LEDとは-特性とタイプの詳細な説明
LEDは、家、車、電話など、いたるところにあります。彼らの助けを借りて、ガジェット画面の明るい照明が提供され、経済的な光源が生成されます。今では欠かすことのできない光源です。主なタイプのLEDのデバイスと技術的特性を考慮してください。
LEDとは
LED（英語の発光ダイオード、またはLEDから）は、p-およびn-導電性半導体材料から作られた人工光の固体電源です。マスクを介した堆積、エッチング、エピタキシャル堆積などのいくつかの技術を使用して、p-n接合が得られます。
p型半導体材料では、電流キャリアは「正孔」、つまり半導体結晶の原子であり、特殊な金属をドープすることにより、電子が不足します。 n材料では、キャリアは結晶内の過剰な電子です。
「穴」は事実上動かない。それは電子の電荷に等しい正の電荷を持っています。ある原子の外側の軌道から隣接する原子の外側の軌道に「ジャンプ」する電子は、「穴」を反対方向に動かします。
動作原理またはLEDで光るもの
特定の大きさと極性の定電圧をp-n接合に接続することにより、電荷キャリアの逆流（「正孔」-正の「粒子」と電子-負）の形で接合に電流を発生させます。これらのストリームがp-n接合で合流すると、再結合またはマージされます。エネルギーが増加した自由電子が「穴」に入り、消えます。
右側は結晶のn半導体部分で、自由電子が「濃縮」されています。左側はp半導体部分で、正の「粒子」、つまり「正孔」があります。
エネルギーは光量子の形で放出されます。それらは放出されます、すなわち水晶の端から放出されます。量子のフラックスが反射板に当たります。その磨かれた表面は正しい方向に光を反射します。特殊な表面構成により、必要な光線束の指向性パターンが形成されます。
遷移に電力を供給する電圧は、ダイオードのアノードに「+」、カソードに「-」が印加されます。
デザイン
熱除去基板はライラックで描かれています。灰色の台形-反射反射板のセクション-アルミニウム製の環状構成の反射板。青い中央には、アノード端子とカソード端子に金または銀のワイヤーがはんだ付けされたLEDチップクリスタルがあります。
LEDの種類
LEDはかなり「若い」デバイスです。それらの最終的な分類はまだ開発されていません。したがって、多くの有名なメーカーは独自の細分化システムを使用しています。
それらの1つによると、LEDは次のように目的に応じてグループ化されます。
- インジケータ。
- 点灯。
それらのグループの指標は、以下のタイプに分けられます。
DIPダイオード
略語は、デュアルインラインパッケージまたは「ダブルインライン配置」に由来します。通常、ケースはシリンダーですが、平行六面体もあります。下端には、本体の主対称軸に平行なワイヤーアキシャルリードがあります。カソードの出力はアノードよりも短いです。
タイプへの分割-ケースの直径と上端のレンズに応じて。直径2〜3〜20mm以上。グローカラー-白のいくつかの色合い。
タイプの1つ-2色で点滅、3つの出力があります。
麦わら帽子
直訳は麦わら帽子またはブリルです。 LEDへの適用 – 体は丸い帽子のようなものです。
さまざまな長さのリード線が表示され、短いリード線が陰極になります。設置高さリミッターも表示されます。レンズの下には黄色のリン光物質が入った水晶があります。
スーパーフラックスピラニア
直訳-スーパーフロー。ピラニア-ロシア語への翻訳-ピラニア。 LEDの名前は、細いストリップの形をした金属リードの特性に由来しています。プリント回路基板の穴への取り付けを簡単にするために、スタンピング中にピンの端で角が切り取られました。これが、捕食性の魚の鋭い「歯」がどのように判明したかです。
出力には、「ショルダー」が刻印されています。これは、ボード上のケースの高さを設定するリミッターです。そこで、下から空冷するためにケースを開けました。リードの上端には、パッシブ冷却用の水晶が配置されています。
ケースに2〜3個のチップを入れることで、光の流れを増やしました。そして、ダイオードは超高輝度のもののグループに分類されました。
レンズで「覆われた」水晶と、設置高さの狭いリードシェイパーを見ることができます。
smd
英語から翻訳された表面実装デバイスの略語-表面にインストールされたデバイス。プラスチックやセラミックでできた長方形のケースのように見えます。結論-パッドの形でケースの下と側面から。
ほとんどの場合-照明ですが、低電力ではそれらもインジケーターになる可能性があります。 mW（ミリワット）からWまでの電力。グローは、白色光の任意の色または色合いです。
また読む： SMDLEDの特性
OLED
半導体金属（シリコン、ゲルマニウム、ガリウムヒ素など）に基づくソリッドステートLEDに加えて、有機化合物のフィルム上にLEDのグループがあります。それらは有機またはOLEDLEDと呼ばれます-有機発光ダイオード。
それらはまた、半導体ダイオードのように、光を放射しますが、固体構造ではなく、薄膜を備えています。主な用途は単色ディスプレイの開発です。カラーOLEDフィルムの既存の欠点は、異なるグローカラーのフィルムの動作時間が異なることです。少なくとも、これは約12〜15,000時間です。
改良後、このようなLEDは、携帯電話、自動車や船舶のGPSナビゲーター、夜間の照準器や夜間の狩猟や射撃用のデバイスなどで広く使用されるようになります。
ビデオレビュー：QLED、OLED、LCD（IPS）の比較。
フィラメント
2012-2013年彼らがフィラメントと呼んだ珍しいLEDが現れました。実際、これらは直径2〜3 mm、長さ15〜30mmの長い円柱の形をしたCOBマトリックスです。いくつかの赤い結晶が点在する28-30の青い結晶が、ガラスまたはサファイアのシリンダーに貼り付けられます。それらは直列チェーンで接続されており、保守性を確認した後、黄色のリン光剤で満たされています。
フィラメントモジュールを製造するためのこの技術は、Chip-On-GlassまたはCOGと呼ばれます。
既製のCOGマトリックスは、従来の白熱灯のフィッティングに配置され、ベースに取り付けられ、ガラスまたはプラスチックのフラスコに配置されます。 LEDを冷却するために、フラスコはヘリウムで満たされています。
ランプ電力-2〜3〜10〜12ワット。光束は、80〜100 lm/Wの従来のLEDの発光効率に対応します。
その結果、LEDレトロフィット白熱灯が生まれました。このランプは、誤ってLED白熱灯と呼ばれることがよくあります。
レトロフィットという用語は英語に由来します。レトロフィット-近代化または変更。これらは、従来の寸法のハウジングの新しい光源です。
上記の数値は、電力とメーカーが異なります フィラメントLEDランプ。 E27ベースのガラスフラスコでは、フィラメントCOLモジュールがフィラメントフィッティングに固定されています。
PCBスターの種類
このタイプのLEDの略語は、英語のフレーズPrintedCircuitBoardに由来します。彼の翻訳はプリント回路基板です。
PCBスター型ダイオードボード。メーカーはアメリカの会社CREE、XMLダイオードモデルです。黄色の長方形は、パワーダイオードのCOBマトリックスです。
ボードは、アルミニウムなどの熱をよく伝導する金属でできています。ボード構成は6線スターです。COB LEDアレイは、スターボードの中央に工場で取り付けられています。ボードは黒く塗られており、強力な動作発光デバイスが生成する受動的な熱放散を強化しています。
左側の6つの「星」-さまざまな電力と白色光の色合いのダイオード。下の2つは、黄色のリン光物質の大きな円を持つより強力な要素です。右側は4個の列です。 –プリント回路基板のパッドの表面に平面で取り付けるためのダイオード。
スターボード上の強力な平面LEDの寸法図。構造の高さは6.6mm、平面リード付きのダイオード本体の直径は8mm、スターボードのサイズは22mmです。
LEDCOBマトリックス
数十個の青い半導体結晶を、人工サファイアまたはシリコン結晶でできた熱伝導基板上に誘電体接着剤で接着し、導体で直並列グループに接続し、上部に黄色の蛍光体を充填すると、LEDモジュールが得られます。それ COBマトリックス。略語は、英語のフレーズChip-On-Boardに由来します。 「ボード上のクリスタル」と訳されています。
COBマトリックスは、基板なしのパッケージレスLEDチップチップを使用します。宿泊施設は非常にタイトです。この技術は、何百もの水晶を含む高出力LEDの重要な部分を生成します。ファンで冷却される優れたヒートシンクは、ヒートパイプを使用することもあり、1つのケースで150〜200W以上の電力を実現できます。マトリックスは、放射の最大値から0.7のレベルで100〜150度の散乱角を持つ方向性のある流れを提供します。
タイプ分類
LEDの種類は次のとおりです。
- シングルLED 単一のハイパワーチップ（COBマトリックス）。
- 1つのパッケージに含まれるLEDのペア -インジケータダイオードが2色、たとえば赤と黄色で交互に点滅します。
- 3原色のエミッターのトリプレットまたはトライアド -赤、緑、青または RGB：赤-赤、緑-緑、青-青。
3結晶LEDに同じグローカラーの結晶がある場合、超高輝度LEDがあります。クリスタルライトの色が異なると、RGBトライアドまたはマルチカラー制御の発光デバイスが得られます。
SMDは、表面実装デバイスである英語のフレーズSurfaceMountedDeviceの略語です。プリント回路基板上の電子部品の配置とはんだ付けを自動化するために使用されます。とLED。テープ、ルーラー、モジュール、および従来のプリント回路基板で使用されます。
メインカラーには、YBカラーのペア（黄色、黄色、青、青）も含まれています。混合すると白になる色の組み合わせは他にもあります。
強力なCOBLED
大型モデルは、ケースの角に取り付け穴があります。小さいモデルはプリント回路基板にはんだ付けされています。
LEDの通常の特性に加えて、強力なモデルはいくつかの追加パラメーターを追加します。
- 定格電力、W;
- チップサイズ、mm;
- 水晶またはマトリックスの定格動作電流。
- 標準L70、L80などに関連する耐用年数。
低電力LED
消費電力に関しては、これらは0.05〜0.5 WのLED、動作電流-20〜60 mA（平均電力-0.5〜3 W、電流0.1〜0.7 A、大-3 W以上、電流1 A以上）です。 。
構造的に、低電力LEDには、LED発光体のいくつかのグループが含まれます。
- SMDケースのLEDは普通で、非常に明るいです。
- 円筒形ケースのDIPダイオード-プリント回路基板の穴に取り付けるため。
- ピラニアタイプの場合-穴に取り付けるため。
写真では、上から下へのLED：
- 円筒形のDIPパッケージの場合-ボードの穴にはんだ付けするための柔軟なリード線が付いています。
- ピラニアタイプの場合、それらはスーパーフラックスでもあり、穴を通してはんだ付けされます。
- 片面および両面プリント回路基板のコンタクトパッドまたは多層基板の「ウェル」に取り付けるための平面リードを使用する場合。
LEDの特徴
LEDは多くのパラメータで記述されます。それらの中で最も重要なもの：
- 光強度とエネルギー効率-LmとLm/W;
- 0.5または0.7度のレベルでの光フラックスの発散角-通常のものでは120〜140度、インジケーターモデルでは-15〜45度。
- 動作中に消費される電力、W-小-最大0.5、中-0.5-3、大-3以上。
- ダイオードを流れる動作電流、mAまたはA;
- 白色光の色または色合い カラフルな温度、ケルビン度、K-2000〜2500 K-暖かい白、最大6500-9500K-冷たい白。
他にも特徴はありますが、あまり使われていません。たとえば、LEDの電流-電圧特性、I-V特性は、接合部を流れる電流とそれに印加される動作電圧の曲線です。 LED動作モードの電気計算に使用されます。
寸法
LEDの寸法は、そのハウジングの寸法によって決まります。SMDの場合-長さ、幅、厚さ。最初の2つの値は、たとえばSMD2835のように指定に埋め込まれています。ここで、2組の数値は幅2.8mmと長さ3.5mmです。ケースの厚さは、ダイオードの説明またはパスポートから取得する必要があります。
シリンドリカルDIPダイオードの場合、重要な特性はケースの直径とレンズでの高さです。この場合、取り付け前にリード線の長さと曲げに関するメーカーの推奨事項を考慮する必要があります。
波長
波長などのLEDの特性はほとんど使用されません。しばしば輝きの色と呼ばれます。
| 色合い | 波長、nm |
|---|---|
| 赤外線（不可視） | 760-880 |
| 赤 | 620-760 |
| オレンジ | 585-620 |
| 黄色 | 575-585 |
| 黄緑色 | 555-575 |
| 緑 | 510-555 |
| 青い | 480-510 |
| 青い | 450-480 |
| バイオレット | 390-450 |
| UV（不可視） | 10-390 |
ダイオードのグローの波長は、ナノメートル-nmで測定されます。製品のパスポートデータに常に記載されているわけではありません。
指定とカラーマーキング
各メーカーには、LEDの独自のマーキングがあります。たとえば、LED-LED-WW-SMD5050の指定では、そのアルファベット要素と数値要素がデコードされます。
- LED-LED;
- WW-グローカラーウォームホワイト-ウォームホワイト2700-3500K;
- SMD-表面実装パッケージ;
- 5050 -本体の寸法（10分の1ミリメートル）-5.0×5.0。
白色光の色合いの略語のバリエーション：
- DW-デイホワイト-ホワイトデイ（4000-5000 K）;
- W-白、純白（6000-8000 K）;
- CWまたはWC-クールホワイト-コールドホワイト（8000-10 000 K）;
- WSC-ホワイトスーパークール-スーパーコールドホワイト、色温度15,000 K、特徴的な青みがかった色合い。
- NW-ニュートラルホワイト-ニュートラルホワイト-5000K。
LEDと色には他にも指定がありますが、システムはまだ完全に標準化されていないため、メーカーは白色光の色合いに異なる数値\ u200b\u200バンド名を使用しています。
図のグラフィックとアルファベットの画像
LEDのプラスとも呼ばれるアノードは、電気回路上に三角形で示されています。カソード（マイナス）-横方向のダッシュ。
LED電圧表
LEDが動作中にその設計および製造技術によって指定されたすべての特性を提供するためには、計算された電源を提供する必要があります。たとえば、アノードとカソードに電圧を印加します。これは、p-n接合の直流電圧よりわずかに高くなります。過剰な電圧は直列に「クエンチ」する必要があります 付属の抵抗器。この抵抗は電流制限抵抗と呼ばれます。これは、p-n接合を流れる過剰な電流を防ぐのに役立ちます。
LEDには2つの接点リードがあります-アノードとカソード、カソードはアノードよりも短いです。長さが同じ場合、 定義 フィンガーバッテリーで使用できます。光がある場合は、目の前に陽極があります。
テーブル。色付きLEDのp-n接合の順方向電圧。
| グローカラー | 動作電圧、直接、V |
|---|---|
| 白い | 3,5 |
| 赤 | 1,63–2,03 |
| オレンジ | 2,03–2,1 |
| 黄色 | 2,1–2,18 |
| 緑 | 1,9–4,0 |
| 青い | 2,48–3,7 |
| バイオレット | 2,76–4 |
| 赤外線 | 1.9まで |
| UV | 3,1–4,4 |
また読む： LEDが何ボルトかを知る方法
LEDの応用
LEDの範囲は絶えず拡大しています。当初は、電子機器の電源を入れたり操作したりするための回路の光インジケータとして使用されていました。たとえば、送信機の電源を入れたり、電力の増減に切り替えたりします。たとえば、通話信号が表示されたときや注意を引くために、自動アクティブ化を修正できます。点滅または単色のLEDが使用されました-赤、黄、緑、青。
小型の超高輝度DIPLEDを直並列チェーンで接続し、220 Vネットワークから直接給電しました。このような直列のダイオードグループを透明なフレキシブルPVCチューブに入れ、透明なシーラントを充填することで、「柔軟なネオン「-明るい」止血帯。それはプールの側面、小道の縁石に沿って置くことができ、家の屋根や庭の木を飾ることができます。
表面実装用のフレキシブル多層ボードとSMDパッケージの出現により、フレキシブルが作成されました。 LEDストリップ.
当初、これらは装飾的な室内装飾の手段でした。 SMDダイオードの電力とボード上の配置密度の向上により、最初に補助照明に、次に主照明にLEDストリップの使用を開始することが可能になりました。テープのほこりや湿気からの保護の程度が高まると、装飾用の照明に使用され、その後、街路の主な照明に使用されるようになりました。
同時に、ランプの白熱灯（燭台、シャンデリア、テーブルランプ）に代わるLEDランプが開発されていました。レトロフィットランプが登場しました-形状、電球のサイズ、および供給電圧の点で、白熱灯と蛍光灯の完全な類似物です。白熱灯のLEDレトロフィットへの段階的な交換が始まりました。同時に、LNの生産が停止されました-最初は100 W以上、次に75、60など。
特にエミッターまたはPCBスターパッケージでの強力なシングルLEDの開発は、バッテリー内蔵の懐中電灯の出現に貢献しています。 1回の充電サイクル後の輝きの明るさと持続時間は、以前のモデルの数倍でした。
電子的手段によるLEDの優れた制御性-コントローラーと 調光スイッチ -調光器は、国のあらゆる地域の都市や町の街路や広場の光動的照明で強力なスポットライトを使用できるようにしました。
LEDストリップタイプ RGB、RGBW、RGBWW 強力な白色光の流れを得るだけでなく、黄色がかった暖かいものから青みがかった青い冷たいものまで、幅広い範囲でその白い色相を変えることを可能にしました。
新しい光源の可制御性により、「クリーピングライン」、ライトディスプレイ、情報画面など、照明付きの広告で広く使用できます。これらの明るい色と白の光源をファサード広告や屋上で使用します。フラットで3次元の文字や図面、ブランド名、商標画像などです。
そして、これらすべての設計は、従来のランプの対応するものよりもはるかに長く機能し、メンテナンスをほとんど必要とせず、何倍も少ない電力を消費します。 LEDと照明器具の技術的特性は絶えず成長しています。 LEDのコストは下がり、アプリケーションは拡大しています。
