Apie LED, LED prietaiso naudojimą, kaip uždegti LED

Dabar visi yra susipažinę su šviesos diodais: LED lemputėmis, LED lempomis, juostelėmis ir dar daugiau. Kūrėjų pastangų dėka pasirodė absoliučiai egzotiški prietaisai, pavyzdžiui, antgalis ant vandens čiaupo.

Išoriškai tai yra skaidraus plastiko cilindras: įpiltas vėsus vanduo - purkštuko viduje užsidega mėlynas šviesos diodas, jis tapo šiltesnis - pasidarė geltonas ir net jei vanduo per karštas, purkštukas pasidaro raudonas. Vidinio užpildymo turinys nežinomas, tačiau faktas, kad šviesos diodai naudojami kaip skleidžiantys elementai, yra akivaizdus.

Pirmasis šviesos diodas buvo sukurtas Ilinojaus universitete dar 1962 m. 1990 m. Gimė ryškūs, o vėliau ir ypač ryškūs šviesos diodai.

Pats LED yra labai panašus į įprastą lygintuvo diodą, tik kai pro jį praeina nuolatinė srovė, puslaidininkio kristalas pradeda švytėti. Anglų kalba LED pavadinimas yra šviesos diodas arba LED, kuris pažodžiui gali būti išverstas kaip šviesos diodas.

Norint gauti skirtingą spinduliuotės (spalvos) bangos ilgį, į puslaidininkį pridedami įvairūs pagalbiniai dažai. Pridėjus aliuminio, helio, indio, fosforo, kristalas išskiria spalvas nuo raudonos iki geltonos. Norėdami gauti švytėjimą nuo mėlynos iki žalios spalvos, kristalai yra nusodinami azoto, galio ar indžio dalelėmis.

Šiais laikais turbūt labiausiai paplitę balti šviesos diodai. Iš esmės tai yra produktai, skirti sukurti apšvietimą, pradedant žibintuvėliais, suvenyrais ir baigiant rimtais prožektoriais, montuojamais ant pastatų stogų ir fasadų. Bet čia yra įdomi detalė: gamtoje nėra puslaidininkių medžiagos, kuri galėtų švytėti balta spalva.

Kaip čia būti? Ultravioletinė spinduliuotė padėjo išsisukti iš šios situacijos: „ultravioletinis“ kristalas yra padengtas fosforo sluoksniu, maždaug tokiu pat, kokiu jis buvo daromas fluorescencinėse lempose, dėl to šviesos diodas šviečia balta spalva.

Tačiau yra ir pasalų. Kaip ir liuminescencinėse lempose, fosforas laikui bėgant praranda savo savybes, švytėjimas tampa silpnas. Tačiau norint, kad toks susidėvėjimas atsirastų, šviesos diodas turi nuolat šviesti mažiausiai metus, o gal net daugiau. Taigi, periodiškai įjungiant ir išjungiant, šių įrenginių tarnavimo laikas yra gana didelis.

Iš pradžių šviesos diodai buvo daugiausia skirti prietaisams rodyti, jie pakeitė miniatiūrines kaitrines lempas. Nauda čia neabejotina. Tai yra mažos energijos sąnaudos, maža įtampa, taip pat didelis patvarumas: kaitrinės lempos tarnavimo laikas yra ne daugiau kaip tūkstantis valandų, o šviesos diodų šis parametras yra dešimtys tūkstančių.

Kai kurie šaltiniai teigia, kad šviesos diodas gali nepertraukiamai veikti iki 11 metų! Tačiau kai kuriuose įrenginiuose norint pakeisti lemputę reikia žymiai išardyti korpusą ir visą ekrano skydelį. Čia visapusiškai padeda plaktukas, kaltas ir dar kai kurios motinos.

Skiriamasis šviesos diodų parametras yra spalvų įvairovė, todėl nereikia filtrų. Palyginti su kaitrinėmis lempomis LED lemputės pasižymi padidintu mechaniniu stiprumu, todėl lengva toleruoti vibraciją ir smūgio apkrovas. Žinoma, neviršydamas pagrįstų ribų.

LED prietaisas

Pirmieji šviesos diodai buvo gaminami metaliniuose korpusuose su skaidriu langu. Tobulėjant technologijoms, korpusas buvo pradėtas gaminti iš plastiko.Plastiko spalva, kaip taisyklė, atitinka spindesio spalvą, tačiau skaidrūs atvejai taip pat yra labai paplitę. Kokia spalva toks LED šviečia, galima sužinoti tik po jo įtraukimo.

Tas pats kaip įprastas lygintuvo diodasŠviesos diodas turi du kaiščius anodą ir katodą. Todėl jungdamiesi stebėkite poliškumą. Anodo išėjimas, kaip taisyklė, yra šiek tiek ilgesnis nei katodo, tačiau tai vis tiek yra naujas šviesos diodas. Jei kojos jau apipjaustytos, išvadas galima nustatyti pagal „patarlės“ multimetrą: esant teisingam poliškumui, šviesos diodas šiek tiek užsidega.

Priešinga kryptimi prietaisas turėtų parodyti didelį pasipriešinimą, beveik atvirą, kaip tai daroma įprasto lygintuvo diodo atveju. Vidinis šviesos diodo išdėstymas skaidriame korpuse parodytas 1 paveiksle.

1 pav. Šviesos diodo vidinė struktūra skaidriu korpusu

Kaip uždegti LED lemputę

Gana dažnai radijo mėgėjai klausia: „Kokia įtampa reikalinga šviesos diodui uždegti?“. Čia galite pamatyti analogiją su kaitrinėmis lempomis. Ši lemputė skirta 220 V, o ši yra 12. Jei naudojamas šviesos diodas, negalima sakyti, kad šis LED yra skirtas 5 V, o šis - 12 V. Kyla klausimas, kodėl taip?

Faktas yra tas, kad šviesos diodas yra srovės įtaisas: su juo nuosekliai įjungiamas srovę ribojantis rezistorius, kaip parodyta 2 paveiksle.

2 pav LED laidų schema per srovę ribojantį varžą

Nesunku pastebėti, kad šviesos diodas yra prijungtas prie nuolatinės srovės šaltinio, turinčio tinkamą poliškumą: anodas yra prijungtas prie teigiamo akumuliatoriaus poliaus, o katodas per ribojamąjį varžą, atitinkamai, prie neigiamos. Natūralu, kad ribojantis rezistorius taip pat gali būti įtrauktas į anodo išėjimo plyšimą, nes grandinė yra nuosekli!

DC šaltinis paveiksle pavaizduotas kaip galvaninis elementas, kurio įtampa ne didesnė kaip pusantro volto. Tiesą sakant, tai gali būti akumuliatorius ląstelių, kurių įtampa yra 12 ... 24V, o tinkamai įtraukiant - net 220 V kintamos srovės apšvietimo tinklą. Svarbiausia yra apriboti nuolatinę srovę per šviesos diodą techniniame dokumente nurodytu lygiu. Daugumai šiuolaikinių šviesos diodų ši srovė yra 20 mA.

Bet čia teisinga padaryti nedidelę pastabą apie LED įtampos problemą. Faktas yra tas, kad šiuo metu, siekiant miniatiūrizuoti elektroninę įrangą, buvo sukurta šviesos diodų su integruotu korpuse integruotu ribojančiu rezistoriumi gamyba. Ši integracija leidžia pasakyti, kad šio šviesos diodo darbinė įtampa yra 12 V, o šis - tik 5.

Būtent tokiu ženklinimu galite pamatyti kainų etiketes radijo rinkų lentynose. Tiesa, tokie įtaisai nėra įprasti, todėl nereikėtų pamiršti apie ribojantį rezistorių.

Taip pat yra šviesos diodų kategorija, skirta konkrečiai darbinei įtampai. Tai yra vadinamieji mirksintys šviesos diodai, kurių viduje yra integruotas generatorius, dėl kurio kristalas mirksi tam tikru dažniu. Bandymai pakeisti mirksėjimo dažnį išorinių kondensatorių pagalba ir kiti triukai yra pasmerkti nesėkmei. Nors kai kuriuos dažnio pokyčius galima pasiekti keičiant maitinimo įtampą.

Taigi, mirksi šviesos diodai yra gaminami specialiai tam tikrai įtampai: aukštos įtampos 3 ... 14 V ir žemos įtampos 1,8 ... 5 V. Tuo pačiu metu nėra įmontuoto ribojamojo varžos, skirtos žemos įtampos mirksintiems šviesos diodams. Čia reikia parodyti maksimalų dėmesį. Bet vėl prie įprastų šviesos diodų.

Taigi, jau buvo sakyta, kad daugumos šviesos diodų nuolatinė srovė yra 20 milimetrų. Galima padaryti šiek tiek mažiau (tiesiog sumažės ryškumas, o spalva šiek tiek skirsis, nei tikėtasi), bet daugiau yra labai nepageidautina. Būtent ši dabartinė vertė yra skirta užtikrinti 2 pav. Parodytą ribojamąjį varžą.

Norėdami apskaičiuoti šio rezistoriaus varžos vertę, turėtumėte žinoti du parametrus.Pirma, tai yra grandinės maitinimo įtampa (atkreipkite dėmesį, tai yra schemos, o ne vienas šviesos diodas) ir, antra, tiesioginis įtampos kritimas ant šviesos diodo.

Šis tiesioginis kritimas yra nurodytas techninėje dokumentacijoje, o daugelio tipų šviesos diodams - 1,8 ... 3,6 V diapazonas (kiekvienam tipui savas, bet dažniausiai 2 V). Tai bus tiesioginis LED įtampos kritimas esant 20 mA srovei. Turint tokius duomenis labai lengva apskaičiuoti ribojančiojo rezistoriaus varžą. Kad būtų aišku, iš kur ji kilusi, galite naudoti paprastą schemą, parodytą 3 paveiksle.

3 pavLED jungties schema

Akivaizdu, kad serijiniu būdu sujungtas rezistorius R1 ir LED HL1 yra įtampos daliklis. Taip pat žinoma, kad tiesioginis įtampos kritimas šviesos diode pagal atskaitos duomenis yra tiksliai 2V. Čia mes turime tokį gerą šviesos diodą.

Tada, kai maitinimo įtampa yra 12 V, įtampos kritimas per rezistorių R1 bus 12–2 V = 10 V. Taigi pagal Ohio įstatymą lengva apskaičiuoti rezistoriaus, kurio srovė per LED bus 20mA, pasipriešinimą: R = U / I = 10V / 20mA = 0,5KΩ.

Ribinės varžos apskaičiavimo formulė:

Čia viskas aišku ir paprasta. Skaitiklyje yra maitinimo įtampa ir tiesioginis šviesos diodo įtampos kritimas. Vardiklyje yra reikalinga srovė per LED, padauginta iš patikimumo koeficiento 0,75. Mechanikoje tai vadinama saugos riba.

Tuo atveju, kai keli šviesos diodai yra sujungti nuosekliai, įtampos kritimas juose tiesiog padidėja ir pakeičiamas aukščiau parodyta formule. Natūralu, kad tokiu atveju pasipriešinimas R tokiu atveju tampa mažesnis nei vienam LED.

Natūralu, kad rezistoriui išleidžiama tam tikra galia. Kad rezistorius neišdegtų iš karto ar per tam tikrą laiką, jo galia paprastai apskaičiuojama pagal formulę:

Visi dydžiai turi SI sistemos matmenis: įtampa voltais, varža omuose, galia vatais.

Gana dažnai reikia įvairių šviesos diodų prijungimo būdų, prijungiant juos prie įvairių maitinimo šaltinių, tačiau tai bus aptariama straipsnio tęsinyje.

Taip pat žiūrėkite: Kaip prijungti LED juostą prie maitinimo šaltinio

Borisas Aladyshkinas