Світлодіод - напівпровідниковий прилад, що випромінює світло певного кольору. Він кардинально відрізняється від традиційних джерел світла, таких як лампи розжарювання, люмінесцентні лампи і розрядні лампи високого тиску. Як же він влаштований?
Фото: Verbatim
У светодиоде немає газу і нитки напруження, він не має тендітної скляної колби і потенційно ненадійних рухомих деталей. Випромінювання світла здійснюється за рахунок рекомбінації електронів і дірок під дією струму в ході електронно-діркового переходу в напівпровіднику, в результаті цього процесу виділяється енергія фотонів з строго певною довжиною хвилі. Що це таке?
Спрощено це можна уявити собі напівпровідник як дві половинки речовини, розділені тонким прошарком діелектрика. В одній половинці є надлишок негативно заряджених частинок (електронів). В іншій - надлишок позитивно заряджених частинок (дірок). Під впливом струму частинки отримують можливість прорватися крізь шар діелектрика. Зустріч позитивно і негативно зарядженої частинки супроводжується виділенням енергії у вигляді фотонів з строго певною довжиною хвилі. Це можуть бути як фотони з довжиною хвилі видимого світла (червоні, зелені, сині), так і фотони в невидимій частині спектра, наприклад, ультрафіолетові або інфрачервоні.
Спочатку (в шістдесяті роки) з'явилися світлодіоди з червоним світінням, потім з зеленим, проте лише в 1993 році були створені сині світлодіоди високої яскравості. З цього моменту починається розробка освітлювальних пристроїв на базі світлодіодів, які можуть давати будь-який колір освітлення, включаючи білий.
Фото: Philips
Всі освітлювальні світлодіоди мають однакову базову конструкцію. Вони включають в себе напівпровідниковий чіп (або кристал), підкладку, на яку він встановлюється, контакти для електричного підключення, з'єднувальні провідники для під'єднання контактів до кристалу, тепловідвід, лінзу і корпус.
Фото: Philips
Чому так важливі були саме сині світлодіоди? Справа в тому, що саме з їх допомогою можна отримати кольору інших відтінків. Для цього кристал світлодіода покривається люмінофором, що світиться світлом певного тону. Люмінофорні технології отримання білого світла припускають використання одного світлодіода короткохвильового випромінювання, наприклад, синього або ультрафіолетового, в комбінації з жовтим люмінофорним покриттям. Фотони, які генеруються світлодіодом, або проходять через шар люмінофора без зміни, або перетворюються в ньому на фотони жовтого світла. Комбінація фотонів синього і жовтого кольору створює білий світ.
Метод змішання світла від трьох світлодіодів різного відтінку (червоного, зеленого і блакитного) називається метод RGB. Він дає можливість створювати білий світ точного відтінку, який має здатність підкреслювати освітлювані кольору. Однак для створення білого кольору RGB потрібно порівняно складне обладнання, так як в одному джерелі необхідно використовувати відразу три світлодіода. При цьому отримується світло неприродно передає пастельні тони, що є основним наслідком низького індексу передачі кольору білого світла, отриманого методом RGB, тому в лампах такий метод не використовується (але використовується в світлових панелях або в світлових стрічках).
Фото: Philips
До основних компонентів світлодіодного світлового приладу відносяться:
- Власне самі світлодіоди і електроніка, що забезпечує їх роботу.
- Джерело живлення з мікропроцесорним управлінням, перетворювачі напруги і схеми управління.
- Пристрої для відводу тепла (вентиляційні отвори і радіатори).
- Лінзи та засоби націлювання для направлення, змішування і розсіювання світла.
Редакція дякує компанії Philips за допомогу при підготовці статті
