Первоначально опубликовано ZEITFREI Tech 07/05/2023

Светодиоды, или светоизлучающие диоды, повсеместно встречаются в нашей повседневной жизни, от крошечных индикаторных лампочек на наших электронных устройствах до ярких фар на наших автомобилях. Но что заставляет светодиод излучать свет и чем он отличается от других источников света? В этой статье, основанной на информативном видеоуроке, мы углубимся в науку, лежащую в основе светодиодов, принципы их работы и различные области их применения.

Принцип работы светодиодов

Светодиоды и диоды работают по одному и тому же принципу. Они оба состоят из полупроводникового материала, зажатого между электрическими разъемами. Оба излучают фотоны, но только светодиоды излучают фотоны в диапазоне, видимом для человека, то есть, когда фотон имеет длину волны около 400–700 нанометров. Мы воспринимаем разные цвета в зависимости от длины волны фотона в этом диапазоне.

Светодиоды против традиционных ламп накаливания

В отличие от традиционных ламп накаливания, которые выделяют много тепла, светодиоды выделяют очень мало тепла. Лампы накаливания работают, нагревая нить накаливания до тех пор, пока она не начнет светиться, тогда как светодиоды излучают свет, когда на них подается напряжение, заставляя электроны соединяться с дырками и высвобождать фотоны в процессе. Это делает светодиоды намного более энергоэффективными, чем лампы накаливания.

Различные типы светодиодов

Светодиоды бывают разных форм, цветов и размеров для разных применений. Наиболее распространенным типом является светодиод сквозного отверстия диаметром 5 мм, который можно вставить в тестовые платы или припаять к печатным платам. Светодиоды поверхностного монтажа (SMD) меньше и припаиваются непосредственно к печатным платам, что позволяет создавать более компактные конструкции. Мощные светодиоды, которые по сути представляют собой множество светодиодов, плотно упакованных вместе, часто используются для фонарей и прожекторов.

Полярность и цвет светодиода

Светодиоды светятся только тогда, когда анодный вывод подключен к положительному, а катодный — к отрицательному полюсу. Самый длинный вывод светодиода — анод, а одна сторона корпуса светодиода имеет плоский край, указывающий на сторону катода. Цвет света, излучаемого светодиодом, определяется материалом внутри полупроводникового слоя, а не цветом корпуса.

Специальные светодиоды

Существуют также специальные типы светодиодов, такие как мигающие светодиоды, которые автоматически включаются и выключаются с определенной частотой, и двунаправленные светодиоды, которые могут переключаться между двумя цветами. Светодиоды RGB имеют три отдельных светодиода внутри (красный, зеленый и синий) и могут управляться для излучения света любого цвета.

Светодиоды и резисторы

Чтобы предотвратить разрушение светодиода слишком большим током, используется резистор, уменьшающий ток электронов. Резистор отводит энергию из цепи, превращая ее в тепло. Яркость светодиода можно контролировать, изменяя ток, но если ток слишком велик, светодиод выйдет из строя. Вот почему в лампочках и специальных устройствах для питания ленточного освещения используются светодиодные драйверы.

Заключение

Светодиоды — это захватывающая технология, которая произвела революцию в освещении нашего мира. Они энергоэффективны, универсальны и могут быть найдены в широком спектре приложений. Понимание того, как они работают, не только позволяет нам больше ценить эти крошечные устройства, но и открывает возможности для их использования новыми и инновационными способами.