История о мальчике, который знал все на свете: что будет, если потрогать светодиоды голыми руками
Жил-был мальчик, который отлично разбирался в том, как устроен мир: мог, например, рассказать, почему небо синее, как летает вертолет и откуда у кошки котята. Знал он и о том, как работает светодиодная лампа. Внутри у нее, говорил мальчик, кристалл, на разных половинках которого много носителей зарядов: с одной стороны — электронов, а с другой — дырок (условных частиц, с помощью которых физики обозначают отсутствие электрона). Нагреваются ли светодиодные лампы и можно ли их трогать? Обо всем по порядку.
Принцип работы светодиодных ламп
Электроны и дырки притягиваются друг к другу, поэтому на границе раздела формируется с одной стороны «стенка» из электронов, с другой — из дырок. Граница между ними называется электронно-дырочным, или p-n-переходом.
Когда к такому кристаллу прикладывают напряжение, электроны и дырки исчезают, оставляя после себя только свет (этот процесс называется рекомбинацией носителей заряда). Пока ток идет, а носители заряда рекомбинируют и испускают свет, лампочка горит.
Почему нельзя трогать светодиодные лампы руками
В отличие от лампы накаливания, светодиодная лампа в теории только светит, но не греет: такова природа p-n-перехода. Считается, что светодиодные светильники не нагреваются больше 40 — 70 градусов. Мальчик, который знал все на свете, и это знал как свои пять пальцев. Поэтому и решил этими самыми пальцами тихонько коснуться светодиодной лампочки...
Но одной вещи он не учел. Электронно-дырочный переход действительно излучает только свет, а вот сам полупроводниковый кристалл еще и греется, и довольно сильно, иногда до 125-150 градусов. Его разогревает внутреннее сопротивление полупроводникового кристалла, через который бежит ток.
Если диод маленький, тепло уходит по контактам, которыми кристалл соединен с источником тока. С большими диодами сложнее: тепло от них нужно дополнительно отводить на воздушный радиатор, роль которого может играть любая железяка.
Монтажную пластинку с кристаллом сажают на радиатор, как правило, с помощью теплопроводного клея. Качество теплоотвода напрямую влияет на температуру диодной лампы: если клей плохой, его мало или он неравномерно распределен по пластине, жар кристалла уйдет не на радиатор, а в воздух, и нагреет линзу, под которой спрятан кристалл — то есть, собственно, лампочку.
Прижав пальцы к предмету, разогретому даже до 100 градусов, можно запросто получить болезненный ожог. Нашему мальчику повезло, его ожоги прошли всего за два дня. Сейчас он с недоверием смотрит даже на те бытовые приборы, о которых знает очень-очень много. Потому что теория теорией, а практика — совсем другое дело.