Home

LED technológia

Luminiscenčná dióda - LED

Luminiscenčná dióda alebo svetelná dióda (z anglického: light-emitting diode / svetlo-vyžarujúca dióda) je polovodičová elektronická súčiastka, ktorá vyžaruje úzkospektrálne svetlo, keď ňou prechádza elektrický prúd v priepustnom smere. Svietiaci efekt je následkom žiarivej rekombinácie elektrón-dierového páru a je formou elektroluminiscencie. Farba vyžarovaného svetla závisí od chemického zloženia použitého polovodičového materiálu. Prvú prakticky použiteľnú LED diódu vyvinul v roku 1962 kanadský vedec Nick Holonyak.

Úvod     Služby     Referencie     Info a články     Partneri     Kontakt

Info a články

Mobil: 0905 746 477

Copyright © 2016 rikapro.sk. Všetky práva vyhradené.

RiKaPro s.r.o.
Staviteľská 3
831 04  Bratislava

Mobil:
0905 746 477

E-mail:
rikapro@rikapro.sk

RiKaPro Bratislava - eletroinštalácie, bleskozvody, revízie, kamerové systémy / Info a články

Každá LED vyrobená iba z jedného druhu polovodiča má svoju charakteristickú vlnovú dĺžku, na ktorej emituje svetlo. To znamená, že dokáže vyžarovať iba jednu farbu. Túto vlnovú dĺžku je možné "nastaviť" pomocou použitého druhu polovodiča (t.j. pomerom obsahu jednotlivých zložiek polovodiča) a u niektorých polovodičov (GaN) aj zmenou obsahu dotovacieho prvku. Takto je možné vyrobiť LED s tým istým substrátom v širokom spektre vlnových dĺžok. Je to v dnešnej dobe veľmi používaný spôsob, lebo nemusíme pre každý odtieň LED používať iný materiál na jej výrobu. Prakticky je možné vyrobiť LED s vlnovými dĺžkami od 250 do 3 500 nm (380 nm - fialová až 780 nm červená). LED s jedinou výkonovou špičkou sa nazýva monochromatická LED.

Zapojenie LED

Pri výrobe jednotlivých LED môžu nastať malé odchýlky, ktoré by pri paralelnom zapojení spôsobili rozdielne svietivosti diód, alebo dokonca aj zničenie samotnej LED. Preto sa LED zapájajú vždy so sériovým odporom. Ak chceme udržať stálosť jasu LED na konštantnej úrovni, najvhodnejším spôsobom je použitie napájacieho zdroja s konštantným prúdom. Vysokovýkonné (High Power) LED pracujú obvykle s riadiacim prúdom 350mA (pri 1W diódach) alebo 700mA (pri 3W diódach). Preto pre napájanie takýchto LED je nutné použiť zdroj (riadiaci obvod - takzvaný LED driver) s konštantným prúdom zodpovedajúcej hodnoty. Tým zabezpečíme konštantný jas (pracovný výkon) jednotlivých LED, a tým aj relatívne rovnakú životnosť svetelného zdroja.

Regulácia LED

Všeobecne platí fakt, že čím väčší prúd preteká diódou, tým viac svetla LED vyžiari. Najjednoduchší spôsob obmedzovania prúdu v obvode s LED je v zapojení s predradným odporom (do série s LED). Omnoho sofistikovanejšia metóda je však s použitím zložitejšej tzv. impulzno-šírkovej modulácie PWM (z anglického Pulse Width Modulation). Pri tejto metóde pretekajú LED krátokodobé impulzy. Tieto impulzy majú frekvenciou omnoho vyššiu ako je schopné zachytiť ľudské oko (využíva sa zotrvačnosť oka), takže svetlo LED je pre ľudské oko trvalé (bez viditeľného blikania). Zmena intenzity osvetlenia sa dosahuje zmenou šírky impulzov. Pre tento spôsob regulácie jasu LED sa používajú špeciálne zariadenie, ktoré zabezpečujú vytváranie vhodných impulzov na základe pokynov používateľa (pomocou ovládača).

Hlavné výhody LED

LED produkujú viac svetla na watt ako klasické (wolfrámové), halogénové či žiarivkové svetelné zdroje. To znamená, že pri rovnakej svietivosti spotrebuje LED menej elektrickej energie v porovnaní s inými svetelnými zdrojmi, čím nám ušetrí náklady na spotrebovanú energiu a prispieva k zníženiu emisií CO2 do atmosféry (pri výrobe el. energie). V laboratóriách sa hodnoty účinnosti LED približujú už k 180lm/W (lumenov na watt - jednotka svietivosti na jednotku výkonu). Teoreticky môžu v budúcnosti prekročiť až hranicu 350lm/W, čo by bol obrovský krok vpred v porovnaní s klasickými žiarovkami (cca 10lm/W). Pre porovnanie uvádzam hodnoty svietivosti rôznych svetelných zdrojov.

typ svetelného zdroja

Účinnosť [%]

efektivita [lm/W]

Porovnanie svetelných zdrojov



vláknové žiarovky

5

5-15

halogénové žiarovky

7

15-20

kompaktné žiarivky (CFL)

20

50-85

dlhé žiarivkové svietidlá

25

60-90

halogenidové výbojky (HID)

30

80-120

sodíkové výbojky (vysokotlakové)

40

80-130

high-power biele LED

40

70-130

low-power biele LED

40

70-150

LED predpoklad do r. 2020

60

200

Jednou z ďalších obrovských výhod technológie LED je odolnosť samotnej diódy. Životnosť LED chipov sa pri nominálnych hodnotách výkonu dosahuje až 50000h3, čo znamená, že ak by ste svietili 10 hodín každý deň, tak by Vám takáto LED vydržala svietiť takmer 14 rokov. Túto hodnotu v oblasti komerčného osvetlenia nie je v súčasnosti možné dosiahnuť inou technológiou. Vláknové žiarovky zväčša končia svoju životnosť prerušením vlákna, no pri LED je to prevažne znižovaním jej jasu. To znamená, že nenastáva "okamžitá tma".

So životnosťou to pri odolnosti LED nekončí. Dióda je veľmi odolná i na mechanické vplyvy. Nehrozí žiadne rozbitie. Ak je dobre zapúzdrená, dá sa s nadsadením povedať, že je nezničiteľná, čo nemôžeme povedať o krehkých sklenených bankách, vláknach a horákoch iných typov svetelných zdrojov.

Výhodou je i spôsob vyžarovanie LED, pri ktorom je svetelný lúč úzko smerovaný. Pri vhodnom rozmiestnení a nasmerovaní LED, optiky a poprípade i reflexných plôch vieme s takýmto spôsobom dosiahnuť oveľa väčšiu účinnosť svietidiel ako pri inej technológii, kde sa nám svetlo vo väčšine prípadov šíri všetkými smermi (čím sa zbytočne míňa účinku).

Majú veľmi rýchly štart (iba niekoľko milisekúnd), čo sa nedá povedať o žiarivkových a výbojkových svetelných zdrojoch, ktoré sú navyše veľmi háklivé na časté zapínanie a vypínanie.

U diódy nemá spínanie žiadny vplyv na životnosť. Sú teda priam predurčené do rôznych senzorových aplikácií (pohybové senzory, súmrakové spínanie, atď.).

Diódy je možné stmievať v podstate od 0 až do 100% ich svietivosti s použitím vhodného regulátora. Pri klasických žiarivkách a výbojkách je potrebné použiť dosť nákladné elektronické predradníky.

Sú veľmi šetrné k životnému prostrediu svojou hospodárnosťou i tým, že neobsahujú žiadne toxické látky.

Najväčšou výhodou  svietidiel i samotných návrhov je ich nízka spotreba elektrickej energie, extrémne dlhá doba prevádzky (životnosť) a ich dizajn.  Prispejeme tým k skvalitneniu nášho okolia, čím priaznivo vplývame na našu psychickú pohodu i na prostredie okolo nás.

Táto technológia si získava čoraz väčšiu popularitu vďaka svojej hospodárnosti, dlhej životnosti, vysokej odolnosti a samozrejme i vďaka veľmi malým rozmerom, čo umožňuje dizajnérom navrhovať doposiaľ len veľmi ťažko realizovateľné kúsky.

Navrhnuté LED riešenia Vám s radosťou prevedieme z papiera až k Vášmu vypínaču