Apie manekenų šviesos diodus

Man nelabai patinka formulės. Kaip ir bet kuris normalus žmogus :) Jie man sukelia galvos skausmą ir norą ką nors mesti į sieną. Visą gyvenimą stengiausi atokiau nuo jų. Ir paaiškėjo. Bet dabar aš susidomėjau šviesos diodais ir supratau - niekur niekur nevedama. Norėdami gauti norimą rezultatą, turite suprasti, kaip jis veikia. Lėtai, žingsniais, aš pradėjau vytis per liumenų, kandelių ir steradianų džiungles. Pamažu mano galvoje ėmė formuotis paveikslas. Ir tuo pat metu apgailestaujame - gerai, kodėl niekas negalėjo to paaiškinti paprasta prieinama kalba? Tiek daug laiko praleido ... Aš pasistengsiu jus išgelbėti nuo galvos skausmo ir paaiškinsiu kaip įmanoma prieinamesnį - kas yra šviesos diodas ir kaip jis veikia. Na, tuo pačiu paaiškinsiu keletą optikos dėsnių :)

Straipsnis skirtas tiems, kurie susipainioja vatos-kandelės-liumenų-apartamentuose. Ir tikrai LED lemputėse. Parašė pažengęs arbatinukas pradedantiesiems :)

Įprastas šviesos diodas

Nesvarbu, kaip jūs sukate, pirmiausia turėsite paliesti įprastos elektros įstatymus. Aiškiu pavyzdžiais, žinoma :) Mes visi žinome - kas yra 220 voltų - štai kas gali tinkamai treniruotis, jei nesilaikysite saugos priemonių. Kai perkate elektrinį prietaisą, pavyzdžiui, lygintuvą, pase nurodoma, kokiai įtampai jis skirtas. Paprastai tai yra 220 voltų. Bet tame pačiame pase taip pat nurodomi šie parametrai - kintama įtampa, kurios dažnis yra 50 Hz. Kodėl gamintojai atkakliai nurodo jums šiuos parametrus?

Pasiimkite bet kokį elektros prietaiso techninį pasą ir pažiūrėkite - jame rašoma, kad maitinimo įtampa turėtų būti ~ 220 voltų, 50 Hz. Pažiūrėkime, kas tai yra. „~“ Rodo, kad įtampa turi būti kintama. Pavyzdžiui, automobilių elektros sistemoje įtampa yra pastovi. O su pirštų tipo baterija ji yra nuolatinė. Skirtumas paprastas - nuolatinė įtampa turi pliusą ir minusą - kintamasis neturi. Kodėl gi ne? Viskas labai paprasta. Kintamos srovės tinkluose pliusas ir minusas nuolat kinta. Tas pats kontaktas yra arba pliusas, arba minusas. Kaip dažnai? Bet tam yra dar viena vertė - 50 Hz.

Kas yra Hz? Tai yra vienas bangavimas per sekundę. Tai yra, mūsų namų tinkle, plius pokyčiai minus penkiasdešimt kartų per sekundę. O dabar - kaip praktiškai panaudojamos šios žinios, kokį guolį jis turi ant šviesos diodo?

Leiskime tai teisingai. Tarkime, kad savo rankose turite 220 voltų 100 vatų lemputę. Jei prijungsite jį prie elektros tinklo - jis užsidegs visą savo šimtą vatų. O jei mums nereikia tų 100 vatų? Ar jums reikia, tarkime, 50? Tai mums padės DIODE.

Padaliję žodį „LED“ į jo sudedamąsias dalis, gauname „šviesą“ ir „diodą“. Tai yra, tai yra įprastas diodas, kuris taip pat šviečia.

Diodas yra prietaisas, kurį geriausia palyginti, pavyzdžiui, su vožtuvu ar nipeliu automobilio rate. Ten galite siurbti orą, o atgal - spenelis neleidžia. Paprastas diodas atrodo kaip juoda statinė su dviem kaiščiais - pliusu ir minusu. Čia ją galime panaudoti praktiniams eksperimentams, kurie daugeliui padeda sutvarkyti medžiagą. Žinoma, pavojinga nedelsiant pradėti eksperimentus su 220 voltų įtaisais, tačiau tinkamai prižiūrint nieko blogo neatsitiks. Nepaisant to, visi eksperimentai, kuriuos vykdote rizikuodami ir rizikuodami :)

Pažvelkite į temą: Puslaidininkio diodo įtaisas ir veikimo principas

Mums reikia lemputės iš šaldytuvo už 220v, 15 vatų. Jai turite rasti tinkamą kasetę ir iš jos išimti du laidus. Tada mums reikia bet kokio diodo, kurį galima gauti, pavyzdžiui, iš sugedusio televizoriaus ar magnetofono. Kuo jis didesnis, tuo geriau. Nereikia imti labai mažų - galų gale 220 voltų. Netoli jo paprastai yra žymėjimas trikampio pavidalu.

Tada mums reikia maitinimo laido su kištuku, kai kurių laidų ir lituoklis. Norėdami pradėti, tiesiog prijunkite lemputę prie tinklo ir atsiminkite, kaip ji šviečia. Tada atjunkite ir surinkite grandinę, kaip parodyta kairėje.

Nepamirškite atsargiai izoliuoti visas jungtis elektrine juostele. Prijunkite. Kaip matote, lemputė šviečia daug blogiau. Tai nestebina - ji dabar gauna tik pusę jai reikalingos įtampos - antrasis diodas neužsiveda. Jei jūsų patirtis buvo sėkminga, o diodas yra pakankamai didelis - dabar bet kurią savo lemputę galite padaryti praktiškai amžiną.

Pavyzdžiui, jūsų koridoriuje šviečia 50 vatų lempa ir nuolat dega. Paimkite 100 vatų, įjunkite per diodą - jis spindės kaip 50 vatų, tačiau neišdegs. Tačiau yra vienas įspėjimas - diodas turi būti 220 V vardinis, o srovė mažiausiai amperų. Geriausia tokį įsigyti radijo detalių parduotuvėje.

Na, kadangi mes išsiaiškinome, kas yra diodas, prasminga pereiti prie mus dominančios temos - LED. Šviesos diodas, kaip dabar aišku, taip pat turi pliusą ir minusą. Tai yra, jo veikimui reikalingas nuolatinis įtampos šaltinis - akumuliatorius, akumuliatorius, maitinimo šaltinis. Maitinimo šaltinis turi nurodyti, kad jis tiekia nuolatinę įtampą (DC). Paprastai ant bloko viršelio yra tokio turinio lipdukas.

Įvestis - ~ 220 V 50 HZ,

išėjimas - 12v, 0,5 A DC

Tai reiškia, kad toks įrenginys gali sukurti nuolatinę 12 voltų įtampą ir 0,5 amperų srovę.

Atminkite, kad mobiliųjų telefonų įkroviklis taip pat yra maitinimo šaltinis. Paprastai jo parametrai yra 5–6 voltai, 0,2–0,5 A. Dažnai labai patogu jį naudoti šviesos diodams maitinti, nes įkroviklis stabilizuoja srovę. Bet daugiau apie tai vėliau, kituose straipsniuose.

Mums svarbūs du parametrai - šviesos diodo darbinė įtampa ir srovė. Darbinė LED lemputė taip pat vadinama „įtampos kritimu“. Iš esmės šis terminas reiškia, kad po šviesos diodo įtampa grandinėje bus mažesnė pagal to paties kritimo dydį. Tai yra, jei mes tiekiame energiją šviesos diodui, kurio įtampos kritimas yra 3 voltai, tada jis suvalgys šiuos tris voltus, o prie jo prijungtas įrenginys gaus 3 voltais mažiau. Tačiau svarbiausia išmokti yra tai, kad šviesos diodui svarbu srovė, o ne įtampa. Jis imsis įtampos tiek, kiek reikia, bet srovė - kiek duosi. Tai yra, jei jūsų energijos šaltinis gali išduoti 10 amperų, ​​šviesos diodas veiks tol, kol jis sudegins. Logika čia paprasta - prijungtas šviesos diodas sunaudoja srovę ir pradeda šilti. Kuo stipriau jis įkaista, tuo daugiau srovės gali praeiti pro jį - jis plečiasi kaitinant. Kartu su srove didėja įtampos kritimas visame diode. Ir tol, kol visiškai neišdegs - niekas neribojo srovės. Bet tai turi būti padaryta naudojant ribojamąjį elementą.

Atminkite, kad jei maitinimo šaltinio išėjimo įtampa yra lygi šviesos diodo darbinei įtampai, srovės riboti nereikia. Tai yra, jei turite, pavyzdžiui, baltą šviesos diodą ir 3,6 voltų akumuliatorių iš mobiliojo telefono - jį galite prijungti tiesiai prie šios baterijos - su LED šviesos diodu nieko neatsitiks. Jis mielai griebtųsi daugiau srovės, tačiau įtampos nepakanka. Taigi 3,6 V baterija yra idealus energijos šaltinis eksperimentuojant su baltais ir mėlynais šviesos diodais. Kodėl tik su jais - apie tai kituose straipsniuose.

Apskritai, serijiniu būdu su šviesos diodu turime uždėti tam tikrą čiaupą ir užsukti iki reikiamos vertės. Tokio krano vaidmenyje gali būti skirtingi įrenginiai. Paprasčiausias iš jų yra rezistorius.

Optiniai šviesos diodų naudojimo aspektai

Tarkime, kad mes išmokome prijungti šviesos diodą ir apriboti jo srovę. Iškyla klausimas - kiek jis šviečia? Čia turime truputį pasinerti į optiką.

Tarp šviesos diodų, ypač galingų, savybių dažnai nurodomas šviesos paskirstymo tipas. Paprastai tai yra vadinamasis Lambert LED. Toliau mes tai laikysime labiausiai paplitusiu. Ką reiškia šis terminas? Šviesos diodas „Lambert“ šviečia vienodai visomis kryptimis, nepriklausomai nuo krypties.Jei šviesos diodas būtų rutulys, jis šviečia vienodai visomis kryptimis - tokia yra Lamberto diagramos esmė. Kad būtų aišku, saulė yra Lamberto šaltinis.

Standartinis LED dizainas yra krištolas, plona plokštė, kuri švyti. Pažvelkite per skaidrų šviesos diodo langą - ir pamatysite šį kristalą. Pas jį ateina ploni kontaktų laidai. Jei sujungsite vaizduotę, galite įsivaizduoti iš LED sklindančią šviesą kaip rutulio formos debesį, kabantį virš jo. Šviesa - tai mažos dalelės, vadinamos fotonais. Taigi, virš LED kabo rutulys, užpildytas fotonais. Ir kuo daugiau šviesos skleidžia LED, tuo didesnis rutulys, tuo toliau fotonų spurgos skraido, išstumdamos ir išstumdamos viena kitą. Dauguma jų skrieja aukštyn statmenai kristalo plokštumai, todėl didžiausias šviesos diodų šviesos stipris yra 90 laipsnių, palyginti su krištolo plokštuma. Tikiuosi, kad dabar LED gamintojų pateiktos diagramos jums tapo aiškesnės :) Norėdami tapti visiškai suprantamais, pažiūrėkime į pavyzdį.

Tarkime, kad yra šviesos diodas, kurio viršuje kabo jo skleidžiama šviesos sfera, kurios skersmuo yra 1 metras (geras šviesos diodas! :)).

Apatinė skalė yra šio skaitiklio procentinė dalis, viršutinė - radiacijos laipsnis. Pagal šią schemą didžiausias fotonų skaičius yra aukščiausiame taške, kurio laipsnis yra 0 ir diapazonas yra 1 metras. Atrodo keistai, bet taip yra. Mažiau keista pradeda atrodyti, jei prisimeni, kad šviesa yra banga, ne veltui jie nurodo charakteristikų bangos ilgį. Atitinkamai, mūsų šviesos sfera gali būti vaizduojama kaip tam tikro tankio elektromagnetinis laukas. Bet tai jau yra džiunglės - judėkime toliau :)

Pusė ryškumo kampo

Paprastai gamintojas nurodo tokį parametrą kaip dvigubas pusės ryškumo kampas. Ką reiškia šis terminas? Kaip mes sužinojome, šviesos diodas suteikia maksimalų apšvietimą centre ir viršuje, ty kampas lygus nuliui. Atitinkamai, kuo toliau nuo centro, tuo mažiau šviesos. Pusinis ryškumo kampas yra tada, kai šviesos diodas suteikia 100 įprastų šviesos vienetų esant „0“ laipsnių kampui, ir, pavyzdžiui, esant 30 laipsnių kampui („0“ ašies atžvilgiu) - 50. Pusės ryškumo kampas I paveiksle yra šviesos intensyvumas, Imax yra didžiausias šviesos intensyvumas. „ImaxCos“ - pusė šviesos galios. Kodėl „dviguba“ - mes dauginame laipsnius iš dviejų, šviesos diodas taip pat šviečia simetriškai. Dėl to gauname gražų lygiašonį šviesos trikampį. Taip pat už šio trikampio yra šviesa, turime šviesos rutulį, tačiau šviesos diodo charakteristikos atskaitos taškas yra pusė kampo.

Kandelė

Dabar galime apsvarstyti, kas yra Candela. Kandelė, senuoju būdu, yra „žvakė“. Prisimeni, jie anksčiau sakydavo - liustra ar lempa su šimtu žvakių? Senovėje reikėjo kažkokio atskaitos taško. Mes sutarėme paimti reikiamo storio žvakę, ją uždegti ir laikyti standartine, tai pati kandelė. Šiais laikais, žinoma, jie galvoja kitaip. Aš išsamiai nepaaiškinsiu, kaip, tai nepatenka į straipsnio taikymo sritį. Tai yra tik šviesos stiprio matavimo vienetas, jis vadinamas Candela. Pagrindinis jo bruožas yra kryptinių šaltinių naudojimas šviesos stiprumui matuoti. Štai kodėl 5 mm šviesos diodams vertės nurodomos skardinėse, tiksliau, milikandelėse (1 cd = 1000 mcd).

Laikas išsiaiškinti, kuo 5 mm šviesos diodai ar bet kuris kitas plastikiniame dėkle skiriasi nuo galingų.

5 mm LED indikatorių dizaino ypatybės

Kaip minėta aukščiau, šviesos diodas yra šviesą skleidžiantis kristalas. Apsvarstykite LED dizainą 5 mm plastikiniame dėkle. Atidus tyrimas atskleidžia du svarbius dalykus - objektyvą ir atšvaitą. LED kristalas dedamas į šviesos diodo atšvaito įtaisą. Šis atšvaitas nustato pradinį sklaidos kampą. Tada šviesa eina pro epoksidinį apvalkalą. Jis ateina į objektyvą - tada pradeda išsisklaidyti šonuose kampu, priklausomai nuo objektyvo konstrukcijos. Praktiškai - nuo 5 iki LED diagramos 160 laipsnių.

Norint nurodyti tokių šviesos diodų šviesos stiprį, naudojama tik kandelė.Šviesos diodai su kryptinga emisija skleidžia šviesą vientisu kampu. Norint suprasti, kas yra tvirtas kampas, pakanka įsivaizduoti šį paveikslėlį. Paėmėte žibintuvėlį, įjunkite jį ir įdėjote į ugnies kibirą iki pat dugno, tada uždarykite dangčiu. Vidinė šviesa atitinkamai yra kūgio pavidalo, kaip ir mūsų kaušo pavidalas. Šis kūgis, apribotas dangčiu, yra tvirtas kampas.

Pabandysiu paprasčiau paaiškinti šviesos sklaidos prasmę. Tarkime, kad mūsų žibinto šviesos stipris yra 1 kandelė, tai yra 1000 mikrochandelių (kad būtų daugiau vaizdinių, mikro kandelės gali būti laikomos fotonais :)) Jei einame toliau pagal analogiją, turime pilną kibirą mikrochandelių. Jei norite, galite apskaičiuoti kaušo tūrį - sveiki atvykę į geometriją :) Atitinkamai, jei mes pasiimsime kibirą dvigubai daugiau - mikrochandeliai ant jo pasiskirsto tolygiai, tai yra, daugiau jų nebus :) Visuose šiuose paaiškinimuose galite rasti atsakymą į šventą klausimą - kiek Šviesos diodai reikalingi norint pakeisti 100 vatų lemputę. Apie tai - toliau.

Didelės galios šviesos diodų dizaino ypatybės

Skirtingai nuo indikatorinių šviesos diodų, galingi yra ne tik įrenginys, bet ir rinkodaros produktas. Šiandien tarp didžiųjų gamintojų vyksta tikrosios liumenų varžybos - kas daugiau? Ir niekam nerūpi, kad šie liumenai vis tiek turi būti naudojami. Eikime tvarka.

Pagrindinis skirtumas tarp galingo šviesos diodo ir gryno pavidalo indikatoriaus yra tai, kad būtų kuo mažiau kliūčių šviesos išėjimui iš LED korpuso. Todėl galingi šviesos diodai turi Lamberto diagramą. Ką tai lemia praktikoje? Įjungiate šviesos diodą ir virš jo gaunate gražią lemputę. O ką daryti toliau? Kaip jie gali apšviesti jums reikalingą paviršių? Turite naudoti įvairią optiką ar atšvaitus, kurie neišvengiamai sukelia nuostolius, todėl sumažėja šviesos srautas. Todėl, jei nusipirkę galingą šviesos diodą neįsigijote geros optikos, o sukūrėte specialiai jo dizainui - anksti džiaugiatės - vis tiek skauda galvą.

Pristatyti reikiamus liumenus į norimą apšviesti paviršių nėra lengva užduotis.

Lumenas

Kaip jūs jau supratote, kandelės didelės galios šviesos diodų šviesos intensyvumui įvertinti netinka. Tam yra liumenai - tai yra bendras šviesos kiekis, kurį šviesos diodas gali duoti, kai jis yra prijungtas prie nurodytų srovės ir įtampos verčių. Prisimeni ugnies kibiro analogiją? Čia ji taip pat tinka. Manome, kad jei LED šviesos stipris yra 100 liumenų, tada mūsų kibirėlyje bus 100 liumenų.

100 W įprasta lemputė taip pat yra „Lambert“ šaltinis. Vidutinis šios lemputės šviesos srautas yra 10–15 liumenų už vatą. Tai yra, 100 vatų kaitrinės šviesos mums duos, tarkime, 1000 liumenų. Taigi, norint pakeisti 100 vatų lempą šviesos diodais, jums reikia 10 vienetų po 100 liumenų. Ar tai taip paprasta? Ne, deja. Priėjome tokį terminą kaip LUX.

Liuksas

Prabanga yra liumenų skaičiaus ir apšviesto ploto santykis. 1 liuksas yra 1 liumenas kvadratiniame metre. Tarkime, kad mes turime kvadratinį paviršių, kurio plotas yra vienas metras. Visa tai tolygiai apšviečia lemputė, esanti tam tikru atstumu nuo viršaus. Šiai lemputei gamintojas deklaravo 100 liuksų apšvietimą. Mes imame prietaisą, kuris matuoja šviesos galią ir išmatuojame bet kurioje aikštės vietoje, turėtume gauti 100 liumenų. Jei taip, gamintojas mūsų neapgaudinėjo.

Taip pat skaitykite šia tema:Šviesos diodų naudojimo pavyzdžiai