Светодиодные элементы: конструкция и принцип работы

С каждым годом светодиодная техника увеличивает свою долю рынка. В настоящее время такие источники светового излучения активно используются, как непосредственно для освещения, так и для светодинамического декорирования внутренних помещений, фасадов зданий, композиций ландшафтно-паркового дизайна и во множестве других отраслей. В отличие от традиционных ламп накаливания LED-приборы гораздо более энергоэффективны при минимальном потреблении электричества. К тому же светодиодные элементы обладают высоким рабочим ресурсом.

Полупроводники и их механизм действия

Науке давно известны фундаментальные свойства полупроводников, которые отличаются высокой фотопроводимостью. Однако использовать это качество в осветительных приборах начали всего несколько десятков лет назад. Фотопроводимость заключается в способности фотона быстро и эффективно выбивать электроны с валентной орбитали, оправляя их в так называемую зону проводимости, где они приобретают дополнительный электромагнитный импульс. Таким образом, при бомбардировке электронами определенных материалов, именуемых полупроводниками, наблюдается обильное выделение квантов света – основных структурных единиц электромагнитного излучения.

Проще говоря, под влиянием фотонов носители электрического заряда устремляются либо к аноду, либо к катоду. Эта же физическая особенность элементарных частиц положена в основу работы солнечных батарей. Только в отличие от них светодиоды функционируют по диаметрально противоположному принципу. Здесь при одновременной подаче электрического напряжения на катод и анод возникает мощный световой импульс, то есть выброс квантов энергии (фотонов). Однако для получения стабильного светового излучения видимого спектра этого недостаточно. Необходимо использовать специальные полупроводниковые материалы, в качестве которых применяются арсенид и нитрид галлия, германий и ряд других.

Устройство светодиодных приборов

Конструкционно светодиоды состоят из специального рассеивающего компонента для равномерного распределения электромагнитного импульса в пространстве, светодиодной платы и электронной матрицы со стабилизатором напряжения и диодным мостом. Все это помещено внутрь поликарбонатного корпуса. Цвет светового излучения диодного элемента определяется типом используемого проводника и добавленных к нему легирующих примесей. Чем более световое излучение приближено к синему спектру, тем выше энергия выделяемых квантов.