Uvod v LED
LED oz Svetleča dioda je preprosta PN-spojna dioda , iz materiala z večjo energijsko pregrado. Ko se napaja LED-spoj, se elektroni premikajo iz valentnega pasu v prevodni pas. Ko elektron izgubi energijo in se vrne v prvotno stanje, se sprosti foton. Ta oddajena svetloba je v frekvenčnem pasu vidnega frekvenčnega območja svetlobe.
LED
Ta preprosta dioda oddaja svetlobo, ko je njen p-n spoj prednapeten z napetostjo do 1 volta. Večina LED deluje med 1,5 in 2 volti, vendar za visoko svetle, zlasti bele, modre in roza LED, potrebujete 3 volte, da dosežejo največjo svetlost. Tok skozi LED mora biti omejen na 20 -30 mili amperov, sicer bo naprava zgorela. Bele in modre LED lahko prenašajo do 40 amperov toka.
Svetleča dioda - LED
LED ima polprevodniški čip, sestavljen iz galijeve spojine, ki ima lastnost oddajanja fotona pod vplivom toka. Čip je povezan z dvema sponkama za zagotavljanje napajalne napetosti. Celoten sklop je zaprt v epoksi ohišju s štrlečimi terminali. Dolga vodnica LED je pozitivna, kratka pa negativna. Prvotno je bil polprevodnik, ki se je uporabljal v LED, galijev arzenid fosfat (GaAsP), medtem ko se galijev aluminijev aeresnid (GaAlAs) danes uporablja že dneve v visoko svetlečih LED. Modre in bele LED uporabljajo indijski galijev nitrid (InGaN), medtem ko večbarvne LED uporabljajo različne kombinacije materialov za izdelavo različnih barv. Bela LED vsebuje modri čip z belim anorganskim fosforjem. Ko modra svetloba udari v fosfor, se bo oddajala bela svetloba.
LED diode oddajajo svetlobo na osnovi elektroluminiscence. Polprevodniški material v LED ima območja tipa P in N. Regija p nosi pozitivne naboje, ki se imenujejo luknje, medtem ko regija N sprošča elektrone. Material, ki oddaja fotone, je stisnjen med plastoma P in N. Ko pride do potencialne razlike med plastoma P in N, se elektroni iz plasti N premaknejo proti aktivnemu materialu in se združijo z luknjami. To sprošča energijo v obliki svetlobe iz aktivnega materiala. Glede na vrsto aktivnega materiala bodo izdelane različne barve.
8 vrst LED in material, uporabljen v njih
1. Aluminijev galijev arzenid - Infrardeča LED
2. Aluminijev galijev arzenid, galijev arzenid fosfid, galijev fosfid - rdeča LED
3. Aluminijev galijev fosfid, galijev nitrid - zelena LED
4. Aluminijev galijev fosfid, galijev arzenid fosfid, galijev fosfid - rumena LED
5. Aluminijev galijev indij fosfid - oranžna LED
6. Indij-galijev nitrid, silicijev karbid, safir, cinkov selenid - modra LED
7. Indij-galijev nitrid na osnovi galijevega nitrida - bela LED
8. Indij-galijev nitrid, aluminijev galijev nitrid - ultravijolična LED
8 LED parametrov
1. Svetlobni tok - To je količina energije iz LED in se meri v lumnih (lm) ali mili lumnih (mlm)
2. Intenzivnost svetlobe - To je svetlobni tok, ki pokriva območje in se meri v vrednosti Candela (cd). Svetlost LED je odvisna od jakosti svetlobe.
3. Svetlobna učinkovitost - Označuje svetlobo glede na uporabljeno napetost. Njegova enota je lumen na vat (lm w).
4. Napetost naprej (Vf) - gre za padec napetosti na LED. V razponu je od 1,8 volta v rdeči LED do 2,2 volta pri zeleni in rumeni LED. V modrih in belih LED diodah znaša 3,2 volta.
5. Prednji tok (če) - to je največji dovoljeni tok skozi LED. V običajnih LED se giblje med 10 mA in 20 mA, medtem ko v beli in modri LED od 20 mA do 40 mA. Visoko svetle 1-vatne LED-diode zahtevajo tok od 100 do 350 milliperov.
6. Vidni kot - Imenuje se tudi kot zunaj osi. To je padec svetlobne jakosti na polovično os. Rezultat je polna svetlost v polnem stanju. Visoko svetleče LED-diode imajo ozek kot gledanja, tako da bo svetloba usmerjena v žarek.
7. Raven energije - Raven energije v izhodni svetlobi je odvisna od napetosti in naboja v elektronih polprevodnika. Raven energije je E = qV, kjer je q naboj v elektronih, V pa uporabljena napetost. q je običajno -1,6 × 1019 Joule.
8. Moč LED - To je naprej napetost, pomnožena s naprej tok. Če skozi LED teče odvečni tok, se njegova življenjska doba zmanjša. Torej se za omejevanje toka skozi LED uporablja serijski upor, običajno 470 ohmov do 1K.
LED upor lahko izberemo s formulo Vs - Vf / If. Kjer je Vs vhodna napetost, je Vf prednja napetost LED in If prednji tok LED.
Potreba po napajalniku za pogon LED
Za aplikacije z nizko porabo energije, na primer pri mobilnih telefonih, je mogoče uporabiti enosmerni tok za LED. Vendar pa je za obsežne aplikacije, kot so semaforji, ki uporabljajo LED, dejansko neprijetno uporabljati enosmerni tok. To je zato, ker z večanjem razdalje prenos moči enosmernega toka prispeva k večjim izgubam, poleg tega pa je zelo poceni uporaba naprav za pretvorbo enosmernega v enosmerni tok. Kot rezultat je primerneje, da uporabljate napajalnik za visokokakovostne aplikacije, kot je žarenje velikega števila LED.
Kondenzator kot omejevalnik izmenične napetosti
Kondenzator ima lastnost, da nasprotuje spremembi uporabljene napetosti z vlečenjem ali dovajanjem toka iz vezja, ko se polnijo ali praznijo. Tok čez kondenzator je podan kot
I = CdV / dt
Kjer je C kapacitivnost, dV / dt pomeni spremembo napetosti. I je naboj med ploščami na enoto časa ali tok.
Tok skozi kondenzator je reakcija proti spremembi napetosti. Zato je pri visoki trenutni napetosti tok enak nič. Z drugimi besedami, napetost zaostaja za 90 stopinj. Zaradi te lastnosti kondenzatorja je uporaben kot reduktor napetosti za napajanje z izmeničnim tokom. Vendar je to odvisno od kapacitivne vrednosti in frekvence. Višja kot sta frekvenca in kapacitivnost, manjša je reaktanca.
Aplikacija, ki vključuje uporabo omrežja AC za pogon LED
LED ali svetleče diode je mogoče neposredno upravljati prek omrežja z izmeničnim tokom, preprosto s kombinacijo kondenzatorja in upora. Glavni napajalnik AC 220V se s transformatorjem pretvori v nizkonapetostni AC. Kondenzator se uporablja kot omejevalnik napetosti, kjer je kot upor omejevalnik toka. Diode z visokim PIV (1000V) se uporabljajo za zaščito LED pred visoko napetostjo.
Običajno padec napetosti na belem vodilu znaša približno 1,5 V. LED diode so povezane v dveh zaporedno vzporednih kombinacijah. Če je v vsaki kombinaciji uporabljenih 12 LED, je padec napetosti na kombinaciji LED približno 30V. Upor deluje kot omejevalnik toka in zagotavlja padec napetosti približno 30V. Tako je s kombinacijo kondenzatorja in upora mogoče poganjati vrsto LED. Vrednost upora je odvisna od števila uporabljenih LED. Ker je vrednost LED pri 15 mA, bo tok skozi vsako LED 15 mA, skupni tok dveh kombinacij LED pa bo 30 mA, kar bo povzročilo padec napetosti za 30 V na 1 k uporu.
Upam, da imate idejo o konceptu vodilne LED diode, če vas še kaj zanima na to temo ali na koncept električnih in elektronskih projektov, pustite spodnji odsek za komentarje.
