Интересно наблюдать, с какой поразительной скоростью сменяют друг друга технологии. Лет тридцать назад мы вполне были довольны электроникой, которой пользовались, простыми автомобилями, где-то неудобными и малоскоростными, скромными домами без евроремонта. Но так устроен человек, что постоянно стремится к чему-то более совершенному, и сейчас практически любая сфера жизни подвержена постоянной модернизации. Коснулся этот процесс также систем индикации и освещения. Так, на смену лампам накаливания пришли более совершенные полупроводниковые элементы – светодиоды.
Излучающий кристалл
История применения полупроводников старше начала использования ламп электронного типа. Попов А.С., который считается изобретателем радио, искал с помощью нехитрого полупроводникового устройства наличие радиоволн. Первый диод Попова (детектор) был изготовлен из полупроводникового кристалла, зафиксированного в держателе, и пружинного заостренного контакта из вольфрама или стали. Этот контакт опирался на площадь полупроводника, и в зависимости от точки соприкосновения можно было найти наиболее четкий сигнал радиостанции.
Способность некоторых кристаллов излучать свет под действием тока была обнаружена чуть позже, случайно, но в первое время не использовалась на практике. Теперь же светодиоды широко применяют и в спецтехнике, и в быту.
Что такое светодиод, как он выглядит на схеме?
Светодиодом называется разновидность полупроводникового элемента, имеющего особенность кристалла излучать свет под действием проходящего сквозь него электрического тока. Этот эффект проявляется не у всех полупроводников, а лишь у тех, у которых в процессе рекомбинации электронов и дырок выделение энергии происходит в световом диапазоне. Светодиод, как и обычный диод, имеет p-n-переход и пропускает ток только в одном направлении.
Особенностью светодиода как светоизлучающего прибора является то, что в нем непосредственно происходит выделение квантов света. Это отличает его от ламп накаливания, где сначала происходит разогрев спирали до определенной температуры, или галогенных ламп с эффектом ионизации. Потери энергии в светодиодах минимальны.
Конструктивно в состав светодиода входят подложка с нанесенным на нее кристаллом, выводы для подключения в электрическую цепь и корпус, который одновременно является оптической системой. Обозначение светодиода на схеме имеет определенное графическое выражение, на электронной плате он обозначается специальной кодировкой.
Для чего служит светодиод, и как это отражено в его изображении на схеме?
Светодиод излучает свет, в этом его назначение. И на схематическом изображении это четко обозначено двумя стрелочками, идущими от элемента. Применение устройство получило очень широкое:
- Различная индикация. Для сигнализации включения тех или иных режимов работы электронных устройств используют отдельные элементы. Группы устройств применяют в цифровой индикации, где каждый светодиод играет роль сегмента цифры или буквы. Условное обозначение светодиода на схеме, входящего в группу, не ставится отдельно для каждого, а отображается вся группа в виде индикатора с ответвлением и нумерацией контактов.
- Для бытового, общественного и промышленного освещения.
- В составе экранов для уличного транслирования, а также при создании бегущих строк.
- В оптопарах. Обозначение светодиода на схеме в этом случае дополняется изображением фотоприемного элемента.
- Оптоволоконные системы. Здесь светодиоды выступают в качестве излучателей модулированной оптической волны.
- Для подсветки экранов на жидких кристаллах.
- Дизайн и развлекательная индустрия.
Особенности обозначения полупроводника на чертежах
Технические нормы и правила регламентируют обозначение светодиода на схеме. ГОСТ 2.702-2011 предписывает:
- Изображать светодиод и другие элементы схемы при помощи чертежных принадлежностей либо в электронном виде. При этом последний вариант должен иметь разрешение не меньше 300dpi и содержать расширение файла tif или bmp.
- Светодиод имеет схематическое исполнение в виде обычного диода, заключенного в окружность. Над правой верхней частью окружности расположены две параллельные стрелки, идущие от основного элемента под углом вправо вверх.
- Возле светодиода указывают его полный буквенно-цифровой индекс.
- Как бы ни был расположен светодиод на схеме, с полярностью в ту или иную сторону либо под углом, направление стрелок остается неизменным.
- Вывод, идущий от треугольника, на схеме символизирует анод (+), а от вертикальной черты – катод (-).
- Светодиод на схеме должен иметь свой порядковый номер. Нумерация идет слева направо, сверху вниз.
Светодиод – полярность обозначения
Обозначение светодиода на схеме позволяет легко определить его полярность, но чтобы определить ее у только что купленного элемента, нужно посмотреть на его контакты. Плюсовой вывод анода обычно имеет большую длину, чем катода.
Если светодиод установлен на плате, а она по каким-либо причинам не имеет маркировки элементов, то полярность полупроводника можно определить, внимательно посмотрев на его корпус. Со стороны катода (отрицательного вывода) на корпусе есть засечка плоской формы. Также у прозрачных типов корпусов светодиода видна его внутренность. Подобие чашечки, в которой расположен кристалл полупроводника, имеет прямое соединение с катодом.
В том случае, когда невозможно определить полярность вышеперечисленными способами, но в наличие есть электронный мультиметр, можно использовать его. Берут обычный диод с известной полярностью, ставят прибор на операцию прозвонки и подключают к полупроводнику. Запоминают полярность, когда диод проводит ток. Подключают светодиод к измерительным щупам. Добиваются, чтобы он проводил ток, отмечают его полярность.
Светодиод на плате
При сборке печатной платы радиомонтажники пользуются схемой и перечнем элементов спецификации. В соответствии с этим перечнем наносится специальная маркировка с указанием вида элемента и номера позиции его на схеме. Существуют международные стандарты обозначений на плате, которые повсеместно используются в импортной аппаратуре.
Обозначение светодиода на плате присутствует в виде графического изображения, буквенной кодировки и числа. Первое отображает в основном полярность полупроводника, буквы указывают на тип прибора, а число – на порядковый номер его в схеме и перечне.
Графическое обозначение светодиода на схеме платы идентично его изображению в чертеже, но может не содержать окружность вокруг значка диода. Буквенная кодировка выполнена заглавными латинскими буквами – LED (импортные схемы) и HL (отечественные). Число идет после букв либо внизу. Без числа невозможно определить параметры полупроводника, которые на плате не указывают за редким исключением.
Маркировка светодиодов
Буквенное обозначение светодиода на схеме (маркировка) несет всю информацию о характеристиках конкретного полупроводникового прибора. Маркировка содержит довольно много символов, поэтому ее не ставят на корпус прибора, а приводят в схеме либо на упаковке не распаянных элементов. Светодиоды в лентах идут бухтами в катушках, на которых проставлены маркировочные символы. Символьная кодировка отражает:
- Серию продукции.
- Цвет излучения светодиода. Современные светоизлучающие диоды бывают белого, зеленого, красного, синего, оранжевого, желтого цветов.
- Качество цветового потока. Например, светодиод для освещения в доме или на улице, индикации приборов, подсветки, для матриц изображения.
- Тип линзы. Бывают рассеивающие свет приборы и узконаправленного излучения с куполообразными, прозрачными и матовыми линзами.
- Мощность светового потока.
- Потребляемая мощность электроэнергии.
- Код идентификации производителя. Не имеет практической нагрузки.
- Символы резерва. Производители оставляют их для возможной модификации элементов.
Заключение
Кроме обычных светодиодов с выводами, существуют SMD-светодиоды с контактными площадками. Они отличаются маленькими размерами. Буквенное обозначение светодиода этого типа на схеме идентично с LED-элементами, но на плате упрощено и обычно сводится к указанию полярности.
