Johdanto LED: ään
LED tai Valoa emittoiva diodi on yksinkertainen PN-liitosdiodi , valmistettu materiaalista, jolla on suurempi energiaeste. Kun syöttö syötetään LED-risteykseen, elektronit siirtyvät valenssikaistalta johtokaistalle. Kun elektroni menettää energian ja putoaa takaisin alkuperäiseen tilaansa, fotoni säteilee. Tämä säteilevä valo on näkyvän taajuusalueen taajuusalueella.
LED
Tämä yksinkertainen diodi lähettää valoa, kun sen p-n-liitos on esijännitetty niinkin matalalla jännitteellä kuin 1 voltti. Suurin osa LEDeistä toimii 1,5 voltin ja 2 voltin välillä, mutta erittäin kirkkaat tyypit, erityisesti valkoinen, sininen ja vaaleanpunainen LED, vaativat 3 volttia maksimaalisen kirkkauden saamiseksi. LEDin kautta kulkeva virta tulisi rajoittaa 20-30 milliampeeriin, muuten laite palaa. Valkoiset ja siniset LEDit sietävät jopa 40 milliampeeria.
Valodiodi - LED
LEDillä on puolijohdesiru, joka koostuu galliumyhdisteestä, jolla on virran vaikutuksesta fotonipäästöjen ominaisuus. Siru on kytketty kahteen päätepylvääseen syöttöjännitteen tuottamiseksi. Koko kokoonpano on kapseloitu epoksikoteloon, jossa päätteet ulkonevat. LEDin pitkä johto on positiivinen, kun taas lyhyt johto on negatiivinen. Alun perin LEDissä käytetty puolijohde oli galliumarsenidifosfaatti (GaAsP), kun taas galliumalumiini-aeresnidiä (GaAlAs) käytetään nyt päivinä erittäin kirkkaissa LEDeissä. Sinivalkoisissa LEDeissä käytetään indiumgalliumnitridiä (InGaN), kun taas monivärisissä LEDeissä käytetään erilaisia materiaaliyhdistelmiä tuottamaan eri värejä. Valkoinen LED sisältää sinisen sirun, jossa on valkoista epäorgaanista fosforia. Kun sininen valo osuu fosforiin, tulee valkoista valoa.
LEDit lähettävät valoa elektroluminesenssin perusteella. LEDin puolijohdemateriaalissa on sekä P- että N-tyypin alueet. P-alue kantaa positiivisia varauksia, joita kutsutaan reikiksi, kun taas N-alue vapauttaa elektroneja. Foneja emittoiva materiaali on sijoitettu P- ja N-kerrosten väliin. Kun P- ja N-kerrosten välillä käytetään potentiaalieroa, N-kerroksen elektronit liikkuvat kohti aktiivista materiaalia ja yhdistyvät reikiin. Tämä vapauttaa energiaa valon muodossa aktiivisesta materiaalista. Aktiivisen materiaalin tyypin perusteella tuotetaan erilaisia värejä.
8 erilaista LEDiä ja niissä käytetty materiaali
1. Alumiinigalliumarsenidi - infrapuna-LED
2. Alumiinigalliumarsenidi, galliumarsenidifosfidi, galliumfosfidi - punainen LED
3. Alumiinigalliumfosfidi, galliumnitridi - vihreä LED
4. Alumiinigalliumfosfidi, galliumarsenidifosfidi, galliumfosfidi - keltainen LED
5. Alumiinigalliumindiumfosfidi - oranssi LED
6. Indiumgalliumnitridi, piikarbidi, safiiri, sinkkiselenidi - sininen LED
7. Galliumnitridipohjainen indiumgalliumnitridi - valkoinen LED
8. Indiumgalliumnitridi, alumiinigalliumnitridi - ultravioletti-LED
8 LED-parametria
1. Valovirta - Se on LEDistä tulevan energian määrä ja mitataan Lumen (lm) tai Milli Lumen (mlm)
2. Valovoima - Se on alueen valovirta, joka mitataan Candela-arvona (cd). LEDin kirkkaus riippuu valovoimasta.
3. Valotehokkuus - Se osoittaa valon suhteessa käytettyyn jännitteeseen. Sen yksikkö on luumenia wattia kohti (lm w).
4. Eteenpäin suuntautuva jännite (Vf) - se on jännitteen pudotus LEDin yli. Se vaihtelee 1,8 voltista punaisessa LEDissä 2,2 volttiin vihreissä ja keltaisissa LEDeissä. Sinisillä ja valkoisilla LEDeillä se on 3,2 volttia.
5. Eteenpäinvirta (jos) - Se on suurin LED-valon kautta sallittu virta. Se vaihtelee 10 mA: sta 20 mA: iin tavallisissa LEDeissä ja 20 mA: n - 40 mA: n valkoisissa ja sinisissä LEDeissä. Erittäin kirkkaat 1 watin LEDit vaativat 100-350 milliampeeria.
6. Katselukulma - Sitä kutsutaan myös akselin ulkopuoliseksi kulmaksi. Se on valovoiman lasku puoli-akseliarvoon. Tämä johtaa täydelliseen kirkkauteen kunnossa. Erittäin kirkkailla LED-valoilla on kapea katselukulma, joten valo kohdennetaan säteeksi.
7. Energiataso - Valotehon energiataso riippuu käytetystä jännitteestä ja puolijohteen elektronien varauksesta. Energiataso on E = qV, jossa q on elektronien varaus ja V on käytetty jännite. q on tyypillisesti -1,6 × 1019 joulea.
8. LEDin teho - se on lähtöjännite kerrottuna eteenpäin suuntautuvalla virralla. Jos ylimääräinen virta kulkee LEDin läpi, sen käyttöikä lyhenee. Joten sarjavastusta, tyypillisesti 470 ohmia - 1 K, käytetään rajoittamaan virtaa LEDin kautta.
LED-vastus voidaan valita kaavalla Vs - Vf / If. Missä Vs on tulojännite, Vf on LEDin lähtöjännite ja If on LEDin etuvirta.
Vaihtovirtalähteen tarve LED: n käyttämiseen
Pienitehoisissa sovelluksissa, kuten matkapuhelimissa, on mahdollista käyttää LED-virtalähdettä. Suurten mittasuhteiden, kuten LED-valoja käyttävien liikennevalojen, käyttämiseen DC: tä on tosiasiallisesti hankalaa. Tämä johtuu siitä, että etäisyyden kasvaessa tasavirran voimansiirto lisää menetyksiä, ja on myös melko halpaa käyttää laitteita DC-DC-muuntamiseen. Tämän seurauksena on sopivampaa käyttää vaihtovirtalähdettä huippuluokan sovelluksiin, kuten suuren määrän LEDien hehkutukseen.
Kondensaattori vaihtojännitteen rajoittajana
Kondensaattorilla on ominaisuus vastustaa käytetyn jännitteen muutosta vetämällä tai syöttämällä virtaa piiristä, kun ne latautuvat tai purkautuvat. Kondensaattorin yli kulkeva virta ilmoitetaan muodossa
I = CdV / dt
Missä C on kapasitanssi, dV / dt tarkoittaa jännitteen muutosta. I on levyjen välinen varaus aikayksikköä tai virtaa kohti.
Kondensaattorin läpi kulkeva virta on reaktio jännitteen muutosta vastaan. Siksi suurelle hetkelliselle jännitteelle virta on nolla. Toisin sanoen jännite viivästyttää virtaa 90 astetta. Tämä kondensaattorin ominaisuus tekee siitä käyttökelpoisen vaihtovirran syöttöjännitteen alentimena. Tämä riippuu kuitenkin kapasitanssiarvosta ja taajuudesta. Suurempi taajuus ja kapasitanssi, pienempi on reaktanssi.
Sovellus, johon sisältyy verkkovirran käyttäminen LEDin ohjaamiseen
LED- tai valoa emittoivia diodeja voidaan käyttää suoraan verkkovirrasta yksinkertaisesti käyttämällä kondensaattorin ja vastuksen yhdistelmää. 220 V: n vaihtovirtalähde muunnetaan pienjännitevirraksi muuntajan avulla. Kondensaattoria käytetään jännitteenrajoittimena, jossa vastuksena on virranrajoitin. Diodit, joilla on korkea PIV (1000 V), käytetään suojaamaan LED-valoja suurelta jännitteeltä.
Normaalisti jännitteen pudotus valkoisen ledin yli on noin 1,5 V. LEDit on kytketty kahteen sarja-rinnakkaiseen yhdistelmään. Jos kussakin yhdistelmässä käytetään 12 LEDiä, jännitehäviö LED-yhdistelmän yli on noin 30 V. Vastus toimii virranrajoittimena ja tuottaa noin 30 V: n jännitehäviön. Siten kondensaattorin ja vastuksen yhdistelmällä on mahdollista ajaa sarjaa LEDejä. Vastuksen arvo riippuu käytettyjen LEDien määrästä. Koska LED-nimellisarvo on 15 mA, kunkin LEDin läpi kulkeva virta on 15 mA ja kahden LED-yhdistelmän läpi kulkeva kokonaisvirta on 30 mA, aiheuttaen 30 V: n jännitehäviön 1k-vastuksen yli.
Toivon, että sinulla on käsitys verkkokäyttöisen LED: n käsitteestä, jos tarvitset lisää aiheesta tai sähkö- ja elektroniikkaprojektien käsitteestä, jätä alla oleva kommenttiosio.
