LED au phosphore. LED blanches. Schémas de connexion en parallèle et en série des LED

introduction

Efficacité

L'efficacité lumineuse, mesurée en lumens par watt (lm/W, lm/W), est une valeur utilisée pour déterminer l'efficacité de conversion de l'énergie (dans notre cas, électrique) en lumière. Les ampoules à incandescence conventionnelles fonctionnent dans la plage de 10 à 15 lm/Wt. Il y a quelques années, le rendement standard des LED était d'environ 30 lm/W. Mais en 2006, l'efficacité des LED blanches avait plus que doublé : l'un des principaux fabricants, Cree, a pu démontrer 70 lm/W dans des prototypes, ce qui représente une augmentation de 43 % par rapport à la puissance lumineuse maximale de ses LED blanches commerciales. En décembre 2006, Nichia a annoncé de nouvelles LED blanches avec une efficacité de 150 lm/W atteinte. Ces échantillons ont démontré un flux lumineux de 9,4 lumens avec une température de couleur de 4600 K à un courant de 20 mA dans des conditions de laboratoire. L'efficacité déclarée est environ 11,5 fois supérieure à celle des lampes à incandescence (13 lm/W), 1,7 fois supérieure à celle des lampes fluorescentes modernes (90 lm/W). De plus, les lampes sodium haute pression (132 lumens/watt), qui sont la source lumineuse la plus efficace parmi les lampes traditionnelles, ont été dépassées.

Avantages

La lumière à semi-conducteurs (SSL) n'est pas encore bien connue, malgré la variété des façons dont elle est produite et mise en œuvre grâce aux LED. La plupart des entreprises et des concepteurs ne connaissent que l'éclairage blanc analogique traditionnel, sans vraiment apprécier les alternatives bénéfiques et utiles fournies par les applications LED. En plus des avantages facilement prévisibles que l'on peut obtenir de l'éclairage LED à semi-conducteurs (économies d'énergie, longue durée de vie, etc.), les spécificités suivantes des LED en tant que nouvelles sources de lumière blanche doivent être considérées :

faible génération de chaleur et faible tension d'alimentation (garantit un haut niveau de sécurité);
l'absence d'ampoule en verre (détermine une résistance mécanique et une fiabilité très élevées) ;
pas de chauffage ou de tensions de démarrage élevées lorsqu'il est allumé ;
on/off sans inertie (réaction< 100 нс);
aucun convertisseur DC/AC requis ;
contrôle absolu (réglage de la luminosité et de la couleur dans toute la plage dynamique);
le spectre complet de la lumière émise (ou, si nécessaire, un spectre spécialisé) ;
distribution lumineuse intégrée;
compacité et facilité d'installation;
absence de rayons ultraviolets et autres rayonnements nocifs pour la santé;
aucune substance dangereuse telle que le mercure n'est utilisée.

Comment obtenir de la lumière blanche à l'aide de LED ?

Le noir est l'absence de toutes les couleurs. Lorsque la lumière de toutes les parties du spectre de couleurs se chevauche (c'est-à-dire que toutes les couleurs sont présentes), le mélange cumulé apparaît blanc. C'est ce qu'on appelle la lumière blanche polychromatique. Les couleurs primaires à partir desquelles toutes les nuances peuvent être obtenues sont le rouge, le vert et le bleu (RVB). Couleurs secondaires, aussi appelées complémentaires : lilas (mélange de rouge et de bleu) ; bleu (un mélange de vert et de bleu); et jaune (un mélange de rouge et de vert). Toute couleur complémentaire et couleur primaire opposée s'ajoutent également à la lumière blanche (jaune et bleu, cyan et rouge, lilas et vert).

Il existe différentes manières d'obtenir de la lumière blanche à partir de LED.

Le premier est le mélange des couleurs à l'aide de la technologie RVB. Sur une matrice, des LED rouges, bleues et vertes sont densément placées, dont le rayonnement est mélangé à l'aide d'un système optique, par exemple une lentille. Le résultat est une lumière blanche. Une autre approche, moins courante, mélange des LED de couleur primaire et secondaire pour produire une lumière blanche.

Dans la deuxième méthode, un phosphore jaune (ou vert plus rouge) est appliqué à une LED bleue, en conséquence, deux ou trois rayonnements sont mélangés, formant une lumière blanche ou proche du blanc.

La troisième méthode consiste dans le fait que trois luminophores émettant respectivement de la lumière bleue, verte et rouge sont appliqués à la surface de la LED émettant dans l'ultraviolet. Ceci est similaire à la façon dont une lampe fluorescente brille.

La quatrième méthode de production de lumière blanche à l'aide de LED est basée sur l'utilisation d'un semi-conducteur ZnSe. La structure est une LED ZnSe bleue « cultivée » sur un substrat ZnSe. Dans ce cas, la zone active du conducteur émet de la lumière bleue, tandis que le substrat émet du jaune.

Type de cristal			Phosphore	Couleur du rayonnement et nuances possibles	Domaines d'utilisation
			Phosphore	Couleur du rayonnement et nuances possibles	Domaines d'utilisation
Bleu et vert				Blanc + R, V, B et toutes les combinaisons multicolores	Rétroéclairage LCD, architecture, paysage, tableaux et écrans
				Blanc + B, Y et diverses nuances multicolores
Bleu vert	Rouge ou rouge-orange			Blanc + B, R et diverses nuances multicolores	Éclairage automobile, architecture, paysage
Bleu 470-450 nm				Seulement du blanc	Eclairage général et éclairage
UV				Blanc ou plusieurs couleurs monochromatiques selon le phosphore utilisé	Eclairage général et éclairage
		Bleu jaune		Blanc + bleu de la couche épitaxiale, jaune du substrat	Eclairage général et éclairage

Quelle est la meilleure façon ?

Chacun d'eux a ses propres avantages et inconvénients. La technologie de mélange de couleurs, en principe, permet non seulement d'obtenir du blanc, mais aussi de se déplacer le long du nuancier lorsque le courant traversant différentes LED change. Ce processus peut être contrôlé manuellement ou au moyen d'un programme spécial. De la même manière, il est possible d'obtenir différentes températures de couleur. Par conséquent, les matrices RVB sont largement utilisées dans les systèmes dynamiques de la lumière. De plus, le grand nombre de LED dans la matrice fournit un flux lumineux total élevé et une intensité lumineuse axiale élevée. Mais la tache lumineuse due aux aberrations du système optique a une couleur inégale au centre et sur les bords, et surtout, en raison de l'évacuation inégale de la chaleur des bords de la matrice et de son milieu, les LED chauffent différemment, et, en conséquence, leur couleur change différemment au cours du processus de vieillissement - la température de couleur totale et la couleur "flottent" pendant le fonctionnement. Ce phénomène désagréable est difficile et coûteux à compenser.

Les LED blanches converties au phosphore sont nettement moins chères que les LED RVB (flux lumineux par unité) et produisent de bons blancs. Et pour eux, en principe, ce n'est pas un problème d'arriver au point avec les coordonnées (X = 0,33, Y = 0,33) sur le nuancier CIE. Les inconvénients sont les suivants : premièrement, ils ont un rendement lumineux inférieur à celui des matrices RVB en raison de la conversion de la lumière dans la couche de phosphore ; deuxièmement, il est assez difficile de contrôler avec précision l'uniformité du dépôt de phosphore dans le processus technologique (de ce fait, la température de couleur n'est pas contrôlée) ; et troisièmement, le phosphore vieillit également, et plus rapidement que la LED elle-même.

Les LED blanches ZnSe offrent de nombreux avantages. Ils fonctionnent à 2,7 V et sont très résistants à l'électricité statique. Les LED ZnSe émettent de la lumière dans une plage de températures de couleur beaucoup plus large que les appareils à base de GaN (3500-8500K contre 6000-8500K). Cela vous permet de créer des appareils avec une lueur "plus chaude", ce qui est préféré par les Américains et les Européens. Il existe également des inconvénients : bien que les émetteurs à base de ZnSe aient un rendement quantique élevé, ils sont de courte durée de vie, ont une résistance électrique élevée et n'ont pas encore trouvé d'utilisation commerciale.

Application

Température de couleur

Considérons le spectre d'émission d'une LED blanche avec un phosphore comme source de lumière polychromatique. Les LED blanches offrent une large gamme de choix de couleurs, du blanc chaud incandescent au blanc fluorescent froid, selon l'application.

Ce graphique montre la gamme complète de blanc de sa région plus chaude de 2800 K à la région de blanc bleuté froid de 9000 K. De nombreuses nuances de blanc sont déjà définies par les différentes sources lumineuses utilisées dans notre environnement : bureau, lumière fluorescente blanc bleuté froid ; maison, lumière blanc jaunâtre des lampes à incandescence; lumière industrielle bleu-blanc brillante provenant de lampes au mercure; lumière jaune-blanche des lampes à sodium haute pression extérieures.

DEL blanche

LED blanche puissante

Il existe deux types de LED blanches :

LED multipuces, le plus souvent à trois composants (RVB-LED), qui comprennent trois émetteurs semi-conducteurs de lumière rouge, verte et bleue, combinés dans un seul boîtier.
LED phosphorescentes créées sur la base d'une LED ultraviolette ou bleue, qui contiennent une couche d'un phosphore spécial, qui, en raison de la photoluminescence, convertit une partie du rayonnement LED en lumière dans une bande spectrale relativement large avec un maximum dans le jaune région (la conception la plus courante). Le rayonnement de la LED et du phosphore, lorsqu'ils sont mélangés, donnent une lumière blanche de différentes nuances.

Histoire de l'invention

Les premiers émetteurs semi-conducteurs de couleur rouge à usage industriel ont été obtenus par N. Holonyak en 1962. Au début des années 70, des LED jaunes et vertes sont apparues. Le flux lumineux au début des appareils à faible efficacité a atteint le niveau d'un lumen en 1990. En 1993, Suji Nakamura, ingénieur à Nichia, au Japon, a créé la première LED bleue à haute luminosité. Presque immédiatement, des dispositifs à LED RVB sont apparus, puisque le bleu, le rouge et le vert permettaient d'obtenir n'importe quelle couleur, y compris le blanc. Les LED au phosphore blanc sont apparues pour la première fois en 1996. Par la suite, la technologie s'est développée rapidement et en 2005, le rendement lumineux des LED a atteint 100 lm/W ou plus. Des LED avec différentes nuances de lueur sont apparues, la qualité de la lumière a permis de rivaliser avec les lampes à incandescence et avec les lampes fluorescentes déjà traditionnelles. L'utilisation de dispositifs d'éclairage à LED a commencé dans la vie de tous les jours, dans l'éclairage intérieur et extérieur.

LED RVB

La lumière blanche peut être créée en mélangeant des LED de différentes couleurs. La construction trichromatique la plus courante provient de sources rouges (R), vertes (V) et bleues (B), bien qu'il existe des variantes bichromatiques, tétrachromatiques et plus multicolores. Une LED multicolore, contrairement aux autres émetteurs semi-conducteurs RVB (lampes, lampes, clusters), possède un corps complet, le plus souvent similaire à une LED monocolore. Les puces LED sont placées les unes à côté des autres et partagent une lentille et un réflecteur communs. Étant donné que les puces semi-conductrices ont une taille finie et leurs propres diagrammes de rayonnement, ces LED ont le plus souvent des caractéristiques de couleur angulaires inégales. De plus, il ne suffit souvent pas de régler le courant de conception pour obtenir le bon rapport de couleur, car le rendement lumineux de chaque puce n'est pas connu à l'avance et est sujet à des modifications pendant le fonctionnement. Pour régler les nuances souhaitées, les luminaires RGB sont parfois équipés de dispositifs de contrôle spéciaux.

Le spectre d'une LED RVB est déterminé par le spectre de ses émetteurs semi-conducteurs constitutifs et a une forme de ligne prononcée. Ce spectre est très différent de celui du soleil, donc l'indice de rendu des couleurs des LED RVB est faible. Les LED RVB vous permettent de contrôler facilement et largement la couleur de la lueur en changeant le courant de chaque LED incluse dans la triade, d'ajuster la tonalité de couleur de la lumière blanche qu'elles émettent directement - jusqu'à obtenir des couleurs indépendantes individuelles.

Les LED multicolores dépendent de la température du flux lumineux et de la couleur en raison des différentes caractéristiques des puces émettrices qui composent l'appareil, ce qui affecte un léger changement de la couleur de la lueur pendant le fonctionnement. La durée de vie d'une LED multicolore est déterminée par la longévité des puces semi-conductrices, dépend de la conception et dépasse le plus souvent la durée de vie des LED phosphorescentes.

Les LED multicolores sont principalement utilisées pour l'éclairage décoratif et architectural, les écrans électroniques et les écrans vidéo.

LED phosphore

Spectre d'une des variantes d'une LED phosphorescente

L'association d'un émetteur semi-conducteur bleu (le plus souvent) ou ultraviolet (moins souvent) et d'un convertisseur au phosphore permet de réaliser une source lumineuse peu coûteuse avec de bonnes caractéristiques. La conception la plus courante d'une telle LED contient une puce semi-conductrice bleue de nitrure de gallium modifié avec de l'indium (InGaN) et un phosphore avec une réémission maximale dans la région jaune - grenat yttrium-aluminium dopé au cérium trivalent (YAG). Une partie de la puissance du rayonnement initial de la puce quitte le boîtier de la LED, se dispersant dans la couche de phosphore, l'autre partie est absorbée par le phosphore et réémise dans la région des valeurs énergétiques inférieures. Le spectre de réémission couvre une large zone allant du rouge au vert, mais le spectre résultant d'une telle LED présente un creux prononcé dans la zone vert-bleu-vert.

Selon la composition du phosphore, les LED sont produites avec différentes températures de couleur ("chaude" et "froide"). En combinant différents types de luminophores, une augmentation significative de l'indice de rendu des couleurs (CRI ou R a) est obtenue, ce qui permet de parler de la possibilité d'utiliser l'éclairage LED dans des conditions critiques pour le rendu des couleurs.

L'un des moyens d'augmenter la luminosité des LED au phosphore tout en maintenant ou même en réduisant leur coût consiste à augmenter le courant à travers la puce semi-conductrice sans augmenter sa taille - pour augmenter la densité de courant. Cette méthode est associée à une augmentation simultanée des exigences pour la qualité de la puce elle-même et pour la qualité du dissipateur thermique. Avec une augmentation de la densité de courant, les champs électriques dans le volume de la région active diminuent le rendement lumineux. Lorsque les courants limites sont atteints, étant donné que les sections de la puce LED avec différentes concentrations d'impuretés et différentes largeurs de bande interdite conduisent le courant de différentes manières, une surchauffe locale des sections de puce se produit, ce qui affecte le rendement lumineux et la durabilité de la LED dans son ensemble . Afin d'augmenter la puissance de sortie tout en maintenant la qualité des caractéristiques spectrales et des conditions thermiques, des LED sont produites contenant des grappes de puces LED dans un seul boîtier.

L'un des sujets les plus discutés dans le domaine de la technologie LED polychromatique est leur fiabilité et leur durabilité. Contrairement à de nombreuses autres sources lumineuses, au fil du temps, une LED change ses caractéristiques de flux lumineux (efficacité), de motif directionnel, de nuance de couleur, mais échoue rarement complètement. Par conséquent, pour estimer la durée de vie utile, par exemple pour l'éclairage, le niveau de diminution de l'efficacité lumineuse à 70% de la valeur d'origine (L70) est pris. C'est-à-dire qu'une LED dont la luminosité a diminué de 30 % pendant le fonctionnement est considérée comme étant en panne. Pour les LED utilisées dans l'éclairage décoratif, un niveau de gradation de 50 % (L50) est utilisé comme estimation de la durée de vie.

La durée de vie d'une LED phosphorescente dépend de nombreux paramètres. Outre la qualité de fabrication de l'ensemble LED lui-même (la méthode de fixation de la puce au support de cristal, la méthode de fixation des conducteurs de courant, la qualité et les propriétés de protection des matériaux d'étanchéité), la durée de vie dépend principalement de les caractéristiques de la puce émettrice elle-même et sur l'évolution des propriétés du luminophore au cours du temps de fonctionnement (dégradation). De plus, comme le montrent de nombreuses études, la température est considérée comme le principal facteur influençant la durée de vie d'une LED.

Effet de la température sur la durée de vie des LED

Pendant le fonctionnement, une puce semi-conductrice émet une partie de l'énergie électrique sous forme de rayonnement et une partie sous forme de chaleur. De plus, selon l'efficacité d'une telle conversion, la quantité de chaleur est d'environ la moitié ou plus pour les radiateurs les plus efficaces. Le matériau semi-conducteur lui-même a une faible conductivité thermique. De plus, les matériaux et la construction du boîtier ont une certaine conductivité thermique non idéale, ce qui conduit à chauffer la puce à des températures élevées (pour une structure semi-conductrice). Les LED modernes fonctionnent à des températures de puce d'environ 70 à 80 degrés. Et une augmentation supplémentaire de cette température lors de l'utilisation de nitrure de gallium est inacceptable. Une température élevée conduit à une augmentation du nombre de défauts dans la couche active, conduit à une diffusion accrue et à une modification des propriétés optiques du substrat. Tout cela conduit à une augmentation du pourcentage de recombinaison non radiative et d'absorption des photons par le matériau de la puce. L'augmentation de la puissance et de la durabilité est obtenue en améliorant à la fois la structure semi-conductrice elle-même (réduction de la surchauffe locale) et en développant la conception de l'ensemble LED, améliorant la qualité de refroidissement de la région active de la puce. Aussi, des études sont en cours avec d'autres matériaux ou substrats semi-conducteurs.

Le phosphore est également exposé à des températures élevées. Avec une exposition prolongée à la température, les centres de réémission sont inhibés et le coefficient de conversion, ainsi que les caractéristiques spectrales du phosphore, se détériorent. Dans le premier et certains modèles modernes de LED polychromes, le phosphore est appliqué directement sur le matériau semi-conducteur et l'effet thermique est maximal. En plus des mesures visant à réduire la température de la puce émettrice, les fabricants utilisent diverses méthodes pour réduire l'effet de la température de la puce sur le phosphore. Les technologies de phosphore isolé et les conceptions de lampes LED qui séparent physiquement le phosphore de l'émetteur permettent une durée de vie plus longue de la source lumineuse.

Le boîtier de la LED, en plastique silicone optiquement transparent ou en résine époxy, est soumis au vieillissement thermique et commence à s'estomper et à jaunir avec le temps, absorbant une partie de l'énergie émise par la LED. Les surfaces réfléchissantes se détériorent également lorsqu'elles sont chauffées - elles interagissent avec d'autres éléments du boîtier, sont sujettes à la corrosion. Tous ces facteurs réunis conduisent au fait que la luminosité et la qualité de la lumière émise diminuent progressivement. Cependant, ce processus peut être ralenti avec succès en assurant une dissipation thermique efficace.

Conception de LED phosphorescentes

Schéma d'une des conceptions d'une LED blanche. Le MPCB est un PCB à haute conductivité thermique.

Une diode électroluminescente au phosphore moderne est un dispositif complexe qui combine de nombreuses solutions techniques originales et uniques. Une LED a plusieurs éléments principaux, dont chacun remplit une fonction importante, souvent plus d'une :

Tous les éléments structurels LED sont soumis à des charges thermiques et doivent être sélectionnés en tenant compte de leur degré de dilatation thermique. Et une condition importante pour une bonne conception est la fabrication et le faible coût d'assemblage d'un dispositif LED et de son installation dans une lampe.

Luminosité et qualité de la lumière

Le paramètre le plus important n'est même pas la luminosité de la LED, mais son efficacité lumineuse, c'est-à-dire le rendement lumineux de chaque Watt d'énergie électrique consommé par la LED. L'efficacité lumineuse des LED modernes atteint 150-170 lm / W. La limite théorique de la technologie est estimée à 260-300 lm/W. Lors de l'évaluation, il est nécessaire de prendre en compte le fait que l'efficacité du luminaire à LED est nettement inférieure en raison de l'efficacité de l'alimentation électrique, des propriétés optiques du diffuseur, du réflecteur et d'autres éléments structurels. De plus, les fabricants indiquent souvent l'efficacité initiale de l'émetteur à température normale. Alors que la température de la puce pendant le fonctionnement est beaucoup plus élevée. Cela conduit au fait que l'efficacité réelle de l'émetteur est inférieure de 5 à 7% et que le luminaire est souvent deux fois plus faible.

Le deuxième paramètre tout aussi important est la qualité de la lumière produite par la LED. Il existe trois paramètres pour évaluer la qualité de la reproduction des couleurs :

LED phosphore à base d'émetteur ultraviolet

Avantages et inconvénients des LED phosphorescentes

Compte tenu du coût élevé des sources lumineuses LED par rapport aux lampes traditionnelles, il existe des raisons impérieuses d'utiliser ces appareils :

Le principal avantage des LED blanches est leur haute efficacité. Une faible consommation d'énergie spécifique leur permet d'être utilisés dans des sources d'éclairage autonomes et de secours fonctionnant à long terme.
Une fiabilité élevée et une longue durée de vie nous permettent de parler d'économies possibles sur le remplacement de la lampe. De plus, l'utilisation de sources lumineuses LED dans des zones difficiles d'accès et des conditions extérieures peut réduire les coûts de maintenance. Combiné à une efficacité élevée, l'utilisation de l'éclairage LED dans certaines applications permet de réaliser d'importantes économies de coûts.
Poids léger et taille des appareils. Les LED sont de petite taille et conviennent à une utilisation dans des endroits difficiles d'accès et des appareils portables de petite taille.
L'absence de rayonnement ultraviolet et infrarouge dans le spectre permet d'utiliser l'éclairage LED sans nuire à l'homme et à des fins spéciales (par exemple, pour éclairer des livres rares ou d'autres objets exposés à la lumière).
Excellent travail à basse température sans abaissement, et souvent avec une amélioration des paramètres. La plupart des types de LED affichent une efficacité et une durabilité supérieures à mesure que les températures baissent, mais la puissance, le contrôle et les composants structurels peuvent avoir la relation inverse.
Les LED sont des sources lumineuses non inertielles, elles ne nécessitent pas de temps de préchauffage ou d'arrêt, comme les lampes fluorescentes, et le nombre de cycles d'allumage et d'extinction n'affecte pas négativement leur fiabilité.
Une bonne résistance mécanique permet d'utiliser les LED dans des environnements difficiles.
Facilité de régulation de la puissance par la régulation du cycle de service et du courant d'alimentation sans compromettre les paramètres d'efficacité et de fiabilité.
Utilisation sûre, aucun risque de choc électrique en raison de la faible tension d'alimentation.
Faible risque d'incendie, possibilité d'utilisation en cas de risque d'explosion et d'incendie en raison de l'absence d'éléments chauffants.
Résistance à l'humidité, résistance aux environnements agressifs.
Neutralité chimique, pas d'émissions nocives et pas d'exigences particulières pour les procédures d'élimination.

Mais il y a aussi des inconvénients :

Les LED d'éclairage présentent également des caractéristiques inhérentes à tous les émetteurs à semi-conducteurs, en tenant compte de l'application la plus réussie, par exemple la directivité du rayonnement. La LED ne brille que dans une direction sans l'utilisation de réflecteurs et de diffuseurs supplémentaires. Les luminaires à LED sont les mieux adaptés pour l'éclairage ponctuel et directionnel.

Perspectives de développement de la technologie LED blanches

Les technologies de production de LED blanches adaptées à l'éclairage sont en cours de développement. La recherche dans ce domaine est stimulée par l'intérêt accru du public. Le potentiel d'économies d'énergie considérables attire les investissements dans la recherche de procédés, le développement technologique et la recherche de nouveaux matériaux. À en juger par les publications des fabricants de LED et de matériaux connexes, spécialistes du domaine des semi-conducteurs et de la technologie d'éclairage, il est possible de décrire les voies de développement dans ce domaine :

voir également

Remarques (modifier)

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Littérature

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Liens

Site Web du Département de l'énergie des États-Unis pour l'éclairage LED
Conduit Professionnel. Revue scientifique et technique sur les LED et l'éclairage LED, Autriche
Magazine LED. Revue scientifique et technique sur les LED et l'éclairage LED. Etats-Unis
Technologie d'éclairage à semi-conducteurs. Magazine russe sur les LED et l'éclairage LED


Incandescent	Lampe à incandescence Lampe halogène
Fluorescent

Il existe deux manières courantes d'obtenir une intensité de lumière blanche suffisante avec les LED. Le premier est la combinaison dans un seul paquet LED de puces de trois couleurs primaires - rouge, vert et bleu. En mélangeant ces couleurs, on obtient une couleur blanche, de plus, en changeant l'intensité des couleurs primaires, on obtient n'importe quelle nuance de couleur qui est utilisée dans la fabrication. La deuxième façon consiste à utiliser un phosphore pour convertir le rayonnement d'une LED bleue ou ultraviolette en blanc. Un principe similaire est utilisé dans les lampes fluorescentes. Actuellement, la deuxième méthode est répandue en raison du faible coût et du rendement lumineux plus élevé des LED au phosphore.

Phosphores

Les phosphores (le terme vient du latin lumen - lumière et du grec phoros - transportant) sont des substances qui peuvent briller sous l'influence de divers types d'excitations. Par la méthode d'excitation, on distingue les photoluminophores, les luminophores à rayons X, les radioluminophores, les cathodoluminophores, les électroluminophores. Certains luminophores sont de types mixtes d'excitation, par exemple le photo-, la cathode et l'électroluminophore ZnS · Cu. Par structure chimique, on distingue les luminophores organiques - organoluminophores et inorganiques - luminophores. Le phosphore qui a une structure cristalline est appelé phosphore cristallin. Le rapport entre l'énergie émise et l'énergie absorbée est appelé rendement quantique.

La lueur du phosphore est déterminée à la fois par les propriétés de la substance de base et par la présence d'un activateur (impureté). L'activateur crée des centres de luminescence dans la substance de base (base). Le nom des luminophores activés se compose du nom de la base et de l'activateur, par exemple : ZnS · Cu, Co désigne le luminophore ZnS, activé avec du cuivre et du cobalt. Si la base est mélangée, les noms des bases sont répertoriés en premier, puis les activateurs, par exemple, ZnS, CdS · Cu, Co.

L'apparition de propriétés luminescentes dans les substances inorganiques est associée à la formation d'une base luminophore dans le réseau cristallin lors de la synthèse de défauts structurels et d'impuretés. L'énergie excitant le phosphore peut être absorbée à la fois par les centres luminescents (activateur ou absorption d'impuretés) et par le squelette du phosphore (absorption fondamentale). Dans le premier cas, l'absorption s'accompagne soit du passage des électrons à l'intérieur de la couche électronique vers des niveaux d'énergie plus élevés, soit du détachement complet d'un électron de l'activateur (un "trou" se forme). Dans le second cas, lorsque l'énergie est absorbée par la base, des trous et des électrons se forment dans la substance de base. Les trous peuvent migrer sur le cristal et se localiser au niveau des centres de luminescence. Le rayonnement se produit à la suite du retour des électrons à des niveaux d'énergie inférieurs ou lors de la recombinaison d'un électron avec un trou.

Les phosphores, dans lesquels la luminescence est associée à la formation et à la recombinaison de charges différentes (électrons et trous), sont appelés recombinaison. Ils sont basés sur des composés de type semi-conducteur. Dans ces luminophores, le réseau cristallin de la base est le milieu dans lequel se développe le processus de luminescence. Ceci permet, en modifiant la composition de la base, de faire varier largement les propriétés des luminophores. La modification de la bande interdite lors de l'utilisation du même activateur modifie en douceur la composition spectrale du rayonnement dans de larges limites. Selon l'application, différentes exigences sont imposées sur les paramètres du luminophore : type d'excitation, spectre d'excitation, spectre d'émission, rendement d'émission, caractéristiques temporelles (temps de montée et durée de rémanence). La plus grande variété de paramètres peut être obtenue pour les luminophores cristallins en modifiant les activateurs et la composition de la base.

Le spectre d'excitation de divers photoluminophores est large, de l'ultraviolet à ondes courtes à l'infrarouge. Le spectre du rayonnement se situe également dans les régions visible, infrarouge ou ultraviolette. Le spectre d'émission peut être large ou étroit et dépend fortement de la concentration du phosphore et de l'activateur, ainsi que de la température. Selon la règle de Stokes - Lommel, le maximum du spectre d'émission est décalé du maximum du spectre d'absorption vers des ondes plus longues. De plus, le spectre d'émission a généralement une largeur considérable. Cela est dû au fait qu'une partie de l'énergie absorbée par le phosphore est dissipée dans son réseau, se transformant en chaleur. Une place particulière est occupée par les luminophores "anti-Stokes", qui émettent de l'énergie dans une région plus élevée du spectre.

Le rendement énergétique du rayonnement luminophore dépend du type d'excitation, de son spectre et du mécanisme de conversion. Elle diminue avec l'augmentation de la concentration de phosphore et d'activateur (trempe à concentration) et de la température (trempe thermique). La luminosité de la lueur augmente à partir du début de l'excitation pendant une période de temps différente. La durée de la rémanence est déterminée par la nature de la transformation et la durée de vie de l'état excité. Les organoluminophores ont le temps de rémanence le plus court et les phosphores cristallins ont le plus long.

Une partie importante des phosphores cristallins sont des matériaux semi-conducteurs avec une bande interdite de 1 à 10 eV, dont la luminescence est causée par une impureté d'un activateur ou des défauts du réseau cristallin. Dans les lampes fluorescentes, on utilise des mélanges de luminophores cristallins, par exemple des mélanges de MgWO4 et (ZnBe) 2 SiO4.Mn] ou des luminophores à un seul composant, par exemple l'halophosphate de calcium activé avec Sb et Mn. Les phosphores destinés à l'éclairage sont choisis de manière à ce que leur luminescence ait une composition spectrale proche du spectre de la lumière du jour.

Les phosphores organiques peuvent avoir un rendement et une vitesse élevés. La couleur du phosphore peut être adaptée à n'importe quelle partie visible du spectre. Ils sont utilisés pour l'analyse de luminescence, la production d'encres luminescentes, d'indicateurs, le blanchiment optique de tissus, etc. Les phosphores organiques ont été produits en URSS sous la marque Luminors.

Le phosphore en cours de fonctionnement est soumis à des changements de paramètres au fil du temps. Ce processus est appelé vieillissement (dégradation) du phosphore. Le vieillissement est principalement dû à des processus physiques et chimiques à la fois dans la couche de phosphore et à sa surface, l'émergence de centres non radiatifs, l'absorption de rayonnement dans la couche de phosphore modifiée.

Phosphore dans LED

Les LED blanches sont le plus souvent réalisées à base d'un cristal InGaN bleu et d'un phosphore jaune. Les luminophores jaunes utilisés par la plupart des fabricants sont des grenats d'yttrium-aluminium modifiés dopés au cérium trivalent (YAG). Le spectre de luminescence de ce phosphore est caractérisé par une longueur d'onde maximale de 530 à 560 nm. La partie à grande longueur d'onde du spectre est plus longue que la partie à courte longueur d'onde. La modification du luminophore par l'ajout de gadolinium et de gallium permet de déplacer le maximum du spectre vers le froid (gallium) ou vers le chaud (gadolinium).

Les données spectrales du phosphore utilisé chez les Cris sont intéressantes. A en juger par le spectre, en plus du YAG, un phosphore avec un maximum de rayonnement décalé vers la région rouge est ajouté à la composition du phosphore LED blanc.

Contrairement aux lampes fluorescentes, le phosphore utilisé dans les LED a une durée de vie plus longue et le vieillissement du phosphore est principalement déterminé par la température. Le phosphore est le plus souvent appliqué directement sur le cristal de la LED, qui devient très chaud. D'autres facteurs affectant le phosphore sont nettement moins importants pour la durée de vie. Le vieillissement du phosphore conduit non seulement à une diminution de la luminosité de la LED, mais également à une modification de la teinte de sa lueur. Avec une forte dégradation du phosphore, la teinte bleue de la luminescence est clairement visible. Cela est dû à un changement dans les propriétés du phosphore et au fait que le rayonnement intrinsèque de la puce LED commence à dominer dans le spectre. Avec l'introduction de la technologie (du phosphore à distance), l'influence de la température sur le taux de dégradation du phosphore est réduite.

La bande avec un maximum dans la zone jaune (la conception la plus courante). Le rayonnement de la LED et du phosphore, lorsqu'ils sont mélangés, donnent une lumière blanche de différentes nuances.

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Les sous-titres

Histoire de l'invention

Les premiers émetteurs rouges semi-conducteurs à usage industriel ont été obtenus par N. Holonyak en 1962. Au début des années 70, des LED jaunes et vertes sont apparues. Le rendement lumineux de ces appareils, bien qu'encore inefficaces, a atteint le niveau d'un lumen en 1990. En 1993, Shuji Nakamura, ingénieur à Nichia, au Japon, a créé la première LED bleue à haute luminosité. Presque immédiatement, des dispositifs à LED RVB sont apparus, car les couleurs bleu, rouge et vert permettaient d'obtenir n'importe quelle couleur, y compris le blanc. Les LED au phosphore blanc sont apparues pour la première fois en 1996. Par la suite, la technologie s'est développée rapidement et, en 2005, l'efficacité lumineuse des LED a atteint une valeur de 100 lm/W ou plus. Des LED avec différentes nuances de lueur sont apparues, la qualité de la lumière a permis de concurrencer les lampes à incandescence et les lampes fluorescentes déjà traditionnelles. L'utilisation de dispositifs d'éclairage à LED a commencé dans la vie de tous les jours, dans l'éclairage intérieur et extérieur.

LED RVB

La lumière blanche peut être créée en mélangeant des LED de différentes couleurs. La construction trichromatique la plus courante provient de sources rouges (R), vertes (V) et bleues (B), bien qu'il existe des variantes bichromatiques, tétrachromatiques et plus multicolores. Une LED multicolore, contrairement aux autres émetteurs semi-conducteurs RVB (lampes, lampes, clusters), possède un corps complet, le plus souvent similaire à une LED monocolore. Les puces LED sont placées les unes à côté des autres et partagent une lentille et un réflecteur communs. Étant donné que les puces semi-conductrices ont une taille finie et leurs propres diagrammes de rayonnement, ces LED ont le plus souvent des caractéristiques de couleur angulaires inégales. De plus, il ne suffit souvent pas de régler le courant nominal pour obtenir le bon rapport de couleur, car l'efficacité lumineuse de chaque puce n'est pas connue à l'avance et est sujette à des modifications en cours de fonctionnement. Pour régler les nuances RVB souhaitées, les luminaires sont parfois équipés de dispositifs de contrôle spéciaux.

Le spectre d'une LED RVB est déterminé par le spectre de ses émetteurs semi-conducteurs constitutifs et a une forme de ligne prononcée. Ce spectre est très différent de celui du soleil, donc l'indice de rendu des couleurs des LED RVB est faible. Les LED RVB vous permettent de contrôler facilement et dans une large gamme la couleur de la lueur en modifiant le courant de chaque LED incluse dans la "triade", d'ajuster la tonalité de couleur de la lumière blanche émise par celles-ci en cours de travail - jusqu'à l'obtention de couleurs individuelles indépendantes.

Les LED multicolores ont une dépendance à la température du rendement lumineux et de la couleur en raison des différentes caractéristiques des puces émettrices qui composent l'appareil, ce qui affecte un léger changement de la couleur de la lueur pendant le fonctionnement. La durée de vie d'une LED multicolore est déterminée par la longévité des puces semi-conductrices, dépend de la conception et dépasse le plus souvent la durée de vie des LED phosphorescentes.

Les LED multicolores sont principalement utilisées pour l'éclairage décoratif et architectural, les écrans électroniques et les écrans vidéo.

LED phosphore

L'association d'un émetteur semi-conducteur bleu (le plus souvent), violet ou ultraviolet (non utilisé en grande série) et d'un convertisseur au phosphore permet de réaliser une source lumineuse peu coûteuse avec de bonnes caractéristiques. La conception la plus courante d'une telle LED contient une puce semi-conductrice bleue de nitrure de gallium modifié avec de l'indium (InGaN) et un phosphore avec une réémission maximale dans la région jaune - grenat yttrium-aluminium dopé au cérium trivalent (YAG). Une partie de la puissance du rayonnement initial de la puce quitte le boîtier de la LED, se dispersant dans la couche de phosphore, l'autre partie est absorbée par le phosphore et réémise dans la région des valeurs énergétiques inférieures. Le spectre de réémission couvre une large zone allant du rouge au vert, mais le spectre résultant d'une telle LED présente un creux prononcé dans la zone vert-bleu-vert.

Selon la composition du phosphore, les LED sont produites avec différentes températures de couleur ("chaude" et "froide"). En combinant différents types de luminophores, une augmentation significative de l'indice de rendu des couleurs (CRI ou R a) est obtenue. Pour 2017, il existe déjà des panneaux LED pour la photographie et le tournage, où le rendu des couleurs est critique, mais de tels équipements sont chers, et les fabricants sont rares.

L'un des sujets les plus discutés dans le domaine de la technologie LED polychromatique est leur fiabilité et leur durabilité. Contrairement à de nombreuses autres sources lumineuses, au fil du temps, une LED change ses caractéristiques de flux lumineux (efficacité), de motif directionnel, de nuance de couleur, mais échoue rarement complètement. Par conséquent, pour estimer la durée de vie utile, par exemple pour l'éclairage, le niveau de réduction de l'efficacité lumineuse à 70% de la valeur d'origine (L70) est pris en compte. C'est-à-dire qu'une LED dont la luminosité a diminué de 30 % pendant le fonctionnement est considérée comme étant en panne. Pour les LED utilisées dans l'éclairage décoratif, un niveau de gradation de 50 % (L50) est utilisé comme estimation de la durée de vie.

Effet de la température sur la durée de vie des LED

Pendant le fonctionnement, une puce semi-conductrice dégage une partie de l'énergie électrique sous forme de rayonnement et une partie sous forme de chaleur. De plus, selon l'efficacité d'une telle conversion, la quantité de chaleur est d'environ la moitié ou plus pour les radiateurs les plus efficaces. Le matériau semi-conducteur lui-même a une faible conductivité thermique, de plus, les matériaux et la construction du boîtier ont une certaine conductivité thermique non idéale, ce qui conduit à chauffer la puce à des températures élevées (pour une structure semi-conductrice). Les LED modernes fonctionnent à des températures de puce d'environ 70 à 80 degrés. Et une augmentation supplémentaire de cette température lors de l'utilisation de nitrure de gallium est inacceptable. Une température élevée conduit à une augmentation du nombre de défauts dans la couche active, conduit à une diffusion accrue et à une modification des propriétés optiques du substrat. Tout cela conduit à une augmentation du pourcentage de recombinaison non radiative et d'absorption des photons par le matériau de la puce. L'augmentation de la puissance et de la durabilité est obtenue en améliorant à la fois la structure semi-conductrice elle-même (réduction de la surchauffe locale) et en développant la conception de l'ensemble LED, améliorant la qualité de refroidissement de la région active de la puce. Des recherches sont également menées avec d'autres matériaux ou substrats semi-conducteurs.

Le phosphore est également exposé à des températures élevées. Avec une exposition prolongée à la température, les centres de réémission sont inhibés et le coefficient de conversion, ainsi que les caractéristiques spectrales du luminophore, se détériorent. Dans le premier et certains modèles modernes de LED polychromes, le phosphore est appliqué directement sur le matériau semi-conducteur et l'effet thermique est maximal. En plus des mesures visant à réduire la température de la puce émettrice, les fabricants utilisent diverses méthodes pour réduire l'effet de la température de la puce sur le phosphore. Les technologies de phosphore isolé et les conceptions de lampes à LED qui séparent physiquement le phosphore de l'émetteur peuvent augmenter la durée de vie de la source lumineuse.

Conception de LED phosphorescentes

Luminosité et qualité de la lumière

Le paramètre le plus important n'est même pas la luminosité de la LED, mais son efficacité lumineuse, c'est-à-dire le rendement lumineux de chaque watt d'énergie électrique consommé par la LED. L'efficacité lumineuse des LED modernes atteint 190 lm/W. La limite théorique de la technologie est estimée à plus de 300 lm/W. Lors de l'évaluation, il est nécessaire de prendre en compte le fait que l'efficacité d'un luminaire à LED est nettement inférieure en raison de l'efficacité de l'alimentation électrique, des propriétés optiques du diffuseur, du réflecteur et d'autres éléments structurels. De plus, les fabricants indiquent souvent l'efficacité initiale de l'émetteur à température normale, alors que la température de la puce pendant le fonctionnement est beaucoup plus élevée. Cela conduit au fait que l'efficacité réelle de l'émetteur est inférieure de 5 à 7% et du luminaire - souvent deux fois.

Le deuxième paramètre tout aussi important est la qualité de la lumière produite par la LED. Il existe trois paramètres pour évaluer la qualité de la reproduction des couleurs :

LED phosphore à base d'émetteur ultraviolet

En plus de la version déjà répandue de la combinaison d'une LED bleue et d'un YAG, une conception basée sur une LED ultraviolette est également en cours de développement. Un matériau semi-conducteur capable d'émettre dans le proche ultraviolet est recouvert de plusieurs couches de phosphore à base d'europium et de sulfure de zinc, activés par le cuivre et l'aluminium. Un tel mélange de luminophores donne des maxima de réémission dans les régions verte, bleue et rouge du spectre. La lumière blanche résultante a de très bonnes caractéristiques de qualité, mais l'efficacité de conversion est encore faible. Il y a trois raisons à cela [ ] : la première est due au fait que la différence entre l'énergie des quanta incident et émis lors de la fluorescence est perdue (se transforme en chaleur), et dans le cas d'une excitation ultraviolette, elle est beaucoup plus grande. La deuxième raison est qu'une partie du rayonnement UV qui n'est pas absorbée par le phosphore ne participe pas à la création du flux lumineux, contrairement aux LED à base d'émetteur bleu, et une augmentation de l'épaisseur du revêtement phosphore entraîne une augmentation dans l'absorption de la lumière de luminescence en elle. Enfin, l'efficacité des LED ultraviolettes est nettement inférieure à l'efficacité des LED bleues.

Avantages et inconvénients des LED phosphorescentes

Compte tenu du coût élevé des sources lumineuses LED par rapport aux lampes traditionnelles, il existe des raisons impérieuses d'utiliser ces appareils :

Mais il y a aussi des inconvénients :

Perspectives de développement de la technologie LED blanches

voir également

Remarques (modifier)

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L'époque où les LED n'étaient utilisées que comme indicateurs pour allumer les appareils est révolue depuis longtemps. Les appareils à LED modernes peuvent échanger complètement les lampes à incandescence dans les foyers, l'industrie et. Ceci est facilité par diverses caractéristiques des LED, sachant que vous pouvez choisir le bon analogique LED. L'utilisation des LED, compte tenu de leurs paramètres de base, ouvre de nombreuses possibilités dans le domaine de l'éclairage.

La LED (désigné par LED, LED, LED en anglais) est un dispositif basé sur un cristal semi-conducteur artificiel. Lorsqu'un courant électrique le traverse, le phénomène d'émission de photons se crée, ce qui conduit à une lueur. Cette lueur a une plage de spectre très étroite et sa couleur dépend du matériau semi-conducteur.

Les LED à lueur rouge et jaune sont fabriquées à partir de matériaux semi-conducteurs inorganiques à base d'arséniure de gallium, les LED vertes et bleues sont fabriquées à base de nitrure d'indium et de gallium. Pour augmenter la luminosité du flux lumineux, divers additifs sont utilisés ou une méthode multicouche est utilisée, lorsqu'une couche de nitrure d'aluminium pur est placée entre les semi-conducteurs. En raison de la formation de plusieurs transitions électron-trou (p-n) dans un cristal, la luminosité de sa luminescence augmente.

Il existe deux types de LED : pour l'indication et l'éclairage. Les premiers sont utilisés pour indiquer l'inclusion de divers appareils dans le réseau, ainsi que des sources d'éclairage décoratif. Ce sont des diodes colorées placées dans un boîtier translucide, chacune d'entre elles possède quatre fils. Les appareils émettant de la lumière infrarouge sont utilisés dans les appareils de contrôle à distance d'appareils (télécommande).

Dans le domaine de l'éclairage, des LED émettant de la lumière blanche sont utilisées. Les LED à lueur blanc froid, blanc neutre et blanc chaud se distinguent par leur couleur. Il existe une classification des LED utilisées pour l'éclairage selon la méthode d'installation. Le marquage LED SMD signifie que l'appareil est constitué d'un substrat en aluminium ou en cuivre sur lequel est placé un cristal de diode. Le substrat lui-même est situé dans le boîtier dont les contacts sont connectés aux contacts de la LED.

Un autre type de LED est désigné OCB. Dans un tel dispositif, une pluralité de cristaux recouverts d'un phosphore sont placés sur une carte. Grâce à cette conception, une luminosité de luminescence élevée est obtenue. Cette technologie est utilisée en production avec un flux lumineux élevé dans une zone relativement petite. À son tour, cela rend la production de lampes à LED la plus abordable et la moins chère.

Noter! En comparant les lampes sur les LED SMD et COB, on peut noter que les premières peuvent être réparées en remplaçant une LED défaillante. Si la lampe LED COB ne fonctionne pas, vous devrez changer toute la carte avec des diodes.

Caractéristiques des LED

Lors du choix d'une lampe LED appropriée pour l'éclairage, vous devez prendre en compte les paramètres des LED. Ceux-ci incluent la tension d'alimentation, la puissance, le courant de fonctionnement, l'efficacité (rendement lumineux), la température de luminescence (couleur), l'angle de rayonnement, les dimensions, la période de dégradation. Connaissant les paramètres de base, il sera possible de sélectionner facilement des dispositifs pour obtenir un résultat d'éclairage particulier.

Consommation de courant LED

En règle générale, les LED conventionnelles ont un courant de 0,02A. Cependant, il existe des LED évaluées à 0,08 A. Ces LED comprennent des dispositifs plus puissants, dans lesquels quatre cristaux sont impliqués. Ils sont situés dans le même bâtiment. Étant donné que chacun des cristaux consomme 0,02A, au total un appareil consommera 0,08A.

La stabilité des dispositifs LED dépend de l'amplitude du courant. Même une légère augmentation de l'intensité du courant contribue à une diminution de l'intensité de rayonnement (vieillissement) du cristal et à une augmentation de la température de couleur. Cela conduit finalement au fait que les LED commencent à devenir bleues et tombent en panne prématurément. Et si l'indicateur de l'intensité du courant augmente considérablement, la LED s'éteint immédiatement.

Pour limiter la consommation de courant, des stabilisateurs de courant pour LED (drivers) sont prévus dans les conceptions des lampes et luminaires LED. Ils convertissent le courant, l'amenant à la valeur requise par les LED. Dans le cas où il est nécessaire de connecter une LED séparée au réseau, des résistances de limitation de courant doivent être utilisées. Le calcul de la résistance de la résistance de la LED est effectué en tenant compte de ses caractéristiques spécifiques.

Conseil utile! Pour choisir la bonne résistance, vous pouvez utiliser le calculateur de résistance LED situé sur Internet.

Tension LED

Comment connaître la tension des LED ? Le fait est que les LED n'ont pas de paramètre de tension d'alimentation en tant que tel. Au lieu de cela, la caractéristique de chute de tension de la LED est utilisée, ce qui signifie la quantité de tension à la sortie de la LED lorsque le courant nominal la traverse. La valeur de tension indiquée sur l'emballage reflète exactement la chute de tension. Connaissant cette valeur, vous pouvez déterminer la tension restante sur le cristal. C'est cette valeur qui est prise en compte dans les calculs.

Compte tenu de l'utilisation de différents semi-conducteurs pour les LED, la tension pour chacun d'eux peut être différente. Comment connaître le nombre de Volts de la LED ? Il peut être déterminé par la couleur de la lueur des appareils. Par exemple, pour les cristaux bleus, verts et blancs, la tension est d'environ 3V, pour les cristaux jaunes et rouges - de 1,8 à 2,4V.

Lors de l'utilisation d'une connexion en parallèle de LED de calibre identique avec une valeur de tension de 2V, vous pouvez rencontrer ce qui suit : en raison de la propagation des paramètres, certaines diodes émettrices tomberont en panne (grilleront), tandis que d'autres s'allumeront très faiblement. Cela se produira du fait qu'avec une augmentation de la tension même de 0,1 V, une augmentation du courant traversant la LED est observée de 1,5 fois. Par conséquent, il est si important de s'assurer que le courant correspond à la valeur nominale de la LED.

Efficacité lumineuse, angle d'éclairage et puissance des LED

Une comparaison du flux lumineux des diodes avec d'autres sources lumineuses est effectuée en tenant compte de l'intensité du rayonnement qu'elles émettent. Les appareils mesurant environ 5 mm de diamètre donnent 1 à 5 lm de lumière. Alors que le flux lumineux d'une lampe à incandescence de 100W est de 1000 lm. Mais en comparant, il faut garder à l'esprit que la lumière d'une lampe classique est diffuse, alors que celle d'une LED est directionnelle. Par conséquent, l'angle de diffusion des LED doit être pris en compte.

L'angle de diffusion des différentes LED peut aller de 20 à 120 degrés. Lorsqu'elles sont allumées, les LED donnent une lumière plus vive au centre et réduisent l'éclairage vers les bords de l'angle de diffusion. Ainsi, les LED éclairent mieux un espace spécifique tout en utilisant moins d'énergie. Cependant, s'il est nécessaire d'augmenter la zone d'éclairage, des lentilles diffusantes sont utilisées dans la conception du luminaire.

Comment déterminer la puissance des LED ? Pour déterminer la puissance d'une lampe LED nécessaire pour remplacer une lampe à incandescence, un facteur égal à 8. Ainsi, vous pouvez remplacer une lampe classique de 100W par un appareil LED d'une puissance d'au moins 12,5W (100W/8). Pour plus de commodité, vous pouvez utiliser les données du tableau de correspondance entre la puissance des lampes à incandescence et les sources lumineuses LED :

Puissance de la lampe à incandescence, W	Puissance correspondante du luminaire LED, W
100	12-12,5
75	10
60	7,5-8
40	5
25	3

Lors de l'utilisation de LED pour l'éclairage, l'indicateur d'efficacité est très important, qui est déterminé par le rapport du flux lumineux (lm) à la puissance (W). En comparant ces paramètres pour différentes sources lumineuses, nous constatons que l'efficacité d'une lampe à incandescence est de 10-12 lm/W, luminescente - 35-40 lm/W, LED - 130-140 lm/W.

Température de couleur des sources LED

L'un des paramètres importants des sources LED est la température de lueur. Les unités de cette quantité sont les degrés Kelvin (K). Il est à noter que toutes les sources lumineuses sont divisées en trois classes selon leur température de lueur, parmi lesquelles le blanc chaud a une température de couleur inférieure à 3300 K, le blanc diurne - de 3300 à 5300 K et le blanc froid supérieur à 5300 K.

Noter! La perception confortable du rayonnement LED par l'œil humain dépend directement de la température de couleur de la source LED.

La température de couleur est généralement indiquée sur l'étiquetage des lampes LED. Elle est désignée par un nombre à quatre chiffres et la lettre K. Le choix des lampes LED avec une température de couleur spécifique dépend directement des caractéristiques de son application pour l'éclairage. Le tableau ci-dessous présente les possibilités d'utilisation de sources LED avec différentes températures de préchauffage :

Couleur des DEL		Température de couleur, K	Cas d'utilisation de l'éclairage
blanche	Chaleureux	2700-3500	L'éclairage des locaux domestiques et des bureaux comme l'analogue le plus approprié d'une lampe à incandescence
	Neutre (jour)	3500-5300	L'excellent rendu des couleurs de ces lampes leur permet d'être utilisées pour éclairer les lieux de travail en production.
	Froid	plus de 5300	Il est principalement utilisé pour l'éclairage public et est également utilisé dans le dispositif de lampes à main
rouge		1800	En tant que source d'éclairage décoratif et phyto-éclairage
Vert		-
Jaune		3300	Conception d'éclairage d'intérieurs
Bleu		7500	Illumination des surfaces à l'intérieur, phyto-illumination

La nature ondulatoire de la couleur permet d'exprimer la température de couleur des LED en utilisant la longueur d'onde. Le marquage de certains dispositifs LED reflète précisément la température de couleur sous la forme d'un intervalle de différentes longueurs d'onde. La longueur d'onde est désignée par et est mesurée en nanomètres (nm).

Tailles des LED SMD et leurs caractéristiques

Compte tenu de la taille des LED SMD, les appareils sont classés en groupes avec des caractéristiques différentes. Les LED les plus populaires avec les tailles standard 3528, 5050, 5730, 2835, 3014 et 5630. Les caractéristiques des LED SMD varient en fonction de la taille. Ainsi, différents types de LED SMD diffèrent par leur luminosité, leur température de couleur et leur puissance. Dans les marquages LED, les deux premiers chiffres indiquent la longueur et la largeur du luminaire.

Paramètres principaux des LED SMD 2835

Les principales caractéristiques des LED SMD 2835 incluent une zone de rayonnement accrue. Par rapport au SMD 3528, qui a une surface de travail ronde, la zone de rayonnement du SMD 2835 est rectangulaire, ce qui contribue à un rendement lumineux plus élevé avec une hauteur d'élément inférieure (environ 0,8 mm). Le flux lumineux d'un tel appareil est de 50 lm.

Le corps des LED SMD 2835 est en polymère résistant à la chaleur et peut supporter des températures allant jusqu'à 240 ° C. Il est à noter que la dégradation du rayonnement dans ces éléments est inférieure à 5% pendant 3000 heures de fonctionnement. De plus, le dispositif présente une résistance thermique assez faible de la jonction cristal-substrat (4 C/W). Le courant de fonctionnement maximal est de 0,18A, la température du cristal est de 130 °C.

Par la couleur de la lueur, on distingue le blanc chaud avec une température de lueur de 4000 K, le blanc du jour - 4800 K, le blanc pur - de 5000 à 5800 K et le blanc froid avec une température de couleur de 6500-7500 K. Il convient de noter que le flux lumineux maximal est pour les appareils à lueur blanche froide, minime - pour les LED de couleur blanc chaud. La conception de l'appareil a des plots de contact agrandis, ce qui contribue à une meilleure dissipation de la chaleur.

Conseil utile! Les LED SMD 2835 peuvent être utilisées pour tout type d'installation.

Caractéristiques des LED SMD 5050

Trois LED du même type sont placées dans la construction du boîtier SMD 5050. Les sources LED de couleurs bleue, rouge et verte ont des caractéristiques techniques similaires aux cristaux SMD 3528. Le courant de fonctionnement de chacune des trois LED est de 0,02A, d'où le courant total de l'ensemble de l'appareil est de 0,06A. Pour s'assurer que les LED ne tombent pas en panne, il est recommandé de ne pas dépasser cette valeur.

Les appareils LED SMD 5050 ont une tension directe de 3-3,3V et un rendement lumineux (flux réseau) de 18-21 lm. La puissance d'une LED est la somme de trois valeurs de la puissance de chaque cristal (0,7W) et est de 0,21W. La couleur de lueur émise par les appareils peut être du blanc dans toutes les nuances, vert, bleu, jaune et multicolore.

La disposition rapprochée des LED de différentes couleurs dans un boîtier SMD 5050 a permis de réaliser des LED multicolores avec un contrôle séparé pour chaque couleur. Pour réguler les luminaires utilisant des LED SMD 5050, des contrôleurs sont utilisés, de sorte que la couleur de la lueur puisse être modifiée en douceur de l'une à l'autre après un laps de temps donné. Typiquement, ces appareils ont plusieurs modes de contrôle et peuvent régler la luminosité des LED.

Caractéristiques typiques de la LED SMD 5730

Les LED SMD 5730 sont des représentants modernes des appareils à LED, dont le boîtier a des dimensions géométriques de 5,7x3 mm. Ils appartiennent à des LED super lumineuses, dont les caractéristiques sont stables et qualitativement différentes des paramètres de leurs prédécesseurs. Fabriquées à partir de nouveaux matériaux, ces LED se caractérisent par une puissance accrue et un flux lumineux très efficace. De plus, ils peuvent fonctionner dans des conditions d'humidité élevée, résistent aux températures extrêmes et aux vibrations et ont une longue durée de vie.

Il existe deux types d'appareils : SMD 5730-0.5 avec une puissance de 0.5W et SMD 5730-1 avec une puissance de 1W. Une caractéristique distinctive des appareils est la capacité de fonctionner sur un courant pulsé. La valeur du courant nominal du SMD 5730-0,5 est de 0,15 A, pendant le fonctionnement par impulsions, l'appareil peut supporter une intensité de courant allant jusqu'à 0,18 A. Ce type de LED fournit un flux lumineux jusqu'à 45 lm.

Les LED SMD 5730-1 fonctionnent à un courant constant de 0,35 A, en mode pulsé - jusqu'à 0,8 A. Le rendement lumineux d'un tel appareil peut aller jusqu'à 110 lumens. Grâce à un polymère résistant à la chaleur, le corps de l'appareil peut résister à des températures allant jusqu'à 250°C. L'angle de dispersion des deux types de SMD 5730 est de 120 degrés. Le taux de dégradation du flux lumineux est inférieur à 1% lorsqu'il est utilisé pendant 3000 heures.

Caractéristiques des LED Cree

La société Cree (USA) est engagée dans le développement et la production de LED superbes et les plus puissantes. L'un des groupes de LED Cree est représenté par la série d'appareils Xlamp, qui sont divisés en puce unique et multipuce. L'une des caractéristiques des sources monopuces est la répartition du rayonnement le long des bords de l'appareil. Cette innovation a permis de produire des luminaires avec un grand angle de faisceau en utilisant un minimum de cristaux.

Dans la série de sources LED XQ-E High Intensity, l'angle d'éclairage est de 100 à 145 degrés. Ayant de petites dimensions géométriques de 1,6x1,6 mm, la puissance des LED super lumineuses est de 3 Volts et le flux lumineux est de 330 lm. C'est l'un des plus récents développements de l'entreprise crie. Toutes les LED, dont la conception est développée sur la base d'un cristal, ont un rendu des couleurs de haute qualité dans la gamme CRE 70-90.

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Cree a publié plusieurs versions de dispositifs LED multipuces avec les derniers types d'alimentation de 6 à 72 volts. Les LED multipuces sont divisées en trois groupes, qui comprennent des appareils à haute tension, d'une puissance allant jusqu'à 4W et au-dessus de 4W. Dans les sources jusqu'à 4W, 6 cristaux sont collectés dans des packages MX et ML. L'angle de diffusion est de 120 degrés. Vous pouvez acheter des LED Cree de ce type avec une couleur blanc chaud et une lueur froide.

Conseil utile! Malgré la grande fiabilité et la qualité de la lumière, les LED puissantes des séries MX et ML peuvent être achetées à un prix relativement bas.

Le groupe de plus de 4W comprend des LED de plusieurs cristaux. Les plus gros du groupe sont les appareils de 25 W présentés par la série MT-G. La nouveauté de l'entreprise réside dans les LED du modèle XHP. L'un des plus grands appareils LED a un boîtier de 7x7 mm, sa puissance est de 12W et son efficacité lumineuse est de 1710 lumens. Les LED haute tension combinent une petite taille et un rendement lumineux élevé.

Schémas de connexion LED

Il existe certaines règles pour connecter les LED. Compte tenu du fait que le courant traversant l'appareil se déplace dans un seul sens, pour un fonctionnement long et stable des appareils à LED, il est important de prendre en compte non seulement une certaine tension, mais également la valeur de courant optimale.

Schéma de connexion de la LED au réseau 220V

Selon la source d'alimentation utilisée, il existe deux types de schémas pour connecter les LED au 220V. Dans l'un des cas, il est utilisé avec un courant limité, dans le second, une tension spéciale de stabilisation. La première option prend en compte l'utilisation d'une source spéciale avec une certaine intensité de courant. Une résistance n'est pas nécessaire dans ce circuit, et le nombre de LED connectées est limité par la puissance du pilote.

Deux types de pictogrammes sont utilisés pour indiquer les LED dans le schéma. Au-dessus de chaque représentation schématique d'eux, il y a deux petites flèches parallèles pointant vers le haut. Ils symbolisent la lueur brillante de l'appareil LED. Avant de connecter la LED à 220V à l'aide d'une alimentation, vous devez inclure une résistance dans le circuit. Si cette condition n'est pas remplie, cela entraînera le fait que la durée de vie de la LED sera considérablement réduite ou qu'elle tombera simplement en panne.

Si vous utilisez une alimentation électrique lors de la connexion, seule la tension sera stable dans le circuit. Compte tenu de la faible résistance interne de l'appareil LED, l'allumer sans limiteur de courant entraînera la combustion de l'appareil. C'est pourquoi une résistance correspondante est introduite dans le circuit de commutation des LED. Il convient de noter que les résistances ont des valeurs différentes, elles doivent donc être calculées correctement.

Conseil utile! L'aspect négatif des circuits d'allumage de la LED sur un réseau 220 volts à l'aide d'une résistance est la dissipation d'une puissance élevée lorsqu'il est nécessaire de connecter une charge avec une consommation de courant accrue. Dans ce cas, la résistance est remplacée par un condensateur de trempe.

Comment calculer la résistance d'une LED

Lors du calcul de la résistance d'une LED, ils sont guidés par la formule :

U = IхR,

où U est la tension, I est l'intensité du courant, R est la résistance (loi d'Ohm). Disons que vous devez connecter une LED avec les paramètres suivants : 3V - tension et 0,02A - courant. Pour que lorsque la LED est connectée au 5 Volts sur l'alimentation, elle ne tombe pas en panne, il faut retirer le 2V supplémentaire (5-3 = 2V). Pour ce faire, vous devez inclure une résistance avec une certaine résistance dans le circuit, qui est calculée à l'aide de la loi d'Ohm :

R = U / I.

Ainsi, le rapport de 2V à 0,02A sera de 100 ohms, c'est-à-dire c'est exactement ce qu'une résistance est nécessaire.

Il arrive souvent qu'au vu des paramètres des LEDs, la résistance de la résistance ait une valeur non standard pour l'appareil. De tels limiteurs de courant sont introuvables sur le point de vente, par exemple 128 ou 112,8 ohms. Ensuite, vous devez utiliser des résistances dont la résistance est la valeur la plus proche de celle calculée. Dans ce cas, les LED ne fonctionneront pas à pleine puissance, mais seulement à 90-97%, mais cela sera invisible à l'œil et aura un effet positif sur les ressources de l'appareil.

Il existe de nombreuses options de calculatrices pour calculer les LED sur Internet. Ils prennent en compte les principaux paramètres : chute de tension, courant nominal, tension de sortie, nombre d'appareils dans le circuit. En définissant les paramètres des appareils LED et des sources de courant dans le champ du formulaire, vous pouvez connaître les caractéristiques correspondantes des résistances. Des calculs de résistance en ligne pour les LED existent également pour déterminer la résistance des limiteurs de courant à code couleur.

Schémas de connexion en parallèle et en série des LED

Lors de l'assemblage de structures à partir de plusieurs appareils à LED, des circuits de commutation de LED dans un réseau 220 volts avec une connexion série ou parallèle sont utilisés. Dans ce cas, pour une connexion correcte, il convient de garder à l'esprit que lorsque les LED sont connectées en série, la tension requise est la somme des chutes de tension de chaque appareil. Alors que lorsque les LED sont connectées en parallèle, l'intensité du courant est ajoutée.

Si les circuits utilisent des dispositifs LED avec des paramètres différents, alors pour un fonctionnement stable, il est nécessaire de calculer la résistance pour chaque LED séparément. Il convient de noter qu'il n'y a pas deux LED identiques. Même les appareils du même modèle ont de légères différences de paramètres. Cela conduit au fait que lorsque vous en connectez un grand nombre dans un circuit série ou parallèle avec une résistance, ils peuvent rapidement se dégrader et échouer.

Noter! Lors de l'utilisation d'une résistance dans un circuit en parallèle ou en série, seuls des dispositifs LED ayant des caractéristiques identiques peuvent être connectés.

La divergence dans les paramètres lorsque plusieurs LED sont connectées en parallèle, disons 4 à 5 pièces, n'affectera pas le fonctionnement des appareils. Et si vous connectez beaucoup de LED à un tel circuit, ce sera une mauvaise décision. Même si les sources LED ont une légère variation dans les caractéristiques, cela conduira au fait que certains appareils émettront une lumière vive et s'éteindront rapidement, tandis que d'autres brilleront faiblement. Par conséquent, lors de la connexion en parallèle, utilisez toujours une résistance distincte pour chaque appareil.

En ce qui concerne la connexion en série, il existe une consommation économique, car l'ensemble du circuit consomme une quantité de courant égale à la consommation d'une LED. Dans un circuit en parallèle, la consommation est la somme de la consommation de toutes les sources LED incluses dans le circuit inclus dans le circuit.

Comment connecter des LED à 12 Volts

Dans la conception de certains appareils, des résistances sont prévues dès la fabrication, ce qui permet de brancher des LEDs en 12 Volts ou 5 Volts. Cependant, de tels dispositifs ne sont pas toujours disponibles dans le commerce. Par conséquent, dans le circuit de connexion des LED à 12 volts, un limiteur de courant est prévu. La première étape consiste à connaître les caractéristiques des LED connectées.

Un paramètre tel que la chute de tension directe pour les dispositifs LED typiques est d'environ 2V. Le courant nominal de ces LED est de 0,02A. Si vous devez connecter une telle LED à 12V, le 10V "supplémentaire" (12 moins 2) doit être éteint avec une résistance de limitation. La loi d'Ohm peut être utilisée pour calculer sa résistance. Nous obtenons que 10 / 0,02 = 500 (Ohm). Ainsi, une résistance de 510 ohms est nécessaire, qui est la plus proche de la gamme E24 de composants électroniques.

Pour qu'un tel schéma fonctionne de manière stable, il est également nécessaire de calculer la puissance du limiteur. En utilisant la formule, sur la base de laquelle la puissance est égale au produit de la tension et du courant, nous calculons sa valeur. Une tension de 10V est multipliée par un courant de 0,02A et on obtient 0,2W. Ainsi, une résistance est nécessaire, dont la puissance nominale standard est de 0,25W.

S'il est nécessaire d'inclure deux dispositifs LED dans le circuit, il convient de garder à l'esprit que la tension qui leur tombe dessus sera déjà de 4V. En conséquence, pour la résistance, il reste à éteindre non pas 10V, mais 8V. Par conséquent, un calcul supplémentaire de la résistance et de la puissance de la résistance est effectué sur la base de cette valeur. L'emplacement de la résistance dans le circuit peut être prévu n'importe où : du côté de l'anode, de la cathode, entre les LED.

Comment vérifier une LED avec un multimètre

Une façon de vérifier l'état de fonctionnement des LED consiste à tester avec un multimètre. Un tel appareil peut diagnostiquer les LED de n'importe quelle conception. Avant de vérifier la LED avec un testeur, l'interrupteur de l'appareil est réglé en mode "continuité" et les sondes sont appliquées aux bornes. Lorsque la sonde rouge est fermée à l'anode et la noire à la cathode, le cristal doit émettre de la lumière. Si la polarité est inversée, l'écran devrait afficher la lecture "1".

Conseil utile! Avant de tester le fonctionnement de la LED, il est recommandé de baisser l'éclairage principal, car pendant le test, le courant est très faible et la LED émettra de la lumière si faiblement que vous ne la remarquerez peut-être pas sous un éclairage normal.

Vous pouvez tester les appareils LED sans utiliser de sondes. Pour ce faire, dans les trous situés dans le coin inférieur de l'appareil, l'anode est insérée dans le trou portant le symbole "E" et la cathode - avec l'indicateur "C". Si la LED est opérationnelle, elle doit s'allumer. Cette méthode de test convient aux LED avec des broches suffisamment longues sans soudure. La position de l'interrupteur n'a pas d'importance pour cette méthode d'essai.

Comment vérifier les LED avec un multimètre sans dessouder ? Pour ce faire, vous devez souder des morceaux d'un trombone ordinaire aux sondes du testeur. Comme isolant, un joint textolite convient, qui est posé entre les fils, après quoi il est traité avec du ruban isolant. La sortie est une sorte d'adaptateur pour connecter les sondes. Les agrafes sont élastiques et solidement fixées dans les connecteurs. Sous cette forme, vous pouvez connecter les sondes aux LED sans les dessouder du circuit.

Que peut-on faire à partir de LED de vos propres mains

De nombreux radioamateurs s'entraînent à assembler diverses structures LED de leurs propres mains. Les produits auto-assemblés ne sont pas de qualité inférieure et dépassent même parfois leurs homologues en production. Il peut s'agir d'appareils de musique en couleur, de conceptions à LED clignotantes, de feux de détresse à LED et bien plus encore.

Assemblage de stabilisateur de courant DIY pour LED

Pour que la ressource LED ne s'épuise pas avant la date d'échéance, il est nécessaire que le courant qui la traverse ait une valeur stable. Il est connu que les LED rouges, jaunes et vertes peuvent gérer des charges de courant accrues. Alors que les sources LED bleu-vert et blanc, même avec une légère surcharge, grillent en 2 heures. Ainsi, pour un fonctionnement normal de la LED, il est nécessaire de régler le problème avec son alimentation.

Si vous assemblez une chaîne de LED connectées en série ou en parallèle, alors vous pouvez leur fournir un rayonnement identique si le courant qui les traverse a la même intensité. De plus, les impulsions de courant inverse peuvent affecter négativement la durée de vie des sources LED. Pour éviter que cela ne se produise, il est nécessaire d'inclure un stabilisateur de courant pour les LED dans le circuit.

Les caractéristiques de qualité des luminaires LED dépendent du pilote utilisé - un appareil qui convertit la tension en un courant stabilisé avec une valeur spécifique. De nombreux radioamateurs assemblent de leurs propres mains un circuit d'alimentation pour LED à partir de 220V sur la base du microcircuit LM317. Les éléments d'un tel circuit électronique sont peu coûteux et un tel régulateur est facile à concevoir.

Lors de l'utilisation d'un stabilisateur de courant sur le LM317 pour LED, le courant est régulé à moins de 1A. Un redresseur à base de LM317L stabilise le courant jusqu'à 0,1A. L'appareil utilise une seule résistance dans le circuit. Elle est calculée à l'aide du calculateur de résistance LED en ligne. Les appareils disponibles sont adaptés à l'alimentation : alimentations à partir d'une imprimante, d'un ordinateur portable ou d'autres appareils électroniques grand public. Il n'est pas rentable d'assembler vous-même des schémas plus complexes, car il est plus facile de les acheter prêts à l'emploi.

DIY LED DRL

L'utilisation de feux diurnes (DRL) sur les voitures augmente considérablement la visibilité de la voiture en plein jour par les autres usagers de la route. De nombreux automobilistes pratiquent l'auto-assemblage de DRL à l'aide de LED. L'une des options est un dispositif DRL de 5-7 LED avec une puissance de 1W et 3W pour chaque bloc. Si vous utilisez des sources LED moins puissantes, le flux lumineux ne sera pas aux normes pour de telles lumières.

Conseil utile! Lors de la fabrication du DRL de vos propres mains, tenez compte des exigences de GOST: le flux lumineux est de 400 à 800 Kd, l'angle de lueur dans le plan horizontal est de 55 degrés, dans le plan vertical - 25 degrés, la surface est de 40 cm².

Pour la base, vous pouvez utiliser une planche profilée en aluminium avec des patins pour fixer les LED. Les LED sont fixées à la carte avec un adhésif conducteur de chaleur. Les optiques sont sélectionnées en fonction du type de sources LED. Dans ce cas, des lentilles avec un angle de préchauffage de 35 degrés conviennent. Les lentilles sont installées sur chaque LED séparément. Les fils sont sortis dans n'importe quelle direction convenable.

Ensuite, un boîtier pour DRL est fabriqué, qui sert en même temps de radiateur. Pour ce faire, vous pouvez utiliser un profil en forme de U. Le module LED fini est placé à l'intérieur du profilé, fixé avec des vis. Tout l'espace libre peut être rempli de mastic à base de silicone transparent, ne laissant que les lentilles à la surface. Un tel revêtement servira de protection contre l'humidité.

Le DRL est connecté à l'alimentation avec l'utilisation obligatoire d'une résistance dont la résistance est pré-calculée et vérifiée. Les méthodes de connexion peuvent varier selon le modèle de voiture. Les schémas de connexion sont disponibles sur Internet.

Comment faire clignoter les LED

Les LED clignotantes les plus courantes sont des dispositifs à potentiel contrôlé. Le clignotement du cristal se produit en raison d'un changement d'alimentation aux bornes de l'appareil. Ainsi, un dispositif LED bicolore rouge-vert émet de la lumière en fonction du sens du courant qui le traverse. L'effet de clignotement d'une LED RVB est obtenu en connectant trois broches de contrôle distinctes à un système de contrôle spécifique.

Mais vous pouvez faire clignoter une LED unicolore ordinaire, en ayant un minimum de composants électroniques dans votre arsenal. Avant de faire une LED clignotante, vous devez choisir un circuit de travail simple et fiable. Un circuit LED clignotant peut être utilisé, qui sera alimenté par une source 12V.

Le circuit se compose d'un transistor de faible puissance Q1 (le silicium haute fréquence KTZ 315 ou ses analogues conviennent), d'une résistance R1 820-1000 Ohm, d'un condensateur 16 volts C1 d'une capacité de 470 F et d'une source LED. Lorsque le circuit est allumé, le condensateur est chargé à 9-10V, après quoi le transistor s'ouvre un instant et donne l'énergie accumulée à la LED, qui commence à clignoter. Ce schéma ne peut être mis en œuvre que lorsqu'il est alimenté par une source 12V.

Un circuit plus avancé peut être assemblé qui fonctionne par analogie avec un multivibrateur à transistors. Le circuit comprend des transistors KTZ 102 (2 pièces), des résistances R1 et R4 de 300 Ohm chacune pour limiter le courant, des résistances R2 et R3 de 27000 Ohm pour régler le courant de base des transistors, des condensateurs polaires 16 volts (2 pièces. Avec une capacité de 10 F) et deux sources LED. Ce circuit est alimenté par une source de tension constante de 5V.

Le circuit fonctionne sur le principe de la « paire Darlington » : les condensateurs C1 et C2 sont alternativement chargés et déchargés, ce qui provoque l'ouverture d'un transistor particulier. Lorsqu'un transistor fournit de l'énergie à C1, une LED s'allume. De plus, C2 est chargé en douceur et le courant de base VT1 diminue, ce qui entraîne la fermeture de VT1 et l'ouverture de VT2 et une autre LED s'allume.

Conseil utile! Si vous utilisez une tension d'alimentation supérieure à 5V, vous devrez utiliser des résistances avec un calibre différent pour éviter d'endommager les LED.

Assemblage DIY de musique de couleur sur LED

Pour implémenter de vos propres mains des schémas de musique de couleur assez complexes sur des LED, vous devez d'abord comprendre comment fonctionne le schéma de musique de couleur le plus simple. Il se compose d'un transistor, d'une résistance et d'un dispositif LED. Un tel circuit peut être alimenté à partir d'une source d'un calibre de 6 à 12V. Le fonctionnement du circuit est dû à une amplification en cascade avec un émetteur commun (émetteur).

La base VT1 reçoit un signal d'amplitude et de fréquence variables. Dans le cas où les fluctuations du signal dépassent un seuil prédéterminé, le transistor s'ouvre et la LED s'allume. L'inconvénient de ce schéma est la dépendance du clignotement sur le degré du signal sonore. Ainsi, l'effet de la musique colorée n'apparaîtra qu'à un certain degré de volume sonore. Si le son est augmenté. la LED sera allumée tout le temps, et en diminuant, elle clignotera légèrement.

Pour obtenir un effet complet, un schéma de musique de couleur est utilisé sur les LED avec une division de la plage sonore en trois parties. Le circuit avec un transducteur sonore à trois canaux est alimenté par une source 9V. Un grand nombre de schémas de musique de couleur peuvent être trouvés sur Internet dans divers forums de radioamateurs. Il peut s'agir de schémas musicaux en couleur utilisant une bande monochrome, une bande LED RVB, ainsi que des schémas permettant d'allumer et d'éteindre en douceur les LED. Également sur le réseau, vous pouvez trouver des schémas de feux de circulation sur LED.

Conception d'indicateur de tension LED bricolage

Le circuit indicateur de tension comprend une résistance R1 (résistance variable 10 kOhm), des résistances R1, R2 (1 kOhm), deux transistors VT1 KT315B, VT2 KT361B, trois LED - HL1, HL2 (rouge), HLЗ (vert). X1, X2 - Alimentations 6 volts. Dans ce circuit, il est recommandé d'utiliser des appareils LED avec une tension de 1,5V.

L'algorithme de fonctionnement de l'indicateur de tension LED maison est le suivant : lorsque la tension est appliquée, la source LED centrale est verte. En cas de chute de tension, la LED rouge de gauche s'allume. L'augmentation de la tension provoque l'allumage de la LED rouge à droite. Avec la résistance en position médiane, tous les transistors seront en position fermée et la tension n'ira qu'à la LED verte centrale.

L'ouverture du transistor VT1 se produit lorsque le curseur de la résistance est déplacé vers le haut, augmentant ainsi la tension. Dans ce cas, la fourniture de tension à HL3 s'arrête et elle est fournie à HL1. Lorsque vous déplacez le curseur vers le bas (baisse de la tension), le transistor VT1 se ferme et VT2 s'ouvre, ce qui alimentera la LED HL2. Avec un léger retard, la LED HL1 s'éteindra, HL3 clignotera une fois et HL2 s'allumera.

Un tel circuit peut être assemblé à l'aide de composants radio de technologie obsolète. Certaines personnes l'assemblent sur une planche textolite, en respectant une échelle 1:1 avec les dimensions des pièces afin que tous les éléments puissent tenir sur la planche.

Le potentiel illimité de l'éclairage LED permet de concevoir indépendamment divers dispositifs d'éclairage à partir de LED avec d'excellentes caractéristiques et un coût assez faible.