Светодиоды имеют свои преимущества и недостатки по сравнению с другими источниками света, такими как лампы накаливания или неоновые лампы.
Преимуществами являются малые габариты, низкое энергопотребление, низкое самонагревание, высокая надежность, их можно быстро включать и выключать, а также они устойчивы к ударам и вибрации.
Признаками, которые иногда могут считаться недостатками, являются узкий угол обзора, близкий к монохроматическому свету, ограниченный выбор длины волны, и они требуют ограничительного резистора с приводом напряжения.
Принципы работы
Светодиоды формируются из различных легированных полупроводниковых материалов в форме диодного перехода P-N. Когда электрический ток проходит через переход в прямом направлении, электрические носители отдают энергию, пропорциональную прямому падению напряжения на диодном переходе, которое излучается в виде света. Количество энергии относительно низкое для инфракрасных или красных светодиодов. Для зеленых и синих светодиодов, которые производятся из материалов с более высоким прямым напряжением, количество энергии больше.
Поскольку устройство используется в режиме прямого смещения, когда приложенное напряжение превышает прямое напряжение диода, ток через устройство может возрастать в геометрической прогрессии. Слишком высокие токи могут повредить устройство, поэтому резистор, ограничивающий ток, должен добавляться последовательно со светодиодом при питании от источника напряжения.
Количество света, излучаемого светодиодом, пропорционально количеству тока, проходящего через устройство в направлении прямого смещения. Поскольку ток меняется, мощность света будет меняться аналогичным образом. Посредством модуляции тока, протекающего через светодиод, световой выход можно модулировать для получения амплитудно-модулированного оптического сигнала, который можно использовать для передачи информации через свободное пространство (например, дистанционное управление телевизором).
Если источник напряжения подается в обратном направлении, переход P-N будет блокировать протекание тока, пока приложенное напряжение не превысит способность устройств блокировать ток. В этот момент соединение устройства будет нарушено, и, если в цепи нет устройства ограничения тока, светодиод будет разрушен. Типичное значение максимального обратного напряжения составляет пять вольт.
Сборка и эксплуатация
Полупроводниковый материал, как правило, представляет собой очень маленький чип или кристалл, который устанавливается на свинцовую раму и заключен в прозрачную или диффузную эпоксидную смолу. Форма эпоксидной смолы и количество рассеивающего материала в эпоксидной смоле контролируют угол светового выхода излучения.
Многие из наших светодиодов содержат высокоэффективные микросхемы, установленные в корпусах T-1, T-13⁄4 и SMT (для поверхностного монтажа). Тем не менее, существует широкий выбор пакетов под прямым углом, с несколькими пакетами и на заказ, соответствующих вашим требованиям.
Светодиодные лампы могут работать также в импульсном режиме. Абсолютные максимальные номиналы светодиодов были определены теоретически, но также и из обширного тестирования надежности. Прямой ток, рассеиваемая мощность, тепловое сопротивление и температура перехода – все это взаимосвязано при установлении абсолютных максимальных значений. В импульсном режиме максимально допустимые пределы не должны превышать температуру перехода светодиода, которая была бы достигнута при работе светодиода при заданном максимальном длительном прямом токе. Эта корреляция получается путем установления комбинаций пикового тока и длительности импульса для различных частот обновления и поддержания максимальной температуры перехода, достигаемой при работе при максимальном непрерывном токе.
Цепи возбуждения для светодиодов должны обеспечивать достаточное напряжение, чтобы преодолеть прямое падение напряжения на диодном переходе, и в то же время регулировать ток до правильного значения для конкретного устройства. Наиболее распространенной схемой для этого является источник напряжения, который значительно выше, чем прямое падение напряжения на диоде, и резистор, ограничивающий последовательный ток.