Опубликовано

Где используются светодиодные лампы

Особенности применения светодиодных светильников

Светодиодное освещение — одно из перспективных направлений технологий искусственного освещения основанное на использовании светодиодов в качестве источника света. Использование светодиодных ламп в освещении уже занимает порядка 10% рынка (по данным 2009 года). Развитие светодиодного освещения непосредственно связано с технологической эволюцией светодиода. Разработаны так называемые сверхъяркие светодиоды специально предназначенные для искусственного освещения.

Пожалуй, самое серьёзное препятствие на пути к энергосбережению — консервативное экономическое мышление. На первое место ставится стоимость покупки сейчас, хотя разница полностью окупается за пару лет, а потом выходит постоянная экономия. При этом в обычном расчёте во внимание берётся лишь прямая экономия, а комплекс косвенных показателей (уменьшение энергодефицита, объёмов дополнительного строительства, потребностей в кабельно-проводниковом оборудовании) в итоге сокращает этот срок вдвое. Скорее всего, некоторых смущает сама «вечность» современных светильников. Ведь она может сделать ненужными некоторые ведомства, занятые обслуживанием фонарей. Но эти опасения беспочвенны.

Чтобы полностью переоборудовать улицы под новые системы освещения, потребуются долгие годы, так что без работы никто не останется. Кроме того, даже в мегаполисах неосвещённых улиц по-прежнему много, да и новые появляются постоянно.

Особенно актуальна проблема энергосбережения при строительстве и вводе в эксплуатацию новых зданий. Например, для населённого пункта в 100 000 человек нужно около 9 000 светоточек. Если вместо так называемых энергосберегающих светильников с натриевыми лампами поставить светодиодные, можно получить экономию электроэнергии до 3 ГВт в год. И это не только уменьшение расходов на подключение, но и возможность применения кабелей с меньшим сечением и пр.

Использование светодиодов приводит к более, чем двукратной экономии электроэнергии, не имеет нужды в специальном обслуживании в противоположность стандартным осветительным системам. Переоборудование городских улиц светодиодными светильниками даст новый свет, близкий к натуральному.

Область применения светодиодных светильников

Следуя общемировым тенденциям и стандартам, Россия все-таки решила сделать шаг в сторону энергосберегающих технологий. Недавние заявления на высшем уровне свидетельствуют о заинтересованности правительства во внедрении энергоэффективных источников света. Так, планируется принять закон, регламентирующий использование различных по эффективности ламп. Ожидается, что к 2011 году должны быть выведены из производства и продажи все лампы накаливания, мощностью более 100 Вт. Кроме того, подразумеваются штрафы за использование низкоэффективных источников света и субсидирования за внедрение высокоэффективных.

Светодиодная продукция все шире начинает использоваться в различных жизненно важных промышленных и социальных объектах. В первую очередь речь идет о промышленных масштабах, ЖКХ, предприятиях, крупных офисных центрах, при строительстве, ремонте и эксплуатации автомобильных дорог. В совокупности эти объекты потребляют мегаватты электричества и в ряде случаев требуют кардинального пересмотра заложенных принципов освещения.

Светодиодные светильники предназначены для создания эффективных решений в различных областях применения:

— Общее внутреннее освещение

— Общее наружное освещение

— Архитектурно-художественное и рекламное освещение

— Уличное и ландшафтное освещение

— Промышленное освещение

— Специальное освещение

Технико-экономические показатели светодиодных светильников позволяют эффективно использовать их при освещении самых различных объектов:

производственных и складских помещений предприятий, автомобильных парковок и автозаправок, теплиц, площадей, парковых и пешеходных зон, улиц, дорог, мостов, тоннелей, объектов ЖКХ, гостиниц и административных зданий, железнодорожных платформ и станций, для архитектурной подсветки зданий и сооружений, фонтанов, аварийного и офисного освещения, территорий дворов, в больницах, школах и др.

Светодиодные светильники для ЖКХ

Из объектов жилищно-коммунального хозяйства перспективными с точки зрения использования светильников со светодиодами в настоящее время могут быть те, в которых действующими нормативными документами установлены сравнительно низкие уровни освещенности при отсутствии требований к качеству цветопередачи или невысоком уровне этих требований. К таким объектам можно отнести:

1. Лифты.

2. Лестничные клетки (площадки, пролеты, марши).

3. Номерные знаки домов и указатели названий улиц.

Применение светодиода в качестве альтернативного источника света в светильнике только в трех названных участках жилищно-коммунального хозяйства может обеспечить годовую экономию электроэнергии не менее 200 млн. кВт/ч.

Светильники на светодиодах могут избавить жилищно-коммунальное хозяйство города от такого бедствия, как вандализм, т.к. отсутствие в них стекла и изготовление корпусов светодиодов из монолитного поликарбоната делает их практически неразрушаемыми.

Замена люминисцентных ламп на светодиодные благоприятно скажется на экологии, т.к. исключит загрязнение атмосферы ртутью.

Светодиодные светильники для внутренних помещений

(производственных и складских помещений, больниц, школ, офисов)

Светильники этой серии предназначены для установки на стенах, потолках. Данные светильники имеют ряд преимуществ перед традиционными источниками освещения таких как: безинерционность, полное отсутствие мерцания, быстрая окупаемость за счет экономии электроэнергии и минимальных затрат на эксплуатацию, высокая механическая прочность и виброустойчивость, продолжительного срока службы (срок службы светодиодов от 50000 до 100000 часов), антивандальное исполнение, хорошее соотношение цена/качество, бесшумная работа.

Все светильники не требуют дополнительного обслуживания в течение всего срока службы (более 15-20 лет). Так же у светодиодных светильников полностью отсутствуе губительное ультрафиолетовое излучение.

Светодиодные светильники на дорогах и мостах

Первые уличные светодиодные светильники в нашей стране были установлены еще в 2006 году. Накопленный опыт подтверждает высокое качество освещения и высокую надежность светодиодов. Например, с 2007 года светодиодные светильники эксплуатируются в подземном переходе под Третьим транспортным кольцом около Рижского вокзала в Москве и по состоянию на начало 2010 года ни один из светодиодов в этих светильниках не вышел из строя с момента установки.

Основными сферами применения светодиодных светильников уличного освещения являются зоны вдоль автодорог, магистралей, пешеходные зоны. По статистике в местах, в которых установили светодиодные фонари, существенно снижается число дорожно-транспортных происшествий. Для автотрасс рекомендуется установить светодиодные фонари, обладающие высокими цветопередающими свойствами. Это способствует повышению контрастности и увеличению объема воспринимаемой информации.

Одним из преимуществ светодиодных светильников уличного освещения является излучаемый свет максимально близкий к естественному солнечному белому свету. Установка таких фонарей вдоль автомобильных дорог, позволяет повысить ночное видение от 40 до 100%, при этом улучшается восприятие цвета, глубины пространства, увеличивается контрастность предметов.

Кроме этого, внедрение светодиодов в уличном освещении позволяет выровнять колебания уровня нагрузки на сеть в разное время суток. И одно уже это приносит значительный экономический эффект!

Светодиодные светильники в парковых зонах

Установка светодиодных светильников уличного освещения в парках и садах происходит, прежде всего, для обеспечения безопасности населения в вечернее время. С целью получения качественной освещенности парковых зон, в которых устанавливаются такие фонари, к ним предъявляется ряд требований. Не должно быть неосвещенных пространств, темных пятен, которые затрудняют ориентацию. Минимальный уровень света вдоль дорожек должен составлять 1 лк, на ступеньках, а также около неровных поверхностей – 5 лк. Светодиодные фонари в полной мере удовлетворяют всем этим требованиям.

Можно также использовать светодиодные фонари для выполнения только декоративных функций при ландшафтной подсветке парковых зон.

Освещение теплиц: светильники для растений

В настоящее время в большинстве тепличных осветительных систем используются адаптированные для растениеводства натриевые лампы высокого давления — так называемые аграрные натриевые лампы. Однако у них только треть затраченной энергии преобразуется в излучение, эффективное для фотосинтеза, а это означает, что вырабатывается также много лишнего тепла.

Согласно исследованиям института «Гипронисельпром», для получения оптимальной нормы освещённости в теплице для выращивания рассады, равной 40 Вт/м2, необходимо использовать натриевую лампу мощностью минимум 120 Вт, а для получения нормы освещённости в теплице для выращивания на продукцию, равной 100 Вт/м2, — лампу мощностью минимум 300 Вт. При фотопериоде выращивания рассады 14 часов и выращивания на продукцию 16 часов потребление электроэнергии на 1 м2 составит за сутки величину в несколько кВт/ч. В пересчёте на всю продуктивную площадь теплицы величина потребления электроэнергии лампами выливается в огромное значение, существенно влияющее на рост себестоимости продукции. Например, цветоводческое тепличное хозяйство средних размеров — около 5 Га — потребляет на освещение столько же энергии, сколько все светильники на МКАД!!! Применение светодиодных светильников может снизить эту величину, как минимум, в 3 раза. Кроме существенно меньшей потребляемой мощности, светодиоды способны обеспечить большее соответствие спектра излучения аграрного светильника спектру эффективности фотосинтеза, что позволяет снизить требуемую мощность излучения на единицу площади теплицы, а, следовательно, и мощность светильника, в результате чего происходит дополнительное снижение потребления электроэнергии и, как следствие, сокращение затрат.

В настоящее время светодиодные светильники для тепличного освещения нашли широкое применение в сельском хозяйстве в ряде стран (Голландии, Австралии, Великобритании и многих других).

Архитектурно-художественное и рекламное освещение

Светодиодное освещение нашло свое применение в светотехнике, для создания дизайнерского освещения, в специальных современных дизайн-проектах (освещение офисных строений, домов, коттеджей, ландшафтов, бассейнов и т.п.). Но наиболее актуальным остается вопрос именно наружного освещения, поэтому здесь светодиоды «захватывают власть» особенно интенсивно. Их применяют для освещения дорог, улиц, мостов, школ, автостоянок, фасадов зданий т.д.

Преимущества светодиодных светильников:

Сверхдолгий срок службы

Отсутствие нити накала и газоразрядной среды обусловливает продолжительный срок службы светодиодов — до 100 тысяч часов, или 11 лет непрерывной работы! Это в 100 раз больше, чем у лампы накаливания, и в 10–14 раз больше, чем у люминесцентной лампы.

Низкое энергопотребление

Светодиоды являются энергосберегающими источниками света, их использование позволяет существенно экономить электроэнергию по сравнению с накальными и люминисцентными лампами, дюралайтом, неоном.

Предельная экономичность энергопотребления светодиодных светильников получена общим уровнем снижения энергорасходов на 70% по сравнению со светильниками, используемыми в традиционных неэффективных лампах.

Работа при низких температурах

Одним из важных преимуществ светодиодов для эксплуатации в России является устойчивость к воздействию низких температур. Благодаря полупроводниковой природе светодиодов их применение является особенно актуальным в наших климатических условиях.

В условиях низких температур эффективность излучения люминесцентных ламп резко падает. Использование амальгамы решает эту проблему, однако компактные люминисцентные лампы (КЛЛ) с амальгамой достаточно долго «разогреваются» до полной интенсивности. Внутри газоразрядных источников света на морозе происходит вымерзание ртути, и это приводит к снижению яркости свечения. При отрицательных температурах также возникают проблемы с включением неона. Светодиоды лишены этих минусов. Эффективность светодиодов, напротив, даже немного повышается при низких температурах, что делает их незаменимыми для использования в холодильных витринах супермаркетов, холодильниках и в наружном освещении. Диапазон температуры эксплуатации светодиодов от -50 до +60°С.

Стойкость к механическим воздействиям

Отсутствие стеклянных деталей, нитей накаливание и каких-либо наполнений и в отличии от ламп накаливания делает светодиоды устойчивыми к механическим воздействиям, ударам и вибрации.

Это свойство очень важно в условиях промышленности, на транспорте, эскалаторах и в других ситуациях. Светодиоды также широко используются как антивандальное освещение, так как не содержат стекла, что отвечает требованиям безопасности и для детских комнат.

Высокая светоотдача

Яркость светодиодых светильников сравнима с неоновыми. Для сравнения: обычная лампа накаливания дает до 10-25 люмен на 1 Вт потребленной энергии, галогенная – 30-50 Лм/Вт, люминесцентная – 79-90 Лм/Вт, светодиодные – 80-120 Лм/Вт и выше, а в настоящее время разработаны сверхяркие светодиоды, дающие 175-200 Лм/Вт.

Если взять широко используемую для уличного освещения лампу ДНаТ, то она обеспечивает 100 Лм/Вт. Но это лишь при первом включении, когда лампа только пришла с завода. Это как раз равняется светодиоду. Потом, от 1 до 2 тыс. часов работы, в зависимости от производителя, этот показатель снижается на 20%. Далее, ближайшие 5000 часов она достаточно стабильна, в том плане, что стабильно падает и деградирует на 40% от первоначального светового потока.

В «тепличных» условиях эти лампы могут и по 15 лет отлично работать. Но за счет эксплуатации в нашем климате при уличном освещении (от -30 до +30°С), они больше года не живут. Здесь вопрос в том, что кроме всего прочего лампы очень сложно питать. Чтобы светильник был дешевым, его традиционно питают с помощью электромагнитного пускорегулирующего аппарата. Его КПД 50%. О чем это говорит? О том, что когда вы берете лампу мощностью 250 Вт, то в итоге она потребляет 500 Вт. То есть эффективность этого светильника без учета других потерь в первый момент включения не 100 Лм/Вт, а только 50! Плюс потери в рефлекторе на формировании диаграммы. А из-за того, что в России вечно экономят на материалах, стекло засасывается грязью, в итоге он светит еще тусклее, плюс деградация самой лампы и в итоге единственный выход — бороться с этим «высокоэффективным» источником света с помощью светодиодного.

Направленность излучения

Выпускается широкий ассортимент модификаций светодиодов по направленности света с углами рассеяния светового потока от 10 до 140 градусов. Поэтому конструкция светодиодов и светильников не требует специальных отражателей или рассеивателей.

Контролируемость (диммируемость)

Совместимость с электронными системами контроля, которые управляют интенсивностью и цветом светового потока. В то время как лампы накаливания легко совмещаются с диммерами и работают очень эффективно, КЛЛ при подключении диммера не могут регулироваться с полной амплитудой. Минимальный уровень освещенности составляет порядка 30% от максимума.

Светодиодам присуща возможность управления через контроллеры, диммеры, в том числе с плавным изменением яркости и цвета свечения. Управляя интенсивностью и режимом свечения можно достичь эффекта «живого света».

Устойчивость к износу

На продолжительность срока службы обычных ламп накаливания влияет частота включения/выключения. Линейные и компактные люминесцентные лампы служат намного дольше, если их оставляют включенными не меньше, чем на 12 часов. Срок действия светодиодов не зависит от частоты включения/выключения.

Чистота цвета

Возможность получения любого цвета и оттенка излучения светодиодов: например, чистый синий, чистый белый, оранжевый, сине-зеленый и десятки других чистых цветов и оттенков — чего нельзя получить, используя лампы накаливания.

Безинерционность

Моментальное включение — не требуют времени на «разогрев» до полноценного уровня светоотдачи. Это свойство абсолютно незаменимо в освещении на транспортных средствах.

Простой электромонтаж

Легкое крепление к любой поверхности существенно облегчают монтаж, ремонт и, соответственно, связанные с ними расходы.

Маленький размер

Компактные установочные размеры светодиодов наиболее удобны для воплощения в жизнь любых дизайнерских решений. Возможность размещения в любых светильниках. Даже самые крупные светильники на светодиодах, производящие тысячи люменов, все равно остаются более компактными, чем традиционные аналоги. Во многих ситуациях, например, в помещениях с низкими потолками, возможность использования низкопрофильных светодиодных светильников имеет ключевое значение.

Замена существующих источников света

Светотехнические и электрические параметры светодиодов позволяют легко заменить любые ранее установленные источники света и значительно сократить расходы на эксплуатацию и обслуживание.

Высокий уровень электро- и пожарной безопасности

Исключение опасности пиковой перегрузки электросетей в момент включения светодиодных устройств. Очевидно, что при низком напряжении не требуется применять провода большого сечения с сильной изоляцией.

Малое тепловыделение светодиодов и низкое питающее напряжение дает возможность их широкого применения в различных целях: в детских, учебных, лечебных учреждениях, а также для использования под водой (для подсветки фонтанов, бассейнов, аквариумов).

Экологическая безопасность

Не содержат в своем составе ртути и других вредных веществ. Следовательно, не требуется специальная утилизация.

Не дают побочного ультрафиолетового или инфракрасного излучения, а также отсутствие электромагнитных помех и излучений, что крайне важно в современных условиях жестких экологических норм.

Ультрафиолет губителен для тканей, живописи и кожи человека, а инфоракрасное излучение дает много тепла и может привести к ожогам.

Полное отсутствие мерцания, что обеспечивает высокий комфорт для зрения.

Перспективность

Эффективность применения светодиодов растет, их стоимость непрерывно снижается, а новые технологические усовершенствования приводят к непрерывному увеличению яркости и эффективности светодиодов. Миллиарды долларов тратятся на исследования для изменения технологии светодиодов к лучшему. Это означает, что светодиоды в конечном счете не только заменят традиционное освещение в домах и офисах, но и то, что потребители наконец получат надежные продукты длительного пользования, практически не требующие замены и обслуживания.

Основные выгоды от внедрения светодиодных светильников:

Отсутствие затрат на обслуживание и срок службы 15-20 лет – позволяет первые 5 лет экономить, а все последующие годы – получать реальную прибыль!

Увеличение освещенности за счет увеличения количества светильников на существующих мощностях и кабельных трассах. Человек 80% информации получает через органы зрения, зрительный комфорт напрямую зависит от степени освещенности. Качественная световая среда — создает зону безопасности и визуального комфорта. Каждому знакома смена чувства тревоги и напряжения на уверенность и чувство защищенности при выходе из неосвещенного переулка на освещенную улицу. Статистика однозначно свидетельствует, что в районах с хорошим уровнем освещенности число преступлений в темное время суток значительно ниже, чем в районах с уровнем освещенности ниже норм и тем более, где освещение вообще отсутствует.

Стабильное освещение в зимний период – обеспечивается отсутствием проблем с включением, характерными для всех газоразрядных ламп.

Безопасность движения и сохранение жизней – обеспечивается лучшей видимостью и восприятием глубины пространства за счет бoльшей контрастности (в 400 раз), отсутствие слепящего эффекта за счет, специально сформированного угла светового потока.

Экологическая безопасность – позволяет исключить затраты на специальную утилизацию и сохранить окружающую среду.

Уменьшение сечения кабеля или мощностная разгрузка существующего. На данный момент значительная часть электрических сетей обветшала, и уменьшение нагрузки существенно увеличит их срок службы.

Сохранение электросетей – за счет низких питающих токов (0,34 А) и отсутствия пусковых.

Экономия электроэнергии до 70% – позволяет перераспределить высвободившуюся энергию в «узкие» места и на другие нужды.

РЕАЛЬНАЯ ВЫГОДА

На сегодняшний день для многих владельцев помещений в городе возникла проблема нехватки мощностей. Подведение дополнительных киловатт сулит значительные затраты, да и не всегда возможно. Между тем, во многих случаях системы освещения потребляют более половины всей электроэнергии, и хотя многие уже заменили лампы накаливания на энергосберегающие высвободить требуемые мощности в большинстве случаев не удаётся.

Поскольку светодиодный светильник обладает приблизительно втрое большей эффективностью по сравнению с электролюминесцентными аналогами, решить эту проблему можно. На каждой тысяче квадратных метров освещаемых площадей можно освободить до 20 кВт электричества. И при этом никаких забот по прокладке кабеля, модернизации распределительных шкафов и разводки, которая иногда требует ремонта помещений.

В перспективе, создавая светодиодные системы освещения, можно предложить совершенно новый класс сервиса. Поскольку светодиоды позволяют линейно регулировать яркость практически от нуля и каждый светильник имеет свой источник питания, который может быть управляемым, существует возможность с помощью контроллера построить сложный алгоритм управления светом. Подключённые к нему датчики присутствия полезны для комнат, которые редко посещаются, — для сервисных, коридоров, подсобных помещений и т. п., датчики освещённости помогут автоматически поддерживать яркость света на нужном уровне в том случае, если свет в здании остаётся включённым в течение дня. В результате, вы экономите на потреблении электроэнергии в разы, но не испытываете ни малейшего дискомфорта. В отличие от газоразрядных ламп, светодиоды могут набирать яркость плавно.

Всем давно известно, что сбережение энергии всегда обходится намного дешевле, нежели экстенсивный путь. Сегодня для такого подхода есть реальные возможности. Задача же руководителей — не испугаться разовых вложений, которые потом обернутся немалой выгодой.

Международный опыт. Светодиодные города: практика внедрения

В мировой практике примером одной из наиболее интересных и продуктивных инициатив по продвижению освещения на основе светодиодов является программа под названием LED City. Программа носит международный характер. LED City – это программа совместных действий промышленных предприятий и органов местного самоуправления с целью продвижения, проектирования и внедрения основанного на светодиодах освещения в городах. Разработчики программы LED City заявили, что массовое применение светодиодного освещения позволит: экономить энергию; защищать окружающую среду; сократить расходы на обслуживание; предоставлять освещение лучшего качества, обеспечивающее бóльшую безопасность жителей.

По сообщению Департамента Энергетики США, в Соединенных Штатах на освещение расходуется 22% электроэнергии. В мире постоянно растут цены на энергию, получаемую из топлива минерального происхождения, при этом его доступность сокращается. Одновременно растет заинтересованность в сбалансированном развитии окружающей среды, в связи с чем возникает необходимость революционных изменений в сфере освещения. Источником света, который бы соответствовал этим революционным задачам, являются светодиоды. Их применение позволяет сэкономить 40-70% электроэнергии, используемой для освещения общественных объектов и площадей. Применение светодиодов позволяет сохранять окружающую среду благодаря их долговечности и тем самым способствовать сокращению объема отходов. Вдобавок, светодиоды не содержат ртути и свинца, что значительно упрощает их утилизацию.

По информации Департамента Энергетики США, в течение ближайших 20 лет активное внедрение светодиодного освещения в этой стране даст следующие результаты:

· сокращение спроса на электроэнергию на 62%,

· снижение эмиссии СО2 на 258 млн. тонн,

· отказ от строительства 133 электростанций,

· экономию в объеме примерно $280 млрд. США.

Программа LED City организована в общемировом масштабе. Большинство ее участников – это города Соединенных Штатов, однако к ней присоединились также города Канады, Италии и Китая.

Прежде чем пытаться понять методы equals() и hashCode(), необходимо вспомнить несколько фактов: в Java при сравнении ссылочных переменных сравниваются не сами объекты, а ссылки на объекты, и что все объекты унаследованы от класса Object, который содержит реализацию методов equals() и hashCode() по умолчанию.

Для решения задачи сравнения ссылочных переменных существует стандартное решение – метод equals(). Цель данного метода – определить идентичны ли объекты внутри, сравнив их внутреннее содержание. У класса Object есть своя реализация метода equals, которая просто сравнивает ссылки:

public boolean equals(Object var1) { return this == var1; }

Порой такой реализации бывает не достаточно, поэтому, при необходимости чтобы разные объекты с одинаковым содержимым рассматривались как равные, надо переопределить метод equals() учитывая поля, которые должны участвовать в сравнении объектов. Ведь только разработчик класса знает, какие данные важны, что учитывать при сравнении, а что – нет.

У метода equals() есть большой минус – он слишком медленно работает. Для этого был придуман метод hashCode(). Для каждого объекта данный метод возвращает определенное число. Какое именно – это тоже решает разработчик класса, как и в случае с методом equals().

Стандартная реализация метода hashCode() в классе Object:

public native int hashCode();

Вместо того чтобы сравнивать объекты, будем сравнивать их hashCode, и только если hashCode-ы равны, сравнивать объекты посредством equals().

Разработчик, который реализует функцию hashCode(), должен помнить следующее:

1) у двух разных объектов может быть одинаковый hashCode;

2) у одинаковых объектов (с точки зрения equals()) должен быть одинаковый hashCode;

3) хеш-коды должны быть выбраны таким образом, чтобы не было большого количества различных объектов с одинаковыми hashCode. Ситуация, когда у различных объектов хеш-коды совпадают называется коллизией.

Важное замечание: при переопределении метода equals(), обязательно нужно переопределить метод hashCode(), с учетом трех вышеописанных правил (Переопределил equals — переопредели и hashCode).

Дело в том, что коллекции в Java перед тем как сравнить объекты с помощью equals всегда ищут/сравнивают их с помощью метода hashCode(). И если у одинаковых объектов будут разные hashCode, то объекты будут считаться разными — до сравнения с помощью equals() просто не дойдет.

Большинство современных IDE помогают переопределять методы equals() и hashCode(). К примеру, в Intellij Idea можно набрать комбинацию клавиш Alt+Ins, и в выпадающем меню Generate выбрать пункт equals and hashCode.

История создания и развития диодов

Схематическое изображение вакуумного диода:
в стеклянной лампе в центре разогреваемый катод, по периферии — анод. Справа — обозначение лампового диода на схемах
Слева — типичные представители полупроводниковых диодов. На корпусе прибора катод обозначается кольцом или точкой. Справа — обозначение (по ГОСТ 2.730-73) выпрямительного полупроводникового диода на схемах

Развитие диодов началось в третьей четверти XIX века сразу по двум направлениям: в 1873 году болгарский учёный Фредерик Гутри открыл принцип действия термионных диодов (вакуумных ламповых с прямым накалом), в 1874 году немецкий учёный Карл Фердинанд Браун открыл принцип действия кристаллических (твёрдотельных) диодов.

Принципы работы термионного диода были заново открыты 13 февраля 1880 года Томасом Эдисоном, и затем, в 1883 году, запатентованы (патент США № 307031). Однако дальнейшего развития в работах Эдисона идея не получила. В 1899 году немецкий учёный Карл Фердинанд Браун запатентовал выпрямитель на кристалле. Джэдиш Чандра Боус развил далее открытие Брауна в устройство, применимое для детектирования радио. Около 1900 года Гринлиф Пикард создал первый радиоприёмник на кристаллическом диоде. Первый термионный диод был запатентован в Британии Джоном Амброзом Флемингом (научным советником компании Маркони и бывшим сотрудником Эдисона) 16 ноября 1904 года (патент США № 803684 от ноября 1905 года). 20 ноября 1906 года Пикард запатентовал кремниевый кристаллический детектор (патент США № 836531).

В конце XIX века устройства подобного рода были известны под именем выпрямителей, и лишь в 1919 году Вильям Генри Иклс ввёл в оборот слово «диод», образованное от греческих корней «di» — два, и «odos» — путь.

Ключевую роль в разработке первых отечественных полупроводниковых диодов в 1930-х годах сыграл советский физик Б. М. Вул.

Типы диодов

Диоды бывают электровакуумными (кенотроны), газонаполненными (газотроны, игнитроны, стабилитроны коронного и тлеющего разряда), полупроводниковыми и др. В настоящее время в подавляющем большинстве случаев применяются полупроводниковые диоды.

Диоды
Полупроводниковые Не полупроводниковые
Газозаполненные Вакуумные

Ламповые диоды

Основная статья: Электровакуумный диод

Ламповые диоды представляют собой радиолампу с двумя рабочими электродами, один из которых подогревается проходящим через него током из специальной цепи накала или отдельной нитью накала. Благодаря этому часть электронов покидает поверхность разогретого электрода (катода) и под действием электрического поля движется к другому электроду — аноду. Если электрическое поле направлено в противоположную сторону, поле препятствует движению электронов, и тока (практически) нет.

Полупроводниковые диоды

Полупроводниковый диод в стеклянном корпусе. На фотографии виден полупроводник с подходящими к нему контактами Основная статья: Полупроводниковый диод

Полупроводниковый диод состоит либо из полупроводников p-типа и n-типа (полупроводников с разным типом примесной проводимости), либо из полупроводника и металла (диод Шоттки). Контакт между полупроводниками называется p-n переходом и проводит ток в одном направлении (обладает односторонней проводимостью).

Специальные типы диодов

Цветные светодиоды Светодиод ультрафиолетового спектра излучения (увеличен)

  • Стабилитрон (диод Зенера) — диод, работающий в режиме обратимого пробоя p-n-перехода (см. обратную ветвь вольт-амперной характеристики). Используются для стабилизации напряжения.
  • Туннельный диод (диод Лео Эсаки) — диод, в котором используются квантовомеханические эффекты. На вольт-амперной характеристике имеет область так называемого отрицательного дифференциального сопротивления. Применяются как усилители, генераторы и пр.
  • Обращённый диод — диод, имеющий гораздо более низкое падение напряжения в открытом состоянии, чем обычный диод. Принцип работы такого диода основан на туннельном эффекте.
  • Точечный диод — диод, отличающийся низкой ёмкостью p-n-перехода и наличием на обратной ветви вольт-амперной характеристики участка с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Ранее использовались в СВЧ технике (благодаря низкой ёмкости p-n-перехода) и применялись в генераторах и усилителях (благодаря наличию на обратной ветви вольт-амперной характеристики участка с отрицательным дифференциальным сопротивлением).
  • Варикап (диоды Джона Джеумма) — диод, обладающий большой ёмкостью при запертом p-n-переходе, зависящей от величины приложенного обратного напряжения. Применяются в качестве конденсаторов переменной ёмкости, управляемых напряжением.
  • Светодиод (диоды Генри Раунда) — диод, отличающийся от обычного диода тем, что при протекции прямого тока излучает фотоны при рекомбинации электронов и дырок в p-n-переходе. Выпускаются светодиоды с излучением в инфракрасном, видимом, а с недавних пор — и в ультрафиолетовом диапазоне.
  • Полупроводниковый лазер — диод, близкий по устройству к светодиоду, но имеющий оптический резонатор. Излучает узкий луч когерентного света.
  • Фотодиод — диод, в котором под действием света появляется значительный обратный ток. Также, под действием света, подобно солнечному элементу, способен генерировать небольшую ЭДС.
  • Солнечный элемент — диод, похожий на фотодиод, но работающий без смещения. Падающий на p-n-переход свет вызывает движение электронов и генерацию тока.
  • Диод Ганна — диод, используемый для генерации и преобразования частоты в СВЧ диапазоне.
  • Диод Шоттки — диод с малым падением напряжения при прямом включении.
  • Лавинный диод — диод, принцип работы которого основан на лавинном пробое (см. обратный участок вольт-амперной характеристики). Применяется для защиты цепей от перенапряжений.
  • Лавинно-пролётный диод — диод, принцип работы которого основан на лавинном умножении носителей заряда. Применяется для генерации колебаний в СВЧ-технике.
  • Магнитодиод — диод, вольт-амперная характеристика которого существенно зависит от значения индукции магнитного поля и расположения его вектора относительно плоскости p-n-перехода.
  • Стабистор — диод, имеющий в начале прямой ветви вольт-амперной характеристики участок, позволяющий использовать его для стабилизации небольших напряжений (обычно от 0.5 до 3.0 В). В отличии от стабилитрона, у стабистора это напряжение мало зависит от температуры.
  • Смесительный диод — диод, предназначенный для перемножения двух высокочастотных сигналов.
  • pin-диод — диод, обладающий меньшей ёмкостью за счёт наличия между сильнолегированными полупроводниками p- и n-типов материала, характеризующегося собственной проводимостью. Используется в СВЧ технике, силовой электронике, как фотодетектор.

Классификация и система обозначений

Классификация диодов по их назначению, физическим свойствам, основным электрическим параметрам, конструктивно-технологическим признакам, роду исходного материала (полупроводника) отображается системой условных обозначений их типов. Система условных обозначений постоянно совершенствуется в соответствии с возникновением новых классификационных групп и типов диодов. Обычно системы обозначений представлены буквенно-цифровым кодом.

СССР

На территории СССР система условных обозначений неоднократно претерпевала изменения и до настоящего времени на радиорынках можно встретить полупроводниковые диоды, выпущенные на заводах СССР и с системой обозначений согласно отраслевого стандарта ГОСТ 11 336.919-81, базирующегося на ряде классификационных признаков изделий. Итак,

  1. первый элемент буквенно-цифрового кода обозначает исходный материал (полупроводник), на основе которого изготовлен диод, например:
    • Г или 1 — германий или его соединения;
    • К или 2 — кремний или его соединения;
    • А или 3 — соединения галлия (например, арсенид галлия);
    • И или 4 — соединения индия (например, фосфид индия);
  2. второй элемент — буквенный индекс, определяющий подкласс приборов;
    • Д — для обозначения выпрямительных, импульсных, магнито- и термодиодов;
    • Ц — выпрямительных столбов и блоков;
    • В — варикапов;
    • И — туннельных диодов;
    • А — сверхвысокочастотных диодов;
    • С — стабилитронов, в том числе стабисторов и ограничителей;
    • Л — излучающие оптоэлектронные приборы;
    • О — оптопары;
    • Н — диодные тиристоры;
  3. третий элемент — цифра (или в случае оптопар — буква), определяющая один из основных признаков прибора (параметр, назначение или принцип действия);
  4. четвёртый элемент — число, обозначающее порядковый номер разработки технологического типа изделия;
  5. пятый элемент — буквенный индекс, условно определяющий классификацию по параметрам диодов, изготовленных по единой технологии.

Например: КД212Б, ГД508А, КЦ405Ж.

Кроме того, система обозначений предусматривает (в случае необходимости) введение в обозначение дополнительных знаков для выделения отдельных существенных конструктивно-технологических особенностей изделий.

Россия

Продолжает действовать ГОСТ 2.730-73 — «Приборы полупроводниковые. Условные обозначения графические».

Этот раздел статьи ещё не написан. Согласно замыслу одного или нескольких участников Википедии, на этом месте должен располагаться специальный раздел.
Вы можете помочь проекту, написав этот раздел. Эта отметка установлена 31 января 2017 года.

Импортные радиодетали

Существует ряд общих принципов стандартизации системы кодирования для диодов за рубежом. Наиболее распространены стандарты EIA/JEDEC и европейский «Pro Electron».

EIA/JEDEC

Дополнительные сведения: Electronic Industries Alliance и Joint Electron Devices Engineering Council

Стандартизированная система EIA370 нумерации 1N-серии была введена в США EIA/JEDEC (Объединенный инженерный консилиум по электронным устройствам) приблизительно в 1960 году. Среди самого популярного в этой серии были: 1N34A/1N270 (германиевый), 1N914/1N4148 (кремниевый), 1N4001—1N4007 (кремниевый выпрямитель 1A) и 1N54xx (мощный кремниевый выпрямитель 3A).

Pro Electron

Дополнительные сведения: Pro Electron

Согласно европейской системе обозначений активных компонентов Pro Electron, введенной в 1966 году и состоящей из двух букв и числового кода:

  1. первая буква обозначает материал полупроводника:
    • A — Germanium (германий) или его соединения;
    • B — Silicium (кремний) или его соединения;
  2. вторая буква обозначает подкласс приборов:
    • A — сверхвысокочастотные диоды;
    • B — варикапы;
    • X — умножители напряжения;
    • Y — выпрямительные диоды;
    • Z — стабилитроны, например:
  • AA-серия — германиевые сверхвысокочастотные диоды (например, AA119);
  • BA-серия — кремниевые сверхвысокочастотные диоды (например: BAT18 — диодный переключатель)
  • BY-серия — кремниевые выпрямительные диоды (например: BY127 — выпрямительный диод 1250V, 1А);
  • BZ-серия — кремниевые стабилитроны (например, BZY88C4V7 — стабилитрон 4,7V).

Другие

Другие распространённые системы нумерации/кодирования (обычно производителем) включают:

  • GD-серия германиевых диодов (например, GD9) — это очень старая система кодирования;
  • OA-серия германиевых диодов (например, OA47) — кодирующие последовательности разработаны британской компанией Mullard.

Система JIS маркирует полупроводниковые диоды, начиная с «1S».

Кроме того, многие производители или организации имеют свои собственные системы общей кодировки, например:

  • HP диод 1901-0044 = JEDEC 1N4148
  • Военный диод CV448 (Великобритания) = Mullard типа OA81 = GEC типа GEX23

Графическое изображение

Шаблон:Main article

Графические символы различных типов диодов используемые на электрических схемах в соответствии с их функциональным назначением. треугольник указывает направление тока от анода к катоду (прямая проводимость).

  • Диод

  • Светоизлучающий диод (Светодиод)

  • Диод супрессор (Защитный диод; TVS)

Уравнение Шокли для диода

Уравнение Шокли для идеального диода (названо в честь изобретателя транзистора Уильяма Шокли) характеризует диод, обладающий идеальной вольт-амперной характеристикой для прямого и обратного тока. Уравнение Шокли для идеального диода:

I ( V ) = I S ( e V / ( n V T ) − 1 ) , {\displaystyle I(V)=I_{\mathrm {S} }\left(e^{V/(nV_{\mathrm {T} })}-1\right),}

где

I — ток, проходящий через диод; IS — ток насыщения диода (максимальная величина обратного тока без учёта пробоя); V — напряжение на диоде; VT — термическое напряжение диода; n — коэффициент неидеальности, известный также как коэффициент эмиссии.

Коэффициент неидеальности n обычно лежит в пределах от 1 до 2 (хотя в некоторых случаях может быть выше) в зависимости от процесса изготовления и полупроводникового материала. Во многих случаях предполагается, что n примерно равно 1 (таким образом, коэффициент n в формуле опускается). Коэффициент неидеальности не является частью уравнения диода Шокли и был добавлен для учёта несовершенства реальных переходов. Поэтому в предположении n = 1 уравнение сводится к уравнению Шокли для идеального диода.

Термическое напряжение VT приблизительно составляет 25,85 мВ при 300 K (температура, близкая к «комнатной температуре», обычно используемой в программах моделирования). Для конкретной температуры его можно найти по формуле:

V T = k T q , {\displaystyle V_{\mathrm {T} }={\frac {kT}{q}}\,,}

где

  • k — постоянная Больцмана;
  • T — абсолютная температура p-n-перехода;
  • q — элементарный заряд электрона.

Ток насыщения IS не является постоянным для каждого диода, зависит от температуры значительно больше напряжения VT. Напряжение V обычно уменьшается при увеличении T при фиксированном I.

Уравнение Шокли для идеального диода( или закон диода) получено с допущением, что единственными процессами, вызывающими ток в диоде, является дрейф (под действием электрического тока), диффузия и термическая рекомбинация. Также полагалось, что ток в p-n-области, вызванный термической рекомбинацией, незначителен.

Применение диодов

Диодные выпрямители

Трёхфазный выпрямитель А. Н. Ларионова на трёх полумостах

Диоды широко используются для преобразования переменного тока в постоянный (точнее, в однонаправленный пульсирующий; см. выпрямитель). Диодный выпрямитель или диодный мост (то есть 4 диода для однофазной схемы, 6 — для трёхфазной полумостовой схемы или 12 — для трёхфазной полномостовой схемы, соединённых между собой по схеме) — основной компонент блоков питания практически всех электронных устройств. Диодный трёхфазный выпрямитель по схеме А. Н. Ларионова на трёх параллельных полумостах применяется в автомобильных генераторах, преобразует переменный трёхфазный ток генератора в постоянный ток бортовой сети автомобиля. Применение генератора переменного тока в сочетании с диодным выпрямителем вместо генератора постоянного тока с щёточно-коллекторным узлом позволило значительно уменьшить размеры автомобильного генератора и повысить его надёжность.

В некоторых выпрямительных устройствах до сих пор применяются селеновые выпрямители. Это вызвано той их особенностью, что при превышении предельно допустимого тока, происходит выгорание селена (участками), не приводящее (до определенной степени) ни к потере выпрямительных свойств, ни к короткому замыканию — пробою.

В высоковольтных выпрямителях применяются селеновые высоковольтные столбы из множества последовательно соединённых селеновых выпрямителей и кремниевые высоковольтные столбы из множества последовательно соединённых кремниевых диодов.

Если соединено последовательно и согласно (в одну сторону) несколько диодов, пороговое напряжение, необходимое для отпирания всех диодов, увеличивается.

Диодные детекторы

Основная статья: Детектор (электронное устройство)

Диоды в сочетании с конденсаторами применяются для выделения низкочастотной модуляции из амплитудно-модулированного радиосигнала или других модулированных сигналов. Диодные детекторы применяются в радиоприёмных устройствах (радиоприёмниках, телевизорах и им подобных). При работе диода используется квадратичный участок вольт-амперной характеристики.

Диодная защита

Диоды применяются для защиты устройств от неправильной полярности включения, защиты входов схем от перегрузки, защиты ключей от пробоя ЭДС самоиндукции, возникающей при выключении индуктивной нагрузки и другого.

Два входа защищены диодными цепочками. Внизу — трёхвыводная защитная диодная сборка в сравнении со спичечной головкой

Для защиты входов аналоговых и цифровых схем от перегрузки используется цепочка из двух диодов, подключённых к шинам питания в обратном направлении. Защищаемый вход подключается к средней точке этой цепочки. При нормальной работе диоды закрыты и почти не оказывают влияния на работу схемы. При уводе потенциала входа за пределы питающего напряжения один из диодов открывается и шунтирует вход схемы, ограничивая таким образом допустимый потенциал входа диапазоном в пределах питающего напряжения плюс прямое падение напряжения на диоде. Такие цепочки могут быть уже включены в состав ИС на этапе проектирования кристалла, либо предусматриваться при разработке схем узлов, блоков, устройств. Выпускаются готовые защитные сборки из двух диодов в трёхвыводных «транзисторных» корпусах.

Для сужения или расширения диапазона защиты вместо потенциалов питания необходимо использовать другие потенциалы в соответствии с требуемым диапазоном. При защите от мощных помех, возникающих на длинных проводных линиях, например, при грозовых разрядах, может потребоваться использование более сложных схем, вместе с диодами включающих в себя резисторы, варисторы, разрядники.

Диодная защита ключа, коммутирующего индуктивную нагрузку

При выключении индуктивных нагрузок (таких как реле, электромагниты, магнитные пускатели, электродвигатели) возникает ЭДС самоиндукции:

E i = − L d I d t {\displaystyle {\mathcal {E}}_{i}=-L{\frac {dI}{dt}}} ,

где

  • L {\displaystyle L} — индуктивность;
  • I {\displaystyle I} — ток через индуктивность;
  • t {\displaystyle t} — время.

ЭДС самоиндукции препятствует уменьшению силы тока через индуктивность и «стремится» поддержать ток на прежнем уровне. При выключении тока энергия магнитного поля, созданного индуктивностью, должна где-то рассеяться. Магнитное поле, создаваемое индуктивной нагрузкой, обладает энергией:

W = L I 2 2 {\displaystyle W={\frac {LI^{2}}{2}}} ,

где

  • L {\displaystyle L} — индуктивность;
  • I {\displaystyle I} — ток через индуктивность.

Таким образом, после отключения индуктивность сама становится источником тока и напряжения, а возникающее на закрытом ключе напряжение может достигать высоких значений и приводить к искрению и обгоранию контактов механических и пробою полупроводниковых ключей поскольку в этих случаях энергия будет рассеиваться непосредственно на само́м ключе. Диодная защита является простой и одной из широко распространённых схем, позволяющих защитить ключи с индуктивной нагрузкой. Диод включается параллельно катушке так, что в рабочем состоянии диод закрыт. При отключении тока возникающая ЭДС самоиндукции направлена против ранее приложенного к индуктивности напряжения; эта противо-ЭДС открывает диод; ранее шедший через индуктивность ток продолжает течь через диод и энергия магнитного поля рассеется на нём, не вызывая повреждения ключа.

В схеме защиты с только одним диодом напряжение на катушке будет равным падению напряжения на диоде в прямом направлении — порядка 0,7-1,2 В, в зависимости от величины тока. Из-за малости этого напряжения ток будет спадать довольно медленно, и для ускорения выключения нагрузки может потребоваться использование более сложной защитной схемы: стабилитрон последовательно с диодом, диод в комбинации с резистором, варистором или резисторно-ёмкостной цепочкой.

Диодные переключатели

Диодные переключатели применяются для коммутации высокочастотных сигналов. Управление осуществляется постоянным током, разделение ВЧ и управляющего сигнала — с помощью конденсаторов и индуктивностей.

Диодная искрозащита

Основная статья: Барьер искрозащиты

Этим не исчерпывается применение диодов в электронике, однако другие схемы, как правило, весьма узкоспециальны. Совершенно другую область применимости имеют специальные диоды, поэтому они будут рассмотрены в отдельных статьях.

Интересные факты

Этот раздел представляет собой неупорядоченный список разнообразных фактов о предмете статьи. Пожалуйста, приведите информацию в энциклопедический вид и разнесите по соответствующим разделам статьи. Согласно решению Арбитражного комитета Википедии, списки предпочтительно основывать на вторичных обобщающих авторитетных источниках, содержащих критерий включения элементов в список. (27 декабря 2018)
В этом разделе не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.
Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники.
Эта отметка установлена 27 декабря 2018 года.
  • В первые десятилетия развития полупроводниковой технологии точность изготовления диодов была настолько низкой, что приходилось делать «разбраковку» уже изготовленных приборов. Так, диод Д220 мог, в зависимости от фактически получившихся параметров, маркироваться и как переключательный (Д220А, Б), и как стабистор (Д220С). Радиолюбители широко использовали его в качестве варикапа.
  • Диоды могут использоваться как датчики температуры.
  • Диоды в прозрачном стеклянном корпусе (в том числе и современные SMD-варианты) могут обладать паразитной чувствительностью к свету (то есть радиоэлектронное устройство работает по-разному в корпусе и без корпуса, на свету). Существуют радиолюбительские схемы, в которых обычные диоды используются в качестве фотодиода и даже в качестве солнечной батареи.

Примечания

  1. Словарь по кибернетике / Под редакцией академика В. С. Михалевича. — 2-е. — Киев: Главная редакция Украинской Советской Энциклопедии имени М. П. Бажана, 1989. — 751 с. — (С48). — 50 000 экз. — ISBN 5-88500-008-5.
  2. 1 2 www.yourdictionary.com: суффикс -од (ode) (недоступная ссылка с 22-05-2013 — история, копия) (англ.)
  3. 1 2 А. В. Баюков, А. Б. Гитцевич, А. А. Зайцев и др. Полупроводниковые приборы: диоды, тиристоры, оптоэлектронные приборы. Справочник / Под ред. Н. Н. Горюнова. — 2-е изд., перераб. — М.: Энергоатомиздат, 1984 год. — С. 13—31. — 744 с., ил с. — 100 000 экз.
  4. Diode Архивировано 26 апреля 2006 года.
  5. About JEDEC. Jedec.org. Дата обращения 22 сентября 2008. Архивировано 4 августа 2012 года.
  6. EDAboard.com. News.elektroda.net (10 июня 2010). Дата обращения 6 августа 2010. Архивировано 4 августа 2012 года.
  7. I.D.E.A. Transistor Museum Construction Projects Point Contact Germanium Western Electric Vintage Historic Semiconductors Photos Alloy Junction Oral History. Semiconductormuseum.com. Дата обращения 22 сентября 2008. Архивировано 4 августа 2012 года.
  8. Классификация и испытание грозозащит. «Сетевые решения», издательство «Нестор» (15 апреля 2004). — (Защита оборудования Ethernet). Дата обращения 27 апреля 2012. Архивировано 30 мая 2012 года.
  9. Некоторые вопросы использования газоразрядных приборов для защиты линий Ethernet. «Сетевые решения», издательство «Нестор» (12 мая 2008). Дата обращения 27 апреля 2012. Архивировано 30 мая 2012 года.
  10. Барнс Дж. Электронное конструирование: Методы борьбы с помехами = John R. Barnes. Electronic System Design: Interference And Noise Control Techniques. — Prentice-Hall, 1987. — Пер. с англ. — М.: Мир, 1990. — С. 78–85. — 238 с. — 30 000 экз. — ISBN 5-03-001369-5 (рус.), ISBN 0-13-252123-7 (англ.).

Применение диодов

Диоды являются одними из самых распространенных электронных компонентов. Они присутствуют практически во всех электронных приборах, которые мы ежедневно используем – от мобильного телефона до его зарядного устройства. В этой статье рассмотрим основные типы электронных схем, в которых диоды нашли свое применение.

1. Нелинейная обработка аналоговых сигналов

В связи с тем, что диоды относятся к элементам нелинейного типа, они применяются в детекторах, логарифматорах, экстрематорах, преобразователях частоты и в других устройствах, в которых предполагается нелинейная обработка аналоговых сигналов. В таких случаях диоды используют или как основные рабочие приборы – для обеспечения прохождения главного сигнала, или же в качестве косвенных элементов, например в цепях обратной связи. Указанные выше устройства значительно отличаются между собой и используются для разных целей, но применяемые диоды в каждом из них занимают очень важное место.

2. Выпрямители

Устройства, которые используются для получения постоянного тока из переменного называются выпрямителями. В большинстве случаев они включают в себя три главных элемента – это силовой трансформатор, непосредственно выпрямитель (вентиль) и фильтр для сглаживания. Диоды применяют в качестве вентилей, так как по своим свойствам они отлично подходят для этих целей.

3. Стабилизаторы

Устройства, которые служат для реализации стабильности напряжения на выходе источников питания, называются стабилизаторами. Они бывают разных видов, но каждый из них предполагает применение диодов. Эти элементы могут использоваться либо в цепях, отвечающих за опорные напряжения, либо в цепях, которые служат для коммутации накопительной индуктивности.

4. Ограничители

Ограничители – это специальные устройства, используемые для того, чтобы ограничивать возможный диапазон колебания различных сигналов. В цепях такого типа широко применяются диоды, которые имеют прекрасные ограничительные свойства. В сложных устройствах могут использоваться и другие элементы, но большинство ограничителей базируются на самых обычных диодных узлах стандартного типа.

5. Устройства коммутации

Диоды нашли применение и в устройствах коммутации, которые используются для того, чтобы переключать токи или напряжения. Диодные мосты дают возможность размыкать или замыкать цепь, которая служит для передачи сигнала. В работе применяется некоторое управляющее напряжение, под воздействием которого и происходит замыкание или размыкание. Иногда управляющим может быть сам входной сигнал, такое бывает в самых простых устройствах.

6.Логические цепи

В логических цепях диоды применяются для того, чтобы обеспечить прохождение тока в нужном направлении (элементы «И», «ИЛИ»). Подобные цепи используются в схемах аналогового и аналогово-цифрового типа. Здесь перечислены только основные устройства, в которых применяются диоды, но существует и много других, менее распространенных.

Светодиоды

Светодиоды представляют собой полупроводниковые диоды, которые излучают свет при прохождении через них электрического тока. Они могут излучать разные цвета и делятся на такие типы — 3 мм, 5мм, 8мм, SMD 0603, Top type, мигающий диод, диод с резистором, Star PCB, Emitter. В сравнении с традиционными лампами светодиоды обладают многими преимуществами – это экономичность, прочность, яркость света, долговечность, низкий нагрев в процессе работы. Что касается недостатков, то главным из них является цена, так как подобные приборы стоят достаточно дорого. Рассмотрим различные виды светодиодных устройств, которые чаще всего применяются на практике.

1. Одиночные светодиоды

Подобные устройства широко используются в самой разной аппаратуре в качестве лампочек индикации, которые чаще всего свидетельствуют о том, включен или выключен прибор. Кроме того, они применяются для освещения различных небольших пространств, например в автомобилях.

2. 7’Segment

Технология Seven-Segment Display с использованием светодиодов применяется в электронных часах, в различных измерительных приборах и в других технических средствах, которые предполагают отображение цифровой информации на дисплее. В таких целях светодиоды используются еще с 1910 года, но они не потеряли своей актуальности и сейчас. 7’Segment позволяет отображать простейшие данные на дисплее самым простым способом и с низкими энергозатратами.

3. Матрица светодиодов

Светодиодная матрица представляет собой определенное количество светодиодов, которые размещаются на одной площадке. Главные характеристики таких устройств это яркость и размеры. Большое количество применяемых диодов позволяет добиться высоких показателей освещения. Устанавливаются подобные матрицы чаще всего в специальных плафонах, которые могут использоваться в различных местах, например в салоне автомобиля, в его бардачке или в багажнике.

4. LED телевизоры

LED телевизоры – это телевизоры, принцип работы которых основывается на использовании светодиодов. Они дают возможность добиться хорошего качества изображения и позволяют экономить на электроэнергии. Благодаря небольшим размерам таких диодов, телевизионные экраны имеют значительно меньшую толщину, чем у традиционных моделей. Кроме того, подобные устройства характеризуются надежностью и достаточно большим сроком службы. Все телевизоры, изготовленные по этой технологии, имеют боковую подсветку экрана и подсветку за матрицей.

Как видим, несмотря на свою простоту, диоды нашли применение в самых разнообразных технических областях, и без их использования работа многих устройств весьма проблематична. Следует заметить, что диоды находят и новые сферы применения.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *