Despre utilizarea LED-urilor, dispozitivului LED, cum să aprindeți un LED

Toată lumea este familiarizată cu LED-urile acum: lumini LED, lămpi cu LED, panglici și multe altele. Datorită eforturilor dezvoltatorilor, au apărut dispozitive absolut exotice, de exemplu, o duză de pe un robinet de apă.

În exterior, este un cilindru din plastic transparent: apa rece se toarnă - în interiorul duzei se aprinde un LED albastru, a devenit mai cald - s-a făcut galben și chiar dacă apa este prea caldă, duza devine roșie. Nu se cunoaște conținutul umpluturii interne, dar faptul că LED-urile sunt utilizate ca elemente emitente este evident.

Primul LED a fost dezvoltat la Universitatea din Illinois în 1962. În 1990, s-au născut LED-uri luminoase și mai târziu superbright.

LED-ul în sine este foarte asemănător cu o diodă de redresare convențională, numai atunci când trece un curent continuu prin el, cristalul cu semiconductor începe să strălucească. Numele englezesc pentru LED-uri este dioda emisoare de lumină, sau LED, care literalmente poate fi tradus ca o diodă care emite lumină.

Pentru a obține diferite lungimi de undă ale radiației (culoare), la semiconductor se adaugă diferiți dopanți. Adăugarea de aluminiu, heliu, indiu, fosfor face ca cristalul să emită culori de la roșu la galben. Pentru a obține o strălucire de la albastru la verde, cristalele sunt dopate cu particule de azot, galiu sau indiu.

În zilele noastre, LED-urile albe sunt probabil cele mai frecvente. Practic, acestea sunt produse pentru crearea de iluminat, de la lanterne, suveniruri până la reflectoare serioase pentru instalarea pe acoperișuri și fațade ale clădirilor. Iată însă un detaliu interesant: în natură, nu există material semiconductor care să poată străluci în alb.

Cum să fii aici? Radiațiile ultraviolete au ajutat să iasă din această situație: cristalul „ultraviolet” este acoperit cu un strat de fosfor, aproximativ la fel cum a fost făcut în lămpile fluorescente, în urma cărora LED-ul strălucește alb.

Dar există și o anumită ambuscadă. La fel ca în lămpile fluorescente, fosforul își pierde proprietățile în timp, strălucirea devine slabă. Cu toate acestea, pentru ca această uzură să apară, LED-ul trebuie să strălucească continuu cel puțin un an și poate chiar mai mult. Deci, cu pornirea și oprirea periodică, durata de funcționare a acestor dispozitive este destul de mare.

Inițial, LED-urile erau destinate în principal dispozitivelor de indicare, înlocuind lămpile incandescente miniaturale. Avantajele de aici sunt incontestabile. Acesta este un consum redus de energie, o tensiune redusă de alimentare și, de asemenea, o durabilitate ridicată: o lampă incandescentă are o durată de funcționare de cel mult o mie de ore, în timp ce pentru LED-uri acest parametru se ridică la câteva zeci de mii.

Unele surse susțin că LED-ul poate funcționa continuu până la 11 ani! Dar în unele dispozitive, pentru a înlocui un bec, trebuie să recurgem la demontarea semnificativă a carcasei și a întregului panou de afișare. Aici un ciocan, o dalta și o altă mamă ajută pe deplin.

Un parametru distinctiv al LED-urilor este o varietate de culori, care elimină nevoia de filtre. Comparativ cu lămpile cu incandescență Becuri cu LED posedă o rezistență mecanică crescută, ceea ce face mai ușor să tolerezi încărcările la vibrații și la șocuri. În limite rezonabile, desigur.

Dispozitiv LED

Primele LED-uri au fost produse în carcase metalice cu o fereastră transparentă. Pe măsură ce tehnologia s-a îmbunătățit, coca a început să fie fabricată în totalitate din plastic.Culoarea plasticului, de regulă, corespunde cu culoarea strălucirii, dar și cazurile transparente sunt foarte frecvente. Ce culoare strălucește un astfel de LED, poate fi aflat abia după includerea sa.

La fel ca și dioda de redresare convenționalăLED-ul are doi anoduri și catod. Prin urmare, atunci când conectați, observați polaritatea. De obicei, ieșirea anodului este puțin mai lungă decât catodul, dar acesta este încă un nou LED. Dacă picioarele sunt deja tuns, atunci concluziile pot fi determinate de multimetrul „proverbial”: cu polaritatea corectă a conexiunii, LED-ul se aprinde puțin.

În direcția opusă, dispozitivul ar trebui să prezinte o rezistență mare, aproape deschisă, cum este cazul unei diode redresoare convenționale. Aranjamentul intern al LED-ului într-o carcasă transparentă este prezentat în figura 1.

Figura 1. Structura internă a LED-ului într-un caz transparent

Cum se aprinde un LED

Destul de des, amatorii de radio amatori pun întrebarea: „Ce tensiune este necesară pentru a aprinde un LED?”. Aici puteți vedea analogia cu lămpile incandescente. Această lampă este pentru 220V, iar aceasta este pentru 12. În cazul utilizării unui LED, nu se poate spune că acest LED este pentru 5V, iar acesta este pentru 12V. Întrebarea este: de ce așa?

Cert este că LED-ul este un dispozitiv curent: un rezistor de limitare a curentului este pornit în serie cu acesta, așa cum se arată în figura 2.

Figura 2 Schema de cablare a LED-ului printr-un rezistor de limitare a curentului

Este ușor de observat că LED-ul este conectat la o sursă de curent continuu cu polaritatea corectă: anodul este conectat la polul pozitiv al bateriei, iar catodul prin rezistența de limitare, respectiv, la negativ. Desigur, rezistența de limitare poate fi inclusă și în ruperea ieșirii anodului, deoarece circuitul este serial!

Sursa de curent continuu din figură este prezentată ca o celulă galvanică cu o tensiune de cel mult un volt și jumătate. De fapt, poate fi vorba despre o baterie de celule cu o tensiune de 12 ... 24V, și cu includerea corectă, chiar și o rețea de iluminare în curent alternativ de 220V. Principalul lucru este să limitezi curentul direct prin LED la nivelul indicat în documentația tehnică. Pentru majoritatea LED-urilor moderne, acest curent este de 20mA.

Dar aici este corect să facem o mică observație despre problema tensiunii LED. Cert este că, în prezent, în scopul miniaturizării echipamentelor electronice, a fost stabilită producerea de LED-uri cu o rezistență de limitare integrată integrată în carcasă. Această integrare ne permite să spunem că acest LED are o tensiune de lucru de 12V, iar acesta este de numai 5.

Cu acest marcaj puteți vedea etichetele de preț pe rafturile piețelor radio. Adevărat, astfel de dispozitive nu sunt comune, prin urmare, nu trebuie să uităm de rezistența de limitare.

Există, de asemenea, o categorie de LED-uri concepute pentru o tensiune de funcționare specifică. Acestea sunt așa-numitele LED-uri intermitente care conțin un generator integrat în interior, ceea ce face ca cristalul să clipească la o anumită frecvență. Încercările de a schimba frecvența intermitentă cu ajutorul condensatorilor externi și a altor trucuri sunt sortite eșecului. Deși se poate realiza o anumită modificare a frecvenței prin modificarea tensiunii de alimentare.

Deci, LED-urile intermitente sunt produse special pentru o anumită tensiune: de înaltă tensiune de 3 ... 14V și de joasă tensiune de 1,8 ... 5V. În același timp, rezistența de limitare încorporată pentru LED-uri intermitente de joasă tensiune lipsește. Aici trebuie să arătați maximă atenție. Dar înapoi la LED-uri obișnuite.

Deci, sa spus deja că curentul major al LED-urilor este de 20 de milimetri. Este posibil să faceți puțin mai puțin (doar luminozitatea va scădea, iar culoarea va fi puțin diferită decât se aștepta), dar mai mult este de nedorit. Această valoare curentă este destinată să ofere rezistența de limitare prezentată în figura 2.

Pentru a calcula valoarea rezistenței acestui rezistor, trebuie să cunoașteți doi parametri.În primul rând, aceasta este tensiunea de alimentare a circuitului (rețineți că este SCHEME, nu un singur LED) și, în al doilea rând, o cădere de tensiune directă pe LED.

Această scădere directă este prevăzută în documentația tehnică, iar pentru majoritatea tipurilor de LED-uri se situează în intervalul 1,8 ... 3,6 V (pentru fiecare tip propriu, dar cel mai adesea 2V). Aceasta va fi căderea directă a tensiunii pe LED la un curent de 20 mA. Cu astfel de date, este foarte simplu să calculăm rezistența rezistorului de limitare. Pentru a clarifica de unde provine, puteți utiliza diagrama simplă prezentată în figura 3.

Figura 3Schema de conexiune LED

Este evident că rezistența R1 și LED HL1 conectate în serie sunt un divizor de tensiune. Se știe, de asemenea, că o cădere de tensiune directă pe LED conform datelor de referință este exact 2V. Aici avem un LED atât de bun.

Apoi, cu o tensiune de alimentare de 12V, căderea de tensiune pe rezistența R1 va fi de 12V - 2V = 10V. Prin urmare, conform legii lui Ohm, este ușor să calculăm rezistența rezistenței la care curentul prin LED va fi de 20mA: R = U / I = 10V / 20mA = 0,5KΩ.

Formula pentru calculul rezistenței limitante:

Totul este clar și simplu aici. În numărător se află tensiunea de alimentare și o cădere de tensiune directă pe LED. Numitorul conține curentul necesar prin LED multiplicat cu un factor de fiabilitate de 0,75. În mecanică, aceasta se numește marjă de siguranță.

În cazul în care mai multe leduri sunt conectate în serie, căderea de tensiune pe ele se adaugă pur și simplu este înlocuită în formula prezentată mai sus. Firește, în acest caz, rezistența R în acest caz devine mai mică decât pentru un singur LED.

Desigur, o anumită putere este eliberată pe rezistor. Pentru ca rezistorul să nu se ardă imediat sau în timp, puterea sa este de obicei calculată după formulă:

Toate cantitățile au dimensiunea sistemului SI: tensiune în volți, rezistență în ohmi, putere în wați.

Destul de des este nevoie de diferite moduri de conectare a LED-urilor, conectarea acestora la diverse surse de alimentare, dar acest lucru va fi discutat în continuarea articolului.

Vezi și: Cum conectați banda LED la sursa de alimentare

Boris Aladyshkin