Tietoja nukkejen LEDeistä

En todellakaan pidä kaavoista. Kuten kaikki normaalit ihmiset :) Ne aiheuttavat minulle päänsärkyä ja halua heittää jotain seinään. Koko elämäni yritin pysyä poissa heistä. Ja kävi ilmi. Mutta nyt kiinnostuin LEDistä ja tajusin - minne tahansa ei päästä. Halutun tuloksen saamiseksi sinun on ymmärrettävä, miten se toimii. Alasin hitaasti portaita pitkin vaeltaa luumenin, kynttilän ja steradian viidakon läpi. Vähitellen kuva alkoi muodostua pääni. Ja samalla valitettavasti - miksi kukaan ei selittänyt sitä yksinkertaisella helposti saatavilla olevalla kielellä? Niin paljon aikaa hukkaan menee ... Yritän pelastaa sinut päänsärkystä ja selittää sen mahdollisimman helposti - mikä on LED ja miten se toimii. No, samalla selitän pari optiikan lakia :)

Artikkeli on omistettu niille, jotka sekoittuvat watteihin-kandela-lumeneihin-sviiteihin. Ja todellakin LEDissä. Kirjoittanut edistyksellinen teekannu aloittelijoille :)

Normaali LED

Riippumatta siitä, kuinka kiertää, sinun on ensin koskettava tavallisen sähkön lakeja. Havainnollistavissa esimerkeissä tietysti :) Me kaikki tiedämme - mikä on 220 volttia - tämä voi lyödä kunnolla, jos et noudata turvaohjeita. Kun ostat esimerkiksi sähkölaitteen, esimerkiksi silityksen, passi ilmoittaa, mihin jännitteeseen se on suunniteltu. Yleensä tämä on 220 volttia. Mutta samassa passissa myös nämä parametrit on merkitty - vaihtojännite, jonka taajuus on 50 hertsiä. Miksi valmistajat ilmoittavat itsepintaisesti nämä parametrit sinulle?

Ota sähkölaitteen tekninen passi ja katso - sanotaan, että syöttöjännitteen tulisi olla ~ 220 volttia, 50 Hz. Katsotaanpa mikä se on. ”~” Tarkoittaa, että jännitteen on oltava muuttuva. Esimerkiksi autojen sähköjärjestelmissä jännite on vakio. Ja sormen tyyppisellä akulla se on pysyvä. Ero on yksinkertainen - vakiojännitteellä on plus ja miinus - muuttujalla ei ole. Miksi ei? Kaikki on hyvin yksinkertaista. Vaihtovirtaverkoissa plus ja miinus muuttuvat jatkuvasti paikkoihin. Sama kontakti on joko plus tai miinus. Kuinka usein? Mutta tähän on toinen arvo - 50 Hz.

Mikä on Hz? Tämä on yksi heiluminen sekunnissa. Eli kotiverkossa, plus muutokset miinus viisikymmentä kertaa sekunnissa. Ja nyt - mikä on tämän tiedon käytännöllinen käyttö, millaista laakeria sillä on LEDissä?

Mennään oikein. Oletetaan, että sinulla on 220 voltin 100 watin polttimo käsissäsi. Jos liität sen sähköverkkoon - se syttyy koko sata wattia. Ja jos emme tarvitse näitä 100 wattia? Tarvitsetko esimerkiksi 50? Tämä auttaa meitä DIODEa.

Jos hajotamme sanan “LED” sen osiin, saamme “valo” ja “diodi”. Eli tämä on tavallinen diodi, joka myös hehkuu.

Diodi on laite, jota parhaiten verrataan esimerkiksi auton pyörän venttiiliin tai nippaan. Siellä voit pumpata ilmaa ja takaisin - nänni ei päästä. Tavallinen diodi näyttää mustalta tynnyriltä, ​​jolla on kaksi nastaa - plus ja miinus. Täällä voimme käyttää sitä käytännön kokeiluihin, jotka auttavat monia korjaamaan materiaalin. Tietenkin on vaarallista aloittaa kokeet heti 220 voltilla, mutta asianmukaisella hoidolla mitään huonoa ei tapahdu. Siitä huolimatta kaikki kokeilut, joita teet omalla vaarallisuudellasi ja riskilläsi :)

Katso aiheeseen: Puolijohdediodin laite ja toimintaperiaate

Tarvitsemme lampun jääkaapista 220v, 15 wattia. Hänelle on löydettävä sopiva patruuna ja poistettava siitä kaksi johtoa. Tarvitsemme silloin diodeja, jotka voidaan hankkia esimerkiksi mistä tahansa viallisesta televisiosta tai nauhurista. Mitä suurempi se on, sitä parempi. Sinun ei tarvitse ottaa pieniä - loppujen lopuksi 220 volttia. Sen lähellä on yleensä kolmion muotoinen nimitys.

Sitten tarvitsemme virtajohdon pistokkeella, joitain johtoja ja juotin. Aloita kytkemällä hehkulamppu verkkoon ja muistamalla sen hehku. Irrota sitten ja asenna piiri vasemmalla osoitetulla tavalla.

Muista eristää kaikki liitokset huolellisesti sähköteipillä. Liitä. Kuten näette, hehkulamppu paistaa paljon huonommin. Tämä ei ole yllättävää - hän saa nyt vain puolet tarvitsemastaan ​​jännitteestä - toinen diodi ei käynnisty. Jos kokemuksesi oli menestys ja diodi on riittävän suuri - voit nyt tehdä minkä tahansa sipulistasi käytännössä ikuisen.

Esimerkiksi 50 watin lamppu paistaa käytävälläsi ja palaa jatkuvasti. Ota 100 wattia, kytke se päälle diodin kautta - se loistaa kuin 50 wattia, mutta ei pala. On kuitenkin yksi varoitus - diodin on oltava nimellisjännitettä 220 V ja virta on vähintään ampeeria. On parasta ostaa sellainen radio-osakaupasta.

No, koska olemme selvittäneet, mikä diodi on, on järkevää siirtyä meitä kiinnostavaan aiheeseen - LEDiin. LEDissä, kuten nyt on selvää, on myös plus ja miinus. Toisin sanoen sen toimintaan tarvitaan vakio jännitelähde - akku, akku, virtalähde. Virtalähteen on ilmoitettava toimittavan vakiojännitettä (DC). Yleensä lohkon kannessa on tämän sisällön tarra.

Tulo - ~ 220 V 50 Hz,

lähtö - 12v, 0,5 A DC

Tämä tarkoittaa, että tällainen yksikkö voi tuottaa vakiojännitteen 12 volttia ja virran 0,5 ampeeria.

Huomaa, että matkapuhelimien laturi on myös virtalähde. Sen parametrit ovat yleensä 5–6 volttia, 0,2–0,5 A. Se on usein erittäin kätevä käyttää sitä LEDien virran tuottamiseen, koska laturi vakauttaa virran. Mutta lisää tästä myöhemmin seuraavissa artikkeleissa.

Kaksi parametria ovat meille tärkeitä - LEDin käyttöjännite ja virta. LEDin käyttöjännitettä kutsutaan myös "jännitehäviöksi". Pohjimmiltaan tämä termi tarkoittaa, että merkkivalon jälkeen piirin jännite on pienempi kuin saman pudotuksen koko. Toisin sanoen, jos toimitamme virtaa LEDille, jonka jännitehäviö on 3 volttia, se syö nämä kolme volttia, ja sen jälkeen siihen kytketty laite saa 3 volttia vähemmän. Mutta tärkein asia oppia on, että LEDille on tärkeä virta, ei jännite. Hän ottaa jännitettä niin paljon kuin tarvitsee, mutta virta - kuinka paljon annat. Toisin sanoen, jos virtalähteesi voi antaa 10 ampeeria, LED ottaa virtaa, kunnes se palaa loppuun. Tässä logiikka on yksinkertaista - kytketty LED kuluttaa virtaa ja alkaa lämmetä. Mitä voimakkaammin se lämpenee - sitä enemmän virta voi kulkea sen läpi - se laajenee lämmityksestä. Yhdessä virran kanssa jännitteen pudotus diodin yli kasvaa. Ja niin kauan kuin se loppuu täysin - kukaan ei ole rajoittanut virtaa. Mutta tämä on tehtävä rajoittavan elementin avulla.

Huomaa, että jos virtalähteen lähtöjännite on yhtä suuri kuin LEDin käyttöjännite, virtaa ei tarvitse rajoittaa. Eli jos sinulla on esimerkiksi valkoinen valo ja 3,6 voltin akku matkapuhelimesta - voit kytkeä sen suoraan tähän akkuun - LEDille ei tapahdu mitään. Hän tarttuisi mielellään enemmän virtaan - mutta jännitettä ei ole tarpeeksi. Joten 3,6 V: n kennoakku on ihanteellinen virtalähde kokeiluun valkoisella ja sinisellä LEDillä. Miksi vain heidän kanssaan - tästä muissa artikkeleissa.

Yleensä sarjassa LEDin kanssa meidän täytyy laittaa eräänlainen hana ja ruuvata se tarvittavaan arvoon. Tällaisen nosturin roolissa voi olla erilaisia ​​laitteita. Niistä yksinkertaisin on vastus.

LEDien käytön optiset näkökohdat

Oletetaan, että opimme kuinka kytkeä LED-valo ja rajoittamaan sen virtaa. Herää kysymys - kuinka paljon se loistaa? Täällä meidän on syytä sukeltaa vähän optiikkaan.

LEDien, erityisesti voimakkaiden, ominaisuuksista mainitaan usein valonjaon tyyppi. Yleensä tämä on ns Lambert LED. Lisäksi pidämme sitä yleisimmänä. Mitä tämä termi tarkoittaa? "Lambert" LED paistaa kaikkiin suuntiin tasaisesti, suunnasta riippumatta.Jos LED olisi pallo, se loistaisi tasaisesti kaikkiin suuntiin - tämä on Lambert-kaavion ydin. Selvyyden vuoksi aurinko on lambertilähde.

Tavallinen LED-malli on kide, ohut levy, joka hehkuu. Katso LED-valon läpinäkyvän ikkunan läpi - ja näet tämän kristallin. Hänen luokse tulee ohuita johtimia. Jos yhdistät mielikuvituksen, voit kuvitella LEDin tulevan valon pallomaisena pilvena, joka roikkuu sen yläpuolella. Valo - nämä ovat pieniä hiukkasia, joita kutsutaan fotoneiksi. Joten fotoneilla täytetty pallo roikkuu LEDin yläpuolella. Ja mitä enemmän valoa LED säteilee, sitä suurempi pallo, sitä kauempana foton munkkeja lentää työntämällä ja syrjäyttämällä toisiaan. Suurin osa niistä lentää ylöspäin kohtisuorassa kristallin tasoon nähden, joten LEDien suurin valoteho on 90 astetta suhteessa kristallin tasoon. Toivon, että nyt LED-valmistajien antama kaavio on tullut sinulle selkeämmäksi :) Katsomme esimerkkiä, jotta siitä tulee täysin ymmärrettävä.

Oletetaan, että on LED, jonka yläosassa on sen lähettämä valopallo, jonka halkaisija on 1 metri (hyvä LED! :)).

Alempi asteikko on prosenttimäärä mittarista, ylempi on säteilyaste. Tämän kaavion mukaisesti suurin fotonien lukumäärä on korkeimmassa pisteessä asteen ollessa 0 ja kantama 1 metri. Se näyttää outolta, mutta on. Vähemmän outoa se alkaa näyttää, jos muistat, että valo on aalto, ei ole turhaa, että ne osoittavat ominaisuuksien aallonpituuden. Vastaavasti valopallollamme voidaan esittää kuin sähkömagneettinen kenttä, jolla on tietty tiheys. Mutta tämä on jo viidakko - siirrytään eteenpäin :)

Puoli kirkkauskulma

Valmistaja ilmoittaa yleensä parametrin, kuten kaksinkertaisen puolikirkkauskulman. Mitä tämä termi tarkoittaa? Kuten selvisimme, LED antaa suurimman valon keskellä ja yläosassa, ts. Kulma on nolla. Siten mitä kauempana keskustasta, sitä vähemmän valoa. Puolivaloisuuskulma on, kun LED antaa 100 tavanomaista valoyksikköä 0 asteessa ja esimerkiksi 30 asteessa (suhteessa ”0” akseliin) - 50. Puolivaloisuuskulma kuvassa I on valon voimakkuus, Imax on suurin valon voimakkuus. ImaxCos - puolet valon voimasta. Miksi "tupla" - kerrotaan asteet kahdella, LED paistaa myös symmetrisesti. Seurauksena on, että saamme mukavan tasaisen valoisan kolmion. Tämän kolmion ulkopuolella on myös valoa, meillä on valopallo, mutta ledin ominaisuuden vertailupiste on puoli kulmaa.

kandela

Nyt voimme harkita mitä Candela on. Candela on vanhalla tavalla "kynttilä". Muista, että he sanoivat - kattokruunu tai lamppu, jossa on sata kynttilää? Vanhalla ajalla tarvittiin jonkinlainen viitekohta. Olemme sopineet ottavansa tarvittavan paksuuden kynttilän, sytyttävän sen ja pitävän sitä standardina, juuri tätä kynttilää. Nykyään he tietysti ajattelevat eri tavalla. En selitä yksityiskohtaisesti, miten tämä on artikkelin ulkopuolella. Se on vain valovoiman mittayksikkö, ja sitä kutsutaan Candela. Sen pääpiirre on suuntaavien lähteiden käyttö valon voimakkuuden mittaamiseen. Siksi 5 mm: n LED-merkkien arvot on ilmoitettu kynttilöillä, tarkemmin sanoen millikandeleina (1 cd = 1000 mcd).

On aika selvittää, kuinka 5 mm: n ledit tai mikä tahansa muu muovikotelossa eroaa voimakkaista.

5 mm: n merkkivalojen suunnitteluominaisuudet

Kuten edellä mainittiin, LED on valoa säteilevä kide. Harkitse LEDin suunnittelua 5 mm: n muovikotelossa. Tarkka tutkimus paljastaa kaksi tärkeää asiaa - linssin ja heijastimen. LED-kristalli sijoitetaan LEDin heijastinlaitteeseen. Tämä heijastin asettaa alkuperäisen sirontakulman. Sitten valo kulkee epoksikotelon läpi. Se tulee linssiin - ja alkaa sitten hävitä sivuilta kulmassa linssin rakenteesta riippuen. Käytännössä - 5: stä LED-kaavioon 160 astetta.

Tällaisten LEDien valovoiman osoittamiseksi käytetään vain kynttilää.Suuntaisella säteilyllä varustetut LEDit lähettävät valoa kiinteässä kulmassa. Ymmärtääksesi, mikä kiinteä kulma on, riittää, kun kuvaillaan seuraava kuva. Ota taskulamppu, kytke se päälle ja laita tulen kauhaan pohjaan asti ja sulje sitten kansi. Sisällä olevalla valolla on vastaavasti kauhan muotoinen kartio. Tämä kannen rajoittama kartio on kiinteä kulma.

Yritän selittää valonjaon merkityksen yksinkertaisemmin. Oletetaan, että lyhtymme valovoima on 1 kandela, toisin sanoen 1000 mikrokandelia (kuviollisemmin sanottuna mikrokandeleja voidaan pitää fotoneina :)) Jos siirrymme analogisesti pidemmälle, meillä on täysi ämpäri mikrokänneleitä. Jos haluat, voit laskea kauhan tilavuuden - tervetuloa geometriaan :) Vastaavasti, jos otamme kauhan kahdesti enemmän - mikrosirut jakautuvat tasaisesti siihen, ts. Niitä ei enää ole :) Kaikissa näissä selityksissä löydät vastauksen pyhään kysymykseen - kuinka monta LEDiä tarvitaan 100 watin lampun korvaamiseen. Tietoja siitä - edelleen.

Suurtehoisten LEDien suunnitteluominaisuudet

Toisin kuin merkkivalot, tehokkaat eivät ole vain laite, vaan myös markkinointituote. Nykyään suurten valmistajien välillä on todellinen kilpailu lumeneista - kuka on enemmän? Ja kukaan ei välitä siitä, että näitä lumeneja on silti käytettävä. Mennään järjestyksessä.

Suurin ero voimakkaan LEDin ja puhtaan muodon merkkivalon välillä on minimoida esteet, jotka estävät valon poistumisen LED-kotelosta. Siksi voimakkaista LEDeissä on Lambert-kaavio. Mitä tämä johtaa käytännössä? Kytket LED: n päälle ja saat sen yläpuolelle mukavan hehkulampun. Ja mitä tehdä seuraavaksi? Kuinka ne valaisevat tarvitsemasi pinnan? Sinun on käytettävä erilaisia ​​optiikoita tai heijastimia, mikä johtaa väistämättä häviöihin ja siten valovirran vähenemiseen. Siksi, jos et ole ostanut tehokasta LEDiä, et ole hankkinut hyvää optiikkaa ja joka on suunniteltu erityisesti sen suunnitteluun - iloitset varhain -, päänsärky on vielä edessä.

Tarvittavien luumenien toimittaminen valaistavalle pinnalle ei ole helppo tehtävä.

lumenia

Kuten jo ymmärsit, kandelat suuritehoisten LEDien valovoiman arvioimiseksi eivät sovellu. Tätä varten on luumenia - tämä on valon kokonaismäärä, jonka LED voi antaa, kun se on kytkettynä määritettyihin virta- ja jännitearvoihin. Muistatko tulen kauhan analogian? Täällä hän sopii myös. Oletetaan, että jos LED: n valovoimakkuus on 100 lumenia, niin kauhassamme on 100 lumenia.

100 W: n tavallinen hehkulamppu on myös Lambert-lähde. Tämän polttimon keskimääräinen valoteho on 10-15 lumenia / watt. Toisin sanoen 100 wattia hehkulamppua antaa meille esimerkiksi 1000 lumenia. Joten 100 watin lampun korvaamiseksi LEDillä, tarvitset 10 kappaletta 100 lumenia. Onko se niin yksinkertaista? Ei, valitettavasti. Meillä on termi, kuten LUX.

ylellisyys

Ylellisyys on luumenien lukumäärän ja valaistun alueen suhde. 1 lux on 1 lumen neliömetriä kohti. Oletetaan, että meillä on neliöinen pinta, jonka pinta-ala on yksi metri. Kaiken sen valaisee tasaisesti polttimo, joka sijaitsee tietyltä etäisyydeltä ylhäältä päin. Valmistaja ilmoitti tälle lampulle 100 luksin valaistuksen. Otamme laitteen, joka mittaa valon voiman ja mittaa sen missä tahansa neliöllämme, meidän pitäisi saada 100 lumenia. Jos näin oli, valmistaja ei pettänyt meitä.

Lue myös tästä aiheesta:LED-käyttöesimerkkejä