Светодиоды: универсальные и надежные источники света

Светодиоды (LEDs — light emitting diodes), ранее применявшиеся лишь в качестве простейших индикаторов состояния, сейчас играют существенную роль во многих областях, включая освещение, индикацию на приборных панелях, декоративную подсветку, светящиеся вывески и аварийную сигнализацию. Рост популярности светодиодов связан с новыми технологиями производства и сборки, наличием все большего разнообразия цветов, наряду с осознанием преимуществ светодиодов, к которым относится большой срок службы, яркие не блекнущие на солнце цвета и низкое энергопотребление.

Обычный светодиод состоит из полупроводникового диодного кристалла, закрепленного на отражательной рамке с внешними выводами, которая в свою очередь заключена в сплошную эпоксидную линзу. Светодиод излучает свет при изменении уровней энергии в полупроводниковом диоде. Разность энергии приводит к излучению света. В каждом случае длина волны зависит от разности уровней энергии, а также от типа полупроводникового материала, из которого сделан кристалл.

При установке разных диодов в одно основание получается многоцветный светодиод (например, красный, зеленый и синий кристаллы для RGB-светоди-ода). Угол расходимости пучка света (большой или малый) зависит от сборки светодиода, а именно от формы отражателя, размера кристалла, формы эпоксидной линзы, расстояния от кристалла до внешней поверхности линзы.

Существуют светодиоды видимого, инфракрасного и ближнего ультрафиолетового диапазона длин волн. Инфракрасные светодиоды имеют длины волн от 830 до 940 нм. К видимым цветам относятся красный, желтый, оранжевый, янтарный, зеленый, сине-зеленый, голубой и белый, находящиеся в спектральном диапазоне от 400 до 700 нм. Цвет излучения светодиода определяется исключительно типом полупроводника, из которого сделан диод, и не зависит от окраски эпоксидной линзы.

Светодиоды для разных приложений отличаются размером, формой и длиной волны излучения

Технологические достижения последних нескольких лет существенно расширили область применения светодиодов. Некогда излучение лишь красных светодиодов было заметно при дневном освещении. Развитие технологии привело к увеличению светового выхода более чем в 20 раз по сравнению с предыдущими поколениями, а также к производству видимых при дневном освещении светодиодов практически любых цветов. В отличие от ламп накаливания, излучающих в широком спектральном диапазоне во всех направлениях, светодиоды создают фокусированный пучок с определенной длиной волны (цветом) в заданном направлении с различными углами расходимости, что достаточно для многих задач. Однако после появления сверхярких диодов и светодиодных массивов (см. фото), светодиоды достигли эффекта нити накаливания. Теперь может быть получен даже белый свет, что долгое время оставалось невозможным.

Несколько диодов могут заменить лампу накаливания

Светодиоды являются эффективными источниками света, излучающими почти 100% поглощеной энергии в виде света. Они производятся в разнооблич-ных стандартных корпусах различных размеров: от 3 мм (T1) до 25-миллиметровых ламп G30 и более крупных. Линзы бывают прозрачные или окрашенные, рассеивающие или собирающие в зависимости от задачи. Прозрачные линзы дают больший световой выход, а светодиоды с собирающими линзами часто используются для подсветки. В целом светодиоды надежны, долговечны, могут использоваться при дневном освещении и имеют многолетний срок службы.

Схема светодиода

Джордон Папаниер (Jordon Papanier),
компания LEDtronics Inc, Калифорния
www.ledtronics.com
jpapanier@ledtronics.com