Ievads LED
LED vai Gaismas diode ir vienkārša PN savienojuma diode , izgatavots no materiāla ar lielāku enerģijas barjeru. Tā kā barošana tiek dota LED krustojumam, elektroni pāriet no valences joslas uz vadīšanas joslu. Kad elektrons zaudē enerģiju un atgriežas sākotnējā stāvoklī, tiek izstarots fotons. Šī izstarotā gaisma atrodas redzamās gaismas frekvences diapazona frekvenču joslā.
LED
Šis vienkāršais diode izstaro gaismu, ja tā p-n savienojumu izspiež spriegums, kas ir tik zems kā 1 volts. Lielākā daļa gaismas diodes darbojas no 1,5 voltiem līdz 2 voltiem, bet īpaši spilgtiem tipiem, it īpaši baltajām, zilajām un rozā gaismas diodēm, ir nepieciešami 3 volti, lai nodrošinātu maksimālu spilgtumu. Gaismas diodes strāvai jābūt ierobežotai līdz 20 -30 mili ampēriem, pretējā gadījumā ierīce tiks sadedzināta. Baltas un zilas gaismas diodes var izturēt līdz pat 40 mili ampēru strāvu.
Gaismas diode - LED
LED ir pusvadītāju mikroshēma, kas sastāv no gallija savienojuma, kam ir fotonu emisijas īpašība strāvas ietekmē. Mikroshēma ir savienota ar diviem spaiļu stabiem, lai nodrošinātu barošanas spriegumu. Viss mezgls ir iekapsulēts epoksīda apvalkā ar spailēm, kas izvirzītas uz āru. Gaismas gaismas diode ir pozitīva, bet īsā - negatīva. Sākotnēji gaismas diodēs izmantotais pusvadītājs bija gallija arsenīda fosfāts (GaAsP), savukārt gallija alumīnija aeresnīds (GaAlAs) tagad tiek izmantots ļoti spilgtas gaismas diodēs. Zilā un baltā gaismas diodēs tiek izmantots indija gallija nitrīds (InGaN), savukārt daudzkrāsainajās gaismas diodēs tiek izmantotas dažādas materiālu kombinācijas, lai iegūtu dažādas krāsas. Baltā gaismas diode satur zilu mikroshēmu ar baltu neorganisko fosforu. Kad zilā gaisma sitīs ar fosforu, tiks izstarota balta gaisma.
Gaismas diodes izstaro gaismu, pamatojoties uz elektroluminiscenci. LED pusvadītāju materiālam ir gan P tipa, gan N tipa reģioni. P reģions nes pozitīvu lādiņu, ko sauc par caurumiem, kamēr N reģions atbrīvo elektronus. Fotonu izstarojošais materiāls ir iestiprināts starp P un N slāni. Ja starp P un N slāni tiek pielietota potenciāla starpība, elektroni no N slāņa virzās uz aktīvo materiālu un apvienojas ar caurumiem. Tas atbrīvo enerģiju gaismas formā no aktīvā materiāla. Pamatojoties uz aktīvā materiāla veidu, tiks ražotas dažādas krāsas.
8 veidu LED un tajos izmantotais materiāls
1. Alumīnija gallija arsenīds - infrasarkanais LED
2. Alumīnija gallija arsenīds, gallija arsenīda fosfīds, gallija fosfīds - sarkans LED
3. Alumīnija gallija fosfīds, gallija nitrīds - zaļa gaismas diode
4. Alumīnija gallija fosfīds, gallija arsenīda fosfīds, gallija fosfīds - dzeltena gaismas diode
5. Alumīnija gallija indija fosfīds - oranža LED
6. Indija gallija nitrīds, silīcija karbīds, safīrs, cinka selenīds - zils LED
7. Galija nitrīda bāzes indija gallija nitrīds - balta gaismas diode
8. Indija gallija nitrīds, alumīnija gallija nitrīds - ultravioletais LED
8 LED parametri
1. Gaismas plūsma - tas ir enerģijas daudzums no gaismas diodes, un to mēra lūmenā (lm) vai mili lūmenā (mlm)
2. Gaismas intensitāte - tā ir gaismas plūsma, kas aptver zonu, un to mēra pēc Candela (cd). LED spilgtums ir atkarīgs no gaismas intensitātes.
3. Gaismas efektivitāte - tas norāda gaismu attiecībā pret pielietoto spriegumu. Tās mērvienība ir lūmens uz vatu (lm w).
4. Priekšējais spriegums (Vf) - tas ir sprieguma kritums visā LED. Tas svārstās no 1,8 voltiem sarkanā gaismas diodē līdz 2,2 voltiem zaļās un dzeltenās gaismas diodēs. Zilās un baltās gaismas diodēs tas ir 3,2 volti.
5. Priekšējā strāva (ja) - tā ir maksimālā pieļaujamā strāva, izmantojot LED. Tas svārstās no 10 mA līdz 20 mA parastās LED, bet no 20 mA līdz 40 mA baltās un zilās gaismas diodēs. Augstas spilgtas 1 vata gaismas diodēm nepieciešama 100 - 350 mili ampēru strāva.
6. Skata leņķis - To sauc arī par ārpus ass leņķi. Tas ir gaismas intensitātes kritums līdz pusei ass. Tas nodrošina pilnīgu spilgtumu pilnā apmērā ar nosacījumu. Augstas spilgtas gaismas diodēm ir šaurs skata leņķis, lai gaisma tiktu fokusēta uz staru kūli.
7. Enerģijas līmenis - enerģijas līmenis gaismas izvadē ir atkarīgs no pielietotā sprieguma un lādiņa pusvadītāja elektronos. Enerģijas līmenis ir E = qV, kur q ir lādiņš elektronos, un V ir pielietotais spriegums. q parasti ir -1,6 × 1019 džouli.
8. LED jauda - tas ir priekšējais spriegums, kas reizināts ar priekšu. Ja liekā strāva plūst caur LED, tā kalpošanas laiks tiks samazināts. Tātad, lai ierobežotu strāvu caur LED, tiek izmantots sērijas rezistors, parasti no 470 omiem līdz 1K.
LED rezistoru var izvēlēties, izmantojot formulu Vs - Vf / If. Kur Vs ir ieejas spriegums, Vf ir gaismas diodes priekšējais spriegums un If ir gaismas diodes priekšējā strāva.
Nepieciešamība pēc maiņstrāvas padeves LED vadīšanai
Lietojumprogrammām, kas saistītas ar mazu jaudu, piemēram, mobilajos tālruņos, LED var izmantot līdzstrāvas padevi. Tomēr liela mēroga lietojumprogrammām, piemēram, luksoforiem, izmantojot gaismas diodes, faktiski ir neērti izmantot līdzstrāvu. Tas ir tāpēc, ka, palielinoties attālumam, līdzstrāvas pārvade rada vairāk zaudējumu, kā arī ir diezgan lēti izmantot ierīces līdzstrāvas-līdzstrāvas pārveidošanai. Tā rezultātā ir piemērotāk izmantot maiņstrāvas padevi augstākās klases lietošanai, piemēram, kvēlojošam lielam skaitam LED.
Kondensators kā maiņstrāvas sprieguma ierobežotājs
Kondensatoram ir īpašība pretoties pielietotā sprieguma izmaiņām, velkot vai piegādājot strāvu no ķēdes, kad tie uzlādējas vai izlādējas. Strāvu pāri kondensatoram norāda kā
I = CdV / dt
Kur C ir kapacitāte, dV / dt apzīmē sprieguma izmaiņas. I ir maksa starp plāksnēm laika vienībā vai strāva.
Strāva caur kondensatoru ir reakcija pret sprieguma izmaiņām. Tāpēc lielam momentānam spriegumam strāva ir nulle. Citiem vārdiem sakot, spriegums atpaliek no strāvas par 90 grādiem. Šī kondensatora īpašība padara to izmantojamu kā sprieguma reduktoru maiņstrāvas barošanai. Tomēr tas ir atkarīgs no kapacitātes vērtības un frekvences. Augstāka frekvence un kapacitāte, mazāka ir reaktivitāte.
Lietojumprogramma, kas ietver maiņstrāvas tīkla izmantošanu LED darbināšanai
Gaismas diodes vai gaismas diodes var tieši vadīt, izmantojot maiņstrāvas padevi, vienkārši izmantojot kondensatora un rezistora kombināciju. Maiņstrāvas barošana 220 V tiek pārveidota par zemsprieguma maiņstrāvu, izmantojot transformatoru. Kondensatoru izmanto kā sprieguma ierobežotāju, kur kā rezistors ir strāvas ierobežotājs. Diodes ar augstu PIV (1000 V) tiek izmantotas, lai pasargātu gaismas diodes no augsta sprieguma.
Parasti sprieguma kritums baltā ledā ir aptuveni 1,5 V. Gaismas diodes ir savienotas divās sērijveida paralēlās kombinācijās. Ja katrā kombinācijā tiek izmantoti 12 gaismas diodes, sprieguma kritums visā LED kombinācijā ir aptuveni 30 V. Rezistors darbojas kā strāvas ierobežotājs un nodrošina sprieguma kritumu aptuveni 30 V. Tādējādi ar kondensatora un rezistora kombināciju ir iespējams vadīt virkni gaismas diodes. Rezistora vērtība ir atkarīga no izmantoto LED skaita. Tā kā LED vērtējums ir 15mA, strāva caur katru LED būs 15mA, un kopējā strāva caur abiem LED kombināciju komplektiem būs 30mA, izraisot sprieguma kritumu 30V visā 1k rezistorā.
Es ceru, ka jums ir ideja par elektrotīkla darbināmu LED koncepciju, ja par šo tēmu vai elektrisko un elektronisko projektu koncepciju ir vēl kādi jautājumi, atstājiet zemāk komentāru sadaļu.
