Не прошло и 130 лет со времени изобретения первой лампы накаливания, как человечество открыло для себя более дешевый и эффективный осветительный прибор - светодиод. Одними из первых его уникальные возможности оценили дизайнеры, применив светодиод для подсветки интерьеров, фасадов зданий, фонтанов, бассейнов и других объектов.
Что такое светодиод
Светодиод - это полупроводниковый прибор, действие которого основано на явлении испускания фотонов, возникающем при рекомбинации носителей разноименных зарядов в области контакта полупроводниковых материалов с разными типами проводимости (так называемый р-n-переход). Явление свечения (выделение фотонов при совершении упомянутого p-n-перехода) сопровождало работу уже самого первого полупроводникового диода, разработанного для того, чтобы пропускать ток в одном направлении, и использовавшегося в качестве выпрямителя. Но оно скорее мешало, чем помогало ему выполнять свои основные функции. Ну а с тем, что мешает работать, как известно, надо бороться всеми возможными способами. И боролись. Примерно до середины 50-х гг. XX в. Но уже к концу этого десятилетия положение изменилось, и были начаты работы по увеличению яркости свечения. И в начале 60-х гг. появились первые диоды, действующие как источник света, - светодиоды. Светились они красным, очень слабо, но тем не менее довольно быстро нашли себе применение в качестве индикаторов включения в самых разных приборах, сменив мини-лампы накаливания. Но дальше этого дело довольно долго не шло.
С мертвой точки процесс сдвинулся в начале 90-х, когда создали первый синий светодиод. Правда, чтобы увидеть его свечение, необходимо было воспользоваться мощным увеличительным стеклом. А уж стоил он столько!.. Но светился. Затем, как утверждают специалисты, произошла революция, которую совершил японский профессор С. Накамура, создав яркий синий светодиод. Дальнейшие события развивались, как в ускоренной киносъемке: появились зеленые светодиоды, за ними желтые и, наконец, белые. Практически одновременно с разработкой велась подготовка к их промышленному выпуску. И пять-семь лет назад они впервые были использованы при создании наружной рекламы. В последние же год-полтора светодиоды стали массовым видом продукции, выпускаемой производителями Европы, Юго-Восточной Азии, США и России.
[605x366]
Как он устроен
Основу светодиода (LED) составляет искусственный полупроводниковый кристаллик размером 0,3х0,3 мм, в котором реализован вышеупомянутый p-n-переход. Цвет свечения зависит от материала кристаллика. Так, красные и желтые светодиоды, как правило, изготовляют на основе арсенида галлия, зеленые и синие- на галлий-нитридной основе. Усиления свечения добиваются разными способами. В одних случаях в состав кристаллика вводят специальные добавки и присадки, в других - применяют многослойные структуры, что позволяет реализовать в одном кристаллике сразу несколько р-n-переходов, увеличив тем самым яркость его свечения.
Кристаллик "сажают" в металлическую полированную чашечку (медную или алюминиевую), которая является отражателем и "катодом" (-). К самому кристаллику "приваривают" золотую нить-"анод" (+). Затем всю конструкцию заливают прозрачным компаундом, которому придают определенную форму (назовем это колбой). От нее зависит угол излучения света, испускаемого кристалликом. Если верх колбы плоский, свет выходит широким пучком (угол составляет 120-130 град.). Если верх выпуклый, получается линза, собирающая свет в более узкий пучок (угол 8-60 град.). Чем меньше угол излучения, тем более интенсивный световой поток дает кристалл. Выпускаются светодиоды разных цветов: красного, желтого, зеленого, синего, сине-зеленого и белого, причем белый с недавних пор бывает нескольких оттенков (холодного, теплого, "солнечного" и т. д.).
Естественно, сам по себе светодиод - пластмассовый баллончик с двумя тонкими ножками-выводами - это еще не полноценный осветительный прибор. Чтобы такой прибор создать, надо обеспечить стабильную работу диода. А для этого его необходимо встроить в соответствующую электросхему. Дело в том, что, в отличие от лампы накаливания, светодиод нуждается не только в определенном напряжении, но и в протекающем через него токе. То есть для нормального функционирования прибора мало подать на контакты напряжение, чтобы электроны начали преодолевать тот самый p-n-переход, испуская при этом фотоны (например, для срабатывания красного светодиода необходимо 2 В, для синего и зеленого - 3-4 В). Надо еще обеспечить определенную силу тока (для разных диодов его величина колеблется от 20 до 150 мА), иначе светодиод быстро сгорит. Почему? Особенности действия p-n-перехода таковы, что изменение напряжения всего на 0,1 В вызывает увеличение тока, проходящего через диод, в несколько раз. И значит, чтобы прибор нормально работал, необходимо применить стабилизатор тока или хотя бы простейшую схему на резисторах, ограничивающую ток.
Чтобы потребитель не занимался всем этим самостоятельно, светодиоды заранее устанавливают на печатную плату с нужной электронной схемой. В результате получается не просто светодиод, а светодиодный модуль - в плане квадратный, прямоугольный или округлый, снабженный собственными контактами. Это и есть простейший осветительный прибор, который можно встретить в продаже.
С помощью единичных светодиодных модулей можно создавать, например, светящиеся буквы для поздравительных надписей, орнаменты и т. п. Но надо сказать, что этим путем идут довольно редко. Куда чаще применяются так называемые светодиодные линейки (источников света в них может быть 4-24 шт.), снабженные общей контактной группой. К ней остается лишь подсоединить источник питания (отдельные светодиоды в цепи включаются последовательно, и в результате требуется более высокое суммарное напряжение - 12 В). Такую систему могут составлять светодиоды одного или разных цветов, что позволяет с помощью единственного модуля получать самую широкую гамму световых красок (управляется модуль специальным контроллером).
_______________________________________
Очень интересное и выгодное предложение :светодиодная лента цены Как говорится, за спрос денег не берут.