Tietoja LEDien käytöstä, LED-laite, miten LED-valo syttyy

Jokainen tuntee LEDit nyt: LED-valot, LED-lamput, nauhat ja paljon muuta. Kehittäjien ponnistelujen ansiosta ilmestyi aivan eksoottisia laitteita, esimerkiksi suutin vesijohtoon.

Ulkoisesti se on läpinäkyvä muovisylinteri: viileää vettä kaadetaan sisään - suuttimen sisään syttyy sininen LED, lämpimämpi - muuttui keltaiseksi ja vaikka vesi on liian kuuma, suutin muuttuu punaiseksi. Sisäisen täytteen sisältöä ei tunneta, mutta se, että LEDiä käytetään säteilevinä elementeinä, on ilmeinen.

Ensimmäinen LED kehitettiin Illinoisin yliopistossa jo vuonna 1962. Vuonna 1990 syntyivät kirkkaat ja myöhemmin erittäin kirkkaat LEDit.

LED itse on hyvin samanlainen kuin tavanomainen tasasuuntaajadiodi, vain kun tasavirta kulkee sen läpi, puolijohdekide alkaa hehkua. LEDien englanninkielinen nimi on light emitting diode tai LED, joka kirjaimellisesti voidaan kääntää valodiodiksi.

Eri säteilyaallonpituuksien (väri) saamiseksi puolijohteeseen lisätään erilaisia ​​lisäaineita. Alumiinin, heliumin, indiumin ja fosforin lisääminen saa kiteen säteilemään värejä punaisesta keltaiseksi. Saadakseen hehkua sinisestä vihreäksi, kiteet seostetaan typpi-, gallium- tai indiumhiukkasilla.

Nykyään valkoiset ledit ovat luultavasti yleisimpiä. Periaatteessa nämä ovat tuotteita valaistuksen luomiseksi taskulampuista, matkamuistoista vakaviin kohdevalaisimiin, jotka voidaan asentaa rakennusten kattoihin ja julkisivuihin. Mutta tässä on mielenkiintoinen yksityiskohta: Luonnossa ei ole puolijohdemateriaalia, joka voisi hehkua valkoisena.

Kuinka olla täällä? Ultraviolettisäteily auttoi päästä eroon tästä tilanteesta: "ultravioletti" kide on peitetty fosforikerroksella, suunnilleen samalla tavalla kuin se tehtiin loistelampuissa, minkä seurauksena LED palaa valkoisena.

Mutta siellä on myös jonkinlaista väijytystä. Kuten loistelampuissa, fosfori menettää ominaisuutensa ajan myötä, hehku heikkenee. Jotta tällainen kuluminen tapahtuisi, LEDin on kuitenkin jatkuvasti loistettava vähintään vuoden ajan ja ehkä vielä enemmän. Joten määräajoin päälle ja pois päältä, näiden laitteiden käyttöikä on melko suuri.

Alun perin LEDit oli tarkoitettu pääasiassa laitteiden osoittamiseen, ne korvasivat pienikokoiset hehkulamput. Tässä olevat edut ovat kiistattomia. Tämä on pieni virrankulutus, alhainen syöttöjännite ja myös korkea kestävyys: hehkulampun käyttöikä on enintään tuhat tuntia, kun taas LEDien kohdalla tämä parametri on useita kymmeniä tuhansia.

Jotkut lähteet väittävät, että LED voi toimia jatkuvasti jopa 11 vuotta! Joissakin laitteissa lampun korvaamiseksi on kuitenkin käytettävä kotelon ja koko näyttöpaneelin merkittävää purkamista. Täältä vasara, taltta ja jokin muu äiti auttavat kokonaan.

LEDien erottuva parametri on useita värejä, mikä poistaa suodattimien tarpeen. Verrattuna hehkulamppuihin LED-lamput niillä on lisääntynyt mekaaninen lujuus, mikä helpottaa tärinän ja iskujen kuormitusta. Tietenkin kohtuullisissa rajoissa.

LED-laite

Ensimmäiset LEDit valmistettiin metallikoteloissa, joissa oli läpinäkyvä ikkuna. Teknologian kehittyessä rungon alettiin valmistaa kokonaan muovista.Muovin väri vastaa pääsääntöisesti hehkuvuuden väriä, mutta läpinäkyvät tapaukset ovat myös hyvin yleisiä. Millä värillä tällainen LED paistaa, selviää vasta sen sisällyttämisen jälkeen.

Sama kuin perinteinen tasasuuntaisdiodiLEDissä on kaksi nastaa anodi ja katodi. Siksi huomioi kytkettäessä napaisuus. Anodin lähtö on yleensä katodia pidempi, mutta tämä on silti uusi LED. Jos jalat on jo leikattu, johtopäätökset voidaan määrittää "sananlaskun" yleismittarilla: kun liitoksen napaisuus on oikea, LED palaa vähän.

Vastakkaiseen suuntaan laitteen tulisi osoittaa suuri vastus, melkein avoin, kuten tavanomaisen tasasuuntaajan diodin tapauksessa. LED: n sisäinen järjestely läpinäkyvässä kotelossa on esitetty kuvassa 1.

Kuva 1. LEDin sisäinen rakenne läpinäkyvässä tapauksessa

Kuinka valaista LED

Melko usein amatööriradioamatöörit kysyvät: "Mitä jännitettä tarvitaan LEDin sytyttämiseen?" Täällä voit nähdä analogian hehkulamppujen kanssa. Tämä lamppu on tarkoitettu 220 V: lle ja tämä on 12: lle. Jos käytetään LEDiä, ei voida sanoa, että tämä LED on 5 V: lle ja tämä on 12 V: lle. Kysymys on, miksi niin?

Tosiasia, että LED on virtalaite: virranrajoittava vastus kytketään sarjaan sen kanssa, mikä on esitetty kuvassa 2.

Kuvio 2 LED-kytkentäkaavio virtaa rajoittavan vastuksen kautta

On helppo nähdä, että LED on kytketty tasavirtalähteeseen oikealla napaisuudella: anodi on kytketty akun positiiviseen napaan ja katodi vastaavasti rajoittavan vastuksen kautta negatiiviseen. Rajoittava vastus voidaan luonnollisesti sisällyttää myös anodilähdön murtumiseen, koska piiri on sarja!

Kuvan tasavirtalähde on esitetty galvaanisena kennana, jonka jännite on enintään yksi ja puoli volttia. Itse asiassa se voi olla paristo kennoja, joiden jännite on 12 ... 24 V, ja asianmukaisella mukaan lukien, jopa vaihtovirtavalaistuksen verkko 220 V. Tärkeintä on rajoittaa tasavirta LEDin kautta teknisissä asiakirjoissa ilmoitetulla tasolla. Useimpien nykyaikaisten LEDien tapauksessa tämä virta on 20 mA.

Mutta tässä on aivan oikein tehdä pieni huomautus LED-jännitteestä. Tosiasia on, että tällä hetkellä elektronisten laitteiden miniaturisointia varten on perustettu LED-merkkivalojen tuotanto, joissa on koteloon integroitu rajoittava vastus. Tämän integroinnin avulla voimme sanoa, että tämän LEDin käyttöjännite on 12V, ja tämä on vain 5.

Juuri tällä merkinnällä voit nähdä hintamerkit radiomarkkinoiden hyllyillä. Totta, tällaiset laitteet eivät ole yleisiä, siksi ei pidä unohtaa rajoittavaa vastusta.

Siellä on myös luokka LEDiä, jotka on suunniteltu tiettyyn käyttöjännitteeseen. Nämä ovat ns. Vilkkuvia LED-valoja, joissa on sisäinen integroitu generaattori, joka saa kiteen vilkkumaan tietyllä taajuudella. Yritykset muuttaa vilkkumistaajuutta ulkoisten kondensaattorien ja muiden temppujen avulla on tuomittu epäonnistumiseen. Vaikka jonkin verran taajuuden muutosta voidaan saavuttaa muuttamalla syöttöjännitettä.

Joten vilkkuvat LEDit tuotetaan tietylle jännitteelle: korkeajännite 3 ... 14 V ja matala jännite 1,8 ... 5 V. Samanaikaisesti sisäänrakennettu rajoitusvastus matalajännitteisille vilkkuville LEDeille puuttuu. Täällä sinun on osoitettava mahdollisimman suurta huomiota. Mutta takaisin tavallisiin LEDeihin.

Joten, on jo sanottu, että useimpien LEDien tasavirta on 20 milliampeeria. On mahdollista tehdä vähän vähemmän (vain kirkkaus laskee, ja väri on hiukan erilainen kuin mitä odotettiin), mutta enemmän on erittäin toivottavaa. Juuri tämän nykyarvon on tarkoitus tuottaa kuviossa 2 esitetty rajoittava vastus.

Tämän vastuksen vastusarvon laskemiseksi sinun pitäisi tietää kaksi parametria.Ensinnäkin se on piirin syöttöjännite (kiinnitä huomiota, se on JÄRJESTELMÄT, ei yksittäinen LED) ja toiseksi suora jännitteen pudotus LEDissä.

Tämä suora pudotus on määritelty teknisissä asiakirjoissa, ja useimpien LED-tyyppien kohdalla se on alueella 1,8 ... 3,6 V (jokaiselle tyypille oma, mutta useimmiten 2 V). Tämä on suora jännitteen pudotus LEDissä virralla 20 mA. Tällaisten tietojen avulla on hyvin yksinkertaista laskea rajoittavan vastuksen resistanssi. Voit tehdä selväksi mistä se tulee, käyttämällä kuvassa 3 esitettyä yksinkertaista kaaviota.

Kuvio 3LED-kytkentäkaavio

On selvää, että sarjaan kytketty vastus R1 ja LED HL1 ovat jännitteenjakaja. Tiedetään myös, että suora jännitteen pudotus LEDissä vertailutietojen mukaan on täsmälleen 2 V. Täällä meillä on niin hyvä LED.

Sitten, jännitteen ollessa 12 V, jännitteen pudotus vastuksen R1 yli on 12 V - 2 V = 10 V. Siksi Ohmin lain mukaan on helppo laskea vastuksen resistanssi, jolla LEDin läpi kulkeva virta on 20mA: R = U / I = 10V / 20mA = 0,5KΩ.

Kaava rajoittavan vastuksen laskemiseksi:

Kaikki on selvää ja yksinkertaista täällä. Laskurissa on syöttöjännite ja suora jännitteen pudotus LEDissä. Nimittäjä sisältää vaaditun virran LEDin kautta kerrottuna luotettavuuskertoimella 0,75. Mekaniikassa tätä kutsutaan turvallisuusmarginaaliksi.

Siinä tapauksessa, että useita LEDejä on kytketty sarjaan, niiden jännitehäviö yksinkertaisesti kasvaa ja korvataan yllä esitetyssä kaavassa. Luonnollisesti tässä tapauksessa vastus R tulee tässä tapauksessa pienemmäksi kuin yhden LEDin tapauksessa.

Vastuksessa vapautuu luonnollisesti jonkin verran voimaa. Jotta vastus ei palaa välittömästi tai ajan kuluessa, sen teho lasketaan yleensä kaavalla:

Kaikilla määrillä on SI-järjestelmän mitat: jännite volteissa, vastus ohmeissa, teho watteina.

Melko usein tarvitaan erilaisia ​​menetelmiä LEDien kytkemiseksi ja kytkemiseksi erilaisiin virtalähteisiin, mutta tästä keskustellaan artikkelin jatkossa.

Katso myös: Kuinka kytkeä LED-nauha virtalähteeseen

Boris Aladyshkin