Светодиоды – современные источники света

Задача работы – изучить теоретический материал, посвящённый принципам действия светодиодов, а также изготовить приборы со светодиодами. Данная тема на сегодняшний день очень актуальна, так как вопросы энергосбережения давно вышли на первый план в экономике любой страны мира. Люминесцентные лампы и светодиоды начали вытеснять лампы накаливания. Но приоритет в дальнейшем должен быть за светодиодами, не смотря на их сегодняшнюю относительную дороговизну ( если не учитывать очень большой срок службы светодиодов).
Новизной данной работы стали авторские модели двух фонарей: автоматического аварийного освещения, включаемого с помощью фоторезистора и инфракрасного, позволяющего создать изображение предмета в невидимых лучах с их последующей фиксацией электронной аппаратурой, а также светодиодной лампы.

Теоретическая часть работы
Изучение вопросов:
«Электрический ток в полупроводниках»,
«Почему светодиод излучает ?»

Образование парноэлектронных (ковалентных связей) между 4-х валентными атомами
Движение электронов
+4
+4
+4
+4
+4

Собственная проводимость (электронная и дырочная)
Разрыв связей: появление свободных носителей заряда
+4
+4
+4
+4
+4
+
+

Равновесное состояние
В единицу времени кол-во разорвавшихся связей = кол-ву восстановившихся
+4
+4
+4
+4
+4
+
+
+
+
+
+
+
Свободные
+
+
+
Связанные

Процесс рекомбинации электронов и дырок в светоизлучающем диоде

Контакт двух полупроводников - р-n переход
При данном подключении к источнику тока электроны и дырки устремляются к р-n – переходу, где будет происходить рекомбинация с излучением фотонов

Донорная примесь
5-тый валентный электрон слабо связан с атомом
+4
+4
+4
+4
+5

Полупроводник р-типа (positivе)
Акцепторная примесь (3-хвалентный In – индий)
+3
+4
+4
+4
+4
+

Устройство светодиода

Образцы светодиодных источников света
Блок электронного управления светодиодной лампой. То есть такую лампу можно применить в «умном доме»

Сравнение ламп накаливания, люминесцентной и светодиодной

Проведение экспериментов со светодиодами. Снятие вольт-амперных характеристик

Результаты экспериментов

Использование цифровых измерительных приборов

БЛОК-СХЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО СВЕТОДИОДНОГО ФОНАРЯ (с датчиком уровня освещённости)

Инфракрасный осветитель

Электрическая схема самодельной светодиодной лампы
470мкФ х 16 В
220В

Заключение
Светодиоды - это не дань моде, а уже насущная необходимость цивилизации, озабоченной вопросами энергоэффективности и энергосбережения. С этой точки зрения у светодиодных источников света, исходя их технических характеристик, большое будущее, а применение контроллеров даёт возможность добавить в лампы сервисные функции. Лампы будут включать по радиоканалу или с помощью инфракрасного пульта управления. Можно будет осуществлять управление лампой от встроенных в неё датчиков звука, освещённости, движения.
В рамках выбранной темы есть возможность успешно продолжать изготовление новых приборов на светодиодах. А уже изготовленные, автоматический светодиодный фонарь с датчиком уровня освещённости, инфракрасный излучатель и светодиодная лампа понадобятся в следующих сериях экспериментов и как световые устройства с определёнными свойствами и параметрами, и как пробные варианты для создания других приборов.