Jak działa dioda LED?

Jak działa dioda LED

Diody LED (light emitting diode) zyskują coraz większe znaczenie w technice oświetleniowej. Energooszczędne, wytrzymałe i niezwykle elastyczne źródła światła można znaleźć zarówno w wydajne reflektory halowe LED jak również w lampach nastrojowych dla strefy mieszkalnej. Jak działa dioda LED i jakie są jej rodzaje z grubsza można przeczytać w dalszej części tutaj. Celem jest przedstawienie krótkiego przeglądu - bez zagłębiania się w szczegóły techniczne.

Wie eine LED funktioniert

Diody LED oparte są na zasadzie elektroluminescencji

Technicznie są to diody, czyli element elektroniczny. W przeciwieństwie do gorących grzejników, takich jak żarówki, w których druty są wykonane tak, aby się żarzyły, lub świetlówki, w których żarzy się gaz. Elektroluminescencja została odkryta już w 1907 roku przez Henry'ego Josepha Rounda. Pierwsze diody LED pojawiły się na rynku w 1967 roku (najpierw czerwone, potem inne kolory), które były stosowane głównie jako światło funkcyjne w urządzeniach technicznych i są stosowane do dziś. W 1995 r. na rynku pojawiły się pierwsze białe diody LED, które można było wykorzystać do oświetlenia.

Kryształy półprzewodnikowe

W elektroluminescencji światło jest generowane w jednej z kilku warstw kryształów półprzewodnikowych. Światło to jest monochromatyczne - kolor zależy od materiału, z którego wykonany jest kryształ półprzewodnikowy. Czerwony, żółty, niebieski i zielony mogą być wytwarzane bezpośrednio z kryształów, gdy przepływa przez nie prąd.

Białe światło do techniki oświetleniowej nie jest dołączone. Powstaje ona w wyniku konwersji luminescencji przy pomocy powłoki. Te warstwy luminoforu - podobnie jak w świetlówkach - są wzbudzane i emitują światło, które następnie miesza się ze światłem niebieskiej diody LED, tworząc ogólne spektrum. W zależności od składu tej warstwy, niebieskie diody LED mogą być ustawione na różne Kelwiny (kolory światła) i wydawać się białe. Strumień świetlny raczej niebieskich lub chłodniejszych barw światła (5000K-6000K) jest zazwyczaj wyższy niż barw cieplejszych (2700K).

Radiator

Półprzewodnik jest następnie montowany na radiatorze, który odprowadza ciepło z wrażliwych kryształów półprzewodnika. Zapewnia to długą żywotność diody LED. Jeżeli półprzewodnik jest przez dłuższy czas podgrzewany powyżej maksymalnej temperatury, jasność świecenia gwałtownie spada - aż do całkowitego uszkodzenia.

Rodzaje diod emitujących światło

  • Duża moc i mała moc

    Diody LED dużej mocy to diody emitujące światło, które są zasilane prądem powyżej 20mA. Wszystkie pozostałe nazywane są diodami małej mocy. Diody LED o dużej mocy umożliwiają uzyskanie mocniejszych źródeł światła w mniejszej przestrzeni. Jednak odprowadzanie ciepła jest tutaj również istotną kwestią.

  • Diody LED DIP

    Najwcześniejszym typem diody LED jest dioda DIP LED (dual-in-line-package). Ta dioda, która może być przylutowana do płytki za pomocą 2 przewodów w różnych kolorach, jest prawdopodobnie najbardziej znanym typem. Jasność tych diod szybko spada. Są one często stosowane jako wskaźniki w urządzeniach elektrycznych.

  • Dioda LED SMD (Surface-mounted Device)

    SMD jest prawdopodobnie najbardziej powszechnym typem LED dzisiaj od oświetlenia przemysłowego do oświetlenia mieszkaniowego. Półprzewodniki są przylutowane do obwodu i tworzą całość z radiatorem, który następnie może być przyklejony do płytki drukowanej i maszynowo przylutowany. Kryształ półprzewodnikowy jest wlutowany bezpośrednio do radiatora - to połączenie lutowane służy do bezpośredniego przekazywania ciepła i jest jednym z elementów połączenia elektrycznego. Drugą część połączenia elektrycznego przejmuje tzw. bond wire, który zaczyna się od kryształu. Jest on bardzo cienki, aby nie osłaniać światła. W diodach SMD LED stosowane są zarówno diody o małej jak i dużej mocy. Dzięki temu możliwe są wyjątkowo jasne i elastyczne oprawy oświetleniowe.

Wie funktioniert eine SMD LED
  • Dioda LED COB (Chip-on-Board)

    W COB LED, kryształ półprzewodnikowy jest związany bezpośrednio i umieszczony na aluminiowej lub ceramicznej płytce (płytce drukowanej) i połączony elektrycznie z przewodami łączącymi. Umożliwia to bardzo dobre odprowadzanie ciepła na bardzo małej przestrzeni. Ze względu na mniej skomplikowaną produkcję możliwy jest również bardzo dobry stosunek ceny do jakości. Kąt promieniowania jest realizowany przez soczewkę wykonaną z żywicy epoksydowej, która jest zamontowana nad półprzewodnikiem. W zależności od krzywizny kropli epoksydowej, dioda LED promieniuje szerzej lub wężej. Radiatory mogą być mniejsze dla modułów COB, ponieważ duża część ciepła jest już pochłaniana przez płytkę COB.

    Technologia ta umożliwia bardzo gęste rozmieszczenie diod LED, a tym samym wysoką skuteczność świetlną na bardzo małej przestrzeni. 

Wie funktioniert eine COB LED