любых оттенков, а также конструировать из них дисплеи с выводом полноцветной графики и анимации.

Светодиоды, за счет их малой потребности в электроэнергии, — оптимальный выбор декоративного освещения в местах, где существуют проблемы с энергетикой.

Светодиодные модули необычайно компактны. Доля рынка светотехнических изделий, занимаемая светодиодами, составляет ничтожную долю. В развитых странах, особенно в крупных городах и столицах, она медленно, но верно возрастает. Своеобразным символом этой нежной и неизбежной революции стало гигантское 500-метровое полотно из светодиодов, непрерывно протянувшееся над главной улицей Лас-Вегаса.

• все виды световой рекламы (вывески, щиты, световые короба и др. )
• замена неона
• дизайн помещений
• дизайн мебели
• архитектурная и ландшафтная подсветка
• одноцветные дисплеи с бегущей строкой
• магистральные информационные табло
• полноцветные дисплеи для больших видео экранов
• внутреннее и внешнее освещение в автомобилях, грузовиках и автобусах- дорожные знаки и светофоры

Другие сферы применения включают подсветку жидкокристаллических дисплеев в сотовых телефонах, цифровые камеры, а также архитектурное и другие виды освещения. Сектор электронного оборудования включает применение светодиодов в качестве индикаторных ламп в промышленных и потребительских товарах.

837

Закладки

Игорь Маковский: энергетики «Россети Центр» и «Россети Центр и Приволжье» в дни выборов обеспечили надежное электроснабжение избирательных участков

Вчера, в 20:07 13

Специалисты «Калугаэнерго» оценили ход выполнения ремонтной программы

Вчера, в 16:18 17

Специалисты Удмуртэнерго рассказывают студентам энергетических специальностей о перспективах развития энергетики

Вчера, в 15:50 14

Александр Гусев и Игорь Маковский обсудили вопросы функционирования электросетевого комплекса Воронежской области

Вчера, в 10:42 18

Компания КРУГ участвует в техперевооружении энергоблоков Кармановской ГРЭС

12 сентября в 13:06 22

Представитель «Белгородэнерго» вошел в число призеров корпоративного чемпионата Россети «Молодые профессионалы»

12 сентября в 11:39 22

Изготовлена большая партия ТРТ для «Скоропомощного стационарного комплекса с вертолётной площадкой» в городе Москве!

12 сентября в 11:06 24

IPPON INNOVA MODULAR – низкая стоимость владения и высокая энергоэффективность

10 сентября в 10:39 45

Несколько слов про кибербезопасность и уязвимость к. .

9 сентября в 21:24 100

Бренд умной бытовой техники AENO представляет линейку для уборки дома

9 сентября в 18:38 63

Новая газотурбинная ТЭЦ в Касимове выдаст в энергосистему Рязанской области более 18 МВт мощности

4 июня 2012 в 11:00 243837

Выключатель элегазовый типа ВГБ-35, ВГБЭ-35, ВГБЭП-35

12 июля 2011 в 08:56 51790

Выключатели нагрузки на напряжение 6, 10 кВ

28 ноября 2011 в 10:00 42076

Распределительные устройства 6(10) Кв с микропроцессорными терминалами БМРЗ-100

16 августа 2012 в 16:00 27009

Элегазовые баковые выключатели типа ВЭБ-110II

21 июля 2011 в 10:00 22518

Признаки неисправности работы силовых трансформаторов при эксплуатации

29 февраля 2012 в 10:00 20525

Оформляем «Ведомость эксплуатационных документов»

24 мая 2017 в 10:00 18678

Правильная утилизация батареек

14 ноября 2012 в 10:00 14818

Элегаз и его применение. Свойства и производство

7 октября 2011 в 10:00 13173

Проблемы в системе понятий. Отсутствие логики

25 декабря 2012 в 10:00 13158

публикации Где используются светодиоды

837

Сегодня, в 03:09

товары и услуги Вторичный полипропилен купить в Курске

630

Сегодня, в 03:09

пользователи Профиль пользователя ID16999

442

Сегодня, в 03:09

публикации Энергогенерирующий водопад будет построен для Олимпийских Игр 2016

554

Сегодня, в 03:09

товары и услуги Пресс для картона в Саратове

542

Сегодня, в 03:09

товары и услуги Манометры М-1/4.

144

Сегодня, в 03:09

книги Электрические измерения неэлектрических величин

565

Сегодня, в 03:09

товары и услуги Линия для переработки отходов

850

Сегодня, в 03:09

товары и услуги Стабилизаторы напряжения «САТУРН» от 4 кВа до 2000 кВа.

647

Сегодня, в 03:09

товары и услуги Продам КТП-250, 400, 630, КТПНУ, КТПГС, КТПМ

623

Сегодня, в 03:09

публикации Новая газотурбинная ТЭЦ в Касимове выдаст в энергосистему Рязанской области более 18 МВт мощности

243837

Сегодня, в 02:18

справочник Инструкция по монтажу контактных соединений шин между собой и с выводами электротехнических устройств

71733

Сегодня, в 02:53

справочник Измерение сопротивления обмоток постоянному току

59461

Сегодня, в 02:24

публикации Выключатель элегазовый типа ВГБ-35, ВГБЭ-35, ВГБЭП-35

51790

Сегодня, в 02:22

справочник Инструкция по осмотру РП, ТП, КТП, МТП

48301

Вчера, в 16:09

пользователи Профиль пользователя ID7667

45875

Сегодня, в 03:06

справочник Эксплуатация, хранение и транспортировка кислородных баллонов

45033

Вчера, в 20:29

справочник Методика измерения сопротивления изоляции

42898

Сегодня, в 00:14

публикации Выключатели нагрузки на напряжение 6, 10 кВ

42076

Вчера, в 18:16

справочник Положение об оперативно-выездной бригаде района электрических сетей

40220

Вчера, в 22:28

Информация обновлена сегодня, в 03:08

Евгений 426 Объявлений

Евгений 116 Объявлений

522889 105 Объявлений

Владимир 78 Объявлений

Игнат 69 Объявлений

Татьяна 59 Объявлений

Анатолий 44 Объявления

volokno 31 Объявление

Михаил 31 Объявление

enprom@inbox. ru 31 Объявление

Информация обновлена сегодня, в 03:08

Ирина 972 Объявления

Елена Владимировна 907 Объявлений

[email protected] 711 Объявлений

Евгений 676 Объявлений

Евгений 426 Объявлений

Сергей 267 Объявлений

Игорь 191 Объявление

522889 136 Объявлений

Сергей 134 Объявления

Владимир 111 Объявлений

Информация обновлена сегодня, в 03:08

разделение по классам и типам

В настоящее время светодиоды обрели широкую популярность. При этом четко разделить их по мощности, яркости свечения, области применения, форм-фактору и другим параметрам не представляется возможным, поскольку у каждого производителя своя классификация. Тем не менее, различные виды светодиодов можно объединить в классы по некоторым характерным признакам.

Содержание

1. Индикаторные и осветительные LED
2. Индикаторные LED
3. DIP светодиоды
4. Super Flux “Piranha”
5. Straw Hat
6. SMD светодиоды
7. Осветительные LED
8. Осветительные SMD LED
9. COB светодиоды
10. Filament LED
11. Лазерные диоды
12. Заключение

Индикаторные и осветительные LED

Чтобы яснее представлять, какие бывают светодиоды, их можно разделить на две большие группы: индикаторные и осветительные.

Индикаторные используются в основном в целях цветовой индикации, а также при подсветке дисплеев, приборных панелей и других приборов. То есть это светодиоды сравнительно небольшой мощности (до 0.2 Вт) с умеренной яркостью.

Осветительные LED используются при освещении помещений в составе светодиодных ламп и лент, в автомобильных фарах и везде, где требуется получить высокую интенсивность свечения. Мощность таких светодиодов может достигать десятков ватт.

Индикаторные LED

Индикаторные светодиоды, в свою очередь, можно разбить на несколько групп.

DIP светодиоды

Светодиоды этого типа представляют собой светоизлучающий кристалл в выводном корпусе, часто с выпуклой линзой. Типы корпусов: цилиндрические, диаметром 3, 4, 5, 8, 10… мм, и прямоугольные.

Выпускаются в очень широком диапазоне цветов – вплоть до ИК и УФ диапазонов. Могут быть как одноцветными, так и многоцветными (когда в одном корпусе сосредоточено несколько кристаллов разных цветов), — например, RGB.

Одним из недостатков этих LED можно отметить невысокий угол рассеяния светового потока: обычно не более 60⁰.

Super Flux “Piranha”

Конструктивно светодиоды Пиранья представляют собой сверхъяркие светодиоды в прямоугольном корпусе с четырьмя выводами. Такая конструкция позволяет надежно закрепить светодиод на плате.

Доступные разновидности: красный, зеленый, синий и три белых (различаются температурой свечения). Выпускаются в корпусах с линзой (3 и 5 мм) и без нее. Угол рассеяния варьируется в пределах от 40⁰ до 120⁰.

Область применения Piranha – подсветка автомобильных приборов, дневных ходовых огней, рекламных вывесок и т.д.

Straw Hat

Наряду с Piranha, большим углом рассеяния светового потока обладают светодиоды типа Straw Hat («соломенная шляпа»). Внешне они напоминают обычные цилиндрические двухвыводныне LED, но с меньшей высотой и увеличенным радиусом линзы, за что и получили свое название.

Излучающий кристалл в этих светодиодах расположен ближе к передней стенке линзы (не забудьте почитать про назначение линзы для светодиода), благодаря чему достигается угол рассеяния порядка 100-140⁰.

Выпускаются красные, синие, зеленые, желтые и белые LED. Благодаря способности создавать ненаправленное излучение, могут использоваться в декоративных целях, в качестве замены ламп аварийной тревоги и других местах, где требуется равномерная подсветка с низким энергопотреблением.

SMD светодиоды

Кроме выводных LED, выпускаются светодиоды типа SMD. Сюда следует отнести сверхъяркие цветные и белые светодиоды мощностью около 0.1 Вт в корпусе для поверхностного монтажа. Размеры корпусов обычно стандартные для любых элементов типа SMD: 0603, 0805, 1210 и т.д., где маркировка обозначает длину и ширину в сотых долях дюйма или в миллиметрах. При этом существуют как разновидности с выпуклой линзой, так и без нее.

Благодаря простоте монтажа, на основе этих LED выпускаются светодиодные ленты. Например, широкую известность в этой области приобрел светодиод Cree SMD 3528.

Осветительные LED

Эти светодиоды применяются при освещении помещений и улиц в составе фонарей, автомобильных фар, светодиодных лент и т.д. В связи с этим обладают большой мощностью, высокой интенсивностью излучения, и выпускаются только в белом цвете в корпусах для поверхностного монтажа.

Обычно производятся две разновидности, различающиеся цветовой температурой: cool white (холодный белый) и warm white (теплый белый).

Поскольку кристаллов, излучающих белый свет, в природе не существует, при производстве осветительных светодиодов прибегают к различным технологиям смешения трех базовых цветов (RGB). От способа их сложения зависит цветовая температура получаемого белого света.

Одним из способов получения белого свечения является покрытие излучающего кристалла тремя слоями люминофора, причем каждый слой отвечает за свой базовый цвет. Другой метод состоит в нанесении двух слоев люминофора на кристалл голубого цвета.

Осветительные SMD LED

Большинство осветительных светодиодов также выпускаются в корпусах SMD. В отличие от индикаторных, характеризуются большей мощностью и производятся только в белом цвете.

Стоит отметить, что некоторые осветительные LED небольшой мощности, например упомянутые выше SMD 3528, могут использоваться в качестве индикаторных, поэтому здесь разделение на типы довольно условное.

Основная область применения SMD – светодиодные ленты и лампы, переносные фонари, фары автотранспорта. При этом они дают довольно направленное излучение (порядка 100⁰-130⁰), поэтому при освещении больших территорий приходится использовать большое количество этих LED для равномерной засветки площади.

Конструктивно осветительные SMD представляют собой покрытый люминофором излучающий кристалл на теплоотводящей подложке, обычно медной или алюминиевой. Встречаются как разновидности с линзой, так и без нее.

COB светодиоды

Большое распространение получили светодиоды типа COB (Chip On Board, чип на плате). По сути, это интеграция большого количества (обычно несколько десятков) кристаллов SMD в одном корпусе, которые потом покрываются люминофором.

На картинке вверху показаны для сравнения Cree SMD 5050 (слева) и COB – матрица из 36 чипов (справа).

COB используются только для освещения. Их световой поток на порядок больше, чем у одиночных SMD. Однако следует учесть, что эти светодиоды не подойдут для создания узконаправленного излучения ввиду большого угла рассеяния светового потока. При этом создать абсолютно ненаправленное излучение тоже не получится – угол рассеяния светодиодов менее 180⁰.

Замечено, что некоторым людям неприятен спектр свечения светодиодов типа SMD или COB. Кроме того, недостаточное количество светодиодов при засветке больших площадей приводит к тому, что освещенность носит дискретный характер, то есть сильно освещенные участки чередуются со слабо освещенными. Это нужно учитывать при выборе осветительных LED.

Filament LED

Этот тип светодиодов также используется пока только для освещения. Широкое распространение получили в качестве декоративной подсветки помещений. Спектр свечения, в отличие от SMD и COB, гораздо приятнее человеческому глазу и напоминает свет лампы накаливания. При этом сохраняются все присущие LED достоинства: низкое энергопотребление и долгий срок службы.

В этом ролике демонстрируется сравнение декоративной лампы накаливания мощностью 40 Вт и лампы Filament на 4 Вт:

Здесь видно, что при мощности в 10 раз меньше, световой поток, отдаваемый лампой Filament, в 3-4 раза больше.

В то же время КПД Filament даже выше, чем у тех же SMD, — при одинаковой мощности первые позволяют получить большую освещенность. Это достигается за счет технологии COG (Chip On Glass, чип на стекле), при которой светоизлучающие кристаллы устанавливаются на стеклянную подложку, а затем покрываются люминофором.

Сама подложка имеет цилиндрическую форму, что позволяет получить угол рассеяния светового потока 360⁰. То есть такие LED очень хороши при создании ненаправленного излучения.

Лазерные диоды

И напоследок еще об одном типе, который нельзя отнести ни к индикаторным, ни к осветительным LED, – лазерный диод. Собственно, светодиодом его можно считать с натяжкой, поскольку по технологии производства он не имеет ничего общего с обычными LED.

Лазерные диоды представляют собой особым образом обработанные полупроводниковые кристаллы, которые при подаче напряжения генерируют очень узкий пучок света. При этом образцы нового поколения позволяют получить угол расхождения луча в пределах 5-10⁰. Встречаются как модели, работающие в видимом диапазоне, так и вне его (УФ и ИК).

Широкое применение эти диоды нашли в лазерных указках, целеуказателях, DVD-приводах, оптических компьютерных мышах, линиях оптоволоконной связи.

Заключение

Четко классифицировать все многообразие светодиодов достаточно сложно, поскольку редко те или иные LED производятся для каких-то конкретных целей. Тем не менее, основные направления их применения, — индикация и освещение, — пока остаются прежними, и приведенная здесь классификация подойдет для создания общего представления о видах светодиодов.

Всё о светодиоде

Что такое светодиод

Светодиод — это полупроводниковый прибор, преобразующий электрический ток непосредственно в световое излучение. Кстати, по-английски светодиод называется light emitting diode, или LED, по-русски — СИД.

Из чего состоит светодиод?

Из полупроводникового кристалла на подложке, корпуса с контактными выводами и оптической системы. Современные светодиоды мало похожи на первые корпусные светодиоды, применявшиеся для индикации. Конструкция мощного современного светодиода схематически изображена на рисунке.

Чем хорош светодиод?

В светодиоде, в отличие от лампы накаливания или люминесцентной лампы,электрический ток преобразуется непосредственно в световое излучение, и теоретически это можно сделать почти без потерь. Действительно, светодиод (при должном теплоотводе) мало нагревается, что делает его незаменимым для некоторых приложений. Далее, светодиод излучает в узкой части спектра, его цвет чист, а УФ- и ИК-излучения, как правило, отсутствуют. Светодиод механически прочен и исключительно надежен, его срок службы может достигать 100 тысяч часов, что почти в 100 раз больше, чем у лампочки накаливания, и в 10 раз больше, чем у люминесцентной лампы. Наконец, светодиод — низковольтный электроприбор, а стало быть, безопасный.

Каковы электрические и оптические характеристики светодиодов?

Светодиод — низковольтный прибор. Обычный светодиод, применяемый для индикации, потребляет от 2 до 4В постоянного напряжения при токе до 50 мА.Светодиод, который используется для освещения, потребляет такое же напряжение,но ток выше — от нескольких сотен мА до 1А в проекте. В светодиодном модуле отдельные светодиоды могут быть включены последовательно и суммарное напряжение оказывается более высоким (обычно 12 или 24 В).

При подключении светодиода необходимо соблюдать полярность, иначе прибор может выйти из строя. Напряжение пробоя указывается изготовителем и обычно составляет более 5В для одного светодиода. Яркость светодиода характеризуется световым потоком и осевой силой света, а также диаграммой направленности.Существующие светодиоды разных конструкций излучают в телесном угле от 4 до 140градусов. Цвет, как обычно, определяется координатами цветности и цветовой температурой, а также длиной волны излучения.

Для сравнения эффективности светодиодов между собой и с другими источниками света используется светоотдача: величина светового потока на один ватт электрической мощности. Также интересной маркетинговой характеристикой оказывается цена одного люмена.

Почему нужно стабилизировать ток через светодиод?

В рабочих режимах ток экспоненциально зависит от напряжения и незначительные изменения напряжения приводят к большим изменениям тока. Поскольку световой выход прямо пропорционален току, то и яркость светодиода оказывается нестабильной. Поэтому ток необходимо стабилизировать. Кроме того, если ток превысит допустимый предел, то перегрев светодиода может привести к его ускоренному старению.

Чем определяется срок службы светодиода?

Считается, что светодиоды исключительно долговечны. Чем больший ток пропускается через светодиод в процессе его службы, тем выше его температура и тем быстрее наступает старение. Поэтому срок службы у мощных светодиодов короче, чем у маломощных сигнальных, и составляет в настоящее время 50 — 100тысяч часов. Старение выражается в первую очередь в уменьшении яркости.

Не вреден ли светодиод для человеческого глаза?

Спектр излучения светодиода близок к монохроматическому, в чем его кардинальное отличие от спектра солнца или лампы накаливания. Хорошо это или плохо — доподлинно не известно, потому что, серьезных исследований в этой области нигде не проводилось. Какие-либо данные о вредном воздействии светодиодов на человеческий глаз отсутствуют. Есть надежда, что вскоре влияние светодиодов на зрение будет изучено досконально.

Где сегодня целесообразно применять светодиоды?

Светодиоды находят применение практически во всех областях светотехники. Светодиоды оказываются незаменимы в дизайнерском освещении благодаря их чистому цвету, а также в светодинамических системах.Выгодно же их применять там, где дорого обходится частое обслуживание, где необходимо жестко экономить электроэнергию и где высоки требования по электробезопасности.

Возможности и применение

Изобретение первых светодиодов — полупроводниковых диодов в эпоксидной оболочке, выделяющих монохроматический свет при подключении к электротоку -относится к 1960-м годам. Однако до 1980-х низкая яркость, отсутствие светодиодов синего и белого цветов, а также высокие затраты на их производство ограничивали их массовое применение в качестве источников света. Поэтому светодиоды в основном использовали в наружных электронных табло, ими оборудовали системы регулирования дорожного движения, применяли в оптоволоконных системах передачи данных и медицинском оборудовании.

Появление сверхярких, а также синих (в середине 1990-х годов) и белых диодов(в начале XXI века) и постоянное снижение их рыночной стоимости привлекли внимание многих производителей к данным источникам света. Светодиоды стали использовать в качестве индикаторов режимов работы электронных устройств, в подсветке жидкокристаллических экранов различных приборов, в том числе — мобильных телефонов и пр. Впоследствии применение светодиодов основных цветов (красного,синего и зеленого) позволило получать цвета вывесок фактически любых оттенков,а также конструировать из них дисплеи с выводом полноцветной графики и анимации.

Срок службы светодиодов, превышающий в 6-8 раз долговечность люминесцентных ламп, относительная простота в работе с ними на этапе сборки изделий,отсутствие необходимости в регулярном обслуживании и их антивандальные качества делают эти источники света конкурентоспособными с более традиционными-газоразрядными, люминесцентными лампами и лампами накаливания. Одним из немногих и существенных аспектов, за счет которого светодиоды еще недостаточно распространены является пока еще высокая стоимость светодиодов.

Преимущества

Экономично

Одним из достоинств светодиодов является их долговечность. Данные источники света обладают ресурсом использования 100 000 часов, а ведь это 10-12 лет непрерывной работы. Для сравнения — максимальный срок работы газоразрядных и люминесцентных ламп составляет 10 тыс. часов.

За это же время в световом модуле, использующем люминесцентные лампы, их нужно будет сменить 8-10 раз, а лампы накаливания придется заново «вкручивать»от 30 до 40 раз. Использование светодиодных модулей позволяет снизить затраты на электроэнергию до 87%!

Работа при низких температурах

Благодаря полупроводниковой природе светодиодов их яркость обратно пропорциональна температуре окружающей среды, что делает их применение особенно актуальным в наших климатических условиях. Диапазон температуры эксплуатации светодиодов от -50. ..+60 град С.

Стойкость к механическим воздействиям

Отсутствие стеклянных деталей, нитей накаливание делает светодиоды устойчивыми к механическим воздействиям, ударам и вибрации.

Высокая светоотдача

Яркость светодиодов сравнима с неоном. Для сравнения: обычная лампа накаливания дает до 10 люмен на 1 Вт потребленной энергии, светодиоды — 70 люмен и выше.Сверхяркие светодиоды обеспечивают сильный световой поток для изделий такого класса.

Чистота цвета

Возможность получения любого цвета и оттенка излучения светодиодов: например,чистый синий, чистый белый, оранжевый, сине-зеленый и десятки других чистых цветов и оттенков — чего нельзя получить, используя лампы накаливания.

Высокий уровень безопасности

Обеспечивается малым тепловыделением светодиодов и низким питающим напряжением.

Простой электромонтаж

А также легкое крепление к любой поверхности существенно облегчают монтаж и ремонт, и соответственно расходы связанные с ними.

Безинерционность

Возможность управления через контроллеры, диммеры, в том числе с плавным изменением яркости и цвета свечения. Управляя интенсивностью и режимом свечения можно достичь фантастического эффекта «живого света».

Замена существующих источников света

Светотехнические и электрические параметры модулей позволяют легко заменить любые ранее установленные источники света и значительно сократить расходы на эксплуатацию и обслуживание.

Экологическая и пожарная безопасность

Не содержат вредных веществ, побочного ультрафиолетового или инфракрасного излучения и почти не нагреваются.

Недостатки

Поверхностный взгляд на использование светодиодов сразу отмечает их высокую стоимость — главный недостаток по сравнению с лампами накаливания и газоразрядными лампами различных типов. Если говорить о цене изделия как таковой, то LED-изделия действительно «не каждому по карману». Однако производители по всему миру продолжают наращивать мощности по изготовлению светодиодов, и цены на данные источники света неуклонно понижаются. Практика показывает, что совокупные затраты на приобретение и эксплуатацию светодиодных изделий, в конечном итоге оказываются в 2 — 2,5 раза ниже затрат на обычные светильники.

светодиодов | Определение, источники света, типы и факты

светодиоды

Посмотреть все СМИ

Ключевые люди:

Сюдзи Накамура Ник Холоньяк-младший Акасаки Исаму Амано Хироси

Похожие темы:

полупроводниковый диод электрооптический передатчик

Просмотреть весь связанный контент →

Сводка

Прочтите краткий обзор этой темы

Светодиод , полностью светоизлучающий диод , в электронике полупроводниковое устройство, излучающее инфракрасный или видимый свет при зарядке электрическим током. Видимые светодиоды используются во многих электронных устройствах в качестве контрольных ламп, в автомобилях в качестве задних оконных и стоп-сигналов, а также на рекламных щитах и ​​вывесках в качестве буквенно-цифровых дисплеев или даже полноцветных плакатов. Инфракрасные светодиоды используются в автофокусных камерах и телевизионных пультах дистанционного управления, а также в качестве источников света в волоконно-оптических телекоммуникационных системах.

Известная лампочка излучает свет посредством накаливания, явления, при котором нагрев нити накала электрическим током заставляет провод испускать фотоны, основные энергетические пакеты света. Светодиоды работают за счет электролюминесценции, явления, при котором испускание фотонов вызвано электронным возбуждением материала. Материалом, наиболее часто используемым в светодиодах, является арсенид галлия, хотя существует множество вариаций этого основного соединения, например, арсенид алюминия-галлия или фосфид алюминия-галлия-индия. Эти соединения относятся к так называемой III-V группе полупроводников, т. е. соединениям, состоящим из элементов, перечисленных в столбцах III и V периодической таблицы. Изменяя точный состав полупроводника, можно изменить длину волны (и, следовательно, цвет) излучаемого света. Излучение светодиодов обычно находится в видимой части спектра (т. е. с длинами волн от 0,4 до 0,7 мкм) или в ближней инфракрасной области (с длинами волн от 0,7 до 2,0 мкм). Яркость света, наблюдаемого от светодиода, зависит от мощности, излучаемой светодиодом, и от относительной чувствительности глаза на излучаемой длине волны. Максимальная чувствительность достигается при 0,555 мкм, что находится в желто-оранжевой и зеленой области. Прикладываемое напряжение в большинстве светодиодов довольно низкое, в районе 2,0 вольт; ток зависит от приложения и колеблется от нескольких миллиампер до нескольких сотен миллиампер.

Термин диод относится к двухконтактной структуре светоизлучающего устройства. Например, в фонарике нить накала соединена с батареей через две клеммы, одна из которых (анод) несет отрицательный электрический заряд, а другая (катод) несет положительный заряд. В светодиодах, как и в других полупроводниковых устройствах, таких как транзисторы, «выводы» на самом деле представляют собой два полупроводниковых материала с разным составом и электронными свойствами, соединенные вместе, чтобы сформировать переход. В одном материале (негативе или n -типа, полупроводник) носителями заряда являются электроны, а в другом (положительный, или p -тип, полупроводник) носителями заряда являются «дырки», созданные отсутствием электронов. Под действием электрического поля (создаваемого батареей, например, при включении светодиода) ток может течь через переход p — n , обеспечивая электронное возбуждение, которое заставляет материал светиться.

В типичной конструкции светодиода купол из прозрачной эпоксидной смолы служит конструктивным элементом, скрепляющим выводную рамку, линзой для фокусировки света и согласующим показателем преломления, позволяющим большему количеству света выходить из светодиодного чипа. Чип, обычно размером 250 × 250 × 250 микрометров, устанавливается в отражающую чашку, выполненную в выводной рамке. p — n — слои GaP:N типа представляют собой азот, добавленный к фосфиду галлия для получения зеленого свечения; слои GaAsP:N типа p — n представляют собой азот, добавленный к фосфиду арсенида галлия для получения оранжевого и желтого свечения; а слой GaP:Zn,O типа p представляет собой добавление цинка и кислорода к фосфиду галлия для получения красного свечения. Двумя дальнейшими усовершенствованиями, разработанными в 1990-х годах, являются светодиоды на основе фосфида алюминия-галлия-индия, которые эффективно излучают свет от зеленого до красно-оранжевого, а также светодиоды синего излучения на основе карбида кремния или нитрида галлия. Синие светодиоды можно комбинировать в кластере с другими светодиодами для получения всех цветов, включая белый, для полноцветных движущихся дисплеев.

Любой светодиод можно использовать в качестве источника света для оптоволоконной системы передачи на короткие расстояния, то есть на расстояние менее 100 метров (330 футов). Однако для волоконной оптики дальнего действия свойства излучения источника света выбираются в соответствии со свойствами передачи оптического волокна, и в этом случае инфракрасные светодиоды лучше подходят, чем светодиоды видимого света. Стеклянные оптические волокна имеют наименьшие потери при передаче в инфракрасном диапазоне на длинах волн 1,3 и 1,55 мкм. Чтобы соответствовать этим свойствам пропускания, используются светодиоды, изготовленные из фосфида арсенида галлия и индия, нанесенного на подложку из фосфида индия. Точный состав материала можно отрегулировать, чтобы излучать энергию точно на 1,3 или 1,55 микрометра.

Редакторы Британской энциклопедии Эта статья была недавно отредактирована и дополнена Адамом Августином.

Для чего используются светодиоды? | Все о светодиодах

Для чего используются светодиоды?

Сохранить Подписаться

Пожалуйста, войдите, чтобы подписаться на это руководство.

После входа в систему вы будете перенаправлены обратно к этому руководству и сможете подписаться на него.

Светодиоды

в основном используются для двух целей: освещение и индикация . Это технические слова, но их полезно понять, потому что, если вы хотите светодиод для одной вещи, а покупаете не ту вещь, вы будете очень обделены.

Фары должны быть яркими!

Освещение означает «светить на что-то» — например, фонарик или фары. Вы хотите, чтобы ваши фары были чертовски яркими.

Стоп-сигналы должны быть достаточно яркими, чтобы видеть, но не должны освещать дорогу!

Индикация означает «указать что-то» — например, сигнал поворота или стоп-сигналы на автомобиле. Вы же не хотите, чтобы сигнал поворота вашего автомобиля ослеплял людей!

Если вы выберете не тот тип, вы можете получить тусклый самодельный фонарик или панель управления, которая выжигает людям глаза!

Рассеянные Светодиоды действительно хороши в индикации, выглядят мягкими и равномерными, их хорошо видно под любым углом.

Clear Светодиоды действительно хороши в освещении, свет прямой и мощный, но их плохо видно под углом, потому что свет идет только вперед.

Давайте проверим это. На этой макетной плате я подключил два светодиода, один красный рассеянный и один чистый ярко-синий светодиод. Оба имеют одинаковый резистор (что означает, что они в основном используют одинаковое количество энергии). Вы должны следовать за ним, подключая по одному из каждого. Используйте резистор 1,0 кОм или около того от катода (более короткий контакт) к земле и подключите анод (более длинный контакт) к + 5 В.

При включении вы увидите, что рассеянный светодиод светится мягко, а синий светодиод — резко и очень ярко.

Если вы посмотрите сбоку, то увидите, что рассеянный светодиод выглядит почти так же. Синий светодиод, однако, не такой яркий сбоку, если вы внимательно посмотрите, то сможете увидеть тонкий «конус» яркого света от чашки, которая удерживает кусок кремния от линзы.

Один из способов узнать, насколько яркий ваш светодиод, прежде чем вы его купите, — это посмотреть на рейтинг милликандела , иногда сокращаемый до мкд . Немного сложно объяснить, насколько что-то яркое с помощью текста или даже фотографий (поскольку вживую это выглядит иначе). Вместо этого мы собираемся дать вам несколько приблизительных цифр того, насколько яркими светодиоды будут казаться большинству людей.

Таким образом, сверхъяркий светодиод может рекламировать себя как «5000 милликандела!») — это максимальная яркость, которую вы можете от него получить. Как правило, чем ярче светодиод, тем он дороже.

Изменение яркости с помощью резисторов

Итак, теперь мы знаем о светлых и рассеянных светодиодах и немного о яркости. Сейчас самое время сообщить вам, что если вы купили у нас Arduino Starter Pack или ARDX, рассеянные зеленые или красные светодиоды имеют световой поток около 500 мкд, а яркие прозрачные светодиоды — около 5000 мкд. Это немного приблизительно, так как мы иногда получаем светодиоды с разных заводов.

Вернемся к нашей базовой схеме светодиодов: один светодиод и один резистор, подключенный от 5В к земле. На этот раз мы продублируем его, чтобы у нас было три светодиода, за исключением того, что каждый резистор будет другим. Светодиод № 1 будет иметь резистор 100 Ом (коричневый черный коричневый), светодиод № 2 будет иметь 1,0 кОм (коричневый черный красный), а светодиод № 3 будет использовать 10 кОм (коричневый черный оранжевый).

Включите Arduino и проверьте, как каждый светодиод горит по-разному. Время для быстрой викторины!

Какой светодиод самый яркий (какой резистор)?

Тот, что с резистором 100 Ом.

Какой светодиод самый тусклый (какой резистор)?

Тот, что с резистором 10К.

Если бы у нас был светодиод с резистором 5 кОм, какой светодиод был бы ярче? Какой светодиод будет тусклее?

С резистором 5K он будет ярче, чем светодиод с резистором 10K, но тусклее, чем светодиод с резистором 1K.

Как вы видели в этом эксперименте, резистор, который мы используем со светодиодом, влияет на его яркость. больше резистор (большее сопротивление) диммер светодиод. Небольшой резистор (меньшее сопротивление) делает светодиод более ярким.

Изменение яркости с помощью напряжения

Узнав немного о том, как использовать резисторы для изменения яркости светодиода, мы теперь попробуем эксперимент № 2. На этот раз мы будем использовать только резисторы 1.0K, но подключим аноды к разным напряжениям. Анод одного светодиода пойдет на 3,3 вольта другой пойдет на 5,0 вольта , а третий пойдет на Vin (который, если у вас есть один из наших стартовых пакетов, идет на сетевой адаптер 9 В, поэтому его 9,0 вольт

Включите Arduino и проверьте, как каждый светодиод горит по-разному. Время для быстрой викторины!

Какой светодиод самый яркий (какое напряжение)?

Тот, что подключен к Вин (9 вольт).

Какой светодиод самый тусклый (какое напряжение)?

Тот, что подключен к 3,3В.

Если бы у нас был светодиод с резистором 1,0 кОм, подключенный к источнику питания 4,2 В, какой светодиод был бы ярче? Какой светодиод будет тусклее?

При подключении к 4В он будет ярче светодиода 3,3В и тусклее чем 5В.

Как вы видели в этом эксперименте, напряжение, которое мы используем для подключения к светодиоду, влияет на его яркость. выше напряжение ярче светодиод. Более низкое напряжение приведет к тусклости светодиодов.

Максимальная яркость!?

Давайте проведем еще один быстрый эксперимент. Допустим, у нас есть волшебный резистор с ручкой, сопротивление которой мы можем изменять от нуля (как кусок провода) до бесконечного сопротивления (что-то непроводящее, например, резина).

Подсоединяем наш светодиод к резистору, как бы его превращаем из бесконечности в ноль, что происходит?

По мере уменьшения резистора, от бесконечности до нуля, светодиод будет становиться все ярче и ярче.

Аналогично, предположим, у нас есть машина, которая может изменять выходное напряжение от 0 вольт до бесконечности вольт.

Подключаем наш светодиод через резистор 1К, так как настраиваем напряжение от 0 вольт до бесконечности вольт, что происходит?

Чем выше и выше напряжение, тем ярче будет светиться светодиод.

Казалось бы, если нам нужен действительно очень яркий светодиод, мы должны просто использовать резистор с нулевым сопротивлением и подключить его к максимально возможному напряжению, верно? И кто бы не хотел, чтобы светодиод был настолько ярким, насколько это возможно?

Давайте соберем светодиодную цепь с резистором с нулевым сопротивлением (также известным как провод) на Vin , поэтому обязательно подключите Arduino к стене с помощью штепсельной вилки/настенной бородавки. (По довольно подробным причинам, которые мы рассмотрим в другом руководстве, использование контактов питания 3,3 В или 5 В не даст того, что нам нужно, нам нужно использовать Vin ).

Предупреждение! Спойлер! Этот следующий эксперимент, вероятно, уничтожит ваш светодиод, поэтому не используйте один из хороших прозрачных светодиодов. Если у вас есть светодиод, который не используется, самое время его использовать. Если вы не готовы жертвовать светодиодом, просто посмотрите видео!

Подключите светодиод к arduino так, чтобы длинный штырь шел к Vin , а короткий штырь к заземлению.

Что случилось?

Светодиод мигнул на долю секунды, а затем погас.

Теперь светодиод необратимо поврежден. Урок? Существуют ограничения по напряжению и сопротивлению, если мы превысим эти пределы, светодиод умрет!

 Что такое светодиод? Технический паспорт светодиода

Это руководство было впервые опубликовано 11 февраля 2013 года. обновлено 11 февраля 2013 г.

Эта страница (Для чего используются светодиоды?) последний раз обновлялась 13 сентября 2022 г.

Текстовый редактор на базе tinymce.

Милликандела	Яркость
10	«Тусклый» индикатор, о яркости крохотного рассеянного индикатора на дешевой электронной игрушке. Вероятно, не видно при дневном свете.
200	«Слегка тусклый» индикатор, примерно яркость красного рассеянного светодиода в примере выше. Не видно при ярком дневном свете. Вы можете легко посмотреть на эти
500	«Вполне ярко». Насчет яркости красного рассеянного светодиода, если вы его запитали до упора (об этом позже). Вы можете смотреть на них, если находитесь на расстоянии более нескольких дюймов, иначе вы увидите пятна.
1000	«Довольно яркий», о яркости прозрачного светодиода в предыдущем примере, может быть, о яркости тех дешевых светодиодных фонариков-брелоков. Вы можете смотреть на них, если находитесь на расстоянии более нескольких дюймов, иначе вы увидите пятна.
5000	«Ярко!» — они такие же яркие, как сверхъяркие 5-миллиметровые светодиоды. Если вы полностью включили прозрачный светодиод (мы сделаем это позже). Дорогие 5-миллиметровые светодиодные фонари, когда они новые, примерно такие же яркие. Смотреть прямо на это неприятно.
20 000	«Действительно яркий» — 5-миллиметровые светодиоды не могут обеспечить такую ​​яркость, но если вы приобретете светодиоды «1 Вт», они легко дадут вам 20 кандел света. Они хороши для велосипедных фар, больших ярких фонарей и тому подобного. Не смотрите на них прямо, глаза болят.

Узнайте о… светодиодах!

Узнайте о… светодиодах!

 

 

Фото предоставлено : Leotek.com

Вы когда-нибудь смотрели на светофор, прогуливаясь по городу несколько кварталов? Первое, что вы, вероятно, заметите, это то, показывает ли знак, что переходить дорогу безопасно. Но вы внимательно посмотрели? Если вы очень наблюдательны, вы заметите, что знак содержит мозаичный рисунок, кусочки которого составляют как «стоп», так и «ходовой» свет. Вы когда-нибудь задумывались, как работают эти типы огней? Как и многие другие замечательные световые знаки и устройства, которые мы видим каждый день, фонари пешеходных переходов на углах улиц ярко светятся благодаря использованию светодиоды .   Светоизлучающие диоды , обычно называемые светодиодами, стали одним из основных продуктов в мире электроники. Они выполняют десятки различных работ и встречаются во всех видах устройств. Некоторые из задач, для которых используются светодиоды, включают формирование чисел на цифровых часах, передачу информации с пультов дистанционного управления и информирование вас о включении ваших приборов. Совсем недавно светодиоды стали использоваться для обеспечения света, необходимого для жидкокристаллические дисплеи (ЖК-дисплеи) для освещения телевизионных дисплеев и светофоров.

Светодиоды — это очень маленькие лампочки, которые легко вписываются в электрическую цепь. Большинство многоцветных светодиодов меньшего размера (например, те, что есть у нас в Science is Fun, показанные на анимации в верхней части страницы) на самом деле представляют собой набор из трех лампочек, расположенных, как показано на рисунке слева. Вместе эти маленькие лампочки можно включать в разных комбинациях, чтобы светились самые разные цвета! Светодиоды освещаются движением электронов в полупроводниковый материал . В отличие от обычных ламп накаливания, у светодиодов нет нити накала, которая может перегореть, и они не нагреваются при длительном включении. Срок службы светодиода превышает срок службы лампы накаливания на тысячи часов! Эти свойства являются одной из причин, по которой светодиоды уже заменяют лампы, которые освещают ЖК-телевизоры с высокой четкостью изображения, делая телевизоры значительно тоньше.

Фото предоставлено : toppr.com

 

ЧТО ТАКОЕ ДИОД?

Диод — это простейший тип полупроводникового устройства . Полупроводник — это материал с различной способностью проводить электрический ток. Большинство полупроводников состоят из плохого проводника, в который добавлены примеси (атомы другого материала). Процесс добавления этих примесей называется легирование .   В случае светодиодов материал проводника обычно представляет собой арсенид алюминия-галлия (AlGaAs). В чистом арсениде алюминия-галлия все атомы идеально связаны с любыми соседними атомами, не оставляя свободных электронов (отрицательно заряженных частиц) для проведения электрического тока. Когда материал легирован, новые атомы вызывают изменения в связях между атомами полупроводника, либо добавляя свободные электроны, либо создавая положительно заряженные отверстий , которые могут заполнить электроны. Любое из этих изменений делает материал более проводящим.

Фото предоставлено : Howstuffworks. com

Полупроводник с дополнительными электронами называется материалом N-типа , так как он содержит дополнительные отрицательно заряженные частицы. В материале N-типа свободные электроны перемещаются из отрицательно заряженной области в положительно заряженную область. Полупроводник с дополнительными дырками называется материалом P-типа , так как он эффективно содержит дополнительные положительно заряженные частицы. Электроны могут перескакивать с дырки на дырку, перемещаясь из отрицательно заряженной области в положительно заряженную. В результате кажется, что сами дырки перемещаются из положительно заряженной области в отрицательно заряженную. Когда заряды перемещаются по материалу, мы называем это движение током .   Диод изготавливается путем помещения участка материала N-типа рядом с участком материала P-типа и прикрепления электродов к каждому концу. Это устройство проводит электричество в только в одном направлении . Когда к диоду не приложено напряжение, электроны из материала N-типа могут заполнить дыры из материала P-типа в области, где материалы встречаются, образуя зону обеднения . В зоне истощения полупроводниковый материал возвращается в исходное изолирующее состояние, в котором все отверстия заполнены. Без свободных электронов или пустых пространств для электронов заряд не может проходить через материал. Диоды используются во многих устройствах помимо светодиодов, в том числе в солнечных панелях.   Чтобы удалить зону истощения и позволить току течь, электроны должны двигаться из области N-типа в область P-типа, а дырки должны двигаться в противоположном направлении. Для этого сторона диода N-типа должна быть подключена к отрицательному концу цепи, а сторона P-типа к положительному концу. Затем свободные электроны в материале N-типа отталкиваются отрицательным электродом и притягиваются к положительному электроду. Точно так же отверстия в материале P-типа перемещаются от положительного электрода к отрицательному электроду. Когда разность потенциалов между электродами достаточно высока, электроны в зоне обеднения могут быть вынуждены покинуть свои отверстия и снова начать свободно двигаться. После этого зона обеднения исчезает, и заряд может перемещаться по диоду.   Если вы попытаетесь подать ток другим способом, когда сторона P-типа подключена к отрицательному концу цепи, а сторона N-типа подключена к положительному концу, ток не будет течь. Это происходит потому, что отрицательные электроны в материале N-типа притягиваются к положительному электроду, а положительные дырки в материале P-типа притягиваются к отрицательному электроду. Это приводит к увеличению зоны истощения на стыке материалов, что делает материал лучше изолирующим.   Взаимодействие между электронами и дырками в светодиоде имеет интересный побочный эффект — оно генерирует свет!

КАК ДИОД МОЖЕТ ПРОИЗВОДИТЬ СВЕТ?

Свет  – это форма энергии, которая может выделяться атомом. Свет состоит из множества мелких частиц, обладающих энергией и импульсом, но не имеющих массы. Эти частицы, называемые фотонов — это единицы света, что означает, что их нельзя разбить на более мелкие части. Фотоны испускаются из-за движения электронов. В атоме электроны движутся по орбиталям вокруг ядра , положительно заряженного центра атома. Электроны на разных орбиталях имеют разное количество энергии. Вообще говоря, электроны с большей энергией движутся по орбиталям, которые находятся дальше от ядра атома. Чтобы электрон переместился с более низкой орбиты на более высокую, он должен получить энергию. И наоборот, электрон высвобождает энергию, когда он переходит с более высокой орбитали на более низкую. Эта энергия иногда высвобождается в виде фотона. Большая потеря энергии электроном дает фотон с более высокой энергией, который характеризуется более высокой частотой , что приводит к более синей длине волны, т. е. «более синему» свету.   В диоде свободные электроны, движущиеся по материалу, могут попадать в пустые дырки из слоя P-типа. При этом электроны перемещаются из зоны проводимости с более высокой энергией в валентную зону с более низкой энергией, высвобождая разницу энергии в виде фотонов. Расстояние этого движения электронов называется падением напряжения . Это происходит во всех диодах, но если материал диода позволяет это сделать, вы можете своими глазами увидеть, как эти фотоны высвобождаются в виде света! На приведенной ниже диаграмме показано, как каждый цвет светодиода может быть получен из различных диодных материалов.

Таблица, составленная с: www.electronics-tutorials.ws/diode/diode_8.html

Светодиоды видимого диапазона (VLED), например те, которые освещают знаки пешеходных переходов, изготавливаются из материалов, характеризующихся большим зазором между зоной проводимости и нижними орбиталями. Размер этого зазора определяет энергию испускаемых фотонов, которая связана с частотой — другими словами, определяет цвет излучаемого света. Пока оба видны и инфракрасный (невидимый тип) Светодиоды используются во всем, от пультов дистанционного управления до дисплеев на некоторых электронных устройствах. Популярность и использование видимых светодиодов растет благодаря их длительному сроку службы и компактным размерам. При правильном подборе материалов светодиоды могут светиться в инфракрасном, ультрафиолетовом и всех других цветах видимого спектра!

ПРЕИМУЩЕСТВА СВЕТОДИОДОВ

Хотя большинство диодов излучают свет, не все делают это очень эффективно. В обычном диоде полупроводниковый материал поглощает большую часть световой энергии, производимой диодом. Светодиоды специально сконструированы для испускания большей части фотонов, производимых диодом, наружу. Чтобы усилить направленный наружу свет, светодиоды заключают в пластиковую колбу, которая концентрирует свет в определенном направлении. Как видно на диаграмме справа, большая часть света от диода отражается от боковых сторон корпуса, двигаясь вверх и концентрируясь на закругленном конце корпуса.   Светодиоды имеют множество преимуществ перед обычными лампами накаливания. Большим преимуществом является то, что у светодиодов нет перегорающей нити накала, поэтому они имеют более длительный срок службы, чем лампы накаливания. Кроме того, их маленькая пластиковая колба делает их намного более долговечными, чем стеклянные колбы, которые используются в традиционных светильниках. Они также легче вписываются в современные электронные схемы благодаря своим компактным размерам.

Фото: Howstuffworks. com

Но главное преимущество эффективность . В обычных лампах накаливания производство света сопровождается большим выделением тепла (нить накаливания должна быть нагрета, прежде чем излучается свет). Эта энергия полностью тратится впустую, если только вы не используете лампу в качестве обогревателя, так как огромная часть имеющегося электричества уходит на этот обогрев. Условно говоря, светодиоды выделяют очень мало тепла. Гораздо больший процент электроэнергии идет непосредственно на генерацию света, а это означает, что на количество энергии, используемой светодиодом, можно генерировать больше света. Мощность светодиодов на ватт более люмен света, чем обычные лампы накаливания. Это означает, что светодиоды имеют более высокую световую отдачу (насколько эффективно электричество преобразуется в видимый свет), чем лампы накаливания.

Фото предоставлено: viribright.com

Если светодиоды такие замечательные, почему мы не используем их во всех устройствах и приложениях, требующих освещения? До недавнего времени светодиоды были слишком дорогими для большинства осветительных приборов, потому что они построены на основе передовых полупроводниковых материалов. Тем не менее, цена светодиодов снижается с 2000 года из-за достижений в процессах, используемых для изготовления материалов, а это означает, что светодиоды становятся более экономичным вариантом освещения для широкого круга ситуаций. Хотя они могут быть дороже, чем лампы накаливания, их более низкая стоимость в долгосрочной перспективе из-за их светоотдачи и длительного срока службы может сделать их более выгодной покупкой.

9Светодиоды 0606 обладают преимуществами компактных люминесцентных ламп (более низкое энергопотребление и более длительный срок службы) без недостатков, связанных с содержанием ртути. Например, 60-ваттная лампа накаливания потребляет электроэнергии на сумму около 13 долларов в год и обеспечивает около 800 люменов света; такая же яркая компактная люминесцентная лампа потребляет менее 15 Вт и стоит всего около 3 долларов США за электроэнергию в год. Светодиодные лампы еще лучше: они потребляют менее 12 Вт мощности для светового потока 800 люмен, стоят около 2,50 долларов в год и служат 50 000 часов или дольше 9.0026 . В году всего 8760 часов. Представьте, как долго прослужит светодиодная лампа в вашем доме!

СВЕТОДИОДНЫЕ ЛАМПЫ И ЛАМПЫ НАКАЛИВАНИЯ И ФЛУОРЕСЦЕНТНЫЕ
На протяжении десятилетий 100-ваттные лампы накаливания освещали наши дома, а 60-ваттные лампы накаливания использовались в лампах для чтения. Но у ламп накаливания есть некоторые проблемы: они неэффективны, тратят много энергии в виде тепла и имеют более короткий срок службы, чем люминесцентные лампы. Недавно 9Компактные люминесцентные лампы (CFL) 0025 стали популярной альтернативой лампам накаливания из-за их более низкого энергопотребления. Если лампы накаливания служат в среднем около 750 часов, то компактных люминесцентных ламп могут прослужить 10 000 часов . К сожалению, КЛЛ содержат токсичную ртуть, что делает их потенциально опасными и трудными для утилизации после того, как они сгорят.
Фото предоставлено: goldmedalservice.com
Фото предоставлено: DHgate.com	Почему не у всех дома есть светодиодные лампочки? Хотя в процессе создания светодиодов были достигнуты успехи, они по-прежнему имеют высокую начальную стоимость по сравнению с другими лампами. По состоянию на 2018 год лампы накаливания примерно вдвое дешевле, чем сопоставимые светодиодные лампы. Однако из-за более длительного срока службы и значительно более низкого энергопотребления светодиодные лампы со временем компенсируют более высокую цену. А поскольку светодиоды могут светиться разными цветами, им не нужны цветовые фильтры, как другим лампочкам.   Светодиоды и люминесцентные лампы излучают «холодный» или голубоватый свет по сравнению с «теплым» желтоватым светом, характерным для ламп накаливания. Поначалу может потребоваться некоторое привыкание к разнице в типах освещения, но светодиоды обладают многочисленными преимуществами по сравнению с лампами накаливания. Светодиоды легко диммировать, и они идеально подходят для стимулирования роста растений, поскольку они эффективно излучают много света, не выделяя тепла, которое потенциально может нанести вред жизни растений.

Светодиодные телевизоры и будущее светодиодов

В 2000-х годах ЖК-телевизоры захватили рынок высокой четкости, делая огромные скачки по сравнению со стандартными телевизорами. Теперь светодиоды готовы сделать аналогичный скачок. Хотя ЖК-дисплеи намного тоньше и легче массивных телевизоров с обратной проекцией, в них по-прежнему используются люминесцентные лампы с холодным катодом для проецирования белого света на пиксели, из которых состоит экран. Это увеличивает вес и толщину телевизора. Светодиоды решают обе эти проблемы.   Вы когда-нибудь видели гигантский телевизор с плоским экраном толщиной всего в дюйм? Если да, то вы видели светодиодный телевизор . Вот где аббревиатуры немного сбивают с толку: эти светодиодные телевизоры по-прежнему являются ЖК-телевизорами, потому что сами экраны состоят из жидких кристаллов. Технически это ЖК-телевизоры со светодиодной подсветкой . Вместо люминесцентных ламп светодиоды обеспечивают свет за экраном, освещая ЖК-пиксели для создания изображения. Из-за небольшого размера и низкого энергопотребления светодиодов телевизоры со светодиодной подсветкой намного тоньше и более энергоэффективны, чем чисто ЖК-телевизоры. Они также могут обеспечивать более широкий спектр цветов, создавая более яркое изображение.   В будущем одними из самых невероятных применений светодиодов станут органические светоизлучающие диоды или OLED . Органические материалы, используемые для создания этих полупроводников, являются гибкими, что позволяет ученым создавать гибкие источники света и дисплеи. Когда-нибудь OLED проложат путь для следующего поколения телевизоров и смартфонов. Даже сейчас некоторые компании, производящие электронику, начали использовать OLED для изготовления компонентов смартфонов и телевизионных дисплеев. Можете ли вы представить, что ваш телевизор можно свернуть, как постер, и взять с собой в дорогу?

Фото: Samsung.com

 

ССЫЛКИ

Шуберт, Э. Фред (2003). «Светоизлучающие диоды». Издательство Кембриджского университета. ISBN 0-8194-3956-8. . Шуберт, Э. Фред (2006) Светоизлучающие диоды, издательство Кембриджского университета, ISBN 0-521-86538-7, с. 97, «Эпоксидные герметики», «Эффективность извлечения света может быть повышена за счет использования куполообразных герметиков с большим показателем преломления». «Очистка сломанного КЛЛ». www.epa.gov. Агентство по охране окружающей среды США. Бауш, Джеффри (декабрь 2011 г.). «Долгая история светоизлучающих диодов». Деловые коммуникации Херста.

ЕЩЕ

Разработка светодиодного освещения отмечена премией королевы Елизаветы 2021 года в области инженерии 2 февраля 2021 г.

 

 

 

 

 

 

 

 

светодиодов: что это такое? (Определение, типы и использование)

На этой странице:

Скорее всего, вы слышали термин «светодиод», когда речь идет об осветительной арматуре и электрическом оборудовании. Светодиоды используются повсюду вокруг нас для целого ряда различных приложений и имеют множество различных применений. Светодиоды могут быть разных типов и размеров, тип используемого светодиода зависит от таких факторов, как источник питания, пространство и факторы окружающей среды.

В этой статье мы рассмотрим все, что связано со светодиодами. Мы начнем с рассмотрения того, что такое светодиоды на самом деле, различных типов светодиодов, способов их использования и, наконец, мы ответим на некоторые из наиболее часто задаваемых вопросов о них.

LED (светоизлучающий диод)

Что такое LED?

Светодиод или светоизлучающий диод — это электрический компонент, излучающий свет при прохождении через него тока. Светодиоды являются полупроводниковыми устройствами, свет возникает, когда электроны соединяются с материалом, используемым в качестве полупроводника. Светодиоды могут быть разных форм, цветов и размеров. 9Светодиоды 0025 могут производить такое же количество света примерно на 90% эффективнее, чем старые люминесцентные лампы или лампы накаливания.

Когда ток протекает через полупроводник, он излучает свет. Светодиоды бывают разных цветов и размеров, цвет света определяется энергией, необходимой для пересечения запрещенной зоны полупроводника.

В отличие от некоторого электрического оборудования, которое имеет несколько разных контактов, светодиоды просты, так как для них требуется только два провода или контакта. Один из проводов на светодиоде положительный, а один из проводов отрицательный.

Светодиод

Положительный контакт = Анод

Отрицательный контакт = Катод

Светодиоды работают только в одном направлении, поэтому важно обеспечить правильное подключение к каждому контакту. Если вам случится подключить положительный источник питания к неправильному контакту, это не сломает светодиод — он просто не будет работать.

В светодиодах используется радиатор, который поглощает выделяемое ими тепло и рассеивает его в окружающую среду. Использование радиаторов — вот почему светодиодные светильники настолько эффективны, а также почему они могут работать намного дольше, чем традиционные и старые источники света.

В настоящее время вы можете найти светодиодную лампу любого размера, чтобы заменить традиционные лампы. Они бывают разных форм, размеров и разных цветов.

Что такое символ светодиода?

Светодиоды, как и любые электрические компоненты, обозначаются на электрических чертежах символом. Символ ниже показывает, какие светодиоды показаны на электрических схемах.

Символ светодиода

Какие бывают типы светодиодов?

Светодиоды могут быть разных типов, форм и размеров и выбираются в зависимости от области применения, для которой они используются. Пространство, источники питания и факторы окружающей среды также могут играть роль в том, как они выбираются. Теперь мы рассмотрим некоторые из наиболее распространенных типов светодиодов, которые используются сегодня.

Светодиоды для сквозных отверстий

Светодиоды для сквозных отверстий

Светодиоды для сквозных отверстий являются одним из наиболее распространенных типов светодиодов, с которыми вы столкнетесь. У них есть две ножки, которые проходят через отверстия, чтобы их можно было припаять к печатным платам и интегрировать в электрические схемы.

Встраиваемые светодиоды бывают различных форм, размеров, уровней яркости и цветов. Некоторые из форм включают круглые, овальные и прямоугольные.

Светодиоды для поверхностного монтажа

Светодиоды для поверхностного монтажа

Светодиоды для поверхностного монтажа обычно представляют собой светодиоды меньшего размера. Они могут монтироваться на поверхность и иметь плоское основание. Они используются в приложениях, где пространство ограничено. Светодиоды для поверхностного монтажа обладают высокой устойчивостью к вибрации и ударам.

Светодиоды для поверхностного монтажа бывают различных цветов, уровней яркости и могут иметь различные линзы.

Двухцветные светодиоды

Двухцветные светодиоды — это лампы с несколькими цветовыми температурами. Например, их можно переключать с 3000K на 5000K. Некоторые двухцветные светодиоды также предлагают промежуточную точку, например, около 4000k.

RGB-светодиоды (красный, синий, зеленый)

RGB-светодиоды — это источники света, способные воспроизводить три цвета (красный, синий и зеленый), что дает более 16 миллионов оттенков различных цветов. Однако есть некоторые цвета, которые просто невозможно получить путем комбинирования трех цветов.

Они работают, регулируя интенсивность каждого цвета. Например, если вы просто хотите воспроизвести красный свет, вы должны установить для красного цвета максимальную интенсивность, а для двух других — самую низкую. Для других оттенков цвета это будет смесь интенсивности всех трех светодиодов.

Светодиоды высокой мощности

Светодиоды высокой мощности могут давать гораздо более высокую интенсивность света и в некоторых случаях могут производить до 100 люмен на ватт. Мощные светодиоды потребляют гораздо больше электроэнергии и потребляют гораздо больший ток, чем стандартные светодиоды.

Из-за большого количества тока, потребляемого мощными светодиодами, они выделяют довольно много тепловой энергии. Охлаждение имеет важное значение для мощных светодиодов, и это было учтено в их конструкции. Задняя сторона мощных светодиодов обычно изготавливается из металлической печатной платы, что обеспечивает охлаждение компонентов и достаточное рассеивание тепла.

Где используются светодиоды?

Светодиодные фонари имеют множество преимуществ, таких как эффективность, возможность выбора цвета, а также длительный срок службы. Их можно найти в панелях освещения, аварийном освещении, кнопках, световых маяках на машинах, автомобилях и вывесках.

Кто изобрел светодиоды?

О первом светодиоде сообщил русский изобретатель Олег Лосев в 1927 году. Однако Ник Холоньяк изготовил первый светодиод видимого света в 1962 году.

Из чего сделаны светодиоды?

Светодиоды изготавливаются из смеси различных полупроводниковых материалов. Они состоят из нескольких небольших диодов, изготовленных из полупроводникового материала. Некоторые из наиболее распространенных материалов, которые используются для производства светодиодов:

• Нитрид индия-галлия (InGaN) – этот материал может быть использован при производстве синих, зеленых и ультрафиолетовых светодиодов
• алюминий-галлий-фосфид (AlGaInP) – этот материал используется для производства желтых, оранжевых и красных светодиодов
• алюминий-галлий-арсенид (AlGaAs) – этот материал используется в производстве красных и инфракрасных светодиодов
• фосфид галлия (GaP) — этот материал может использоваться при производстве желтых и зеленых светодиодов

Каковы преимущества использования светодиодов по сравнению с традиционным освещением?

Благодаря преимуществам, которые они могут предложить, светодиоды заменяют стандартные традиционные источники света в различных областях применения. Если вы думаете о лампочках в вашем доме или фарах в вашем автомобиле, традиционное освещение теперь заменено светодиодными лампами. Теперь мы рассмотрим некоторые из причин, по которым в электрических цепях теперь используются светодиоды.

Преимущества использования светодиодных светильников по сравнению с традиционным освещением:

• Их длительный срок службы – в некоторых случаях они могут прослужить до 6 раз дольше!
• Они потребляют на 90 % меньше энергии, чем традиционные источники света
• Они излучают свет в разных направлениях, а не во всех направлениях, как традиционные источники света, что позволяет не тратить свет впустую
• Дешевая покупка
• Доступны различные цвета
• Мгновенная яркость
• Прочный
• Без УФ излучения

Что делать, если светодиод не загорается?

Светодиоды — это очень простые электронные устройства, и с ними мало что может выйти из строя. Как правило, при тестировании светодиода нужно проверить всего несколько вещей.

Первое, что вы должны сделать, это проверить правильность подключения светодиода к цепи. Светодиоды пропускают ток только в одном направлении. Попробуйте сначала отключить светодиод и переключить соединения.

Следующее, что нужно проверить, это входное напряжение питания. Вы должны убедиться, что ваше напряжение соответствует диапазону для вашего светодиода. Если он слишком низкий или высокий, светодиод не загорится.

Если вы проверили две указанные выше вещи, но ваш светодиод по-прежнему не светится, пришло время заменить светодиод.

Лиам Коуп

Привет, меня зовут Лиам. Я основал Engineer Fix с целью предоставить студентам, инженерам и людям, которые могут быть любопытны, онлайн-ресурс, который может упростить проектирование.

Я работал на различных инженерных должностях, выполняя бесчисленное количество часов механических и электрических работ/проектов. Я также прошел 6-летнее обучение, которое включало повышение квалификации и получение степени HNC в области электротехники.

Светоизлучающие диоды (СИД)

Светоизлучающий диод (СИД) представляет собой полупроводниковую сборку, излучающую свет при прохождении через нее электрического тока. Светодиоды излучают высокоинтенсивное оптическое излучение в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном (ИК) спектрах. «Белые» светодиоды, которые в настоящее время широко доступны, быстро заменяют лампы накаливания и люминесцентные лампы для обычного освещения. Они более энергоэффективны и требуют меньше обслуживания, чем лампы накаливания и люминесцентные лампы, которые они заменяют.

9Светодиоды 0002 обычно используются для световых индикаторов, электронных вывесок, дисплеев часов и фонариков. Светодиоды также используются в ультрафиолетовых (УФ) устройствах для сушки ногтей, которые продаются как для салонного, так и для домашнего использования. Кроме того, УФ-излучающие светодиоды в настоящее время используются в криминалистике, фотолитографии, отверждении, дезинфекции, очистке воды и производстве медицинских устройств (включая стоматологию), а также в бактерицидных и инфекционных целях.

Типы светодиодов

Ниже перечислены некоторые распространенные типы светодиодов:

• Светодиоды поверхностного излучения (большой площади) (SLED)
• Светодиоды с боковым излучением
• Органические светодиоды (OLED), используемые в основном в цифровых дисплеях (например, в телевизорах)

SLED — это обычные светодиоды, которые существуют уже несколько десятилетий. Они состоят из чипа полупроводникового материала, легированного примесями для создания p-n перехода. Обычные полупроводники, используемые в конструкции светодиодов, включают галлий, кремний, индий, нитрид и синтетический сапфир. Поверхность излучения светодиодного чипа обычно составляет порядка квадратного миллиметра, и при увеличении выглядит как большой диск или квадратная область высокой яркости. Помимо того, что светодиоды продаются в виде однокристальных конструкций, теперь светодиоды обычно упаковываются в массивы, что позволяет производить еще больше света.

Светодиоды с краевым излучением имеют структуру устройства, отличную от структуры светодиодов с поверхностным излучением. Распространение луча обычно меньше для светодиода с торцевым излучением, чем для SLED. Кроме того, спектральная полоса светодиодов с торцевым излучением немного уже, чем у SLED. Типичные размеры излучающей полоски составляют 3 мм ´ 100 мм с длиной активной области в несколько сотен микрон. Из-за высокой яркости, достигаемой на излучающей грани, легче направить свет в оптическое волокно. Яркость светодиодов с боковым излучением на несколько порядков выше, чем у SLED.

OLED изготавливаются путем помещения ряда органических тонких пленок между двумя проводниками. Они изготавливаются на гибких пластиковых подложках и не требуют подсветки, что делает их тоньше и эффективнее, чем жидкокристаллические дисплеи (которые требуют подсветки). Они часто используются в дисплеях мобильных телефонов, телевизионных экранах/мониторах и в автомобильной промышленности.

Воздействие на здоровье

Повышение доступности белых и очень ярких светодиодов, излучающих УФ-излучение, привело к некоторым проблемам со здоровьем. Глаза и кожа являются органами, наиболее восприимчивыми к повреждению тканей оптическим излучением. Общие эффекты для глаз и кожи приведены в таблице ниже. Тип эффекта, пороги повреждения и механизмы повреждения значительно различаются в зависимости от длины волны. Эффекты могут перекрываться и должны оцениваться независимо.

Повреждение от оптического излучения
Глаза	УФ-фотохимическое повреждение роговицы (фотокератит), конъюнктивы (фотоконъюнктивит) и хрусталика (катаракта) глаза (180–400 нанометров [нм])
	Термическое повреждение сетчатки (380–1400 нм)
	Фотохимическое повреждение сетчатки синим светом (400–550 нм, если в глазу отсутствует естественный хрусталик, также известный как «афакический», тогда 300–550 нм)
	Инфракрасные тепловые опасности для хрусталика, такие как катаракта (приблизительно 800–3000 нм)
	Термическое повреждение (ожоги) роговицы (приблизительно 1400 нм–1 мм)
	Термическое повреждение роговицы (180 нм–1 мм) в результате сильного облучения или длительного воздействия
Кожа	Термическое повреждение, ожоги (180 нм–1 мм) от сильного излучения, длительного воздействия или высокой температуры наружных корпусов ламп
	Повреждение в результате фотосенсибилизации менее 380 нм, которая может распространяться примерно до 700 нм, возможно, как побочный эффект некоторых лекарств
	Фотоаллергические реакции, при которых антиген, активируемый воздействием оптического излучения, вызывает иммунную реакцию
	Риск рака кожи, для которого УФ-излучение (но не видимое излучение) является основным известным фактором риска окружающей среды

 

Излучение светодиодов – влияние на здоровье глаз

Если это не УФ-излучающий светодиод, то нельзя ожидать, что светодиод будет способствовать таким травмам, как фотокератит, фотоконъюнктивит и катаракта. Термическое повреждение (термальная ретинопатия) возникает при кратковременном воздействии очень высокого уровня облучения. Уровни воздействия, необходимые для термического повреждения сетчатки, не могут быть достигнуты со светом, излучаемым светодиодами современных технологий.

Традиционные светодиоды обычно считаются безопасными, и для них не требуется отдельных стандартов безопасности, в отличие от более мощных лазерных диодов, которые, как известно, представляют опасность для глаз. Экспозиция светодиодов регулируется стандартом на лампы (IEC/EN 62471, Фотобиологическая безопасность ламп и ламповых систем ). Основываясь на текущих ограничениях воздействия в этом стандарте, большинство видимых светодиодов и инфракрасных светодиодов (IRED), особенно SLED, не представляют серьезной опасности для глаз. Тем не менее, некоторые специальные осветительные приборы (например, сценические светильники) потенциально могут попасть в группу повышенного риска, как это определено в действующих стандартах безопасности освещения.

Острые повреждения сетчатки глаза человека в результате типичного воздействия синих или белых светодиодов не наблюдались и не документировались в литературе. Основным риском для сетчатки в результате просмотра источников яркого света является фоторетинопатия (например, солнечная ретинопатия) с сопутствующей скотомой, которая может возникнуть в результате пристального взгляда на солнце. Однако глаз хорошо приспособлен для защиты от вредного оптического излучения полного спектра солнечного света. Яркие источники света, такие как солнце, дуговые лампы, сварочная дуга и яркие светодиоды, вызывают у глаз естественную реакцию отвращения. Эта реакция ограничивает продолжительность воздействия долей секунды (обычно менее 0,25 с).

Нарушение зрения и нарушение циркадного ритма

Единственными установленными острыми неблагоприятными последствиями для здоровья от светодиодов являются временная модуляция света (мерцание), блики и нарушение циркадного ритма.

Эффекты мерцания

Источники света, питаемые непосредственно от основного источника питания, вероятно, имеют определенную степень временной модуляции света. Большинство светодиодов с питанием от переменного тока подвержены эффектам мерцания, независимо от спектра излучения.

Блики

Блики являются источником косвенных опасностей, которые не вызваны самим светом. Например, на рабочем месте яркий свет может стать причиной несчастных случаев, если он мешает безопасному использованию машин и инструментов. В повседневной жизни блики могут быть причиной дорожно-транспортных происшествий и падений. Блики также могут создавать помехи для зрения, если светодиодные светильники спроектированы неправильно.

• Дискомфортные блики возникают, когда светимость (яркость) источника света значительно выше, чем у окружающих предметов (например, автомобильная фара на очень темной проселочной дороге ярче, чем тот же свет при дневном свете). Люди жалуются на дискомфорт в таких условиях.
• Ослепляющий свет возникает, когда яркость источника настолько яркая, что рассеяние света человеческим глазом закрывает окружающие предметы. Этот тип бликов становится более выраженным у пожилых людей из-за увеличения рассеяния хрусталика человека с возрастом.

Нарушение циркадного ритма

Воздействие интенсивного «холодного белого»/насыщенного синим излучения может привести к нарушению суточного суточного ритма организма, поскольку пик чувствительности глаза для регуляции суточного ритма приходится на синий цвет (460–470 нм) область длин волн, в которой большинство белых светодиодов имеют сильное излучение. Следует отметить, что это может произойти, если облучение происходит в вечернее или ночное время, а не днем.

Растет тенденция использования настраиваемых светодиодов для воздействия на поведение и самочувствие человека. Это может привести к большему воздействию синего/коротковолнового света. Считается, что более высокая коррелированная цветовая температура (CCT) («холодный» свет) повышает бдительность, тогда как более низкая CCT («теплый» свет) вызывает расслабление/спокойствие. CCT ранних светодиодов составляли 6000 K или выше и не были хорошо приняты публикой, потому что голубовато-белый свет описывался как резкий с плохой цветопередачей. Более теплая CCT примерно 3000–4000 K является более приемлемой. Для сравнения примем, что КЦТ ясного дневного света находится в пределах 6000–7000 К, а в пасмурный день – в пределах 4000–5000 К, а КЦТ ламп накаливания – около 2700 К9.0003

Оценка воздействия и пределы

Как упоминалось выше, светодиоды регулируются стандартом на лампы (IEC/EN 62471 , Фотобиологическая безопасность ламп и ламповых систем ). Стандарт предоставляет методы классификации ламп в одну из четырех групп риска (RG): RG0, RG1, RG2 и RG3, которые основаны на установленных пределах воздействия. Если лампа классифицируется как RG0 (также известная как «освобожденная»), ее воздействие не связано с каким-либо риском. Риск от воздействия ламп в группах риска выше RG0 постепенно увеличивается до RG3. В центре внимания оценки безопасности находится RG3, который представляет собой высокий риск. Обычно производитель маркирует светодиодные лампы в соответствии с их группой риска.

Группа риска	Философские основы
Группа 0 (освобожденная)	Нет фотобиологической опасности
Группа 1 (низкий риск)	Отсутствие фотобиологической опасности при нормальных поведенческих ограничениях
Группа 2 (умеренный риск)	Не представляет опасности из-за реакции отвращения к яркому свету или теплового дискомфорта
Группа 3 (высокий риск)	Опасно даже при кратковременном воздействии

Спектральная полоса пропускания светодиодов намного больше, чем у лазеров, и поскольку они не являются «точечными источниками», их следует рассматривать как некогерентные оптические источники. Для широкополосных некогерентных источников необходимо оценивать несколько различных опасностей в диапазоне длин волн, чтобы ограничения для различных опасностей применялись параллельно.

Пределы выбросов, как правило, определяются на основе пороговых уровней (TLV) и индексов биологического воздействия (BEI) Международной комиссии по защите от неионизирующего излучения (ICNIRP) или Американской конференции государственных специалистов по промышленной гигиене (ACGIH). Лаборатория Беркли приняла руководство ACGIH по ограничениям воздействия оптического излучения. Для оценки опасности воздействие на глаза и кожу в месте воздействия сравнивается с соответствующими ПДК воздействия. Ограничения применимы к непрерывным источникам света с максимальным временем экспозиции восемь часов. Пределы основаны на уровнях радиации, которые, как предполагается, не оказывают неблагоприятного воздействия на здоровье. Соблюдение пределов может быть продемонстрировано несколькими способами: общими оценками, теоретическими оценками или измерениями. В зависимости от источника может потребоваться несколько измерений с разными детекторами.

Если результаты не превышают пределы воздействия, дальнейшая оценка не требуется. Если результаты превышают TLV, следует рассчитать максимальное время воздействия. В таких случаях может потребоваться переоценка объема работ и внедрение технических и/или административных средств контроля.

Для получения дополнительной информации или запроса на оценку и измерения обратитесь к эксперту по неионизирующему излучению, указанному на домашней странице неионизирующего излучения (NIR).

Пороговые значения светового и ближнего ИК-излучения (ПДК)

Контроль воздействия

Если на рабочем месте были выявлены опасные световые факторы, может потребоваться принять одну или несколько мер контроля для устранения воздействия или снижения его, насколько это возможно. разумно практически. Иерархия элементов управления описана ниже.

Устранение или замена

Следует тщательно рассмотреть вопрос о том, можно ли устранить опасность воздействия света путем изменения используемого процесса или можно ли заменить источник света менее вредным. Если это невозможно или если риск недостаточно снижен (например, при замене менее вредного источника), то следует рассмотреть возможность внедрения инженерных средств контроля.

Технический контроль

Расположение

В идеале светодиодное оборудование должно быть расположено в отдельной комнате, нише или в зоне с низкой проходимостью в лаборатории. Чтобы предотвратить воздействие на других сотрудников, не размещайте оборудование в непосредственной близости от рабочих мест или другого оборудования.

Корпус

Использование светонепроницаемых шкафов и корпусов является предпочтительным средством предотвращения воздействия. Там, где невозможно полностью закрыть источник света, используйте экраны, щиты и барьеры. Крышки или частичные кожухи нельзя снимать во время использования оборудования. Если они обесцвечены, изношены или каким-либо образом повреждены, их следует заменить.

Блокировки

Некоторое оборудование поставляется с блокировочными устройствами. Блокировки не должны подвергаться взлому. Замените или отремонтируйте их в случае неисправности.

Административные меры

Типичные административные меры включают ограничение доступа к светодиодам высокого риска, информирование персонала о потенциальных опасностях, а также обучение персонала и инструкции по безопасной работе.

Обучение

Персонал должен внимательно изучить руководства производителя светодиодного оборудования и уметь пользоваться им. В руководствах производителя содержится конкретная информация, связанная с безопасностью, которую необходимо полностью понять перед использованием оборудования. Важно никогда не отступать от инструкций по безопасной эксплуатации. Если существуют какие-либо сомнения или опасения относительно безопасного использования светодиодного оборудования, обратитесь к производителю за разъяснениями.

Как минимум, персонал лаборатории должен знать следующее при работе со светодиодным светом или рядом с ним:

• Надлежащее использование светодиодного светоизлучающего оборудования
• Предупреждающие знаки и этикетки
• Надлежащее использование средств защиты, предоставленных производителем (например, щитов/кожухов), а также средств индивидуальной защиты (СИЗ)
• Симптомы воздействия светодиодов

Минимизация экспозиции

Не смотрите прямо на светодиодную лампу. Хотя закон обратных квадратов применим к световому излучению, отличному от лазерного луча, не рекомендуется смотреть прямо на какой-либо светодиодный источник.

Предупреждающие знаки опасности

Стандарт на лампы требует, чтобы светодиодные изделия имели маркировку, относящуюся к группе риска синего света, когда они классифицируются как RG2 или RG3. Кроме того, для всех продуктов, выходящих за рамки освобожденной группы (RG0), производитель должен предоставить следующую информацию для пользователя:

• Четкое заявление о том, что лампа или система ламп превышает предельные значения для освобожденной группы и риск, связанный с зрителем, зависит от как пользователи устанавливают и используют продукт.
• Наиболее ограничивающая опасность оптического излучения и другие опасности оптического излучения сверх исключенной группы (см. таблицу требований к маркировке ниже).
• Значения воздействия и опасные расстояния с дополнительным графическим представлением значений воздействия в зависимости от расстояния. Обычно оценку экспозиции проводят на расстоянии 200 мм.

Опасность	Группа риска 0 (освобожден)	Группа риска 1	Группа риска 2	Группа риска 3
Актиничный УФ	–	УВЕДОМЛЕНИЕ Данное изделие излучает УФ-излучение. Минимизируйте воздействие на глаза и кожу. Используйте соответствующее экранирование.	ВНИМАНИЕ! Этот продукт испускает УФ-излучение. В результате воздействия может возникнуть раздражение глаз или кожи. Используйте соответствующее экранирование.	ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ Данное изделие излучает УФ-излучение. Избегайте попадания в глаза и на кожу незащищенных продуктов.
УВА	–	УВЕДОМЛЕНИЕ Данное изделие излучает УФ-излучение. Минимизируйте воздействие на глаза и кожу. Используйте соответствующее экранирование.	ВНИМАНИЕ! Этот продукт испускает УФ-излучение. В результате воздействия может возникнуть раздражение глаз или кожи. Используйте соответствующее экранирование.	ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ Данное изделие излучает УФ-излучение. Избегайте попадания в глаза и на кожу незащищенных продуктов.
Синее сияние	–	–	ОСТОРОЖНО Возможно опасное оптическое излучение, испускаемое данным изделием. Не смотрите на работающую лампу. Может быть вредным для глаз.	ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ Возможно опасное оптическое излучение, испускаемое данным изделием. Не смотрите на работающую лампу. Это может привести к травме глаз.
Тепловая опасность для сетчатки	–	–	ОСТОРОЖНО Возможно опасное оптическое излучение, испускаемое данным изделием. Не смотрите на работающую лампу. Может быть вредным для глаз.	ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ Возможно опасное оптическое излучение, испускаемое данным изделием. Не смотрите на работающую лампу. Это может привести к травме глаз.
Глаза с инфракрасным излучением		УВЕДОМЛЕНИЕ Данное изделие излучает ИК-излучение. Используйте соответствующий экран или защиту для глаз.	ВНИМАНИЕ! Данное изделие излучает ИК-излучение. Не смотрите на работающую лампу.	ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ Данное изделие излучает ИК-излучение. Избегайте попадания в глаза. Используйте соответствующий экран или защиту для глаз.
Тепловая опасность для сетчатки Слабое зрение		ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ Данное изделие излучает ИК-излучение. Не смотрите на работающую лампу.	ВНИМАНИЕ! Данное изделие излучает ИК-излучение. Не смотрите на работающую лампу.	ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ Данное изделие излучает ИК-излучение. Не смотрите на работающую лампу.

Источник: IEC 62471-2

В дополнение к этикеткам производителей необходимы предупреждающие знаки, если только светодиодное излучение не закрыто полностью или не относится к группе исключений. Предупреждающий знак должен быть размещен на входе в лаборатории или помещения, где воздействие света превышает любой из пределов воздействия.

Примеры и варианты светодиодного предупреждающего знака:

Средства индивидуальной защиты

В зависимости от оценки риска соответствующие СИЗ могут включать очки, лицевые щитки, перчатки и лабораторные халаты. Светодиодный свет очень яркий, и длительное воздействие может привести к дискомфорту или даже травмам, и его следует избегать.

Очки

Если нельзя избежать интенсивного видимого света или синего света, следует носить очки с янтарным тонированием или защитные очки.

Примеры очков, подходящих для защиты от интенсивного видимого света:

Примеры специальных защитных очков, доступных для светодиодных диапазонов:

Все защитные очки должны обеспечивать 100% защиту от УФ-излучения.

Используйте очки, подходящие для работы. Для лучшей защиты очки должны соответствовать стандарту ANSI Z87.1, который требует наличия маркировки на предоставляемых средствах защиты глаз. Защита глаз, соответствующая стандарту Z87.1, имеет маркировку «Z87». Дополнительные маркировки делятся на три категории: защита от ударов и защита от ударов, защита от брызг и пыли и защита от оптического излучения.

Защита от оптического излучения — это способность линзы защищать от излучения. На это указывает буквенное обозначение, за которым обычно следует номер рейтинга. Маркировка следующая:

• Сварочный светофильтр: «W», за которым следует номер затемнения по шкале от 1,3 до 14
• УФ-фильтр: за буквой U следует цифра по шкале от 2 до 6
• Инфракрасный (тепловой) фильтр: за буквой R следует цифра по шкале от 1,3 до 10
• Фильтр видимого света (бликов): буква «L», за которой следует цифра по шкале от 1,3 до 10

Лицевые щитки

В некоторых случаях, когда необходимо использовать УФ-светодиоды высокой интенсивности, хорошим вариантом защиты может быть лицевой щиток. Полнолицевые щитки следует носить в дополнение к защитным очкам или защитным очкам.

Зеленые линзы могут поглощать определенное количество ультрафиолетового, видимого и инфракрасного света, и эти типы линз часто используются при сварочных работах. Линзы маркируются номером затемнения, который показывает уровень защиты от опасного света.

Примеры лицевых щитков:

Для получения дополнительной информации о средствах индивидуальной защиты или для запроса оценки и измерений обратитесь к эксперту по неионизирующему излучению, указанному на домашней странице NIR.

Ссылки

Американская конференция государственных специалистов по промышленной гигиене (ACGIH), 2016 г. TLV и BEI 2016 г. .

Американский национальный институт стандартов/Общество инженеров по светотехнике Северной Америки (ANSI/IESNA), 2015 г. Фотобиологическая безопасность ламп и ламповых систем – Общие требования , ANSI/IESNA RP-27.1-15.

ANSI/IESNA, 2017. Рекомендуемая практика фотобиологической безопасности ламп – Классификация групп риска и маркировка , ANSI/IESNA RP-27.3-17.

Haigh, N., 2020. Оценка оптической опасности в ультрафиолетовой области с использованием руководства по лазерной безопасности (60825) и ламповой безопасности (62471), LIA Today 28 (2): 8–12.

Международная комиссия по защите от неионизирующего излучения (ICNIRP), 2000 г. Заявление ICNIRP о светоизлучающих диодах (LED) и лазерных диодах: последствия для оценки опасности, Физика здоровья 78 (6): 744–752.

ICNIRP, 2004. Руководство по ограничениям воздействия ультрафиолетового излучения с длиной волны от 180 до 400 нм (некогерентное оптическое излучение), Health Physics 87 (2): 171–186.

ICNIRP, 2013. Руководство ICNIRP по пределам воздействия некогерентного видимого и инфракрасного излучения, Health Physics , 105 (1): 74–96.

ICNIRP, 2020. Светоизлучающие диоды (СИД): последствия для безопасности, Health Phys ICS 118 (5): 549–561.

Международная электротехническая комиссия IEC/EN 62471, 2006. Фотобиологическая безопасность ламп и ламповых систем .

Международная электротехническая комиссия IEC 62471-2, 2009 г. Фотобиологическая безопасность ламп и ламповых систем – Часть 2: Руководство по производственным требованиям, касающимся безопасности нелазерного оптического излучения .

Джеймс, Р.Х., Лэндри, Р.Дж., Уокер, Б.Н., Илев, И.К., 2017. Оценка потенциальной опасности оптического излучения светодиодных ламп, предназначенных для домашнего использования, Физика здоровья 112 (2): 11–17.

Шульмейстер К., О’Хаган Дж. и Слайни Д.Х., 2019 г. Безопасность ламп и светодиодов – классификация и анализ реалистичного воздействия, Труды Международной конференции по лазерной безопасности , Документ 801.

UL LLC , 2012. Оценка фотобиологической безопасности светодиодов , информационный документ.

светодиодов — ИЮПАК | Международный союз теоретической и прикладной химии

Хотя вы можете этого не осознавать, вы, вероятно, уже видели хотя бы одно устройство со светодиодами (LED) в какой-то момент дня. Светодиоды, встречающиеся в разнообразных потребительских товарах, повсеместно используются в повседневной жизни. Например, каждое утро вы можете смотреть на цифровой будильник; огни, из которых состоят числа, очень часто представляют собой красный или зеленый светодиод. Современные автомобили теперь часто производятся со светодиодными фарами, в отличие от более традиционных ламп накаливания. В ваш телевизор может быть встроено несколько светодиодов: красный светодиод используется в качестве индикатора питания, а белые светодиоды обеспечивают подсветку экрана.

Светодиоды, на самом базовом уровне, представляют собой небольшие электронные полупроводники, способные излучать свет при прохождении через них электрического тока. Однако, прежде чем мы углубимся в детали, необходимо кратко рассказать о том, как работают полупроводники. Полупроводниковые материалы содержат ряд валентных электронов, которые полностью заполняют низкий энергетический уровень, называемый валентной зоной. Полупроводники часто легируют примесями, такими как алюминий или фосфор, которые содержат другое число валентных электронов, чем полупроводниковый материал, что приводит к увеличению (фосфор) или уменьшению (алюминий) валентных электронов в валентной зоне. Полупроводниковые материалы, которые содержат больше электронов, называются материалами n-типа. Поскольку валентная зона уже заполнена электронами, излишки помещаются в зону проводимости, которая по энергии выше, чем валентная зона. Материалы, которые содержат меньше электронов, называются материалами р-типа. В этом материале валентная зона не заполнена и, таким образом, содержит ряд «электронных дырок». Когда ток проходит от материала n-типа к материалу p-типа, избыточные электроны мигрируют к аноду, а дырки мигрируют к катоду. В конце концов они встречаются на границе раздела и объединяются, в результате чего электроны переходят из состояния с высокой энергией в зоне проводимости в состояние с более низкой энергией в валентной зоне. Переход приводит к выделению энергии, которая в светодиоде часто имеет форму электромагнитного излучения с выделением небольшого количества тепла.

Тип света, излучаемого светодиодом, зависит от ширины запрещенной зоны (разницы энергий) между валентной зоной и зоной проводимости. Короче говоря, большие запрещенные зоны производят свет с более короткой длиной волны, в то время как малые запрещенные зоны производят свет с большей длиной волны. Существует два основных способа регулировки ширины запрещенной зоны. Во-первых, изменить количество легирующей примеси, добавляемой в полупроводник. Увеличение легирующей примеси приводит к уменьшению ширины запрещенной зоны, а уменьшение приводит к увеличению ширины запрещенной зоны. Однако следует отметить, что легирование никогда не увеличит ширину запрещенной зоны сверх ширины запрещенной зоны чистого полупроводника. Вследствие этого невозможно увеличить ширину запрещенной зоны полупроводника за счет увеличения легирования. Кроме того, добавление слишком большого количества легирующей примеси может негативно повлиять на эффективность светодиода. Таким образом, в то время как легирование может быть приемлемым для тонкой настройки ширины запрещенной зоны материала, большие изменения с помощью этого метода невозможны.

Чтобы кардинально изменить ширину запрещенной зоны, нужно изменить состав самого полупроводника. В производстве светодиодов обычно используются несколько полупроводниковых соединений: нитрид галлия (GaN), нитрид алюминия-галлия (AlGaN), нитрид индия-галлия (InGaN), фосфид алюминия-индия-галлия (AlInGaP), арсенид галлия (GaAs) и арсенид алюминия-галлия ( AlGaAs). ^[1] Полупроводники как GaN, так и AlGaN используются для получения света с длиной волны от 240 до 360 нм, что приводит к ультрафиолетовому излучению. Эти светодиоды находят широкое применение, включая отверждение химических веществ или полимеров, в качестве аналитического инструмента в лабораториях, а также в качестве метода стерилизации воды и медицинского оборудования. InGaN используется для получения света в 39Диапазон 5-530 нм, что дает ближний ультрафиолетовый, фиолетовый, синий или зеленый свет. AlInGaP излучает свет с длиной волны от 565 до 645 нм, что соответствует цветам от желто-зеленого до красного. Оба этих полупроводника используются для производства широкого спектра цветных светодиодов, используемых в повседневных продуктах. GaAs излучает свет в диапазоне 660-900 нм, который дает свет от темно-красного до ближнего инфракрасного (ИК). Светодиоды с этим полупроводником, пожалуй, наиболее известны своим использованием в телевизионных пультах дистанционного управления, в которых используется ИК-светодиод для связи с самим телевизором.

Что касается белого света, существует несколько методов, используемых для производства этих типов светодиодов, три из которых будут описаны здесь. ^[3] Первый заключается в одновременном использовании красного, зеленого и синего диода, образуя так называемый RGB-диод. Используя этот тип диода, можно тщательно регулировать интенсивность каждого отдельного цвета для получения белого света. Однако более распространенным методом является покрытие светодиода люминофорным соединением. Для получения белого света с помощью этого метода синий светодиод покрывают иттрий-алюминиевым гранатом (YAG), который испускает желтый свет при воздействии синего света светодиода. Человеческому глазу эта комбинация синего и желтого света будет казаться белой.