LED diody
(20 577)Princip fungování LED diody
Diody jsou polovodičové prvky, jejichž konstrukce je založena na použití p-n přechodu. Tento se vyznačuje prakticky nulovým odporem při polarizaci ve směru vedení, pod podmínkou překročení malé hodnoty napětí nazývaného difúzním napětím. V případě polarizace p-n přechodu v závěrném směru, klade téměř nekonečně velký odpor, a malá hodnota proudu, která je schopna projít závěrně polarizovaným přechodem, se nazývá zpětný proud nebo unášecí proud. Popsaná vlastnost p-n přechodu se označuje jako asymetrické vedení proudu. Jedním z nejběžnějších typů těchto prvků jsou elektroluminiscenční diody, známé také jako LED diody (angl. Light-Emiting Diode).
Charakteristika LED diod
LED dioda (Light-emitting diode) jako vyzařující světlo polovodičový optoelektronický prvek je široce používán v elektronice. Tento prvek obsahuje ve své struktuře „p-n“ přechod, tedy přechod dvou nevlastních polovodičů s různými typy vodivosti (p-katoda, n-anoda). LED dioda po přivedení proudu vyzařuje v důsledku jevu elektroluminiscence světlo v viditelném, infračerveném (IR) nebo ultrafialovém (UV) spektru. Tento jev je založen na rekombinaci elektronů s elektronovými dírami, což vede k uvolňování energie ve formě fotonů (elektroluminiscence). Barva světla závisí na materiálu použitém k výrobě polovodiče. Může to mimo jiné být arsenid gallia, fosfid gallia nebo fosfoarzenid gallia. Dioda tohoto typu se vyznačuje vysokou účinností, dlouhou životností a vysokou hodnotou jasu. Mnohé z nich se také vyznačují nízkou spotřebou energie, i když například COB diody (Chip on Board) jsou v tomto ohledu výjimkou. Mezi mnohými aplikacemi můžeme vyjmenovat signalizaci např. přítomnosti napájení nebo provozu zařízení, speciální osvětlení pro obchody nebo pouliční osvětlení a mnoho dalších. Při výběru byste se měli řídit hlavními parametry diod – světelnou účinností, výkonem či maximálním proudem. Klíčový je jmenovitý proud. Za zvážení také stojí barva diody či způsob montáže.
Použití LED diod LED diody jsou stále častějším zdrojem světla, které se používá mimo jiné pro signalizaci, např. v podobě kontrolních lampiček, jako jednotlivé pixely v různých typech displejů, ale také jako světelné zdroje, které nahrazují tradiční žárovky či halogeny, a dokonce i standardní osvětlení v automobilovém průmyslu, včetně takzvaných xenonů. To je způsobeno především jejich vysokou odolností a nízkou spotřebou energie, ale také vysokou účinností, nízkým napájecím napětím, nízkými energetickými ztrátami a malými rozměry s vysokou hodnotou jasu.
Konstrukce LED diody
Elektroluminiscenční diody, jak už název napovídá, fungují na základě jevu luminiscence. Na rozdíl od běžných žárovek, v nichž svícení způsobuje zahřáté na vysokou teplotu žhavící vlákno, je v LED diodách energie elektrického proudu přímo přeměněna na světlo a v zásadě na energii v podobě kvanta elektromagnetického záření. LED diody mohou kromě viditelného světla různých barev vyzařovat i infračervené nebo ultrafialové záření. Konkrétní diody vyzařují elektromagnetické záření v úzkém rozsahu vlnových délek, což znamená, že svítí jednou definovanou barvou. Barva svícení diody závisí na typu polovodiče a konkrétně na polovodičovém materiálu, který byl použit k sestavení jejího přechodu.
Bílé světlo je součtem všech barev viditelných lidským okem, sloučených dohromady, takže sestavení diody, která svítí světlem takové barvy, vyžaduje použití speciálních řešení. Jedním z nich je umístit do jednoho pouzdra tři LED diody, červené, zelené a modré barvy, což při správně zvolené intenzitě svícení každé z nich umožňuje získat bílou barvu. Nevýhodou tohoto řešení je vysoká cena, naproti tomu výhodou je, že tento typ diod má vysokou světelnou účinnost. Další řešení používá diody vyzařující ultrafialové světlo a luminofor, který po vybuzení tímto typem světla svítí bíle. Toto řešení je levnější, ale diody používající popsaný jev mají nižší účinnost. Problémem je v tomto případě také úplné odstranění škodlivého pro zdraví UV záření. Poslední metodou je použití modré diody a žlutého luminoforu. Luminofor je stimulován LED zářením a vyzařuje světlo jiné vlnové délky (žluté světlo). Poměr záření pocházejícího z LED a luminoforu určuje člověkem vnímanou barvu světla. Tímto způsobem můžete získat teplé nebo studené světlo, což závisí na použití určitého typu luminoforu.
Výběr LED diody
Diody lze nalézt v mnoha různých pouzdrech a jsou k dispozici jak pro povrchovou montáž (SMD), tak pro osazování plošných spojů (THT). První z těchto metod je široce používána především v malé elektronice, ale ne výhradně. Příkladem zde mohou být kontrolní diody, namontované na vývojových deskách mikrokontrolérů, notifikační diody v chytrých telefonech a kontrolky v různých domácích spotřebičích a dokonce i v průmyslových zařízeních.
Připojení LED diod, napětí v propustném směru a napájení
Při připojování LED diody v systému je třeba věnovat pozornost několika aspektům. Jedním z nejdůležitějších je omezit proud, který bude proudit diodou, což je klíčové, aby nedošlo k jejímu přehřátí a spálení. To lze provést se sériově připojeným rezistorem, jehož hodnota odporu by měla být zvolena v závislosti na napájecím napětí a intenzitě proudu, která má diodou protékat. To lze vypočítat pomocí Ohmova zákona, který říká, že intenzita proudu protékajícího vodičem je úměrná napětí mezi jeho konci a nepřímo úměrná odporu tohoto vodiče. Když to zapíšeme v podobě matematického vzorce, dostaneme R = U/I, napájecí napětí snížené o pokles napětí na diodě, udávané ve voltech [V ]a I \ – zvolenou intenzitou proudu udávanou v ampérech [A ]. R je požadovanou hodnotou odporu rezistoru udávanou v ohmech [Ω ]. Čím je hodnota intenzity proudu protékajícího diodou vyšší, tím intenzivněji bude dioda svítit. Tato závislost je ve velkém proudovém rozsahu lineární, ale je třeba mít na paměti hodnotu jmenovitého proudu diody, která by neměla být překročena. To může způsobit její trvalé poškození v důsledku vytvoření na ní přílišného množství tepla. Pokud má uživatel v úmyslu použít větší počet diod připojených sériově, stojí za to se seznámit s problematikou napájení těchto systémů pomocí zdroje proudu s konstantní hodnotou intenzity proudu, např. v podobě vhodného napájecího zdroje. To umožňuje proudu protékat se stejnou hodnotou intenzity proudu přes všechny diody, která se nezmění ani v případě zkratu na vývodech jedné nebo několika z nich. Toto řešení se používá mimo jiné ve stále více oblíbenějších LED páskách používaných jako osvětlení nebo interiérová dekorace.
Výkon LED diody
V závislosti na použití a očekáváních, je často třeba také zvolit výkon diody, jehož jednotka je udávána ve wattech [W] a její jas, který je udávána v lumenech [lm] nebo kandelách [cd]. Diody používané např. jako kontrolky nebudou potřebovat vysoký světelný výkon a jas, avšak ty nejsilnější diody pro osvětlovací aplikace, např. ve svítilnách nebo pro osvětlení místností, budou muset mít tyto parametry mnohem vyšší.
Elektroluminiscenční LED diody
Při výběru elektroluminiscenční diody samozřejmě stojí za to věnovat pozornost také jejímu pouzdru, rozměrům nebo úhlu svícení, který může být velmi úzký, např. 10°, ale také velmi široký, dosahující až 175°. Někdy může být důležitá i barva čočky diody. V tomto případě je nejlepší věnovat pozornost vyzařované vlnové délce.
LED diody v nabídce TME
Velkoobchod s elektronikou TME má v nabídce LED diody v široké škále typů a parametrů. Ve filtrech vyhledávače si můžete vybrat typ diody, barvu svícení, provozní napětí nebo maximální napájecí proud (od 1 mA až do 6000 mA). TME nabízí jednotlivé prvky i hotové světelné zdroje v podobě pásek, lišt a modulů. Při výběru nezapomeňte zkontrolovat variantu montáže – THT nebo SMD.
Sklad:
