O korištenju LED-ova, LED uređaja, kako svijetliti LED

Svi su sada upoznati s LED-ima: LED svjetla, LED svjetiljke, vrpce i još mnogo toga. Zahvaljujući naporima programera, pojavili su se apsolutno egzotični uređaji, na primjer, mlaznica na slavini za vodu.

Izvana je prozirni plastični cilindar: izlivena hladna voda - plavi LED svijetli unutar mlaznice, postajalo je toplije - žuta je svijetlila, a čak i ako je voda pretopla, mlaznica postaje crvena. Sadržaj unutarnjeg punjenja nije poznat, ali činjenica da se LED koriste kao odašiljajući elementi očita je.

Prvi LED razvijen je na Sveučilištu u Illinoisu još davne 1962. godine. 1990. godine rodile su se svijetle, a kasnije i sjajne LED svjetlosti.

Sam LED je vrlo sličan uobičajenoj ispravljačkoj diodi, tek kad jedna struja prolazi kroz njega, poluvodički kristal počinje svijetliti. Engleski naziv za LED diode je svjetlosna dioda, odnosno LED, što se doslovno može prevesti kao dioda koja emitira svjetlost.

Da bi se postigle različite valne duljine zračenja (boja), u poluvodič se dodaju razne ljepljive tvari. Dodatak aluminija, helija, indija, fosfora uzrokuje da kristal emitira boje od crvene do žute. Da bi dobili sjaj od plave do zelene boje, kristali su dopirani česticama dušika, galija ili indija.

U današnje vrijeme bijeli LED-ovi su vjerojatno najčešći. U osnovi, to su proizvodi za stvaranje rasvjete, od svjetiljki, suvenira do ozbiljnih reflektora za ugradnju na krovove i fasade zgrada. No, evo jednog zanimljivog detalja: u prirodi ne postoji materijal za poluvodiče koji može svijetliti bijelom bojom.

Kako biti ovdje? Ultraljubičasto zračenje pomoglo je da se izvuče iz ove situacije: "ultraljubičasto" kristal prekriven je slojem fosfora, približno isti kao što je to učinjeno u fluorescentnim žaruljama, zbog čega LED svijetli bijelo.

Ali tu je i zasjeda. Kao i u fluorescentnim svjetiljkama, fosfor vremenom gubi svoja svojstva, sjaj postaje slab. Međutim, da bi se došlo do takvog trošenja, LED mora neprekidno svijetliti najmanje godinu dana, a možda i više. Stoga je s periodičnim uključivanjem i isključivanjem radni vijek ovih uređaja prilično velik.

U početku su LED diode bile namijenjene uglavnom za pokazivanje uređaja, zamijenili su minijaturne žarulje sa žarnom niti. Prednosti ovdje su nesporne. Ovo je mala potrošnja energije, nizak napon napajanja, a ujedno i visoka trajnost: žarulja sa žarnom niti ima radni vijek ne više od tisuću sati, dok za LED diode ovaj parametar iznosi nekoliko desetaka tisuća.

Neki izvori tvrde da LED može raditi neprekidno do 11 godina! Ali na nekim se uređajima, kako bi se zamijenila žarulja, moralo pribjeći značajnom rastavljanju kućišta i cijele ploče zaslona. Ovdje čekić, dlijeto i neka druga majka pomažu u potpunosti.

Karakteristični parametar LED dioda je raznolikost boja, što eliminira potrebu za filtrima. U usporedbi sa žaruljama sa žarnom niti LED žarulje posjeduju povećanu mehaničku čvrstoću, što olakšava podnošenje vibracijskih i udarnih opterećenja. U razumnim granicama, naravno.

LED uređaj

Prve LED diode proizvedene su u metalnim kućištima s prozirnim prozorom. Kako se tehnologija poboljšavala, trup je počeo biti izrađen u potpunosti od plastike.Boja plastike u pravilu odgovara boji sjaja, ali prozirni slučajevi su također vrlo česti. Koje boje takva LED svijetli, može se saznati tek nakon uključivanja.

Isto kao konvencionalna ispravljačka diodaLED ima dvije igle anode i katodu. Stoga pri povezivanju promatrajte polaritet. Izlaz anode u pravilu je nešto duži od katode, ali ovo je novi LED. Ako su noge već podrezane, tada se zaključci mogu odrediti "poslovičnim" multimetrom: s ispravnom polarnošću veze, LED malo svijetli.

U suprotnom smjeru uređaj bi trebao pokazati veliki otpor, gotovo otvoren, kao što je to slučaj s uobičajenom ispravljačkom diodom. Unutarnji raspored LED-a u prozirnom kućištu prikazan je na slici 1.

Slika 1. Unutarnja struktura LED-a u prozirnom kućištu

Kako upaliti LED

Vrlo često amaterski radioamateri postavljaju pitanje: "Koji je napon potreban da upali LED?". Ovdje možete vidjeti analogiju sa žaruljama sa žarnom niti. Ova žarulja je za 220V, a ova je za 12. U slučaju da koristite LED, ne može se reći da je ova LED za 5 V, a za 12 V. Pitanje je, zašto tako?

Činjenica je da je LED trenutni uređaj: otpornik koji ograničava struju uključuje se serijski s njim, kao što je prikazano na slici 2.

Slika 2 LED shema ožičenja kroz otpornik koji ograničava struju

Lako je vidjeti da je LED spojen na istosmjerni izvor s ispravnom polarnošću: anoda je spojena na pozitivni pol akumulatora, a katoda preko ograničavajućeg otpora, odnosno na negativni. Naravno, ograničavajući otpornik može se uključiti i u puknuće anodnog izlaza, jer je krug serijski!

DC izvor na slici prikazan je kao galvanska ćelija s naponom ne većim od jednog i pol volta. U stvari, to može biti baterija ćelija s naponom od 12 ... 24V, a s pravilnim uključivanjem, čak i mrežno osvjetljenje od 220V. Glavna stvar je ograničiti istosmjernu struju kroz LED na razini navedenoj u tehničkoj dokumentaciji. Za većinu modernih LED dioda ta struja iznosi 20mA.

Ali ovdje je ispravno napraviti malu napomenu o pitanju LED napona. Činjenica je da je trenutno, u svrhu minijaturizacije elektroničke opreme, uspostavljena proizvodnja LED dioda s integriranim ograničavajućim otpornikom ugrađenim u kućište. Takva integracija omogućuje nam da kažemo da ovaj LED ima radni napon od 12 V, a ovaj samo 5.

Upravo s ovom oznakom možete vidjeti oznake cijena na policama radijskih tržišta. Istina, takvi uređaji nisu uobičajeni, stoga ne treba zaboraviti na ograničavajući otpornik.

Postoji i kategorija LED dioda dizajniranih za određeni radni napon. To su takozvane trepereće LED diode koje sadrže integrirani generator iznutra, zbog čega kristal trepće na određenoj frekvenciji. Pokušaji promjene frekvencije treptaja uz pomoć vanjskih kondenzatora i drugih trikova osuđeni su na neuspjeh. Iako se određena promjena učestalosti može postići promjenom napona napajanja.

Dakle, trepereće se LED proizvodi za određeni napon: visokonaponski 3 ... 14V, a niskonaponski 1,8 ... 5V. Istodobno, nema ugrađenog ograničavajućeg otpornika za niskonaponske trepereće LED diode. Ovdje trebate pokazati maksimalnu pažnju. Ali vratimo se uobičajenim LED-ima.

Dakle, već je rečeno da je istosmjerna struja većine LED dioda 20 milliamps. Moguće je napraviti malo manje (samo će svjetlina pasti, a boja će biti malo drugačija nego što se očekivalo), ali više je vrlo nepoželjno. Upravo je ta vrijednost struje namijenjena pružanju ograničavajućeg otpora prikazanog na slici 2.

Da biste izračunali vrijednost otpora ovog otpornika, trebali biste znati dva parametra.Prvo, to je opskrbni napon kruga (obratite pozornost, to je SCHEMES, a ne jedan LED) i, drugo, izravni pad napona na LED.

Taj je izravan pad naveden u tehničkoj dokumentaciji, a za većinu vrsta LED dioda je u rasponu od 1,8 ... 3,6 V (za svaki tip svoj, ali najčešće 2 V). To će biti izravni pad napona na LED pri struji od 20 mA. S takvim podacima vrlo je jednostavno izračunati otpor ograničavajućeg otpornika. Da biste pojasnili odakle dolazi, možete koristiti jednostavan dijagram prikazan na slici 3.

Slika 3LED priključni dijagram

Očito je da su serijski spojeni otpornik R1 i LED HL1 razdjelnik napona. Također je poznato da je direktan pad napona na LED prema referentnim podacima točno 2V. Ovdje imamo tako dobar LED.

Zatim će s naponom napajanja od 12V pad napona preko otpornika R1 biti 12V - 2V = 10V. Dakle, prema Ohmovom zakonu, lako je izračunati otpor otpornika pri kojem će struja kroz LED biti 20mA: R = U / I = 10V / 20mA = 0,5KΩ.

Formula za proračun ograničavajućeg otpornika:

Ovdje je sve jasno i jednostavno. U brojaču su priključni napon i direktan pad napona na LED-u. U nazivniku se nalazi potrebna struja putem LED-a pomnožena s faktorom pouzdanosti od 0,75. U mehanici se to naziva granica sigurnosti.

U slučaju kada je nekoliko LED-ova serijski spojeno, pad napona na njima jednostavno se zbraja i zamjenjuje se u gornjoj formuli. U ovom slučaju, otpor R u ovom slučaju postaje manji nego za jedan LED.

Naravno, na otporniku se oslobađa nešto snage. Kako se otpornik ne bi izgorio odmah ili s vremenom, njegova se snaga obično izračunava formulom:

Sve količine imaju dimenziju sustava SI: napon u voltima, otpor u Ohima, snaga u vatima.

Često postoji potreba za raznim načinima povezivanja LED dioda, povezivanja s njima na različite izvore napajanja, ali o tome će se govoriti u nastavku članka.

Vidi također: Kako spojiti LED traku na napajanje

Boris Aladyskin