Τι είναι τα LED και πώς λειτουργούν;

Οι λυχνίες LED ή οι διόδους εκπομπής φωτός έχουν αλλάξει τον τρόπο που σκεφτόμαστε τον φωτισμό επειδή εξοικονομούν ενέργεια, διαρκούν περισσότερο και μπορούν να χρησιμοποιηθούν με πολλούς διαφορετικούς τρόπους.Σε αντίθεση με τους παλιομοδίτικους λαμπτήρες που κάνουν το φως με τη θέρμανση ενός καλωδίου, τα LED δημιουργούν φως μετακινώντας ένα ηλεκτρικό ρεύμα μέσω ενός ειδικού υλικού που ονομάζεται ημιαγωγός.Αυτός ο τρόπος για να φτιάξετε το φως χρησιμοποιεί πολύ λιγότερη ενέργεια και δεν ζεσταίνεται.Λόγω αυτών των παροχών, τα LED χρησιμοποιούνται για τα πάντα, από τα μικροσκοπικά φώτα σε gadgets έως τα μεγάλα συστήματα φωτισμού σε κτίρια.Έρχονται σε διάφορους τύπους και χρώματα, κάθε κατάλληλο για διαφορετικές χρήσεις.Η εκμάθηση του τρόπου λειτουργίας LED και γιατί είναι καλύτερα από τα παραδοσιακά φώτα μας βοηθά να δούμε γιατί γίνονται τόσο δημοφιλείς σήμερα.

Κατάλογος

Εικόνα 1: LED ή δίοδοι εκπομπής φωτός

Ορισμός και βασική λειτουργία

Οι λυχνίες LED ή οι δίοδοι εκπομπής φωτός είναι συσκευές που εκπέμπουν φως όταν περνάει ένα ηλεκτρικό ρεύμα.Κάθε LED αποτελείται από δύο υλικά: έναν τύπο Ρ με πολλές τρύπες (θετικούς φορείς φορτίου) και έναν τύπο Ν με πολλά ηλεκτρόνια (αρνητικοί φορείς φορτίου).Όταν εφαρμόζεται μια τάση προς τα εμπρός, ηλεκτρόνια από την περιοχή τύπου Ν κερδίζουν ενέργεια και μετακινούνται προς την περιοχή τύπου Ρ.Στη διασταύρωση P-N, τα ηλεκτρόνια γεμίζουν τις τρύπες, απελευθερώνοντας την ενέργεια ως φως.

Σε αντίθεση με τις παραδοσιακές πηγές φωτός, όπως οι βολβοί πυρακτώσεως που μετατρέπουν την ηλεκτρική ενέργεια σε θερμότητα και στη συνέχεια το φως, οι LED μετατρέπουν την ηλεκτρική ενέργεια απευθείας στο φως.Αυτή η διαδικασία είναι πολύ πιο αποτελεσματική, παράγοντας λιγότερη θερμότητα και χρησιμοποιώντας λιγότερη ενέργεια.Κατά συνέπεια, προτιμώνται οι LEDS για την ενεργειακή τους απόδοση και τη διάρκεια ζωής τους, απαιτώντας λιγότερο συχνές αντικαταστάσεις και προσφέροντας πιο ανθεκτική απόδοση.

Τύποι LED

LED τύπου LAMP (μολύβδου)

Εικόνα 2: LED τύπου LAMP (μολύβδου)

Οι LED τύπου LAMP (μολύβδου) είναι ένας βασικός τύπος δίοδοι εκπομπής φωτός (LED) με μεταλλικά πόδια, που ονομάζονται επίσης οδηγοί, οι οποίοι συνδέουν το LED σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα.Αυτές οι λυχνίες LED καλύπτονται συνήθως από έναν μικρό, χρωματισμένο πλαστικό λαμπτήρα.Αυτός ο λαμπτήρας έχει μερικές λειτουργίες.Διαδίδει το φως πιο ομοιόμορφα, οπότε δεν λάμπει σε μία μόνο κατεύθυνση.Προστατεύει επίσης τα μικροσκοπικά μέρη μέσα στο LED από τη ζημιά και διατηρεί τη σκόνη και την υγρασία.

Τα LED με μόλυβδο έχουν ένα απλό σχέδιο, γεγονός που τους καθιστά πολύ χρήσιμους και εύκολο στη χρήση σε πολλά ηλεκτρονικά έργα.Λόγω αυτού του απλού σχεδιασμού, χρησιμοποιούνται συχνά ως φώτα δείκτη για να δείξουν εάν μια συσκευή είναι ενεργοποιημένη ή απενεργοποιημένη.Μπορείτε επίσης να τα βρείτε σε ψηφιακές οθόνες, όπως αυτές που βρίσκονται σε αριθμομηχανές και ρολόγια, όπου βοηθούν στην εμφάνιση αριθμών και άλλων πληροφοριών.

Για διακοσμητικό φωτισμό, τα μολύβδου LED είναι ένα από τα αγαπημένα επειδή είναι εύκολο να ρυθμιστούν και μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία πολλών διαφορετικών μοτίβων φωτισμού.Τα μεταλλικά πόδια καθιστούν απλό να τα συνδέετε σε πίνακες κυκλωμάτων ή να τα συνδέσετε χρησιμοποιώντας breadboard για δοκιμές.Αυτό τους καθιστά δημοφιλείς τόσο στους χομπίστες όσο και στους επαγγελματίες μηχανικούς.Έρχονται σε πολλά χρώματα και μεγέθη, προσθέτοντας τη χρησιμότητά τους σε δημιουργικές και πρακτικές ρυθμίσεις φωτισμού.

LED τύπου τσιπ (επιφανειακή βάση)

Εικόνα 3: LED τύπου τσιπ (επιφανειακή βάση)

Οι LED τύπου τσιπ (επιφανειακή βάση) είναι μια σύγχρονη βελτίωση της τεχνολογίας LED, η οποία κατασκευάζεται απευθείας σε πίνακες τυπωμένων κυκλωμάτων (PCBs).Είναι πολύ μικρότερα και πιο αποτελεσματικά από τα παραδοσιακά LED τύπου LAMP, καθιστώντας τα ιδανικά για μικρές ηλεκτρονικές συσκευές όπως smartphones, tablet και τηλεοράσεις LED.

Το κύριο πλεονέκτημα των LED τύπου τσιπ είναι το μικρό τους μέγεθος και απόδοση.Επειδή είναι συμπαγείς, μπορούν να τοποθετηθούν κοντά σε PCB.Αυτό επιτρέπει τη δημιουργία σύνθετων ηλεκτρονικών σχεδίων που κάνουν πολλά διαφορετικά πράγματα.Αυτή η στενή τοποθέτηση είναι πολύ χρήσιμη για τις σύγχρονες συσκευές που πρέπει να λειτουργούν καλά μέσα σε ένα μικρό χώρο.Οι LED τύπου τσιπ χρησιμοποιούν επίσης την ενέργεια καλύτερα.Μετατρέπουν περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια σε φως με λιγότερη θερμότητα, γεγονός που τους κάνει να διαρκούν περισσότερο και να χρησιμοποιούν λιγότερη ισχύ.Αυτό είναι ιδιαίτερα χρήσιμο σε συσκευές που λειτουργούν σε μπαταρίες, όπου η εξοικονόμηση ενέργειας είναι πολύ σημαντική.

Η τεχνολογία επιφανειακής βάσης (SMT) που χρησιμοποιείται για LED τύπου τσιπ επιτρέπει στα μηχανήματα να τα τοποθετήσουν γρήγορα και με ακρίβεια σε πίνακες κυκλωμάτων.Αυτό επιταχύνει τη διαδικασία κατασκευής και μειώνει το κόστος παραγωγής.Επίσης, αυτή η μέθοδος εξασφαλίζει ότι τα LEDs τοποθετούνται με συνέπεια και αξιόπιστα, κάτι που είναι σημαντικό για τις συσκευές να λειτουργούν σωστά και να διαρκούν πολύ καιρό.

Και οι δύο τύποι LED λειτουργούν με την ίδια βασική αρχή: παραγωγή φωτός όταν ένα ηλεκτρικό ρεύμα περνά μέσα από ένα ειδικό υλικό μέσα τους.Η επιλογή μεταξύ τύπου LAMP και LED τύπου τσιπ εξαρτάται από τις απαιτήσεις του έργου, όπως το μέγεθος, την αποτελεσματικότητα και την ευκολία ενσωμάτωσης.

Μήκος κύματος και χρώμα

Το χρώμα μιας λυχνίας LED καθορίζεται από τα υλικά που χρησιμοποιούνται για να το κάνουν, τα οποία εκπέμπουν διαφορετικά χρώματα φωτός όταν η ηλεκτρική ενέργεια ρέει μέσα από αυτά.Δύο κύριοι παράγοντες επηρεάζουν το χρώμα ενός LED:

Μήκος κύματος αιχμής (λp)

Εικόνα 4: γράφημα που δείχνει το μέγιστο μήκος κύματος (λp) LED

Το μέγιστο μήκος κύματος (λp) είναι το μήκος κύματος στο οποίο ένα LED εκπέμπει το πιο ελαφρύ.Για παράδειγμα, μια κόκκινη λυχνία LED συνήθως φωτίζεται σε περίπου 630 νανόμετρα.Αυτό σημαίνει ότι το LED παράγει το ισχυρότερο κόκκινο φως σε αυτό το μήκος κύματος. Η γνώση του μέγιστου μήκους κύματος είναι πολύ χρήσιμο για διαφορετικές εφαρμογές.Καθορίζει το χρώμα και τη φωτεινότητα του φωτός LED.Για να βρούμε το μέγιστο μήκος κύματος, μετράμε το φάσμα φωτός του LED και εντοπίζουμε το σημείο όπου το φως είναι το πιο έντονο.Για παράδειγμα, στην τεχνολογία οθόνης, το ακριβές μήκος κύματος κορυφής βοηθά στην παραγωγή των σωστών χρωμάτων.Στα φώτα των φυτών, το μέγιστο μήκος κύματος θα πρέπει να ταιριάζει με τα μήκη κύματος που τα φυτά απορροφούν καλύτερα για να τους βοηθήσουν να αναπτυχθούν καλύτερα.

Το μέγιστο μήκος κύματος επηρεάζει επίσης τον τρόπο με τον οποίο γίνονται LED.Οι μηχανικοί μπορούν να αλλάξουν τα υλικά και το σχεδιασμό του LED για να πάρουν το επιθυμητό μήκος κύματος αιχμής, καθιστώντας το LED να λειτουργεί καλύτερα για συγκεκριμένες χρήσεις.Αυτό περιλαμβάνει την επιλογή των σωστών υλικών ημιαγωγών, επειδή αυτά τα υλικά καθορίζουν την ενέργεια και το μήκος κύματος του εκπεμπόμενου φωτός.

Κυρίαρχο μήκος κύματος (λD)

Εικόνα 5: Ένα γράφημα που δείχνει το κυρίαρχο μήκος κύματος (λD) ενός LED

Το κυρίαρχο μήκος κύματος (λD) είναι μια βασική ιδέα στη μελέτη του χρώματος, ειδικά όταν κατανοούμε τον τρόπο με τον οποίο τα ανθρώπινα μάτια βλέπουν φως από LED και άλλες πηγές φωτός.Το κυρίαρχο μήκος κύματος είναι το χρώμα που βλέπουν οι άνθρωποι πιο καθαρά όταν κοιτάζουν μια πηγή φωτός, ακόμα κι αν το φως αυτό αποτελείται από διάφορα διαφορετικά χρώματα.Αυτή η μέτρηση έχει σημασία επειδή το ανθρώπινο όραμα συνδυάζει αυτά τα πολλαπλά χρώματα σε ένα κύριο χρώμα που αντιλαμβανόμαστε.Όταν ένα LED εκπέμπει φως, συνήθως το κάνει σε μια σειρά από χρώματα.Αυτά τα μεμονωμένα χρώματα αναμειγνύονται μαζί και το κυρίαρχο μήκος κύματος είναι το χρώμα που ξεχωρίζει περισσότερο στο ανθρώπινο μάτι.Η εύρεση αυτού του χρώματος δεν είναι πάντα εύκολη επειδή εξαρτάται από το συγκεκριμένο μίγμα και τη δύναμη των διαφορετικών χρωμάτων.Αυτή η διαδικασία περιλαμβάνει λεπτομερείς υπολογισμούς που εξετάζουν πόσο ευαίσθητα ανθρώπινα μάτια είναι σε διάφορα μέρη του φάσματος φωτός.

Για να βρείτε το κυρίαρχο μήκος κύματος, μια συσκευή που ονομάζεται φασματόμετρο χρησιμοποιείται για να μελετήσει το φως από το LED.Τα δεδομένα που συλλέγονται δείχνουν πόσο ισχυρό είναι το φως σε κάθε χρώμα.Αυτές οι πληροφορίες σχεδιάζονται στη συνέχεια σε ένα διάγραμμα χρωματικότητας, το οποίο είναι ένα γράφημα που αντιπροσωπεύει τα χρώματα που βασίζονται στην ανθρώπινη όραση.Το κυρίαρχο μήκος κύματος βρίσκεται με την απεικόνιση μιας γραμμής από ένα κεντρικό λευκό σημείο στο διάγραμμα μέσω των συντεταγμένων της πηγής φωτός και την επέκταση στην άκρη του διαγράμματος.Το σημείο όπου αυτή η γραμμή συναντά την άκρη είναι το κυρίαρχο μήκος κύματος.

Η γνώση του κυρίαρχου μήκους κύματος είναι πολύ χρήσιμο σε πεδία όπου απαιτείται ακριβές χρώμα, όπως στην τεχνολογία εμφάνισης, στον σχεδιασμό φωτισμού και σε οποιαδήποτε περιοχή όπου απαιτείται ακριβής αντιστοίχιση χρώματος.Με τον έλεγχο του κυρίαρχου μήκους κύματος, οι κατασκευαστές μπορούν να δημιουργήσουν LED που εκπέμπουν συγκεκριμένα χρώματα κατάλληλα για διαφορετικούς σκοπούς, όπως βοηθώντας τα φυτά να αναπτυχθούν καλύτερα με ορισμένα ελαφριά χρώματα ή να παράγουν φωτεινά και ρεαλιστικά χρώματα στις οθόνες.

Δημιουργία λευκού φωτός με LED

Εικόνα 6: Δύο μέθοδοι για τη δημιουργία λευκού φωτός με LED

Η δημιουργία λευκού φωτός με LED περιλαμβάνει δύο κύριες μεθόδους, το καθένα με τα δικά του πλεονεκτήματα και χρήσεις.

Μία μέθοδος περιλαμβάνει τον συνδυασμό LED κόκκινων, πράσινων και μπλε (RGB).Προσαρμόζοντας προσεκτικά την ένταση αυτών των τριών βασικών χρωμάτων, μπορούν να αναμειχθούν για να δημιουργήσουν λευκό φως.Αυτή η τεχνική χρησιμοποιείται συνήθως σε συσκευές που χρειάζονται ακριβή έλεγχο χρώματος και ακριβή αναπαράσταση χρώματος, όπως οθόνες LED πλήρους χρώματος και διακοσμητικός φωτισμός.Παρόλο που αυτή η μέθοδος προσφέρει εξαιρετικό έλεγχο στην έξοδο χρώματος, είναι πιο περίπλοκη και δαπανηρή σε σύγκριση με το μπλε LED με την προσέγγιση κίτρινου φωσφόρου.Απαιτεί προηγμένα κυκλώματα ελέγχου και βαθμονόμηση για να εξασφαλιστεί ότι τα χρώματα αναμειγνύονται σωστά για να παράγουν λευκό φως.

Η άλλη μέθοδος χρησιμοποιεί ένα μπλε LED σε συνδυασμό με μια κίτρινη επίστρωση φωσφόρου.Όταν η μπλε LED είναι ενεργοποιημένη, διεγείρει τον κίτρινο φωσφόρο, καθιστώντας το να εκπέμπει κίτρινο φως.Ο συνδυασμός του υπόλοιπου μπλε φως και του εκπεμπόμενου κίτρινου φωτός παράγει λευκό φως.Αυτή η μέθοδος είναι δημοφιλής επειδή είναι απλή και οικονομικά αποδοτική, καθιστώντας την κατάλληλη για ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών φωτισμού.Ωστόσο, μπορεί μερικές φορές να οδηγήσει σε ένα λευκό φως με μια ελαφριά μπλε ή δροσερή απόχρωση, η οποία μπορεί να μην είναι ιδανική για κάθε κατάσταση.

Κάθε μέθοδος επιλέγεται με βάση την επιθυμητή ισορροπία μεταξύ κόστους, πολυπλοκότητας και ποιότητας χρώματος.Η μέθοδος LED RGB επιλέγεται για εφαρμογές που απαιτούν ακριβή συντονισμό χρώματος και έξοδο φωτός υψηλής ποιότητας, ενώ η μπλε LED με μέθοδο κίτρινου φωσφόρου προτιμάται συχνά για την απλότητα και την οικονομική προσιτότητα.

Η απόδοση φωτισμού LED

Οι LED χρησιμοποιούν πολύ λιγότερη ενέργεια από τους παραδοσιακούς βολβούς πυρακτώσεως, εξοικονομώντας έως και 90% ενέργειας.Παράγουν φως περνώντας ένα ηλεκτρικό ρεύμα μέσω ενός μικρού τσιπ, φωτίζοντας μικροσκοπικές πηγές φωτός που ονομάζονται LED.Σε αντίθεση με τους βολβούς πυρακτώσεως, οι οποίοι παράγουν φως με τη θέρμανση ενός νήματος μέχρι να λάμψουν, τα LED δημιουργούν φως με πολύ λιγότερη ενέργεια.

Οι λυχνίες LED έχουν μέρη που ονομάζονται ψύκτες που βοηθούν στην αντιμετώπιση της θερμότητας που κάνουν.Αυτές οι ψύκτες θερμότητας παίρνουν και απλώνουν τη θερμότητα για να κρατήσουν τα LED που λειτουργούν καλά.Η καλή διαχείριση της θερμότητας κάνει τα LED να διαρκούν περισσότερο και τους κρατούν φωτεινά.Εάν η θερμότητα δεν χειρίζεται καλά, τα LED μπορούν να φθαρούν ταχύτερα και να γίνουν dimmer.Πόσο διαρκούν οι LED και πόσο καλά λειτουργούν εξαρτώνται από το πόσο καλά είναι και πόσο καλά λειτουργούν οι ψύκτες τους.

Διάρκεια ζωής και υποβάθμιση

Η διάρκεια ζωής και η κατάρρευση είναι τα κύρια σημεία στην κατανόηση της απόδοσης LED (διόδου εκπομπής φωτός).Σε αντίθεση με τους κανονικούς βολβούς, οι οποίοι συνήθως καίγονται ξαφνικά, οι λυχνίες LED σιγά -σιγά γίνονται dimmer με την πάροδο του χρόνου.Αυτή η αργή διαδικασία μειωμένης απόσβεσης ονομάζεται απόσβεση του αυλού.

Η απόσβεση του αυλού συμβαίνει επειδή τα υλικά μέσα στο LED φθείρονται, προκαλώντας το να παράγει λιγότερο φως.Συνήθως μετράμε τη ζωή ενός LED από το σημείο στο οποίο η φωτεινότητα του έχει μειωθεί στο 70% του αρχικού της επιπέδου.Για παράδειγμα, εάν μια λυχνία LED ξεκινά από 1000 lumens, η ωφέλιμη ζωή του εξετάζεται όταν η φωτεινότητα της πέφτει σε 700 lumens.

Αρκετά πράγματα μπορούν να προκαλέσουν απόσβεση αυλού σε LED, όπως η θερμοκρασία, η ηλεκτρική τάση και η ποιότητα των υλικών που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή τους.Οι υψηλές θερμοκρασίες μπορούν να επιταχύνουν τη φθορά των μερών LED, καθιστώντας τα πιο γρήγορα.Ομοίως, η ηλεκτρική τάση, όπως η υπερβολική ρεύμα ή η τάση, μπορεί να συντομεύσει τη ζωή ενός LED προκαλώντας επιπλέον βλάβη στα εσωτερικά της μέρη.

Η ποιότητα των υλικών που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή LED επηρεάζει επίσης σημαντικά πόσο καιρό διαρκούν.Τα LED που κατασκευάζονται με καλύτερα υλικά και μεθόδους κατασκευής τείνουν να διαρκούν περισσότερο και να μειώσουν πιο αργά.Από την άλλη πλευρά, τα LED χαμηλότερης ποιότητας μπορεί να μειωθούν πιο γρήγορα και να έχουν μικρότερη ωφέλιμη ζωή.

Η απόσβεση του αυλού συμβαίνει όταν τα LED χάνουν φωτεινότητα με την πάροδο του χρόνου.Αυτό μπορεί να προκληθεί από αρκετούς κύριους παράγοντες:

• Η υπερβολική θερμότητα μπορεί να βλάψει τα εσωτερικά μέρη της LED.Οι ψύκτες θερμότητας βοηθούν στη διαχείριση αυτής της θερμότητας, αλλά αν δεν λειτουργούν καλά, τα μέρη LED μπορούν να βλάψουν.

• Τα υψηλά ηλεκτρικά ρεύματα και οι τάσεις μπορούν να φθαρούν τα εξαρτήματα μέσα στο LED.Αυτή η φθορά μπορεί να κάνει το LED λιγότερο φωτεινό.

• Τα υλικά που χρησιμοποιούνται σε LED, ειδικά λευκά, μπορούν να υποβαθμιστούν με την πάροδο του χρόνου.Αυτή η υλική κατανομή οδηγεί επίσης σε απώλεια φωτεινότητας.

• Οι περιβαλλοντικές συνθήκες όπως η υγρασία και η σκόνη μπορούν να επηρεάσουν τα LED.Η υγρασία μπορεί να προκαλέσει σκουριά ή βραχυκύκλωμα και η σκόνη μπορεί να εμποδίσει το φως ή να παρεμβαίνει στη λειτουργία της LED.

Εφαρμογές LED

Οι λυχνίες LED, ή οι δίοδοι εκπομπής φωτός, έχουν αλλάξει πολύ τη βιομηχανία φωτισμού επειδή είναι ευπροσάρμοστες και αποτελεσματικές.Μπορούν να χρησιμοποιηθούν με πολλούς τρόπους, από τους κανονικούς λαμπτήρες έως τα ενσωματωμένα φωτιστικά.Ένα από τα κύρια οφέλη των LED είναι το μικρό τους μέγεθος, το οποίο επιτρέπει δημιουργικά και καινοτόμα σχέδια φωτισμού.Αυτό καθιστά τα LED τέλεια τόσο για την αντικατάσταση των παραδοσιακών λαμπτήρων όσο και για την ενσωμάτωση σε προσαρμοσμένα φωτιστικά, παρέχοντας μακροχρόνια και εξοικονομώντας λύσεις φωτισμού ενέργειας.

Σε υβριδικά διαλύματα φωτισμού, τα LED συνδυάζονται με παραδοσιακά σχέδια φωτισμού.Αυτά τα συστήματα έχουν συχνά αντικαταστάσιμα μέρη LED μέσα σε ειδικά σχεδιασμένα φωτιστικά, καθιστώντας εύκολο να τα διατηρηθούν και να τα αναβαθμίσουν.Αυτός ο συνδυασμός παίρνει τα καλύτερα μέρη τόσο των παλαιών όσο και των νέων τεχνολογιών φωτισμού, βελτιώνοντας τη συνολική εμπειρία των χρηστών.

Τα LED μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε πολλά διαφορετικά μέρη, από σπίτια έως βιομηχανικά περιβάλλοντα.Η ενεργειακή τους απόδοση είναι ένα μεγάλο πλεονέκτημα επειδή τα LEDs χρησιμοποιούν λιγότερη ισχύ σε σύγκριση με τα παραδοσιακά φώτα.Αυτό σημαίνει χαμηλότερους λογαριασμούς ενέργειας και μικρότερο αντίκτυπο στο περιβάλλον.Επίσης, τα LED διαρκούν περισσότερο, επομένως δεν χρειάζεται να αντικατασταθούν ως συχνά, εξοικονομώντας χρόνο και χρήμα.

Θερμική διαχείριση σε LED

Εικόνα 7: Θερμική διαχείριση σε LED

Η σωστή διαχείριση της θερμότητας είναι πολύ χρήσιμη για το πόσο καλά λειτουργούν τα LED και πόσο διαρκούν.Όταν χρησιμοποιούνται LED, παράγουν θερμότητα.Εάν αυτή η θερμότητα δεν διαχειρίζεται καλά, μπορεί γρήγορα να βλάψει τα LED, καθιστώντας τα λιγότερο αποτελεσματικά και μειώνοντας τη ζωή τους.

Ένα σημαντικό μέρος της διαχείρισης της θερμότητας LED είναι ο ψύκτης.Οι ψύκτες βοηθούν με το να απορροφούν και να εξαπλώνουν τη θερμότητα μακριά από τη σύνδεση του LED τσιπ με την πλακέτα κυκλώματος, καθιστώντας το πιο δροσερό.Πόσο καλά λειτουργεί ένας ψύκτης εξαρτάται πολύ από το τι είναι κατασκευασμένο από το σχεδιασμό του.

Τα υλικά όπως το αλουμίνιο και ο χαλκός χρησιμοποιούνται συχνά για ψύκτους θερμότητας επειδή μπορούν να μετακινήσουν τη θερμότητα μακριά αποτελεσματικά.Επίσης, ο σχεδιασμός των ψεριών θερμότητας συνήθως περιλαμβάνει χαρακτηριστικά όπως τα πτερύγια, τα οποία αυξάνουν την επιφάνεια που μπορεί να απελευθερώσει θερμότητα.Αυτή η μεγαλύτερη επιφάνεια βοηθά τη ψύκτρα θερμότητας να εξαπλωθεί η θερμότητα από τη λυχνία LED, διατηρώντας το LED πιο δροσερό και φροντίζοντας να λειτουργεί καλά για μεγάλο χρονικό διάστημα.

Διαφορές μεταξύ LED και παραδοσιακού φωτισμού

Οι LED προσφέρουν διάφορα πλεονεκτήματα έναντι του φωτισμού του παραδοσιακού πυρακτώματος και του φωτισμού CFL (συμπαγής φθορίζουσα λάμπα), ιδιαίτερα στην κατεύθυνση του φωτός και στο εύρος χρωμάτων:

• Κατευθυντικός φωτισμός: Τα LED εκπέμπουν φως σε μια συγκεκριμένη κατεύθυνση, ιδανικό για στοχευμένες ανάγκες φωτισμού, όπως λαμπτήρες ανάγνωσης ή προβολείς.Αντίθετα, οι λαμπτήρες πυρακτώσεως και CFL εκπέμπουν φως και θερμότητα προς όλες τις κατευθύνσεις, συχνά απαιτώντας ανακλαστήρες ή αποχρώσεις για να εστιάσουν το φως, με αποτέλεσμα την απώλεια ενέργειας.

• Επιλογές χρωμάτων: Οι LED παρέχουν ένα ευρύ φάσμα χρωμάτων, όπως κεχριμπάρι, κόκκινα, πράσινα και μπλε.Το λευκό φως μπορεί να δημιουργηθεί με ανάμειξη διαφορετικών χρωματιστών LED (π.χ. κόκκινο, πράσινο και μπλε) ή χρησιμοποιώντας επικαλυμμένα με φωσφόρα LED που εκπέμπουν λευκό φως όταν το μπλε ή το υπεριώδες φως διέρχεται από τον φωσφόρο.Αυτό το ευρύ φάσμα χρωμάτων επιτρέπει στα LED να καλύπτουν διάφορες ανάγκες φωτισμού, από ζεστό, άνετο φωτισμό έως φωτεινό φωτισμό που μοιάζει με το φως της ημέρας.

Πώς λειτουργούν τα LED;

Εικόνα 8: Δομή LED

Οι λυχνίες LED (δίοδοι εκπομπής φωτός) λειτουργούν σαν δίοδοι και εκπέμπουν το φως όταν είναι προκατειλημμένες προς τα εμπρός.Σε αυτή τη ρύθμιση, η αρνητική πλευρά (κάθοδος) συνδέεται με τον αρνητικό ακροδέκτη μιας πηγής ενέργειας και η θετική πλευρά (άνοδος) συνδέεται με τον θετικό τερματικό.Αυτή η ρύθμιση επιτρέπει στα ηλεκτρόνια από την ενεργειακή αύξηση της περιοχής Ν και να μετακινούνται προς την Περιφέρεια Ρ.Όταν αυτά τα ηλεκτρόνια διασχίζουν τη διασταύρωση και συναντούν τρύπες στην περιοχή p, απελευθερώνουν την ενέργεια ως φως.

Το χρώμα του φωτός που εκπέμπει ένα LED εξαρτάται από τα υλικά ημιαγωγών που χρησιμοποιούνται.Για παράδειγμα, το αρσενίδιο του γαλλίου παράγει υπέρυθρο φως, ενώ το φωσφίδιο του γαλλίου μπορεί να παράγει πράσινο ή κόκκινο φως.Αυτές οι διαφορές στο χρώμα προέρχονται από τα διάφορα ενεργειακά επίπεδα των υλικών, τα οποία αποφασίζουν το μήκος κύματος του φωτός που δίνεται.

Μια λυχνία LED είναι χτισμένη με ένα πλαίσιο μολύβδου, που συχνά ονομάζεται άκμονα, που συνδέεται με τον τερματικό κάθοδο.Αυτό το πλαίσιο συγκρατεί το υλικό ημιαγωγού.Η περιοχή Ρ του ημιαγωγού τοποθετείται κοντά στην επιφάνεια για να βεβαιωθείτε ότι περισσότερο φως βγαίνει από το LED αντί να παγιδευτεί μέσα.Αυτός ο σχεδιασμός βοηθά στην αύξηση της φωτεινότητας και της αποτελεσματικότητας του LED.

Σύναψη

Τα LED έχουν πολλά πλεονεκτήματα έναντι των παραδοσιακών φώτων.Χρησιμοποιούν λιγότερη ενέργεια, διαρκούν περισσότερο και παρέχουν καλύτερη ποιότητα φωτός.Οι LED λειτουργούν με τη μετακίνηση ηλεκτρόνων μέσω ενός ημιαγωγού, μετατρέποντας απευθείας την ηλεκτρική ενέργεια σε φως με πολύ μικρή θερμότητα.Μπορούν να παράγουν διαφορετικά χρώματα με βάση τα χρησιμοποιούμενα υλικά και τα διαφορετικά σχέδια LED τύπου LAMP και LED τύπου τσιπ καθιστούν ακόμα πιο χρήσιμα.Καθώς βελτιώνεται η τεχνολογία, τα LEDs συνεχίζουν να βελτιώνονται, προσφέροντας περισσότερα οφέλη και χρησιμοποιούνται με περισσότερους τρόπους.Με την κατανόηση του τρόπου λειτουργίας LED και των οφέλη τους, είναι σαφές γιατί γίνονται η προτιμώμενη επιλογή για φωτισμό στα σπίτια, τα γραφεία μας και πέραν αυτού.

Συχνές ερωτήσεις [FAQ]

1. Πώς λειτουργεί η οθόνη LED;

Μια οθόνη LED λειτουργεί χρησιμοποιώντας πολλά μικρά φώτα που ονομάζονται δίοδοι εκπομπής φωτός (LED).Αυτά τα μικροσκοπικά φώτα λάμπουν σε διαφορετικά χρώματα για να δημιουργήσουν εικόνες και κείμενο.Τα ηλεκτρονικά κυκλώματα ελέγχουν αυτά τα φώτα, τα ενεργοποιώντας και απενεργοποιούν γρήγορα για να δείξουν τις επιθυμητές εικόνες και μοτίβα.

2. Ποια είναι τα δύο κύρια πράγματα LED χρησιμοποιούνται;

Οι LED χρησιμοποιούνται κυρίως για φωτισμό και οθόνες.Για φωτισμό, προσφέρουν φωτεινό και εξοικονόμηση ενέργειας για σπίτια, δρόμους και οχήματα.Για τις οθόνες, χρησιμοποιούνται σε οθόνες για τηλεοράσεις, υπολογιστές και διαφημιστικές πινακίδες.

3. Ποια είναι η αρχή του LED και της δουλειάς του;

Η αρχή ενός LED βασίζεται σε μια διαδικασία που ονομάζεται ηλεκτροφωταύγεια.Όταν ένα ηλεκτρικό ρεύμα ρέει μέσα από το υλικό του LED, εκπέμπει φως.Αυτό συμβαίνει επειδή η ηλεκτρική ενέργεια αναγκάζει τα ηλεκτρόνια να συνδυάζονται με άλλα σωματίδια, απελευθερώνοντας ενέργεια ως φως.

4. Γιατί τα LED είναι σημαντικά;

Οι LEDs έχουν σημασία επειδή εξοικονομούν ενέργεια, διαρκούν πολύ καιρό και είναι καλές για το περιβάλλον.Χρησιμοποιούν λιγότερη ηλεκτρική ενέργεια από τα παραδοσιακά φώτα και έχουν πολύ μεγαλύτερη διάρκεια ζωής, οπότε δεν χρειάζεται να αντικατασταθούν τόσο συχνά.

5. Ποια είναι τα πλεονεκτήματα των LED;

Τα πλεονεκτήματα των LED περιλαμβάνουν τη χρήση λιγότερης ενέργειας, την μεγαλύτερη διάρκεια ζωής, την πιο ανθεκτική, την μικρότερη θέση και την ενεργοποίηση και την ταχύτερη.Παράγουν επίσης λιγότερη θερμότητα και έρχονται σε πολλά χρώματα, καθιστώντας τα χρήσιμα για διαφορετικούς σκοπούς.