Как делают светодиоды: Как делают светодиоды и линзы к ним

Содержание

Как делают светодиоды и линзы к ним

В статье мы расскажем, как делают светодиоды. Эти полупроводниковые приборы сегодня самые высокоэффективные источники искусственного света массового производства. В развитых странах светодиод называют Light-emitting diode, перевод на русский язык – «светоизлучающий диод». Из этих словосочетаний получены равноценные аббревиатуры – LED и СИД. Их используют в русскоязычных текстах.

Где и как делают LED-приборы?

Современное устройство непосредственного преобразования невидимой электрической энергии в видимую электромагнитную, т. е. в свет – это полупроводниковый светодиод.

Светодиоды изготавливают на специализированных предприятиях электронной промышленности, производящих транзисторы, диоды, микросхемы.

Изготовление светодиода начинается с подготовки подложки. Для нее берут пластину, отрезанную от кристалла искусственного сапфира. Для некоторых видов мощных светодиодов используют подложки из кремния.

На подложку в условиях вакуума напыляют слой сверхчистого металла – кремния p- или n-проводимости. В n-кремнии носителями тока является электрон, в p-полупроводнике – «дырка» – в кристалле это атом, потерявший электрон.

Потом через трафарет наносят металл на точки будущих контактных площадок. Сменив трафарет, напыляют слой полупроводника другой проводимости, защищая от напыления готовые контакты. Трафареты разного рисунка и напыляемые металлы сменяются несколько раз.

Готовые светоизлучающие кристаллы проверяют на работоспособность, подавая через них номинальный ток. Сложность и разнообразие использованных процессов и материалов приводит к большому разбросу параметров готовых кристаллов. Поэтому их разделяют на группы и партии, внутри которых они более одинаковы. Эти группы носят названия «бин» и «кит», подробности есть на сайте. Кристаллы монтируют в корпуса, часть из которых имеют встроенные линзы вторичной оптики. Ее назначение – формирование требуемой КСС – кривой силы света.

Например, светодиоды для освещения дорог должны светить на их полотно, а не в глаза водителям. Из какого материала делают линзы светодиодов? Чаще всего их отливают в индивидуальные одиночные формы. Для модулей с несколькими диодами отливают групповые сборки. Льют из:

оптического стекла;
акрила или оргстекла;
прозрачной эпоксидной смолы и т. п.

Разбинованные светодиоды отправляют в светодиодные интернет-магазины и изготовителям светодиодных изделий – ламп, лент, линеек, модулей и пр. На нашем сайте можно купить светодиоды разной мощности и производителей. Звоните, заходите на сайт или в магазин-салон.

Что такое светодиод (устройство, параметры, маркировка)

Светодиод (led) – это полупроводниковый элемент, в котором при прохождении электрического тока создается видимое глазу оптическое излучение. В настоящее время такие устройства используются практически в любом приборе: телефоны, бытовая техника, автомобили, светильники и многие другие.

Led-элементы потребляют гораздо меньше энергии, что важно для энергосбережения.

Разные типы светодиодов.

История создания светодиода.

Она насчитывает всего чуть больше ста лет. Первое упоминание о свечении диода относится к 1907 году. Английский физик Генри Раунд заметил разноцветное излучение при течении электричества через соединения карбид кремния-металл. Такое явление получило название электролюминесценция.

Спустя почти двадцать лет в 1923 году российский ученый Олег Лосев проводил подобные эксперименты в Нижнем Новгороде. Физик обнаружил свечение на месте контакта карбида кремния и стальной проволоки. Лосев опубликовал результаты своих исследований, и обосновал, что электролюминесценция наблюдается именно на границе соприкосновения разнородных материалов. Теоретическую базу под открытие подвести не смогли, и дальнейшего развития оно не получило. Хотя Лосев предсказал использование электролюминесценции для создания маломощных и миниатюрных источников света.

Физик даже придумал конструкцию светового реле, но дальше исследования не продолжились.

В 1961 году, еще через сорок лет, американские изобретатели Д. Р. Байард и Г. Питтман придумали технологию выпуска светодиодов из арсенида галлия. В 1962 году они получили патент, и начался промышленный выпуск. Однако, их led-элемент испускал инфракрасное излучение, то есть был не видим человеческому глазу.

Но в том же 1962 году американский физик Ник Холоньяк изобрел красный светодиод. В 1971 году его соотечественник Жак Панков придумал синий. А в 1972 Джордж Крафорд открыл желтый led.

Впрочем, до семидесятых годов XX века светоизлучающие диоды оставались очень дорогими. Фирма «Монсанто» первой в мире удалось организовать массовое производство led в качестве индикатора.

В семидесятых годах группе советских ученых под начальством Ж. Алферова удалось синтезировать неизвестные до этого полупроводниковые вещества. Их начали получать на предприятиях и в лабораториях. А на основе этих соединений запустили серийное изготовление светодиодов.

В 1983 году Citizen Electronics придумала и внедрила на своих предприятиях светодиоды плоской конструкции (SMD).

В девяностые годы японские ученые И. Акасаки, Х. Амано и С. Накамура придумали, как значительно удешевить производство синих led. Технологию успешно опробовала фирма Nichia с 1993 года. А с 1996 года они начали изготовление белых led-элементов, чей свет получается из сочетания красного, синего и зеленого. В дальнейшем на базе открытия японских ученых стали стремительно развиваться новые методы производства световой техники: лампочек, дисплеев с подсветкой и других приборов.

В 2003 Citizen Electronics придумали новейшую технологию производства СОВ (Chip-On-Board). Она заключается в монтаже полупроводникового элемента на подложку при помощи специального непроводящего клея.

Очевидно, что история светоизлучающих диодов только набирает обороты, а технологии становятся все более совершенными.

Для создания разных цветов потребовалось много времени.

Принцип работы.

Кристалл состоит из полупроводниковых материалов, которые расположены слоями. Свечение появляется после протекания электричества между границами их соприкосновения. В одном полупроводнике (n) преобладают электроны (отрицательные частицы), а в другом (p) – ионы – дырки (положительные частицы). Полупроводниковые соединения способны пропускать электричество только от p -слоя к n -слою, т.е. в одну сторону.

Схема появления излучения.

Под воздействием электричества электроны из n-слоя и дырки из р-слоя начинают двигаться к р-n-переходу. Происходит рекомбинация дырки и электрона — между р-n-границей протекает ток. Электроны переходят на низший энергетический уровень, с высоких орбиталей на более низкие. Освобождается энергия, которая излучается в виде фотонов.

Описанный процесс протекает во всех полупроводниковых диодах. Но длина волны фотона не всегда находится в заметном человеческому глазу спектре. Для появления видимости необходимо движение элементарных частиц в определенном интервале: от 400 до 700 нм. Это достигается подбором определенных химических веществ. У каждого есть особая длина волны и цвет излучения.

Самые удачные материалы получаются из соединений типа A

IIIB^V и A^IIB^VI где II, III, V и VI – валентности элементов. Например, уже упоминавшийся арсенид галлия, фосфат индия или селенид цинка и теллурид кадмия. Подобные соединения называют прямозонными. Возможно получение разнообразных по свечению светодиодов: от ультрафиолетовых до инфракрасных.

К другой группе относятся непрямозонные полупроводники. Это карбид кремния, сам кремний, германий и другие. Диоды из них свет светят очень неярко. Впрочем, научные работы по использованию таких веществ продолжаются. Основные поиски решения ведутся в области технологий квантовых точек и фотонных кристаллов.

Кроме света при p-n-переходе освобождается еще и тепло. Для его отвода необходим теплоотвод (часто в этой роли выступает корпус изделия) или радиатор.

Виды и характеристики светодиодов.

Светоизлучающие диоды различают по конструкции корпуса:

DIP – маломощные индикаторные цилиндрические элементы. Востребованы для подсветок экранов, индикации, световых гирлянд.

«Пиранья» — четырехконтактный DIP. Они крепче держатся на своем месте и меньше греются. Востребованы в автомобильной промышленности для подсветок.
SMD – внешне выглядит, как параллелепипед. За счет своей надежности и универсальности востребованы во многих отраслях светотехнической промышленности.
PCB Star светодиоды. Разновидность SMD.
СОВ – плоский SMD. Новейший тип.

Независимо от исполнения корпуса выделяют светодиоды:

Двухцветные. Они излучают одновременно два цвета. Обладают тремя контактами, один из которых общий.
Полноцветные RGB (красный-зеленый-синий). Изготавливаются из трех полупроводниковых кристаллов под общей линзой, обладают четырьмя электродами. По одному выводу для каждого полупроводникового элемента и один общий вывод. В SMD у прибора будет шесть выводов.

Пропорциональное смешение цветов дает всевозможные оттенки света. Например, при включении на 100% красного и зеленого получится желтый.

Адресные светодиоды − разновидность полноцветных. Отличаются от обычных RGB тем, что включаются по собственному индивидуальному коду. Востребован в лентах, где на адресном светодиоде можно задать неповторяющийся цветовой оттенок. При этом led-диод обладает собственным адресом, на который поступают команды от специального управляющего драйвера. Управление цветами происходит через микрочипы, которые встраиваются рядом с адресными светодиодами.
Сверхмощные (сверхяркие) светодиоды – элементы мощностью выше 1 Вт с силой тока от 300 мА. (Мощность обычных светодиодов измеряется чаще всего в милливаттах). Такие устройства светят очень ярким светом. Используются в фонариках, фарах, прожекторах и т.п.

Также led-элементы подразделяются на:

Индикаторные — маломощные.
Осветительные — приборы большой мощности.
Инфракрасные – излучают невидимый человеческому глазу инфракрасный спектр.

Инфракрасные диоды. Благодаря специально подобранным материалам проводников они испускают невидимые глазу инфракрасные лучи. Они безвредны для живых существ, но заметны для электронных систем регистрации. Востребованы во многих технических устройствах и станках во всевозможных отраслях промышленности.

Индикаторные led-диоды. Выступают в роли индикаторов для техники, подсветок дисплеев и т.п. Их делят по типу используемых полупроводников на:

двойные – светят зеленым и оранжевым;
тройные – светят желтым и оранжевым;
тройные – светят красным и желто-зеленым.

Независимо от вида светодиоды характеризуются некоторыми параметрами.

Цвет излучения. Обусловлен химическим составом полупроводников. Некоторые вещества и соответствующие им цвета обозначены в таблице.

Яркость. Она пропорциональна силе тока, текущей сквозь элемент. Среди led-диоды, которые светят белым светом, выделяют яркие (20-25 милликандел) и сверхяркие (свыше 20 тысяч милликандел).

Сила тока. Светодиоды весьма чувствительны к силе тока. При превышении ее значения выше номинального led может перегореть. Поэтому не рекомендуется превышать максимальный прямой ток элемента. Точные значения для конкретного светодиода приводятся в техническом описании.

Падение напряжения. Характеризует допустимую разницу между величинами входного и выходящего напряжения. У значения напряжения для светодиодов есть максимальное значение, превышение которого приведет к поломке led. Значения указываются в техническом описании.

Полярность. Поскольку ток в светодиоде течет только от p -слоя к n -слою, для предотвращения поломок стоит полярность. Обычно ее определяют по внешнему виду, маркировке или особым пометкам на корпусе. (Подробнее смотрите в статье «определение полярности»). Также узнать полярность можно из технической документации.

Угол рассеивания света. Определяется формой линзы, конструкцией кристалла и от используемых для изготовления кристалла веществ. Может меняться от 15 до 180 градусов.

Устройство светодиода.

Led-диод состоит из полупроводникового кристалла, который закреплен на подложке, корпуса с контактами и оптической системы.

Устройства индикаторных (DIP), плоских (SMD) и СОВ элементов различаются снаружи.

Конструктивное устройство DIP.

DIР-светодиод в разрезе.

В основании прибора монтируются контакты. Кристалл (один или несколько) закреплен на катоде. К кристаллу присоединяется проволока. Она соединяет полупроводники с анодом. Это необходимо для группировки двух проводников с различными типами проводимости. Сверху led-элемент герметично покрывается линзой. Корпус устройства изготавливается в виде цилиндра из эпоксидной смолы, край которого обрезан со стороны катода. Монтаж led-элемента происходит путем пайки длинных выводов.

Конструктивное устройство SMD.

SMD-светодиод в разрезе.

Корпус изготавливается параллелепипедом. Его основа – теплоотвод от кристалла. На нее монтируется полупроводниковый элемент. Контактный провод соединяет его с анодом. Контакты выполняются плоскими. Сверху элемент герметично накрывается линзой.

Конструктивное устройство СОВ.

COB-технология – новейшее направление в производстве.

Такие светоизлучающие диоды имеют в основании теплопроводящую подложку (обычно алюминиевую). На нее непроводящим клеем закрепляют полупроводниковые кристаллы, которые объединены по последовательно-параллельной схеме. Сверху все покрывается люминофором.

Такой тип led легко монтируется, выдает хороший световой поток и не искажает цвета. Востребованы в производстве небольших, ярких прожекторов и декоративной подсветки. В отличие от DIP и SMD способны работать при повышенных температурах. Но из-за своего устройства имеют меньший срок эксплуатации по сравнению.

Если на одной подложке смонтировано множество кристаллов, то такой led-элемент называется светодиодной матрицей.

Конструктивное устройство PCB Star.

Состоит из одного большого кристалла, который монтируется на алюминиевую подложку в форме звезды. За счет увеличенной площади кристалла повышается мощность светодиода. Упрощается его фокусировка. Поэтому РCB Star востребованы в производстве ярких источников света: от фонариков до прожекторов.

Вольт-амперная характеристика светодиода.

Она имеет нелинейный характер. Led начинает пропускать ток с определенного значения напряжения. Оно называется пороговым. Пороговый вольтаж определяется химическими соединениями полупроводников.

Вольт-амперная зависимость.

Синяя кривая описывает протекание электричества при прямом включении. Красная кривая — при обратном включении.

U_MAXи U_MAXОБР – предельно допустимые значения напряжений. При их превышении элемент сгорает.

U_MIN – минимальное величина напряжения. Начинается свечение.

Интервал между минимальным и максимальным — рабочая зона. Именно в ней диод светоизлучается.

I_MAX – предельное допустимое значение тока. При превышении светодиод перегорает.

Подключение светодиода.

Самым простым случаем подключения светодиода является подключение с резистором. Последний необходим для токоограничения, чтобы исключить перегорание led при скачках напряжения.

При подключении led-элементов по любой схеме не забывайте придерживаться полярности! Иначе полупроводниковый прибор не будет светить и перегорит.

Электрическая схема соединения светодиода (LED) и резистора (R).

При соединении нескольких светоизлучающих диодов возможны разные варианты их соединения.

Последовательное подключение.

Схема последовательного соединения.

Элементы соединяются последовательно с учетом полярности. В цепи значение тока постоянно, а напряжение на led-элементах суммируется.

Параллельное соединение.

Схема параллельного соединения светодиодов через один резистор.

В этом случае постоянным в цепи сохраняется напряжение, а силы тока на элементах складываются. У данного типа соединения есть недостаток. На разных светодиодах может быть неодинаковое падение напряжения. Поэтому ток на каком-нибудь элементе может превысить допустимый, что приведет к поломке.

Во избежание этого следует подключать к каждой параллельной цепи свой резистор.

Схема параллельного подключения.

Параллельно-последовательное соединение.

При подключении большого количества светодиодов стоит использовать параллельно-последовательную электрическую схему. При этом в параллельных ветках напряжение одинаковое.

Электрическая схема параллельно-последовательного соединения.

Производители светодиодов

Монтаж светодиодов.

В рейтинге производителей лидируют несколько фирм с мировым именем. Именно они выпускают самые качественные изделия на рынке.

Philips. Пожалуй, производитель, с самым известным именем. Под этой маркой выпускается множество изделий от лампочек, до телефонов. Фирма имеет заводы более чем в шестидесяти странах. Активно вкладывается в новейшие разработки. Покупает другие, более мелкие заводы и производства, которые изготавливают светодиоды.
Cree. Американская фирма, которая начинала свой путь с производства чипов для телефонов. Специализируется на производстве led-изделий разного назначения. РРаРазработали и выпускают светодиоды из карбида кремния, которые ярко светят.
Nichia. Японская компания. Одна из старейших в области изготовления светодиодной техники. Именно она разработала и внедрила выпуск синих и белых цветов led. Специализируется на производстве кристаллов. Лидер на рынке по доходам от продаж.
Osram. Немецкий изготовитель. Работает более ста лет в паре с Siemens. Выпускает светоизлучающие диоды, которые соответствуют мировым стандартам качества.

Из российских производителей можно отметить «Оптоган» и «Светлана-Оптоэлектроника». Обе фирмы располагаются в Санкт-Петербурге и производят светотехнические изделия. Впрочем, кристаллы для выпуска продукции закупаются за рубежом.

Цветовая маркировка.

Маркировка led в мире не стандартизирована. Изготовитель сам решает, что он будет обозначать на корпусе.

Светодиоды российского производства маркируются цветовым кодом. Он состоит из цветных кружочков или черточек. Примеры маркировки приведены ниже на рисунке.

Цветовая маркировка российских индикаторных светодиодов.

Рассмотрим маркировку известных мировых производителей.

Philips.

В качестве примера возьмем модель Luxeon Rebel. Она маркируется LXML-ABCD-EFGH. В этой аббревиатуре зашифровано следущее:

LXML – серия;
ABC – информация о свете: как распределяется, цветовая температура;
D – величина тока;
E – запасная буква на будущие модели;
FGH – яркость (в люменах).

Cree.

Фирма предлагает обозначение SSSCCC-BD-0000-NNNNN, где:

SSS – серия;
CCC – описание цвета:
BD – индекс цветопередачи:
0000 – код производителя;
NNNNN – индивидуальный номер по цветовой температуре и яркости. Стоит уточнить в техническом описании.

Достоинства и недостатки светодиодов

Плюсы

Высокая механическая и вибрационная стойкость.
Небольшой разогрев.
Маленькие габаритные размеры, легкий
Долговечность.
Низкое энергопотребление и мощность.
Возможность регулирования интенсивности свечения.
Высокие декоративные качества: разнообразие цветов и оттенков свечения.
Безынерционность: включаются сразу на полную мощность.
Возможность работы при низких температурах.
Низкая цена индикаторных светодиодов.
Безопасность: низкие рабочие значения напряжения и тока.

Минусы

Высокая цена SMD.
Ухудшения со временем качества кристалла: чем дольше светодиод работает, тем он тусклее.
Повышенные требования к источнику питания.
Недопустимы даже небольшие превышения минимальных и максимальных значений электрических параметров.

Интересные факты.

Светодиодная лента.

Получение белого цвета. Есть три варианта. Первый – по технологии RGB. Включение всех трех цветов на 100% дает белый цвет. Во втором случае на линзу наносят три люминофора: голубой, красный и зеленый. Третий вариант заключается в нанесении красного и зеленого люминофора на оптическую систему голубого светодиода.

Работа при повышенных температурах. С ростом температуры в области p-n-перехода уменьшается яркость свечения. Причем у красных и желтых падение яркости больше, чем у синих и зеленых. Поэтому нужно использовать хороший теплоотвод и не допускать эксплуатации led при повышенных температурах.

Как готовят полупроводники? В основном по технологии металлоорганической эпитаксии в атмосфере особо чистых газов. Выращиваются пленки толщиной от ангстремов до микрон. Разные слои легируются примесями, которые дадут слою высокую концентрацию электронов или дырок, то есть сформируют n или p структуру полупроводника. Зачем пленки травят, создают контакты к n и p слоям и делят на чипы нужных размеров.

Чем хороша СОВ-технология? Тем, что кристаллы монтируются на металлическую подложку, которая одновременно выполняет функции радиатора. Таким образом получают отличный теплоотвод непосредственно от полупроводникового кристалла. Дополнительно можно получить разную форму светодиода, разную гибкость и и.п.

Интересное о LED » Как делают светодиоды

Конструкция и работа светодиода

Чтобы понять, как делают светодиоды, познакомимся с их конструкцией и работой. Светодиод – полупроводниковый источник искусственного света. Он излучает свет при прохождении тока через p-n переход, образованный сплавлением полупроводниковых материалов с n и p проводимостью. N-проводимость это свободное движение электронов по материалу, p-проводимость – движение «дырок», т. е. мест в атомах кристалла полупроводника, из которых ушли электроны. Атом заряжается положительно. Другими словами в электрически нейтральной кристаллической решетке появилась положительно заряженная «дырка». Ток в полупроводнике – это обычный поток электронов в металле и обратный ему поток дырок. Фактически дырки стоят в узлах кристаллической решетки. Их заполняют электроны соседних нейтральных атомов, в которых при этом образуются дырки.

В процессе движения электронов часть из них «падает» в дырки и происходит рекомбинация электронов и дырок. Электрон, заняв место в дырке кристаллической решетки, выделяет избыток своей кинетической энергии в виде фотона света. Фотоны образуют поток света – фактическое излучение светодиода. Составом полупроводника и легирующих его примесей меняют длину волны излучения – цвет свечения. Силой протекающего тока управляют яркостью света.

Изготовление светодиода

Основание кристалла p-n перехода – это пластина-подложка небольшой толщины из искусственного сапфира, стекла, карбида кремния и т. п.

На подложку в вакууме напыляют p-слой полупроводникового металла. Сверху напыляю n-слой. Образуется «слоёнка» p-n перехода. Потом по шаблону протравливают верхний слой с образованием «колодца», открывающего доступ к нижнему слою. На верхний слой и на дно колодцев напыляют проводящие контактные площадки. Большую подложку режут на отдельные кристаллы. Готовый кристаллик размещают в корпусе, например, SMD 5730 и подваривают золотые или серебряные проволочные выводы на контактные площадки. На «синие» светодиоды наносят слой люминофора и заваривают корпус. «Белый» люминофорный светодиод готов. Примерно так же делают приборы другого цвета свечения.

Светодиоды в корпусах проходят разбраковку по параметрам. Как это делают мы уже писали раньше в нашем светодиодном интернет магазине.

Маркируют разбинованные приборы, собирают в группы, упаковывают и отправляют на склад. Оттуда они поступают на продажу, например, в светодиодный магазин.

Примерно так изготавливают и светодиоды Cree. Но это процесс в общих этапах. В реальности он гораздо сложнее и состоит из десятков, а с учётом изготовления материалов – из сотен процессов и тысяч операций. А изготовление светильников и лент – это еще сотни операций. Потому и высока цена качественных светодиодных изделий.

Материалы светодиодов. Статьи о светодиодах.

Цвет	Длина волны (nm)	Прямое напряжение (V)	Материал полупроводника
Инфракрасный	λ > 760	ΔV < 1.9	Арсенид Галлия (GaAs) Арсенид Галлия и Алюминия (AlGaAs)
Красный	610 < λ < 760	1.63 < ΔV < 2.03	Арсенид Галлия и Алюминия (AlGaAs) Арсенид Фосфид Галлия (GaAsP) Фосфид Алюминия Галлия Индия (AlGaInP) Фосфид Галлия(III) (GaP)
Оранжевый	590 < λ < 610	2.03 < ΔV < 2.10	Арсенид Фосфид Галлия (GaAsP) Фосфид Алюминия Галлия Индия (AlGaInP) Фосфид Галлия(III) (GaP)
Желтый	570 < λ < 590	2.10 < ΔV < 2.18	Арсенид Фосфид Галлия (GaAsP) Фосфид Алюминия Галлия Индия (AlGaInP) Фосфид Галлия(III) (GaP)
Зеленый	500 < λ < 570	1. 9[32] < ΔV < 4.0	Нитрид Галлия Индия (InGaN) / Нитрид Галлия(III) (GaN) Фосфид Галлия(III) (GaP) Фосфид Алюминия Галлия Индия (AlGaInP) Фосфид Алюминия Галлия (AlGaP)
Синий	450 < λ < 500	2.48 < ΔV < 3.7	Селенид Цинка (ZnSe) Нитрид Галлия Индия (InGaN) Карбид кремния (SiC) в качестве подложки Кремний (Si) в качестве подложки — (в разработке)
Фиолетовый	400 < λ < 450	2.76 < ΔV < 4.0	Нитрид Галлия Индия (InGaN)
Пурпурный		2.48 < ΔV < 3.7	синий с красным фосфором, белый с пурпурным фильтром
Ультрафиолетовый	λ < 400	3.1 < ΔV < 4.4	Углерод — алмаз (235 nm) Нитрид Бора (215 nm) Нитрид Алюминия (AlN) (210 nm) Нитрид Алюминия Галлия (AlGaN) Нитрид Алюминия Галлия Индия (AlGaInN) — до 210 nm
Белый	Широкий спектр	ΔV = 3. 5	Синий/УФ диод и желтый фосфор

Как работают светодиоды и их виды, полярность и расчет резистора

Светодиоды – одни из самых популярных электронных компонентов, использующиеся практически в любой схеме. Словосочетание “помигать светодиодами” часто используется для обозначений первой задачи при проверке жизнеспособности схемы. В этой статье мы узнаем, как работают светодиода, сделаем краткий обзор их видов, а также разберемся с такими практическими вопросами как определение полярности и расчет резистора.

Устройство светодиода

Светодиоды — полупроводниковые приборы с электронно-дырочным переходом, создающий оптическое излучение при пропускании через него электрического тока в прямом направлении.

Излучаемый светодиодом свет лежит в узком диапазоне спектра. Иными словами, его кристалл изначально излучает конкретный цвет (если речь идёт об СД видимого диапазона) — в отличие от лампы, излучающей более широкий спектр, где нужный цвет можно получить лишь применением внешнего светофильтра. Диапазон излучения светодиода во многом зависит от химического состава использованных полупроводников.

Светодиод состоит из нескольких частей:

анод, по которому подается положительная полуволна на кристалл;
катод, по которому подается отрицательная полуволна на кристалл;
отражатель;
кристалл полупроводника;
рассеиватель.

Эти элементы есть в любом светодиоде, вне зависимости от его модели.

Светодиод является низковольтным прибором. Для индикаторных видов напряжение питания должно составлять 2-4 В при токе до 50 мА. Диоды для освещения потребляют такое же напряжение, но их ток выше – достигает 1 Ампер. В модуле суммарное напряжение диодов оказывается равным 12 или 24 В.

Подключать светодиод нужно с соблюдением полярности, иначе он выйдет из строя.

Цвета светодиодов

Светодиоды бывают разных цветов. Получить нужный оттенок можно несколькими способами.

Первый – покрытие линзы люминофором. Таким способом можно получить практически любой цвет, но чаще всего эта технология используется для создания белых светодиодов.

RGB технология. Оттенок получается за счет применения в одном кристалле трех светодиодов красного, зеленого и синего цветов. Меняется интенсивность каждого из них, и получается нужное свечение.

Применение примесей и различных полупроводников. Подбираются материалы с нужной шириной запрещенной зоны, и из них делается кристалл светодиода.

Принцип работы светодиодов

Любой светодиод имеет p-n-переход. Свечение возникает при рекомбинации электронов и дырок в электронно-дырочном переходе. P-n переход создается при соединении двух полупроводников разного типа электропроводности. Материал n-типа легируется электронами, p-типа – дырками.

При подаче напряжения электроны и дырки в p-n-переходе начинают перемещаться и занимать места. Когда носители заряда подходят к электронно-дырочному переходу, электроны помещаются в материал p-типа. В результате перехода электронов с одного энергетического уровня на другой выделяются фотоны.

Не всякий p-n переход может излучать свет. Для пропускания света нужно соблюсти два условия:

ширина запрещенной зоны должна быть близка к энергии кванта света;

полупроводниковый кристалл должен иметь минимум дефектов.

Реализовать подобное в структуре с одним p-n-переходом не получится. По этой причине создаются многослойные структуры из нескольких полупроводников, которые называются гетероструктурами.

Для создания светодиодов используются прямозонные проводники с разрешенным прямым оптическим переходом зона-зона. Наиболее распространенные материалы группы А3В5 (арсенид галлия, фосфид индия), А2В4 (теллурид кадмия, селенид цинка).

Цвет светоизлучающего диода зависит от ширины запрещенной зоны, в которой происходит рекомбинация электронов и дырок. Чем больше ширина запрещенной зоны и выше энергия квантов, тем ближе к синему излучаемый свет. Путем изменения состава можно добиться свечения в широком оптическом диапазоне – от ультрафиолета до среднего инфракрасного излучения.

Светодиоды инфракрасного, красного и желтого цветов изготавливаются на основе фосфида галлия, зеленый, синий и фиолетовый – на основе нитридов галлия.

Виды светодиодов, классификация

По предназначению выделяют индикаторные и осветительные светодиоды. Первые используются для стилизации, декоративной подсветки – например, украшение зданий, рекламные баннеры, гирлянды. Осветительные приборы используются для создания яркого освещения в помещении.

По типу исполнения выделяют:

Dip светодиоды. Они представляют собой кристаллы, заключенные в цилиндрическую линзу. Относятся к индикаторным светодиодам. Существуют монохромные и многоцветные устройства. Используются редко из-за своих недостатков: большой размер, малый угол свечения (до 120 градусов), падение яркости излучения при долгом функционировании на 70%, слабый поток света. Dip светодиоды
Spider led. Такие светодиоды похожи на предыдущие, но имеют 4 выхода. В таких диодах оптимизирован теплоотвод, повышается надежность компонентов. Активно используются в автомобильной технике.

Светодиодная лампа на 220В своими руками

Приветствую, радиолюбители-самоделкины!
Осветительные приборы — вещь действительно нужная. Ведь если задуматься — это практически самый массовых электрический прибор, ведь в каждом городе, в каждом доме, в каждой квартире, в каждой комнате есть лампочки для освещения, причём для достижения нужной освещённости включены могут быть сразу несколько одновременно. Ещё несколько десятилетий назад выбора у людей практически не было — если лампочки, то только лампочки накаливания, лишь не так давно появились светодиодные, которые поначалу были весьма дороги, но теперь подешевели и почти полностью вытеснили все остальные виды ламп. Преимуществом светодиодных ламп является то, что их можно собрать самостоятельно из отдельных светодиодов, в этом случае появляется возможность подобрать форму, яркость, направленность излучения именно под свои нужды, такой вариант отлично подойдёт любителям сделать что-нибудь своими руками и обладающими знаниями из области электроники.

Автор предлагает использовать в качестве корпуса будущей светодиодный лампы неисправную лампу КЛЛ (компактная люминесцентная лампа), они имеют конусообразную форму отражается, внутри можно без проблем разместить схему питания и сами светодиоды. Перегоревшую КЛЛ лампу сперва нужно аккуратно разобрать, так, чтобы не повредить цоколь и не наделать царапин на самом корпусе — иначе лампа потеряет всякий вид. После разборки необходимо собрать небольшую схему, которая позволит запитать цепочку отдельных светодиодов от сети 220 вольт напрямую, без использования габаритных трансформаторов — схема должна умещаться внутри корпуса лампы. Схема представлена ниже.

Как можно увидеть, она состоит из самого обычного гасящего конденсатора, который ограничивает ток в цепи, диодного моста для выпрямления переменного сетевого напряжения и одного токоограничивающего резистора для цепочки светодиодов. Несколько слов об используемых деталях. Конденсатор С1, гасящий, должен быть рассчитан на напряжение 400В или больше — может возникнуть вопрос, подойдёт ли конденсатор на 250В, ведь напряжение в розетке 220В — меньше. Дело в том, 220В — всего лишь эффективное напряжение, на самом деле пики синусоиды в сети достигают амплитуды в 310В — это пиковое значение, поэтому и конденсатора на 250В будет недостаточно. Если поставить конденсатор на более низкое напряжение, чем требуется, это значительно снизит надёжность схемы, ведь этот конденсатор в любой момент может выйти из строя и даже взорваться. Ёмкость конденсатора на схеме указана как 0,22 мкФ, это оптимальное значение, но его также можно увеличить или уменьшить. При уменьшении ёмкости упадёт мощность лампы, светодиоды будут работать в более щадящем режиме, при увеличении мощность соответственно вырастет, но с этим нужно быть аккуратнее — светодиоды могу просто не выдержать. Резистор R1 стоит параллельно конденсатору не просто так — он разряжает на себя конденсатор после выключения лампы из сети, иначе опасное сетевое напряжение ещё долго быт оставалось на заряженном конденсаторе.

После гасящего конденсатора следует диодный мост — здесь можно использовать как готовый с 4-мя выводами, так и собрать собственный из 4-х отдельных диодов. Диоды можно использовать практически любые выпрямительные на напряжение не меньше 500В и ток хотя бы в 0,5А, например, помимо указанных на схеме подойдут импортные 1N4007. Диоды следует подключать строго по схеме, если перепутать анод с катодом, то при первом включении в сети лампы диоды начнут быстро нагреваться и выйдут из строя. Конденсатор С2 служит фильтром для выпрямленного напряжения, схема будет работать и без него, но в этом случае светодиоды будут мерцать, создавая неприятный стробоскопический эффект. Если позволяет место в корпусе — то следует использовать конденсатор на 400В, либо хотя бы 250, это позволит избежать неприятностей, если вдруг один из светодиодов выйдет из строя и на этом конденсаторе окажется сетевое напряжение. Ёмкость — чем больше, тем лучше, но нужно также учитывать и место в корпусе лампы, поэтому оптимальным значением будет 10-22 мкФ.

Обратите внимание, что подключать конденсатор нужно в соответствии с полярность, которая указана на схеме, минус указан на корпусе конденсатора вертикальной полоской. Параллельно конденсатору стоит цепочка из 15-ти последовательно включенных светодиодов с токоограничивающим резистором R2, использовать здесь можно практически любые светодиоды мощностью 1-3Вт. Помимо мощности, светодиоды могут иметь разную цветовую температуру (холодный или тёплый свет), разный угол направленности светового пучка. Кроме того, использовать можно светодиоды разных цветов, если есть необходимость создать в помещении необычную атмосферу. Также можно использовать ультрафиолетовые или инфракрасные светодиоды, если есть необходимость в создании такой лампы, например, для засветки фоторезиста ультрафиолетом. Все светодиоды нужно включать последовательно, анод к катоду, если перепутать полярность хотя бы одного светодиода, либо запаять нерабочий — лампа не будет светить вообще, поэтому перед установкой желательно проверять работоспособность каждого светодиода.
Все элементы монтируются на двух печатных платах. Одна из них внешняя, на ней расположены все светодиоды, эта плата располагается в самой широкой части конуса лампы и служит одновременно «крышкой». На второй плате располагаются все остальные элементы. Также можно и смонтировать всё без плат, навесным монтажом, но в этом случае нужно тщательно всё изолировать, либо залить конструкцию компаундом, ведь замыкания в сети 220В могут привести к плохим последствиям. Платы изготавливаются на обычном фольгированным текстолите с помощью метода ЛУТ, файлы плат для открытия в программе Sprint Layout даны в архиве в конце статьи. Плат имеет круглые размеры, по форме КЛЛ лампочки, но также можно изготовить их каких угодно форм и размеров, под используемый корпус, подредактировав файлы в Sprint Layout. При этом необходимо выдерживать достаточное расстояние между дорожками на плате, чтобы, например, случайно попавший металлический мусор не привёл к замыканию.

К цоколю с внутренней стороны подпаиваются небольшие отрезки проводков, для подключения к плате. Цоколь выполнен из стали, поэтому для того, чтобы припаять к нему провод стоит использовать специальные высокоактивные флюсы — с их помощью сталь будет паяться легко, как обычная мель. Но после пайки обязательно нужно тщательно смыть остатки флюса, ведь оставшаяся на металле кислота со временем может его разъесть, контакт нарушится.

В последнюю очередь две половинки лампы соединяются обратно, все электронные компоненты оказываются полностью внутри корпуса, поэтому случайные прикосновения исключены. Соединить две половинки лампы можно с помощью клея, но при этом нужно учитывать, чтобы клей не плавился от нагрева, ведь при работе светодиоды выделяют вокруг себя тепло, к тому же используемый клей должен быть полностью диэлектрическим — но этим свойством и так обладают практически все клеи. Таким образом, получилась самодельная светодиодная лампа, для постройки которой не пришлось покупать дорогостоящих элементов — всё можно собрать буквально из имеющихся под рукой элементов. Внешне лампа ничем не отличается от заводской, имеет тот же самый корпус и подойдёт подойдёт под любой интерьер, но зато имеет важное преимущество в эффективности — по словам автора, светит получившаяся лампа на «обычные» 60Вт, но потребляет в разы меньше электроэнергии. Данную схему можно модифицировать, если добавить цепь стабилизации напряжения для светодиодов на стабилитроне, в этом случае возрастёт надёжность схемы, напряжение стабилизации можно будет рассчитать под любое количество светодиодов. Удачной сборки!
Источник (Source)
Как работают светоизлучающие диоды
Диод — это простейший полупроводниковый прибор. Вообще говоря, полупроводник — это материал с различной способностью проводить электрический ток. Большинство полупроводников сделано из плохого проводника, в который были добавлены примеси (атомы другого материала). Процесс добавления примесей называется легирование .
В случае светодиодов материалом проводника обычно является арсенид алюминия-галлия (AlGaAs).В чистом арсениде алюминия-галлия все атомы идеально связываются со своими соседями, не оставляя свободных электронов (отрицательно заряженных частиц) для проведения электрического тока. В легированном материале дополнительные атомы изменяют баланс, либо добавляя свободные электроны, либо создавая дыры, по которым электроны могут уходить. Любое из этих изменений делает материал более проводящим.
Объявление
Полупроводник с дополнительными электронами называется материалом N-типа , так как в нем есть дополнительные отрицательно заряженные частицы.В материале N-типа свободные электроны перемещаются из отрицательно заряженной области в положительно заряженную.
Полупроводник с дополнительными дырками называется материалом P-типа , так как он фактически содержит дополнительные положительно заряженные частицы. Электроны могут прыгать от отверстия к отверстию, переходя из отрицательно заряженной области в положительно заряженную. В результате кажется, что сами отверстия перемещаются из положительно заряженной области в отрицательно заряженную.
Диод состоит из секции материала N-типа, прикрепленной к секции материала P-типа, с электродами на каждом конце. Это устройство проводит электричество только в одном направлении. Когда на диод не подается напряжение, электроны из материала N-типа заполняют дырки из материала P-типа вдоль соединения между слоями, образуя зону обеднения. В зоне истощения полупроводниковый материал возвращается в исходное изолирующее состояние — все отверстия заполнены, поэтому нет свободных электронов или пустых пространств для электронов, и электричество не может течь.
Чтобы избавиться от зоны истощения, вы должны заставить электроны двигаться из области N-типа в область P-типа, а дырки — в обратном направлении. Для этого вы подключаете сторону N-типа диода к отрицательному концу цепи, а сторону P-типа — к положительному концу. Свободные электроны в материале N-типа отталкиваются отрицательным электродом и притягиваются к положительному электроду. Отверстия в материале P-типа перемещаются в другую сторону.Когда разность напряжений между электродами достаточно высока, электроны в зоне истощения выталкиваются из своих отверстий и снова начинают свободно перемещаться. Зона истощения исчезает, и заряд перемещается по диоду.
Если вы попытаетесь пропустить ток другим путем, когда сторона P-типа подключена к отрицательному концу цепи, а сторона N-типа подключена к положительному концу, ток не будет течь. Отрицательные электроны в материале N-типа притягиваются к положительному электроду.Положительные отверстия в материале P-типа притягиваются к отрицательному электроду. Ток не течет через переход, потому что дырки и электроны движутся в неправильном направлении. Зона истощения увеличивается. (См. «Как работают полупроводники» для получения дополнительной информации обо всем процессе.)
Взаимодействие между электронами и дырками в этой установке имеет интересный побочный эффект — он генерирует свет!
Как работают светодиоды и светодиодные фонари?
Современная светодиодная технология зарекомендовала себя.Многие преимущества обеспечивают рост светодиодного освещения во всех сферах жизни. Но как вообще работают светодиоды и светодиодные лампы? Это руководство вводит свет в темноту и показывает структуру и функциональность светодиодов и светодиодных ламп. Эта информация даст вам хорошее представление о современных технологиях освещения.
Как работает светодиод?
Аббревиатура LED означает светодиод LED . Это означает столько же, сколько и светоизлучающий полупроводниковый компонент. Базовая функциональность проста, потому что светодиоды состоят всего из нескольких компонентов.Сюда входят:
Анод
Катод
Связующий провод
Светодиодный чип
Отражающая полость
Эпоксидная линза
Структура светодиода
Светодиодный чип находится в небольшой отражающей полости на катоде. Золотая проволока, также известная как соединительная проволока, создает ток между анодом и катодом. Линза из пластика или эпоксидной смолы скрепляет все части вместе и в то же время обеспечивает хорошее распределение света. Светодиодный чип представляет собой полупроводниковый кристалл и состоит из двух слоев полупроводникового материала, легированного по-разному.
В одном слое полупроводника имеется избыток положительных носителей заряда. В другом слое преобладают отрицательные носители заряда. Если на анод и катод подается напряжение, между слоями полупроводника возникает поток электронов. В результате высвобождается энергия, в результате чего возникают небольшие вспышки света. Светодиод излучает фотоны, которые мы воспринимаем как видимый свет.
Светодиодный чип имеет длину края всего около одного миллиметра и излучает свет в форме квази-точки.Только через отражающую полость свет направляется в верхнюю половину светодиода. Пластиковая линза в зависимости от ее состава соответственно распределяет свет в комнате. Кроме того, пластиковый композит делает светодиод нечувствительным к ударам и вибрации.
Длина волны светодиода
Длина волны излучаемого света может быть очень точно определена путем легирования полупроводникового материала. В зависимости от области применения светодиоды могут изготавливаться с разными цветами света и цветовой температурой. Из-за узкого диапазона длин волн никакое другое излучение в инфракрасном или УФ-диапазоне не генерируется.
Другие типы светодиодов
Основные функции светодиодов и их структура были описаны ранее. Есть еще разные подтипы светодиодов. Светодиоды SMD и COB в основном используются для светодиодных осветительных приборов и светильников.
Светодиодная структура SMD
Аббревиатура SMD означает устройство для поверхностного монтажа. Светодиоды SMD могут быть установлены непосредственно на печатной плате источника света.При такой конструкции корпус также служит радиатором для светодиодного чипа. Это обеспечивает хороший отвод тепла, что снижает температуру чипа. Благодаря хорошему охлаждению светодиод может работать с более высоким током, что позволяет достичь высокого КПД.
Светодиоды
SMD также довольно компактны. По этой причине их часто используют в большом количестве в одном источнике света. Например, в лампах с большим углом луча обычно по кругу располагаются несколько светодиодов. Комбинируя разные типы светодиодов, можно также получить определенные цветовые спектры.
Структура светодиода COB
Светодиод COB является дальнейшим развитием варианта SMD. Аббревиатура COB означает чип на плате. Здесь светодиодный чип прикреплен непосредственно к печатной плате с помощью термоклея. Благодаря прямому контакту между полупроводником и платой рассеиваемая мощность может рассеиваться даже лучше, чем в версии для поверхностного монтажа. Это дополнительно улучшает охлаждение, что еще больше увеличивает эффективность.
Благодаря сверхкомпактной конструкции светодиоды COB можно использовать для изготовления светодиодных светильников любой мыслимой формы.Многие футуристические конструкции ламп стали возможны только благодаря технологии COB. С другой стороны, высокая плотность микросхемы позволяет генерировать высокий световой поток в минимальном пространстве. Это позволяет, помимо прочего, производить очень яркие светодиодные прожекторы.
Как работают светодиодные фонари?
Функциональность светодиодной лампы стала намного сложнее по сравнению с обычными источниками света. Помимо одного или нескольких светодиодов, светодиодная лампа также имеет другие компоненты.К ним относятся:
Светодиоды
Драйвер светодиода
Источник питания
Оптика
Базовая структура и функциональность светодиода уже описаны в предыдущих параграфах. В большинстве модернизированных светодиодных источников света используются в основном светодиоды SMD. В современных светодиодных светильниках широко используется технология COB. Это позволяет проектировать современные светильники, которые были невозможны при использовании стандартных форм модифицированных ламп.
Генерировать рабочее напряжение
Светодиодные лампы доступны для сетевого напряжения 120 В, а также для низкого напряжения 12 В или 24 В.Светодиодные лампы для сетевого напряжения имеют встроенный блок питания, который генерирует низкое напряжение от 120В. Светодиодные лампы низкого напряжения не имеют встроенного источника питания, но должны быть подключены к внешнему светодиодному трансформатору.
Драйвер светодиода в качестве источника питания
Полупроводниковый кристалл светодиода должен работать в правильной рабочей точке. Только тогда можно достичь высокой эффективности и постоянной яркости. Этого было бы трудно достичь с помощью чистого источника напряжения из-за качественного рассеяния при массовом производстве светодиодов.По этой причине светодиод работает от источника постоянного тока, называемого драйвером светодиода.
Драйвер светодиода, особенно для светодиодных ламп недорогого диапазона, иногда состоит только из резистора, который регулирует ток. Во многих высоковольтных лампах источник питания и драйвер часто объединены в одну схему, которую еще называют светодиодным драйвером.
Белый свет через смешение света
Белый свет обычно требуется для освещения. Однако светодиоды не могут генерировать этот свет напрямую.Один из способов получения белого света — это смешать три светодиода с красным, зеленым и синим цветами. Управляя им с разной яркостью, эта комбинация позволяет установить любой другой цвет RGB в дополнение к белому. В то же время этот вариант еще и самый дорогой.
Поэтому в большинстве светодиодных ламп белый свет излучается другим способом. Здесь используются синие светодиодные чипы со слоем люминофора. Синий в сочетании с желтоватым слоем люминофора дает световую смесь, которая выглядит как белый свет.Этот производственный процесс также определяет цветовую температуру, например, холодный белый, натуральный белый или теплый белый.
Оптика для распределения света
Оптика светодиодной лампы обеспечивает желаемое распределение света. Многие лампы содержат рассеивающие линзы или рассеивающие диски. Это позволяет регулировать угол луча и достигать однородного излучения. Комбинируя расположение светодиодов в корпусе лампы с оптикой, можно получить лампу практически любой желаемой формы.
Заключение
Теперь у вас есть обзор конструкции и функций светодиодов и светодиодных фонарей.Сложность увеличилась по сравнению со старыми источниками света. Однако преимущества и возможности светодиодной техники буквально затмевают старые источники света.
Руководство по пайке светодиодов — LEDSupply BLOG
Пайка: вот что работает!
Борьба с пайкой и повреждением светодиодов и печатных плат (PCB) или печатных плат с металлическим сердечником (MCPCB) легко обойтись без надлежащих инструментов, материалов и техники пайки. Чтобы избежать распространенных проблем при пайке светодиодов, мы оглянулись на наш 20-летний опыт работы в области электроники и изложили здесь все «что можно и чего нельзя» при пайке светодиодов.Наше намерение — сэкономить ваше время, деньги и избежать разочарований, так что, возможно, вы попробуете второй светодиодный проект вместе с нами! Кроме того, в конце есть видео, которое показывает процесс в действии.
Начнем с простого…
MCPCB Светодиодная звезда
Припой — это проводящий материал, который плавится около 400 градусов по Фаренгейту и позволяет двум металлическим частям соединяться в цепь. Стандартное соединение «точка-точка» — это два вывода, скажем, катод светодиода и анод второго светодиода, скрученные и спаянные вместе; это более эффективно, чем просто скручивать вместе провода. Другой распространенный тип паяного соединения встречается на печатных платах и MCPCB, где на плате есть токопроводящие дорожки, ведущие к компонентам, на которых выполняется паяное соединение. Большая часть пайки, с которой мы сталкиваемся, связана со светодиодами на MCPCB, которые вы можете видеть справа, и мы показываем пример на видео ниже.
Вот важный лакомый кусочек для запоминания…
Припой обычно состоит на 60 процентов из олова и на 40 процентов из свинца с флюсовым сердечником из канифоли (центр припоя). Следует упомянуть канифольный стержень, поскольку он удаляет загрязнения с контактов и улучшает электрическое соединение; в основном, это помогает припою прилипать к контактной площадке.Поскольку заставить припой течь и прилипать к поверхности иногда трудно, знание того, что флюс находится в центре припоя, означает, что вы можете помочь избежать этой проблемы, целенаправленно расплавив центр припоя непосредственно на поверхность. Это сначала направляет канифольный флюс на поверхность и помогает припою прилипать к поверхности.
Наличие и поддержка правильных инструментов для торговли
Припой толщиной 0,20 мм
Припой: Мы предпочитаем припой с содержанием олова 60/40 вместо свинца и толщиной 0.20мм. Такая толщина припоя идеально подходит почти для всех наших применений, и мы рекомендуем именно это. Подробная информация о припое, который мы используем, здесь.
Обычный паяльник
Утюг: Наличие качественного паяльника и наконечников разного размера делает любую работу проще и быстрее. Многие проблемы, с которыми мы сталкиваемся со стороны клиентов, связаны с дешевым утюгом и маленькими чаевыми. Если утюг недостаточно мощный или острие слишком маленькое, температура поверхности никогда не станет достаточно высокой для равномерного стекания припоя.Мы рекомендуем по крайней мере 30-ваттный утюг, к сожалению, он может быть дорогим, и если вы не планируете много паять, эти расходы могут быть трудно оправданными. Есть недорогие паяльники, которые подойдут для небольших работ, но если вам нужно много паять и вы хотите минимизировать хлопоты и увеличить срок службы, сделайте себе одолжение и купите хороший утюг. Для наших собственных светодиодных проектов и светодиодных комплектов, которые мы создаем для клиентов, мы используем такой утюг.
Жала паяльника
Паяльный наконечник: Поскольку не все поверхности паяльной площадки имеют одинаковый размер, часто паяльники поставляются со сменными наконечниками; у некоторых есть тонкие концы, а у других — более широкие клинья.Соответствие размера наконечника размеру поверхности может значительно упростить нагрев паяльной площадки. Если припой не растекается по контактной площадке, возможно, это связано с тем, что наконечник утюга слишком мал и не распределяет тепло по достаточно широкой площади.
Еще один лакомый кусочек…
Если ваши мощные светодиоды устанавливаются на радиатор (что они часто делают), имеет смысл выполнить пайку перед закреплением светодиода на радиаторе. При попытке припаять светодиод, который уже находится на радиаторе, радиатор иногда может поглощать все тепло от утюга и делать нагрев поверхности паяльной площадки практически невозможным.
Паяльное жало
Tin the Tip: Паять без луженого наконечника бесполезно. Чтобы правильно залудить кончик утюга, нанесите на него припой и нанесите толстый слой покрытия. Следующий шаг — стереть излишки припоя влажной губкой и, наконец, снова нанести немного припоя на наконечник.
Очистка паяльной поверхности
Чистая поверхность припоя: Очевидно, что чем более чистая поверхность, тем лучше. В идеале убедитесь, что на поверхности нет грязи, пыли, эпоксидной смолы или чего-либо еще.
Лужение паяльной площадки
Лужение поверхностей (проводов, паяльной площадки или печатной платы): В нашем видео мы показываем пример пайки проводов к светодиодной звезде Cree, но перед окончательным подключением выводы проводов сначала покрываются оловом. Подобно лужению утюга, на провода наносится тонкий слой припоя; Важно, чтобы припой прилипал к проводу. Помните высказанное выше предположение о том, что канифоль находится в середине припоя; использование середины припоя помогает ему лучше прилипать к проводу. Кроме того, в примере из нашего видео поверхность паяльной площадки также покрывается лужением. Примените луженый наконечник к контактной площадке и начните наносить припой на контактную площадку. Припой должен равномерно растекаться по всей контактной площадке, и как только он действительно удалит железо, пусть припой затвердеет.
Окончательное соединение: На этом вся тяжелая работа сделана. С красиво луженым наконечником и поверхностью просто прикоснитесь к двум припаяемым деталям утюгом. Припой на каждой поверхности должен течь; быстро удалите утюг, и когда припой затвердеет, оба компонента следует спаять вместе.
Может быть сложно паять?
Разрушенный светодиод от пайки
Да. Сначала не расстраивайтесь, если вы испортите один или два компонента — мы все это сделали! Помните, что утюги горячие, а светодиоды не любят слишком много тепла. Будьте осторожны с настройками температуры на утюге и с тем, как долго вы прикладываете утюг к поверхности.