SKONTAKTUJ SIĘ Z NAMI (+48) 575 433 380 

Koszyk0Item(s)

Nie masz produktów w koszyku.

Product was successfully added to your shopping cart.

Dioda LED

1. Co to jest dioda LED?

Dioda LED (ang. Light Emitting Diode) jest półprzewodnikowym elementem elektronicznym emitującym promieniowanie świetlne w skutek zjawiska elektroluminescencji. Diodę LED stanowi chip półprzewodnikowy, jednak zwyczajowo przyjęło się tak określać cały element - wraz z podłożem i obudową.

 

2. Co to jest dioda LED mocy?

Dioda LED mocy jest to dioda LED wyposażona w pojedynczy chip o mocy większej niż 0,5W. Dioda LED mocy posiada w swojej obudowie pad termiczny. Jest to ścieżka, przez którą wyprowadzana jest główna część ciepła z diody LED mocy. Dzięki wydajnemu odprowadzaniu ciepła z obszaru złącza możliwe stało się uzyskanie znacznie większych wydajności świetlnych źródeł półprzewodnikowych.

 

3. Jak jest zbudowana dioda LED?

Dioda LED składa się z następujących elementów:

- chipu półprzewodnikowego,

- dwóch elektrod stanowiących wyprowadzenia elektryczne z półprzewodników obu typów,

- obudowy

 

Chip półprzewodnikowy

Chip półprzewodnikowy składa się z warstwy półprzewodnika typu n oraz warstwy półprzewodnika typu p. W miejscu zetknięcia się wymienionych warstw półprzewodnikowych powstaje tzw. złącze p-n, w którym zachodzi zjawisko elektroluminescencji.

 

Elektrody

Elektrody stanowią wyjścia elektryczne z warstw półprzewodnikowych typu p i typu n.

 

Obudowa

Obudowa diody LED składa się z:

- podłoża ceramicznego, połączonego elektrycznie z chipem półprzewodnikowym za pośrednictwem elektrod,

- zewnętrznego układu optycznego, którym może być soczewka szklana wsparta na reflektorze lub specjalne pokrycie wykonane z żelu silikonowego, posiadające cechy soczewki.

 

 

Rys.1.

Rys.1. Przykładowa budowa diody LED. (źródło: Lumileds)

 

4. Co to jest złącze p-n?

Złączem p-n nazywane jest złącze dwóch półprzewodników domieszkowanych o różnych typach przewodnictwa: p i n. Półprzewodnik typu p jest domieszkowany w taki sposób, że znajduje się w nim nadmiar jonów dodatnich. W takim elemencie wytwarza się nadmiarowy ładunek dodatni, który poglądowo opisywany jest jako "dziury". W półprzewodniku typu n znajduje się nadmiar elektronów. Przyłożenie zewnętrznego pola elektrycznego powoduje przemieszczanie się ładunków, a następnie ich rekombinację w obszarze złącza.

 

5. Co to jest elektroluminescencja?

Elektroluminescencja jest rodzajem luminescencji (zjawisko emisji promieniowania świetlnego na skutek dostarczenia energii zewnętrznej do badanego materiału). Przyczyną wywołującą zjawisko elektroluminescencji jest przyłożenie prądu lub pola elektrycznego do substancji zdolnej do luminescencji.

 

6. Co to jest rekombinacja promienista?

Rekombinacja promienistą nazywamy zjawisko emisji nadwyżki energii w postaci fotonu. W przypadku diod LED nośnikiem energii jest elektron. Warunkiem tego, by elektron mógł oddać energię przechodząc na niższy poziom energetyczny jest istnienie pustego stanu dozwolonego na niższym poziomie energetycznym oraz prawdopodobieństwo takiego przejścia większe od zera. Innymi słowy w strukturze półprzewodnika musi się znajdować jon dodatni, którego obecność w półprzewodniku powoduje powstanie "dziury", czyli przestrzeni o energii niższej niż energia elektronu. Zjawisko "przechwycenia" elektronu przez jon, w którym elektron zajmuje miejsce dziury nazywa się rekombinacją (lub anihilacją) pary elektron-dziura. Różnicę energii sprzed rekombinacji i po rekombinacji elektron może wypromieniować w postaci fali elektromagnetycznej i wówczas mówimy o rekombinacji promienistej.

 

7. Jak się otrzymuje białe diody?

Podstawową metodą otrzymywania białej diody LED jest konwersja wysokoenergetycznych długości fali, która dokonywana jest w luminoforze. Głównym elementem białej diody LED, jest chip półprzewodnikowy emitujący niebieskie lub granatowe światło. Na taki chip nałożona jest warstwa luminoforu, która powoduje konwersję części niebieskiego światła na żółte. W wyniku zmieszania w odpowiednich proporcjach obu barw otrzymywane jest światło białe.

Rzadziej stosuje się luminofory, konwertujące emitowane przez diodę promieniowanie UV na trzy barwy podstawowe. Zmieszanie powstałego promieniowania również umożliwia otrzymanie światła białego. Jednak rozwiązanie to jest znacznie mniej wydajne energetycznie niż w przypadku konwersji światła niebieskiego na żółte.

Ostatnią metodą jest zastosowanie trzech chipów połprzewodnikowych, tworzących diodę RGB. W wyniku sumowania barw otrzymywany jest kolor biały. Jest to rozwiązanie o największej wydajności, gdyż nie występują tu straty w luminoforze związane z konwersją światła. Wadą tego rozwiązania jest konieczność zastosowania trzech osobnych obwodów zasilających poszczególne chipy.

 

8. Co to jest użyteczny czas życia diody?

Użyteczny czas życia diody LED, jest to czas po którym jej jasność obniży się do 70% wartości początkowej. Taką zmianę natężenia światła jest w stanie zaobserować użytkownik w przypadku aplikacji oświetleniowej. Z tego też względu użytecznym czasem życia charakteryzuje się źródeł światła LED wykorzytwane w technice oświetleniowej.

 

9. Co to jest połowiczny czas życia diody?

Połowiczny czas życia diody LED, jest to czas po którym jej jasność obniży się do 50% wartości początkowej.

 

10. Co to jest bin?

Producenci diod LED mocy, już na etapie produkcji testują i sortują diody w osobne grupy, zwane binami. W takim procesie diody LED mocy sortowane są pod względem:

- emitowanego strumienia świetlnego,

- napięcia przewodzenia,

- temperatury barwowej (w przypadku diod białych),

- długości fali (w przypadku diod kolorowych).

 

11. Dlaczego odpowiednie zarządzanie temperaturą diody LED jest istotne?

Ze wzrostem temperatury wydajność chipu diody LED maleje, a także skraca się czas życia diody LED. Konieczne jest utrzymywanie możliwie niskiej temperatury.

 

12. Co to jest radiator?

Jest to element mechaniczny, wykonany z metalu dobrze przewodzącego ciepło, często aluminium, służący do rozpraszania ciepła wydzielanego przez elementy elektroniczne.

 

13. Jaki strumień świetlny, w porównaniu do żarówek, jest emitowany przez białe diody LED mocy?

Źródła światła o różnym poborze energii porównuje się za pomocą parametru zwanego skutecznością świetlną. Jest to stosunek wielkości strumienia świetlnego do jednego wata pobieranej mocy przez źródło. Innymi słowy oznacza to jak efektywnie jest przekształcany 1W wat pobieranej mocy na emisję strumienia świetlnego. Jednostka lm/W.

 

Lp. Nazwa źródła światła Skuteczność świetlna [lm/W]
1. Żarówka 10-12
2. Lampa halogenowa 16-18
3. Świetlówka kompaktowa 55-65
4. Świetlówka liniowa 80-100
5. Biała dioda LED mocy 90-120
6. Wysokoprężna lampa sodowa 100-150

 

Tab.I. Przykładowe wartości skuteczności świetlnej popularnych źródeł światła.

 

Z powyższej tabeli wynika, że dioda ma średnio dziesięciokrotnie większą skuteczność świetlną niż żarówka. Co oznacza, że pobierając 1W mocy będzie świeciła 10 razy mocniej niż żarówka, również zasilana na 1W.