Om brug af LED'er, LED-enhed, hvordan man tænder en LED

Alle er fortrolige med LED'er nu: LED-lamper, LED-lamper, bånd og meget mere. Takket være udviklerens indsats optrådte absolut eksotiske enheder, for eksempel en dyse på en vandhaner.

Udad er det en transparent plastcylinder: koldt vand hældes - en blå LED lyser inde i dysen, den er blevet varmere - gul lyser op, og selvom vandet er for varmt, bliver dysen rød. Indholdet af den interne fyldning er ukendt, men det faktum, at lysdioder bruges som udsendende elementer, er åbenlyst.

Den første LED blev udviklet på University of Illinois allerede i 1962. I 1990 blev lyse og senere superbride LED'er født.

Selve LED'en ligner meget en konventionel ensretterdiode, kun når en jævnstrøm passerer gennem den, begynder halvlederkrystallen at gløde. Det engelske navn på lysdioderne er lysemitterende dioder eller LED, som bogstaveligt talt kan oversættes som en lysemitterende diode.

For at opnå forskellige bølgelængder af stråling (farve) sættes forskellige dopingmidler til halvlederen. Tilsætningen af ​​aluminium, helium, indium, fosfor får krystallen til at udsende farver fra rød til gul. For at få et lys fra blåt til grønt er krystallerne doteret med partikler af nitrogen, gallium eller indium.

I dag er hvide lysdioder sandsynligvis den mest almindelige. Grundlæggende er dette produkter til at skabe belysning - fra lommelygter, souvenirs til seriøse spotlights til installation på tag og facader på bygninger. Men her er en interessant detalje: i naturen er der ikke noget halvleder-materiale, der kan gløde i hvidt.

Hvordan er man her? Ultraviolet stråling hjalp med at komme ud af denne situation: den "ultraviolette" krystal er dækket med et lag fosfor, omtrent det samme som det blev gjort i lysstofrør, hvilket resulterer i, at LED lyser hvidt.

Men der er også noget baghold. Som i lysstofrør mister fosfor sine egenskaber over tid, glødet bliver svagt. For at sådan slid skal forekomme, skal LED'en dog kontinuerligt skinne i mindst et år og måske endnu mere. Så med periodisk til- og frakobling er disse enheds levetid ret stor.

Oprindeligt var lysdioderne hovedsageligt beregnet til indikatorenheder, de udskiftede glødelampe med miniatyr. Fordelene her er ubestridelige. Dette er et lavt strømforbrug, lav forsyningsspænding og også høj holdbarhed: en glødelampe har en levetid på ikke mere end tusinde timer, mens denne LED udgør for flere lysdioder for lysdioder på flere titusinder.

Nogle kilder hævder, at LED'en kan fungere kontinuerligt op til 11 år! Men i nogle enheder skal man tage til en betydelig demontering af huset og hele displaypanelet for at udskifte en pære. Her hjælper en hammer, en mejsel og en anden mor fuldt ud.

En markant parameter af LED'er er en række farver, som gør det muligt for dig at gøre uden brug af lysfiltre. Sammenlignet med glødelamper LED pærer har øget mekanisk styrke, hvilket gør det nemt at tolerere vibrationer og stødbelastninger. Inden for rimelige grænser, selvfølgelig.

LED-enhed

De første lysdioder blev produceret i metalkasser med et gennemsigtigt vindue. Efterhånden som teknologien blev bedre, begyndte skroget at være fremstillet udelukkende af plast.Plastens farve svarer som regel til glødens farve, men gennemsigtige sager er også meget almindelige. Hvilken farve en sådan LED skinner, kan man først finde ud af efter dens optagelse.

Samme som konventionel ensretterdiodeLED'en har to stifter anode og katode. Følg derfor polariteten ved tilslutning. Anodens output er som regel lidt længere end katoden, men dette er stadig en ny LED. Hvis benene allerede er trimmet, kan konklusionerne bestemmes af det "ordsprægede" multimeter: med den korrekte polaritet i forbindelsen lyser LED'en lidt.

I den modsatte retning skal anordningen udvise en stor modstand, næsten en åben, som det er tilfældet med en konventionel ensretterdiode. Det indvendige arrangement af LED i et gennemsigtigt hus er vist i figur 1.

Figur 1. LED's interne struktur i en gennemsigtig sag

Sådan tændes en LED

Ganske ofte stiller amatørradioamatører spørgsmålet: "Hvilken spænding er nødvendig for at tænde en LED?" Her kan du se analogien med glødelamper. Denne lampe er til 220V, og denne er til 12. I tilfælde af at bruge en LED, kan det ikke siges, at denne LED er til 5V, og denne er til 12V. Spørgsmålet er, hvorfor det?

Faktum er, at lysdioden er en strømanordning: en strømbegrænsende modstand tændes i serie med den, hvilket er vist i figur 2.

Figur 2 LED-ledningsdiagram gennem en strømbegrænsende modstand

Det er let at se, at LED'et er tilsluttet en jævnstrømskilde med den rigtige polaritet: anoden er forbundet til den positive pol i batteriet og katoden gennem henholdsvis den begrænsende modstand til den negative. Naturligvis kan den begrænsende modstand også indgå i brud på anodeudgangen, fordi kredsløbet er serielt!

DC-kilden i figuren er vist som en galvanisk celle med en spænding på ikke mere end halvanden volt. Faktisk kan det være et batteri af celler med en spænding på 12 ... 24V, og med passende inkludering, endda et vekselstrømbelysningsnetværk på 220V. Det vigtigste er at begrænse jævnstrømmen gennem LED'en på det niveau, der er angivet i den tekniske dokumentation. For de fleste moderne LED'er er denne strøm 20mA.

Men her er det bare rigtigt at komme med en lille bemærkning om spørgsmålet om LED-spænding. Faktum er, at for tiden med henblik på miniaturisering af elektronisk udstyr er produktionen af ​​LED'er med en integreret begrænsningsmodstand integreret i huset blevet etableret. Denne integration giver os mulighed for at sige, at denne LED har en arbejdsspænding på 12V, og denne er kun 5.

Det er med denne markering, at du kan se prismærkerne i hylderne på radiomarkederne. Det er sandt, at sådanne enheder ikke er almindelige, derfor skal man ikke glemme den begrænsende modstand.

Der er også en kategori af LED'er designet til en bestemt driftsspænding. Dette er de såkaldte blinkende LED'er, der indeholder en integreret generator inde, hvilket får krystallen til at blinke ved en given frekvens. Forsøg på at ændre den blinkende frekvens ved hjælp af eksterne kondensatorer og andre tricks er dømt til at mislykkes. Selvom en vis ændring i frekvens kan opnås ved at variere forsyningsspændingen.

Så produceres blinkende LED'er til en bestemt spænding: højspænding 3 ... 14V og lavspænding 1,8 ... 5V. På samme tid er den indbyggede begrænsningsmodstand for lavspændende blinkende LED'er fraværende. Her skal du vise maksimal opmærksomhed. Men tilbage til almindelige LED'er.

Så det er allerede sagt, at jævnstrømmen for de fleste LED'er er 20 milliampere. Det er muligt at gøre lidt mindre (bare lysstyrken vil falde, og farven vil være lidt anderledes end forventet), men mere er meget uønsket. Det er denne aktuelle værdi, der er beregnet til at tilvejebringe den begrænsningsmodstand, der er vist i figur 2.

For at beregne modstandsværdien af ​​denne modstand skal du kende to parametre.For det første er det forsyningsspændingen for kredsløbet (vær opmærksom, det er SCHEMER, ikke en enkelt LED) og for det andet et direkte spændingsfald på lysdioden.

Dette direkte fald er specificeret i den tekniske dokumentation, og for de fleste typer lysdioder er det i området 1,8 ... 3,6 V (for hver type sin egen, men oftest 2V). Dette vil være det direkte spændingsfald på LED ved en strøm på 20 mA. Med sådanne data er det meget simpelt at beregne modstanden for den begrænsende modstand. For at gøre det klart, hvor det kommer fra, kan du bruge det enkle diagram, der er vist i figur 3.

Figur 3LED-tilslutningsdiagram

Det er indlysende, at den seriekoblede modstand R1 og LED HL1 er en spændingsdeler. Det er også kendt, at et direkte spændingsfald på lysdioden i henhold til referencedataene er nøjagtigt 2V. Her har vi en så god LED.

Derefter, med en forsyningsspænding på 12V, vil spændingsfaldet over modstanden R1 være 12V - 2V = 10V. I henhold til Ohms lov er det derfor let at beregne modstanden for modstanden, hvor strømmen gennem LED'en er 20mA: R = U / I = 10V / 20mA = 0.5KΩ.

Formel til beregning af den begrænsende modstand:

Alt er klart og enkelt her. I tælleren er forsyningsspændingen og et direkte spændingsfald på lysdioden. Nævneren indeholder den krævede strøm gennem LED ganget med en pålidelighedsfaktor på 0,75. I mekanik kaldes dette sikkerhedsmargen.

I tilfælde, hvor flere lysdioder er forbundet i serie, tilføjes spændingsfaldet på dem ganske enkelt og erstattes med formlen vist ovenfor. Naturligvis i dette tilfælde bliver modstanden R i dette tilfælde mindre end for en enkelt LED.

Naturligvis frigives en vis kraft på modstanden. Så at modstanden ikke brænder ud med det samme eller over tid, beregnes dens kraft normalt med formlen:

Alle mængder har SI-systemdimension: spænding i volt, modstand i ohm, effekt i watt.

Der er ofte et behov for forskellige måder at forbinde LED'er, forbinde dem til forskellige strømkilder, men dette vil blive drøftet i fortsættelsen af ​​artiklen.

Se også: Sådan forbindes LED-strimlen til strømforsyningen

Boris Aladyshkin