Основы и принципы работы декоративного светодиодного оборудования

Многообразие применяемых сегодня светодиодных элементов просто поражает воображение. В промышленных цехах, на улицах городов, в частных и общественных интерьерах, парковых зонах и ландшафтном дизайне, заведениях общепита и торгово-развлекательных центрах полупроводниковые приборы не только качественно освещают окружающее пространство, но и создают впечатляющие стробоскопические эффекты, светодинамические спектакли и генерируют разнообразные оптические иллюзии. В наше время на передний план в сфере декоративного искусственного освещения все чаще выходят такие критерии, как экономичность, экологическая безопасность, долговечность, способность исправно функционировать в самых сложных погодных условиях. И здесь просто нет равных полупроводниковым элементам, в работе которых используются совершенно отличные от других источников электромагнитного излучения физические принципы.

Конструктивные особенности светодиодов

Миниатюрный светодиод размером около 0,5 мм, можно назвать совершенно уникальным устройством. Он кардинально отличается своей внутренней архитектурой и используемыми в его работе физическими законами от ненадежных и энергетически прожорливых традиционных источников светового излучения, в которых применяются принцип накаливания вольфрамовой проволоки или прохождения тока сквозь газовую среду высокого давления. В полупроводниковых приборах нет газа, отсутствуют быстро перегорающая нить накаливания, хрупкая легко бьющаяся стеклянная колба, потенциально ненадежные механические детали и прочие уязвимые компоненты. Сама конструкция светодиодов проста до гениальности и технически совершенна. Благодаря этому они обладают поистине феноменальной отказоустойчивостью – в таких приборах просто нет элементов, которые даже теоретически могут выйти из строя.

В источниках светового излучения полупроводникового типа используются специальный рассеивающий компонент, не имеющий подвижных частей и предназначенный для равномерного распределения в пространстве электромагнитного импульса. Кроме него, конструкционную основу светодиодного прибора составляют специальная кластерная плата и электронная матрица с диодным питающим мостом и стабилизатором напряжения. Все эти функциональные элементы помещены внутрь инертной к любым внешним воздействиям поликарбонатной оболочки, обладающей к тому же высокой механической прочностью и великолепной устойчивостью к ударным нагрузкам. Цветовой спектр свечения светодиодов определяется типом полупроводника и легирующих добавок.

Физический принцип работы

Функционирование светодиодов основано на давно известных науке фундаментальных свойствах полупроводников, характеризующихся высоким значением фотопроводимости, которая состоит в способности фотонов за счет собственной кинетической энергии выбивать электроны с валентной орбитали, направляя их в зону проводимости, расположенную ближе к ядру атома, где они приобретают дополнительный электромагнитный импульс. Таким образом, бомбардировка электронами некоторых материалов, называемых полупроводниками, сопровождается обильным выделением квантов света – фотонов, которые являются базовыми составляющими электромагнитного излучения. Сам же полупроводник представляет собой особый материал с p-n-переходом.

В процессе легирования n-тип обогащают носителями отрицательного электрического заряда, а p-тип – положительного. В результате образуется своеобразная структура, которую физики часто называют электронно-дырчатым переходом. После приложения к диоду электрического поля электроны, устремляясь в зону проводимости, инжектируются, что и сопровождается выбросом электромагнитной энергии. Следует заметить, что различные материалы испускают излучение разной длины волн. Этим и определяется цвет видимого спектра свечения.