Профессиональные советы домашнему электрику

Кроме этого, светодиодное освещение является особым видом светодизайна, который позволяет подчеркнуть уникальность дизайна интерьера любого помещения (квартиры, уютного ресторана, ночного клуба). Как правило, разные помещения нуждаются в различных способах освещения и продуманном расположении источников света. Дизайнеры по освещению знают все тонкости и правила, которые следует соблюдать, делая где-либо светодиодное освещение.

В дизайне квартир светодиодное освещение занимает не последнее место, каждая комната имеет свои особенности, и поэтому без помощи специалистов также не обойтись. А в случае если вы хотите всему научится сами, тогда придется освоить массу знаний по особенностям дизайнерского освещения, правилам выбора светильников и их монтажа. В любом случае эффект, который создают светодиодные светильники, будет заметен благодаря внесению в интерьер комнат особой нотки загадочности и романтики.

Рассмотрим этот новый вид освещения подробно.

7.2. Светодиоды: устройство, принцип действия, питание

Принцип действия светодиода

Светодиод — это полупроводниковый прибор с электронно-дырочным р-n переходом или контактом металл-полупроводник, генерирующий (при прохождении через него электрического тока) оптическое (видимое, УФ, ИК) излучение.

 Примечание.

Сокращенно светодиод имеет аббревиатуру СИД — светоизлучающий диод, а в английском варианте LED — light emitting diods. Будем называть его далее по тексту LED.

Напомню, что р-n-переход — это «кирпичик» полупроводниковой электронной техники, представляющий соединенные вместе два куска полупроводника с разными типами проводимости (один с избытком электронов — «n-тип», второй с избытком дырок — «р-тип»). Если к р-n переходу приложить «прямое смещение», т. е. подсоединить источник электрического тока плюсом к р-части, то через него потечет ток.

Нас интересует, что происходит после того, как через прямо смещенный р-n переход пошел ток, а именно момент рекомбинации (соединение) носителей электрического заряда — электронов и дырок, когда имеющие отрицательный заряд электроны «находят пристанище» в положительно заряженных ионах кристаллической решетки полупроводника. Оказывается, что такая рекомбинация может сопровождаться излучением, при этом в момент встречи электрона и дырки выделяется энергия в виде излучения кванта света — фотона.

Но не всякий p-n-переход излучает свет. Почему? Во-первых, ширина запрещенной зоны в активной области светодиода должна быть близка к энергии квантов света видимого диапазона. Во-вторых, вероятность излучения при рекомбинации электронно-дырочных пар должна быть высокой. Для этого полупроводниковый кристалл должен содержать мало дефектов, из-за которых рекомбинация происходит без излучения. Эти условия в той или иной степени противоречат друг другу.

Но чтобы соблюсти оба условия, однрго p-n-перехода в кристалле оказывается недостаточно. Приходится изготавливать многослойные полупроводниковые структуры, так называемые гетероструктуры. За изучение этих структур российский физик Жорес Ж. И. Алферов (академик, директор Физико-технического института им. А. Ф. Иоффе, лауреат Ленинской премии) получил золотую медаль Американского физического общества за исследования гетероструктур на основе Ga_1-xAl_xAs еще в 70-х годах.

В 2000 г., когда стало ясно, как велико значение этих работ для развития науки и техники, насколько важны их практические применения для человечества, ему была присуждена Нобелевская премия.

Строение традиционных светодиодов

Самая распространенная конструкция светодиода — традиционный 5-миллиметровый корпус. Конечно, это не единственный вариант «упаковки» кристалла. На рис. 7.1 показано строение традиционного 5-миллиметрового светодиода.

Рис. 7.1.Строение традиционного 5-миллиметрового светодиода

Светодиод имеет два вывода — анод и катод. На катоде расположен алюминиевый параболический рефлектор (отражатель). Он внешне выглядит, как чашеобразное углубление, на дно которого помещен светоизлучающий кристалл. Активный элемент — полупроводниковый монокристалл — в большинстве современных 5-мм светодиодах используется в виде кубика (чипа) размерами 0,3x0,3x0,25 мм, содержащего р-n или гетеропереход и омические контакты.

Кристалл соединен с анодом при помощи перемычки из золотой проволоки. Оптически прозрачный полимерный корпус, являющийся одновременно фокусирующей линзой, вместе с рефлектором определяют угол излучения (диаграмму направленности) светодиода.

Строение мощных светодиодов