Bevezetés a LED-be
LED vagy A fénykibocsátó dióda egy egyszerű PN csatlakozási dióda , nagyobb energiagátlóval ellátott anyagból. Mivel a LED-csatlakozás táplálja az áramot, az elektronok a vegyérték sávból a vezetési sávba mozognak. Amikor az elektron elveszíti az energiát és visszaesik eredeti állapotába, egy foton bocsát ki. Ez a kibocsátott fény a látható fényfrekvencia-tartomány frekvenciasávjában van.
VEZETTE
Ez az egyszerű dióda akkor bocsát ki fényt, ha p-n csatlakozását olyan feszültség feszíti, mint 1 volt. A legtöbb LED 1,5 és 2 volt között működik, de a nagy fényerejű típusok, különösen a fehér, kék és rózsaszín LED-ek 3 voltot igényelnek a maximális fényerő érdekében. A LED-en keresztüli áramot 20-30 milliamperre kell korlátozni, különben a készülék megég. A fehér és kék LED-ek akár 40 milliamper áramerősséget is elviselnek.
Fénykibocsátó dióda - LED
A LED-nek van egy félvezető chipje, amely gallium vegyületből áll, és amelynek tulajdonsága a fotonkibocsátás az áram hatására. A chip két kapcsra van csatlakoztatva a tápfeszültség biztosítása érdekében. Az egész szerelvény epoxi tokba van zárva, a kivezetésekkel. A LED hosszú vezetése pozitív, míg a rövid vezeték negatív. Eredetileg a LED-ben alkalmazott félvezető a gallium-arzén-foszfát (GaAsP) volt, míg a gallium-alumínium-aeresnidet (GaAlAs) napjainkban nagy fényerejű LED-ekben használják. A kék-fehér LED-ek indium-gallium-nitridet (InGaN) használnak, míg a többszínű LED-ek különböző anyagkombinációkat használnak különböző színek előállításához. A Fehér LED kék chipet tartalmaz fehér szervetlen foszforral. Amikor a kék fény eléri a foszfort, fehér fény bocsát ki.
A LED-ek fényt bocsátanak ki az elektrolumineszcencia alapján. A LED-ben található félvezető anyag P és N típusú régióval rendelkezik. A p régió pozitív töltést hordoz, amelyet lyukaknak neveznek, míg az N régió elektronokat szabadít fel. A fotont kibocsátó anyag a P és N réteg közé kerül. Ha potenciálkülönbséget alkalmazunk a P és N réteg között, az N rétegből származó elektronok az aktív anyag felé mozognak, és furatokkal egyesülnek. Ez energiát szabadít fel fény formájában az aktív anyagból. Az aktív anyag típusa alapján különböző színeket állítanak elő.
8 típusú LED és a bennük használt anyag
1. Alumínium gallium-arzenid - infravörös LED
2. Alumínium gallium-arzén, gallium-arsenid-foszfid, gallium-foszfid - piros LED
3. Alumínium gallium-foszfid, gallium-nitrid - zöld LED
4. Alumínium gallium-foszfid, gallium-arsenid-foszfid, gallium-foszfid - sárga LED
5. Alumínium-gallium-indium-foszfid - narancssárga LED
6. Indium-gallium-nitrid, szilícium-karbid, zafír, cink-szelenid - kék LED
7. Gallium-nitrid alapú indium Gallium-nitrid - fehér LED
8. Indium-gallium-nitrid, alumínium-gallium-nitrid - ultraibolya LED
8 LED paraméter
1. Fényáram - Ez a LED energiájának mennyisége, amelyet lumenben (lm) vagy millilumenben (mlm) mérnek.
2. Fényerősség - Ez a területet lefedő fényáram, amelyet Candela (cd) alapján mérnek. A LED fényereje a fényerősségtől függ.
3. Fényhatásosság - jelzi a fényt az alkalmazott feszültséghez viszonyítva. Egysége lumen / watt (lm w).
4. Előremenő feszültség (Vf) - Ez a LED-en lévő feszültségesés. 1,8 V-os vörös LED-től 2,2 V-ig terjed zöld és sárga LED-ek között. Kék és fehér LED-ekben 3,2 volt.
5. Előre irányuló áram (ha) - Ez a LED-en keresztül megengedett legnagyobb áram. 10 és 20 mA közötti tartományban, normál LED-ekben, míg 20 és 40 mA között van fehér és kék LED-ekben. A nagy fényű, 1 wattos LED-ek 100-350 milliamper áramot igényelnek.
6. Látószög - Off-tengely szögnek is nevezik. Ez a fényintenzitás a tengely felére esik. Ez teljes fényerőt eredményez teljes állapotban. A nagy fényerejű LED-ek keskeny látószöggel rendelkeznek, így a fény egy nyalábba kerül.
7. Energiaszint - A fénykibocsátás energiaszintje az alkalmazott feszültségtől és a félvezető elektronjainak töltésétől függ. Az energiaszint E = qV, ahol q az elektronok töltése és V az alkalmazott feszültség. q általában -1,6 × 1019 Joule.
8. A LED teljesítménye - Ez az előremenő feszültség szorozva az előremenő árammal. Ha a felesleges áram áramlik át a LED-en, annak élettartama csökken. Tehát egy soros ellenállást használnak, általában 470 ohm és 1K között, hogy korlátozzák az áramot a LED-en keresztül.
A LED ellenállást a Vs - Vf / If képlet segítségével választhatjuk ki. Ahol Vs a bemeneti feszültség, Vf a LED elõzõ feszültsége és If a LED elõzõ árama.
A tápellátás szükségessége a LED vezetéséhez
Alacsony energiát igénylő alkalmazásokhoz, például mobiltelefonokhoz, egyenáramú tápellátást lehet használni egy LED-hez. Azonban olyan nagyszabású alkalmazásoknál, mint a LED-eket használó közlekedési lámpák, valójában kényelmetlen a DC használata. Ez azért van, mert a távolság növekedésével az egyenáramú energiaátvitel több veszteséghez vezet, és meglehetősen olcsó eszközöket használni a DC-DC átalakításhoz. Ennek eredményeként megfelelőbb a váltakozó áramú tápellátás használata csúcskategóriás alkalmazásokhoz, például nagy számú LED világításához.
Kondenzátor, mint váltakozó feszültség korlátozó
A kondenzátornak az a tulajdonsága, hogy szembeszálljon az alkalmazott feszültség változásával az áram felvételével vagy áramellátásával, amikor töltődnek vagy kisülnek. A kondenzátoron átáramolt áram a következő
I = CdV / dt
Ahol C a kapacitás, dV / dt a feszültség változását jelöli. I a lemezek közötti időegységenkénti töltés vagy az áram.
A kondenzátoron átáramló áram reakció a feszültség változásával szemben. Ezért nagy pillanatnyi feszültség esetén az áram nulla. Más szavakkal, a feszültség 90 fokkal elmarad az áramtól. A kondenzátor ezen tulajdonsága miatt váltakozó áramú tápfeszültség-csökkentőként használható. Ez azonban a kapacitás értékétől és a frekvenciától függ. Nagyobb a frekvencia és a kapacitás, kisebb a reaktancia.
Alkalmazás, amely magában foglalja a váltakozó áramú hálózat használatát a LED vezetéséhez
A LED vagy a fénykibocsátó diódák közvetlenül működtethetők a váltakozó áramú hálózatról, egyszerűen egy kondenzátor és egy ellenállás kombinációjával. A váltóáramú 220 V váltakozó áramú tápfeszültséget transzformátor segítségével alacsony feszültségű váltakozó áramgá alakítják. A kondenzátort feszültségkorlátozóként használják, ahol ellenállásként az áramkorlátozót használják. A nagy PIV (1000 V) diódákat arra használják, hogy megvédjék a LED-eket a magas feszültségtől.
Normál esetben a feszültségesés egy fehér leden kb. 1,5 V. A LED-ek két sorozat-párhuzamos kombinációban vannak összekötve. Ha 12 LED-et használnak mindegyik kombinációban, akkor a LED-kombináció feszültségesése 30 V körüli. Az ellenállás áramkorlátozóként működik, és körülbelül 30 V feszültségesést biztosít. Így a kondenzátor és az ellenállás kombinációjával lehetséges egy sor LED meghajtása. Az ellenállás értéke az alkalmazott LED-ek számától függ. Mivel a LED névleges értéke 15mA, az egyes LED-eken keresztüli áram 15mA lesz, és a két LED-kombináción átmenő teljes áram 30mA lesz, ami 30V feszültségesést okoz az 1k ellenálláson.
Remélem, hogy van ötlete a hálózatról működtethető LED fogalmáról, ha további kérdés merül fel ebben a témában, vagy az elektromos és elektronikus projektek koncepciójáról, hagyja el az alábbi megjegyzések részt.
