Diody LED i ich zastosowania. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Początkujący amator radiowy

 Komentarze do artykułu

[podczas przetwarzania niniejszej dyrektywy Wystąpił błąd]

Diody LED, czyli diody elektroluminescencyjne (LED, w wersji angielskiej LED - dioda elektroluminescencyjna) - urządzenie półprzewodnikowe, które pod wpływem przepływu prądu elektrycznego emituje niespójne światło. Praca opiera się na fizycznym zjawisku pojawiania się promieniowania świetlnego podczas przepływu prądu elektrycznego przez złącze pn. Kolor blasku (maksymalna długość fali widma emisyjnego) zależy od rodzaju zastosowanych materiałów półprzewodnikowych tworzących złącze pn.

godność

1. Diody nie posiadają szklanych żarówek i żarników, co zapewnia wysoką wytrzymałość mechaniczną i niezawodność (odporność na wstrząsy i wibracje)
2. Brak ogrzewania i wysokiego napięcia gwarantuje wysoki poziom bezpieczeństwa elektrycznego i przeciwpożarowego
3. Bezwładność sprawia, że ​​diody LED są niezbędne, gdy wymagana jest duża prędkość
4. Miniaturowy
5. Długa żywotność (trwałość)
6. Wysoka wydajność,
7. Stosunkowo niskie napięcia zasilania i pobór prądu, niskie zużycie energii
8. Duża liczba różnych kolorów blasku, kierunkowości promieniowania
9. Regulowana intensywność

Ograniczenia

1. stosunkowo wysoki koszt. Stosunek pieniędzy do lumenów w przypadku konwencjonalnej żarówki w porównaniu z diodami LED jest około 100 razy większy
2. mały strumień świetlny z jednego elementu
3. Degradacja parametrów LED w czasie
4. zwiększone wymagania dotyczące źródła zasilania

Wygląd i główne parametry

Diody LED mają kilka podstawowych parametrów.

1. Rodzaj obudowy
2. Typowy (roboczy) prąd
3. Spadek (roboczego) napięcia
4. Kolor luminescencji (długość fali, nm)
5. Kąt wiązki

Zasadniczo rodzaj obudowy odnosi się do średnicy i koloru żarówki (soczewki). Jak wiadomo, dioda LED jest urządzeniem półprzewodnikowym, które musi być zasilane prądem. Zatem prąd, który powinien być użyty do zasilania określonej diody LED, nazywany jest typowym. Jednocześnie na diodzie LED spada określone napięcie. Barwa promieniowania zależy zarówno od zastosowanych materiałów półprzewodnikowych, jak i od zanieczyszczeń domieszkujących. Najważniejszymi pierwiastkami stosowanymi w diodach LED są: aluminium (Al), gal (Ga), ind (In), fosfor (P), powodujące świecenie w zakresie od czerwonego do żółtego. Ind (In), gal (Ga), azot (N) są wykorzystywane do wytwarzania niebieskiej i zielonej luminescencji. Dodatkowo jeśli do kryształu dodamy luminofor powodujący niebieską (niebieską) poświatę, otrzymamy białą diodę LED. Kąt promieniowania zależy również od właściwości produkcyjnych materiałów, a także od żarówki (soczewki) diody LED.

Obecnie diody LED znalazły zastosowanie w wielu różnych obszarach: oświetlenie LED, oświetlenie samochodowe, szyldy reklamowe, panele i wskaźniki LED, paski i sygnalizacja świetlna itp.

Schemat przełączania i obliczanie niezbędnych parametrów:

Ponieważ dioda LED jest urządzeniem półprzewodnikowym, należy przestrzegać polaryzacji po podłączeniu do obwodu. Dioda LED ma dwa wyjścia, z których jedno jest katodą („minus”), a drugie anodą („plus”).

Dioda będzie się świecić tylko przy bezpośrednim połączeniu, jak pokazano na rysunku;

Po ponownym włączeniu dioda LED nie zaświeci się. Ponadto awaria diody LED jest możliwa przy niskich dopuszczalnych wartościach napięcia wstecznego.

Zależności prądu od napięcia dla przełączania w przód (niebieska krzywa) i wstecz (czerwona krzywa) pokazano na poniższym rysunku. Nietrudno ustalić, że każda wartość napięcia odpowiada własnej wartości prądu płynącego przez diodę. Im wyższe napięcie, tym wyższa wartość prądu (i wyższa jasność). Dla każdej diody LED są dopuszczalne wartości napięcia zasilania Umax i Umaxrev (odpowiednio dla przełączania bezpośredniego i odwrotnego). Po przyłożeniu napięć powyżej tych wartości następuje awaria elektryczna, w wyniku której dioda LED ulega awarii. Istnieje również minimalna wartość napięcia zasilania Umin, przy której dioda LED świeci. Zakres napięć zasilania między Umin i Umax nazywany jest strefą „roboczą”, ponieważ w tym miejscu działa dioda LED.

\

1. Jest jedna dioda LED, jak w najprostszym przypadku poprawnie ją podłączyć?

Aby w najprostszym przypadku prawidłowo podłączyć diodę LED, należy ją podłączyć przez rezystor ograniczający prąd.

Przykład 1

Jest dioda LED o napięciu roboczym 3 V i prądzie roboczym 20 mA. Musi być podłączony do źródła 5 V.

Oblicz rezystancję rezystora ograniczającego prąd

R = Wygaszanie / ILED
Wygaszanie = Upower - ULED
Zasilanie = 5 V
ULED = 3V
ILED = 20mA = 0.02A
R \u5d (3-0.02) / 100 \u0.1d XNUMX Ohm \uXNUMXd XNUMX kOhm

Oznacza to, że musisz wziąć rezystor o rezystancji 100 omów

2. Jak podłączyć wiele diod LED?

Łączymy kilka diod LED szeregowo lub równolegle, obliczając wymaganą rezystancję.

Przykład 1.

Dostępne są diody LED o napięciu roboczym 3 V i prądzie roboczym 20 mA. Konieczne jest podłączenie 3 diod LED do źródła 15 woltów.

Wykonujemy obliczenia: 3 diody LED przy 3 woltach = 9 woltów, to znaczy źródło 15 woltów wystarczy, aby włączyć diody LED szeregowo

Obliczenia są podobne do poprzedniego przykładu.

R = Wygaszanie / ILED
Wygaszanie = Upower - N * ULED
Zasilanie = 15 V
ULED = 3V
ILED = 20mA = 0.02A
R \u15d (3-3 * 0.02) / 300 \u0.3d XNUMX Ohm \uXNUMXd XNUMX kOhm

Przykład 2

Niech będą diody LED o napięciu roboczym 3 woltów i prądzie roboczym 20 mA. Konieczne jest podłączenie 4 diod LED do źródła 7 woltów

Dokonujemy obliczeń: 4 diody LED na 3 wolty \u12d 2 woltów, co oznacza, że ​​nie mamy wystarczającego napięcia, aby połączyć diody LED szeregowo, więc połączymy je szeregowo-równoległe. Podzielmy je na dwie grupy po XNUMX diody. Teraz musimy obliczyć rezystory ograniczające prąd. Podobnie jak w poprzednich akapitach obliczamy rezystory ograniczające prąd dla każdej gałęzi.

R = Wygaszanie / ILED
Wygaszanie = Upower - N * ULED
Zasilanie = 7 V
ULED = 3V
ILED = 20mA = 0.02A
R \u7d (2-3 * 0.02) / 50 \u0.05d XNUMX Ohm \uXNUMXd XNUMX kOhm

Ponieważ diody w gałęziach mają te same parametry, rezystancje w gałęziach są takie same.

Przykład 3

Jeśli są diody różnych marek, to łączymy je w taki sposób, aby w każdej gałęzi były diody tylko JEDNEGO typu (lub o takim samym prądzie pracy). W tym przypadku nie jest konieczne obserwowanie tych samych napięć, ponieważ dla każdej gałęzi obliczamy własną rezystancję.

Na przykład istnieje 5 różnych diod LED:
Pierwsze czerwone napięcie 1 V 3 mA
Drugie zielone napięcie 2 V 2.5 mA
Trzecie niebieskie napięcie 3 V 3 mA
Czwarte białe napięcie 4 V 2.7 mA
5. żółte napięcie 3.5 V 30 mA

Ponieważ diody LED dzielimy na grupy według prądu
1) I i II
2) 3 i 4
3) piąty

obliczamy rezystory dla każdej gałęzi

R = Wygaszanie / ILED
Wygaszanie = Upower - (ULEDY + ULEDX + ...)
Zasilanie = 7 V
ULED1 = 3V
ULED2 = 2.5V
ILED = 20mA = 0.02A
R1 = (7-(3+2.5))/0.02 = 75 Ohm = 0.075 kOhm

podobnie
R2 = 26 Ohm
R3 = 117 Ohm

Podobnie możesz ustawić dowolną liczbę diod LED

Ważna uwaga!

Obliczając rezystancję ograniczającą prąd, otrzymujemy wartości liczbowe, które nie mieszczą się w standardowym szeregu rezystancji, dlatego dobieramy rezystor o rezystancji nieco wyższej niż obliczona.

3. Co się stanie, jeśli pojawi się źródło napięcia o napięciu 3 V (lub mniej) i dioda LED o napięciu roboczym 3 V?

Dopuszczalne (ALE NIE POŻĄDANE) jest włączenie diody LED do obwodu bez rezystancji ograniczającej prąd. Wady są oczywiste - jasność zależy od napięcia zasilania. Lepiej jest zastosować przetwornice DC-DC (przetwornice podwyższające napięcie).

4. Czy można podłączyć równolegle kilka diod LED o tym samym napięciu roboczym 3 woltów do źródła o napięciu 3 woltów (lub mniejszym)? Tak to się robi w „chińskich” lampionach.

Ponownie jest to dopuszczalne w praktyce radioamatorskiej. Wady takiego włączenia: ponieważ diody LED mają pewien rozrzut parametrów, zostanie zaobserwowany następujący obraz: niektóre będą świecić jaśniej, inne słabiej, co jest nieestetyczne, co widzimy w latarkach powyżej. Lepiej jest zastosować przetwornice DC-DC (przetwornice podwyższające napięcie).

Ważna uwaga!

Przedstawione powyżej obwody nie różnią się dużą dokładnością obliczonych parametrów, wynika to z faktu, że podczas przepływu prądu przez diodę LED powstaje w niej ciepło, co prowadzi do nagrzewania się złącza pn, obecności prądu- ograniczenie rezystancji zmniejsza ten efekt, ale równowaga jest ustalana przy nieco zwiększonym prądzie przez diodę LED. Dlatego zaleca się stosowanie stabilizatorów prądu, a nie stabilizatorów napięcia, aby zapewnić stabilność. Podczas korzystania z obecnych stabilizatorów możesz się połączyć tylko jeden Gałąź LED.

Autor: Sivent; Publikacja: cxem.net

Zobacz inne artykuły Sekcja Początkujący amator radiowy.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Sztuczna skóra do emulacji dotyku 15.04.2024

W świecie nowoczesnych technologii, w którym dystans staje się coraz bardziej powszechny, ważne jest utrzymywanie kontaktu i poczucia bliskości. Niedawne odkrycia w dziedzinie sztucznej skóry dokonane przez niemieckich naukowców z Uniwersytetu Saary wyznaczają nową erę wirtualnych interakcji. Niemieccy naukowcy z Uniwersytetu Saary opracowali ultracienkie folie, które mogą przenosić wrażenie dotyku na odległość. Ta najnowocześniejsza technologia zapewnia nowe możliwości wirtualnej komunikacji, szczególnie tym, którzy znajdują się daleko od swoich bliskich. Ultracienkie folie opracowane przez naukowców, o grubości zaledwie 50 mikrometrów, można wkomponować w tekstylia i nosić jak drugą skórę. Folie te działają jak czujniki rozpoznające sygnały dotykowe od mamy lub taty oraz jako elementy uruchamiające, które przekazują te ruchy dziecku. Dotyk rodziców do tkaniny aktywuje czujniki, które reagują na nacisk i odkształcają ultracienką warstwę. Ten ... >>

Żwirek dla kota Petgugu Global 15.04.2024

Opieka nad zwierzętami często może być wyzwaniem, szczególnie jeśli chodzi o utrzymanie domu w czystości. Zaprezentowano nowe, ciekawe rozwiązanie od startupu Petgugu Global, które ułatwi życie właścicielom kotów i pomoże im utrzymać w domu idealną czystość i porządek. Startup Petgugu Global zaprezentował wyjątkową toaletę dla kotów, która automatycznie spłukuje odchody, utrzymując Twój dom w czystości i świeżości. To innowacyjne urządzenie jest wyposażone w różne inteligentne czujniki, które monitorują aktywność Twojego zwierzaka w toalecie i aktywują automatyczne czyszczenie po użyciu. Urządzenie podłącza się do sieci kanalizacyjnej i zapewnia sprawne usuwanie nieczystości bez konieczności ingerencji właściciela. Dodatkowo toaleta ma dużą pojemność do spłukiwania, co czyni ją idealną dla gospodarstw domowych, w których mieszka więcej kotów. Miska na kuwetę Petgugu jest przeznaczona do stosowania z żwirkami rozpuszczalnymi w wodzie i oferuje szereg dodatkowych funkcji ... >>

Atrakcyjność troskliwych mężczyzn 14.04.2024

Od dawna panuje stereotyp, że kobiety wolą „złych chłopców”. Jednak najnowsze badania przeprowadzone przez brytyjskich naukowców z Monash University oferują nowe spojrzenie na tę kwestię. Przyjrzeli się, jak kobiety reagowały na emocjonalną odpowiedzialność mężczyzn i chęć pomagania innym. Wyniki badania mogą zmienić nasze rozumienie tego, co sprawia, że ​​mężczyźni są atrakcyjni dla kobiet. Badanie przeprowadzone przez naukowców z Monash University prowadzi do nowych odkryć na temat atrakcyjności mężczyzn w oczach kobiet. W eksperymencie kobietom pokazywano zdjęcia mężczyzn z krótkimi historiami dotyczącymi ich zachowania w różnych sytuacjach, w tym reakcji na spotkanie z bezdomnym. Część mężczyzn ignorowała bezdomnego, inni natomiast pomagali mu, kupując mu jedzenie. Badanie wykazało, że mężczyźni, którzy okazali empatię i życzliwość, byli bardziej atrakcyjni dla kobiet w porównaniu z mężczyznami, którzy okazali empatię i życzliwość. ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum Możliwa reprodukcja w przestrzeni 26.05.2017 Japońscy naukowcy od wielu lat eksperymentują z gryzoniami, w wyniku czego okazało się, że rozmnażanie jest możliwe w kosmosie. W 2013 roku biolodzy z japońskiego Uniwersytetu Yamanashi rozpoczęli wieloletni eksperyment na myszach. Najpierw wysłali na pokład MSK zamrożone plemniki gryzoni. Rok później materiał wrócił na Ziemię, zapłodnili jaja, które następnie wszczepiono do łon zastępczych myszy-matek. W wyniku badań naukowcy opublikowali artykuł, w którym stwierdzono, że jednym z największych zagrożeń dla organizmów żywych w kosmosie jest wysoki poziom promieniowania. Jest 100 razy wyższy na ISS niż na Ziemi. Promieniowanie może wpływać na aktywność plemników, a nawet zmieniać DNA. Kiedy jednak Japończycy porównali strukturę DNA gryzoni poczętych w ten sposób i gryzoni poczętych w zwykły sposób, nie stwierdzili znaczącej różnicy. Nie było żadnych odchyleń w młodych myszach „kosmicznych”. Po raz pierwszy udało się uzyskać żywotne potomstwo z materiału genetycznego napromieniowanego w kosmosie. Naukowcy zamierzają kontynuować badania.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Najważniejsze odkrycia 2022 roku

▪ Honda wycofuje samochody z silnikiem Diesla

▪ Tłuste jedzenie uszkadza pamięć

▪ Procesor ARM Cortex-A12 wyprodukowany w technologii 28nm-SLP

▪ Tłuszcze są spalane wieczorami

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja serwisu Ochrona odgromowa. Wybór artykułu

▪ artykuł Kotwica, kolejna kotwica! Popularne wyrażenie

▪ artykuł Ile waży największa perła świata? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł babka wodna. Legendy, uprawa, metody aplikacji

▪ artykuł Miernik częstotliwości - skala cyfrowa na PIC16CE625. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Kostka samolotu. Sekret ostrości

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn

www.diagram.com.ua
2000-2024