A LED Felépítése
Egy kis történelem:
Az első LED-et egy orosz tudós készítette - O.V. Losev - 1927-ben. Később, 1955-ben Nick Holonyak fejlesztette ki az első látható tartományban is működö LED-et. Ennek alapja a GaAs (gallium-arsenid) kristály volt, mely hatásfokában is alkalmassá tette széleskörű felhasználásra. (Optikai távközlés, optikai szálakban történő adatátvitel)
A mai LED-ek ugynevezett heterostruktúrával képesek különböző tulajdonságú rétegekből PN átmenetet létrehozni.
A felépítésnél elsőként, az aránytalanul hosszú lábak tűnhetnek fel, melynek egyike hosszabb. Ez a katód (-), míg a rövidebb láb az anód (+). Az epoxy lencse közelében, a beültetés magasságát meghatározó ütközőt helyeztek el. (Ha a lábakat rövidre vágva nem állapítható meg a LED polarítása, van még egy segítség. A LED búrájának alsó peremén látható lemarás jelzi, hogy az a láb a katód (-).) E láb belső végében speciális kialakítású fényterelő lencsét helyeznek el, melynek az alján van a félvezető elem. (Az OPACITY - átlátszóság - csúszkával szabályozható a LED búra áttetszősége) A félvezető mérete a mm-nél is kisebb. Rögzítését réz-kivezetéssel oldották meg, melynek ezen kívül az elektromos hozzávezetés és a hővezetés is a szerepe. Az epoxyból készült lencse kialakítása befolyásolja a fénykibocsátás optikailag érzékelhető irányát is.
Az egészet egy többnyire színes búra foglalja magába. (A búra színe nem meghatározó tényezője a látható fénynek - a COLOR választóval - picker - beállítható tetszőleges szín) A LED felső része a megfelelő térszögbe irányítja a fényt. A keskeny fénysávot az elemlámpáknál, optikai csatolásoknál, míg a szórtabb fénysávot az egyenletes eloszlással megvilágítandó terület megvilágításánál alkalmazzák. (Káprázatmentesség)
A LED működése
A L.E.D. (Light Emitting Diode szóösszetétel kezdő betűi alapján, a továbbiakban LED), olyan szennyezett félvezető, mely csak egyenárammal működik. Gyakorlatilag egy előfeszített PN átmenet. (A 'P' a pozitív szennyezettségű, az 'N' a negatív szennyezettségű réteget jelöli.) A rétegátmenetnél - annak közelében - végbe megy egy ugynevezett REKOMBINÁCIÓ. Ennek lényege: a negatív és pozitív többségi töltéshordozók átdiffundálódnak a másik rétegbe. Egyszerűbben fogalmazva, ha egy elektron (-) beugrik egy alacsonyabb energiaszintű lyukba (+), vagyis rekombinálódik, a felszabaduló többletenergia (foton) fény formájában nyílvánul meg. A fény - lásd a Fénytani alapok menüben - elektromágneses hullám, melynek hullámhossza befolyásolja a látható tartományba eső fény színét. (Ezt nevezzük elektrolumineszcencia jelenségnek is)
A kibocsájtott fény színét a kristály szennyezése során felhasznált anyagok határozzák meg.
További segítséget adhat egy Youtube animáció magyar felirattal, mely Belényesi Gyula munkája, Hogyan működik a LED? címmel.
Fénytani alapok
A fény az elektromágneses sugárzás látható tartománya. Ez a spektrum a rezgés hullámhosszával jellemezhető. Ennek értéke 380nm (nanométer) - 680nm (nanométer) értékek között van. A kisebb hullámhossz a kék, a nagyobb hullámhossz a vörös szín felé tendál. (Ebből adódóan a nem látható kék szín az ultraibolya és ennek vörös párja az infravörös)
Természetesen gyártanak a nem látható - infravörös - tartományban működő LED-eket is.
Az alábbiakban néhány félvezető típusnak a hullámhosszát (λ) és nyitófeszültségét tüntetem fel:
- GaAs (Gallium arsenid) λ > 760nm - 1.63V
- GaAsP (Gallium arsenid phosphide) λ < 590nm - 2.03V
- GaN (Gallium nitrid) λ = 500nm - 4.0V
(További részletekért érdemes keresni az interneten olyan forrásokat - katalógus adatok hiányában - mely támpotot jelent a tájékozódáshoz!)
A LED-ek egyre nagyobb teret hódítanak a világítsátechnikában, hiszen a technológia fejlődése már elérhetővé teszi az energia költség és a környezeti terhelés - elsősorban hőhatás - csökkentését.
LED szerelés
Bármilyen egyszerűnek is látszik a LED(-ek) szerelése, némi alapképzettséget igényel. Ennek oka, hogy a megadott villamos paraméterek értelmezését az átlagos felhasználó félreértheti. A teljesség igénye nélkül:
- munkapont
- nyitó-feszültség
- meghajtás
- lumen... stb.
Néha a katalógus adatok sem teljeskörűek, de általában a feltüntetett értékek a munkapontra, a fényerő értékekre és a színre hagyatkozik, de ez még kevés. (A laikusokat a teljesítmény és a megvilágítási érték érdekli. Az előbbire van egy általános értékpáros: a 10-es váltószám. Tehát 1W (watt) teljesítményű LED fényforrás a hagyományos izzónál 10W-nak felel meg. Ha helyettesíteni szeretnénk egy 60W-os hagyományos izzót, úgy 6W-os LED lámpát kellene vásárolnunk. A másik érték - a megvilágítás - lumenben megadott paramétere ennél összetettebb. Szerencsére a gyártók többsége feltűnteti a csomagoláson, de ez már világítástechnika.)
Saját szereléskor tudni kell, hogy a LED(ek) elé hány Ω-os ellenállást kell beiktatni. Ehhez segítségül számtalan kalkulátor (is) létezik, de célszerű ismerni Kirchhoff hurok-törvényét is. Több LED egymáshoz való bekötése lehet soros vagy párhuzamos. Célszerű azonos típusokat használni. Ebben az esetben a nyitófeszültség értékek összeadódnak, a rajtuk átfolyó áramerősség pedig 10mA vagy 20mA (0.01A vagy 0.02A) A polarítás kérdése nagyon fotos - lásd a A LED Felépítése menüpontban. Ha komplett lámpa-együttest, szalagot szerelünk, a jól méretezett táp hosszú ideig megbízhatóan működteti a fényforrásunkat.
Általában elmondható, hogy a házilag készített LED-szerelés nem nehéz, de alapos körültekintést igényel.
Súgó
Javasolt Böngészők:
Mozilla Firefox, Chrome, Opera
3D Modellezés