kategorier: Udvalgte artikler » Begynderelektrikere
Antal visninger: 205275
Kommentarer til artiklen: 9
Om LED'er til Dummies
Jeg kan ikke lide formler. Som enhver normal person :) De får mig til hovedpine og et ønske om at kaste noget ind i væggen. Hele mit liv prøvede jeg at holde mig væk fra dem. Og det viste sig. Men nu blev jeg interesseret i lysdioder og blev klar over - der kommer ingen steder. For at få det ønskede resultat skal du forstå, hvordan det fungerer. Langsomt, langs trinene, begyndte jeg at vade gennem junglen af lumen, candela og steradian. Efterhånden begyndte der at dannes et billede i mit hoved. Og på samme tid beklagelse - ja, hvorfor var der ingen til at forklare det på et let tilgængeligt sprog? Så meget spildt tid ... Jeg vil prøve at redde dig fra hovedpine og forklare den så tilgængelig som muligt - hvad er en LED, og hvordan fungerer det. Nå, på samme tid vil jeg forklare et par love om optik :)
Artiklen er dedikeret til dem, der bliver forvirrede i watt-candela-lumen-suiter. Og faktisk i LED'er. Skrevet af en avanceret tekande for begyndere :)
Normal LED
Uanset hvordan du roterer, bliver du først nødt til at røre ved lovene om almindelig elektricitet. I illustrative eksempler, selvfølgelig :) Vi ved alle - hvad er 220 volt - det er dette, der kan ramme ordentligt, hvis du ikke overholder sikkerhedsforholdsregler. Når du køber et elektrisk apparat, for eksempel et strygejern, siger passet, hvilken spænding det er designet til. Normalt er dette 220 volt. Men i det samme pas er disse parametre også indikeret - en vekslende spænding med en frekvens på 50 hertz. Hvorfor angiver fabrikanter stædigt disse parametre for dig?
Hent ethvert teknisk pas til et elektrisk apparat og se - det siger, at forsyningsspændingen skal være ~ 220 volt, 50 Hz. Lad os se, hvad det er. En “~” angiver, at spændingen skal være variabel. For eksempel i et elektrisk automobilsystem er spændingen konstant. Og med et batteri af fingertypen er det permanent. Forskellen er enkel - en konstant spænding har et plus og et minus - en variabel gør det ikke. Hvorfor ikke? Alt er meget enkelt. I AC-netværk skifter plus og minus konstant pladser. Den samme kontakt er enten et plus eller et minus. Hvor ofte? Men for dette er der en anden værdi - 50 Hz.
Hvad er Hz? Dette er en slingring pr. Sekund. Det vil sige i vores hjemmenetværk plus ændringer minus 50 gange i sekundet. Og nu - hvad er den praktiske anvendelse af denne viden, hvilken slags pejling har den på lysdioden?
Lad os få det rigtigt. Antag, at du har en 220 volt 100 watt pære i dine hænder. Hvis du tilslutter det til et elektrisk netværk - lyser det for alle dets hundrede watt. Og hvis vi ikke har brug for disse 100 watt? Har du brug for, siger 50? Dette vil hjælpe os DIODE.
Hvis vi bryder ordet "LED" i dets komponenter, får vi "lys" og "diode". Det vil sige, dette er en regelmæssig diode, der også lyser.
En diode er en enhed, der bedst sammenlignes med for eksempel en ventil eller nippel i et bilhjul. Der kan du pumpe luft og tilbage - brystvorten lader ikke. En almindelig diode ligner en sort tønde med to stifter - plus og minus. Her kan vi bruge det til praktiske eksperimenter, der hjælper mange til at fikse materialet. Selvfølgelig er det farligt at starte eksperimenter straks med 220 volt, men med ordentlig pleje vil der ikke ske noget dårligt. Ikke desto mindre er alle de eksperimenter, du udfører på din egen risiko og risiko :)
Se på emnet: Enheden og princippet for driften af en halvlederdiode
Vi har brug for en pære fra køleskabet til 220v, 15 watt. For hende skal du finde en passende patron og fjerne to ledninger fra den. Derefter har vi brug for enhver diode, der f.eks. Kan fås fra enhver defekt tv- eller båndoptager. Jo større den er, jo bedre. Du behøver ikke tage meget små - alligevel 220 volt. I nærheden af det er der normalt en betegnelse i form af en trekant.
Så har vi brug for en netledning med et stik, nogle ledninger og loddejern. For at komme i gang skal du bare slutte pæren til netværket og huske, hvordan den lyser. Frakobl derefter og saml kredsløbet, som vist til venstre.
Glem ikke at isolere alle samlinger omhyggeligt med elektrisk bånd. Tilslut. Som du kan se, lyser pæren meget værre. Dette er ikke overraskende - hun modtager nu kun halvdelen af den spænding, hun har brug for - den anden diode starter ikke. Hvis din oplevelse var en succes, og dioden er stor nok - kan du nu gøre enhver af dine pærer praktisk talt evig.
For eksempel lyser en 50-watts lampe i gangen og brænder konstant ud. Tag 100 watt, tænd den gennem dioden - den vil skinne som 50 watt, men den brænder ikke ud. Der er dog et advarsel - dioden skal bedømmes til 220V, og strømmen er mindst amper. Det er bedst at købe en i en radiodelsbutik.
Nå, da vi regnede ud hvad en diode er, er det fornuftigt at gå til det emne, der interesserer os - LED. Som den nu er klar har LED'en også et plus og et minus. Det vil sige, at det er nødvendigt med en konstant spændingskilde - et batteri, et batteri, en strømforsyning. Strømforsyningen skal indikere, at den leverer konstant spænding (DC). Normalt på dækslet af blokken er der et klistermærke af dette indhold.
Input - ~ 220V 50 HZ,
output - 12v, 0,5 A DC
Dette betyder, at en sådan enhed kan producere en konstant spænding på 12 volt og en strøm på 0,5 ampere.
Bemærk, at opladeren til mobiltelefoner også er strømforsyning. Det har normalt parametre på 5-6 volt, 0,2-0,5 A. Det er ofte meget praktisk at bruge det til at tænde lysdioderne, fordi oplader stabiliserer strømmen. Men mere om dette senere i de følgende artikler.
To parametre er vigtige for os - LED's driftsspænding og strømmen. LED's driftsspænding kaldes også "spændingsfald". I det væsentlige betyder dette udtryk, at efter lysdioden, vil spændingen i kredsløbet være mindre efter størrelsen på dette samme fald. Det vil sige, hvis vi leverer strøm til LED, der har et spændingsfald på 3 volt, vil den spise disse tre volt, og enheden, der er tilsluttet den efter dette, får 3 volt mindre. Men den vigtigste ting at lære er, at strømmen er vigtig for lysdioden, ikke spændingen. Han tager spændingen så meget, som han har brug for, men strømmen - hvor meget du giver. Det vil sige, hvis din strømkilde kan give 10 ampere, tager LED'en strøm, indtil den brænder ud. Logikken her er enkel - den tilsluttede LED forbruger strøm og begynder at varme op. Jo stærkere det opvarmes - jo mere strøm kan passere gennem det - det ekspanderer fra opvarmning. Sammen med strømmen øges spændingsfaldet over dioden. Og indtil det brænder helt ud - har ingen begrænset strømmen. Men dette skal gøres ved hjælp af det begrænsende element.
Bemærk, at hvis strømkilden har en udgangsspænding, der er lig med LED's driftsspænding, er det ikke nødvendigt at begrænse strømmen. Det vil sige, hvis du for eksempel har en hvid LED og et 3,6 volt batteri fra en mobiltelefon - du kan tilslutte det direkte til dette batteri - der vil ikke være noget LED. Han ville være glad for at få fat i mere strøm - men der er ikke nok spænding. Så 3,6 V-batteriet er en ideel strømkilde til at eksperimentere med hvide og blå LED'er. Hvorfor kun med dem - om dette i andre artikler.
Generelt er vi i serie med LED nødt til at sætte en slags tryk og skrue den til den værdi, vi har brug for. I rollen som en sådan kran kan der være forskellige enheder. Den enkleste af dem er en modstand.
Optiske aspekter ved brug af LED'er
Antag, at vi lærte, hvordan man tilslutter en LED og begrænser dens strøm. Spørgsmålet opstår - hvor meget skinner det? Her skal vi kaste lidt ned i optik.
Blandt LED'ernes egenskaber, især kraftfulde, er typen lysfordeling ofte angivet. Normalt er dette den såkaldte Lambert LED. Yderligere vil vi betragte det som det mest udbredte. Hvad betyder dette udtryk? LED "Lambert" lyser i alle retninger ens, uanset retning.Hvis LED var en kugle, ville den skinne lige i alle retninger - dette er essensen af Lambert-diagrammet. For at gøre det klart er solen en lambertsk kilde.
Standard LED-design er en krystal, en tynd plade, der lyser. Se gennem det transparente vindue på LED - og du vil se denne krystal. Tynde ledninger med kontakter kommer til ham. Hvis du forbinder din fantasi, kan du forestille dig lyset fra LED'en som en kugleformet sky, der hænger over den. Lys - dette er små partikler kaldet fotoner. Så en kugle fyldt med fotoner hænger over LED'en. Og jo mere lys LED udsender, jo større er kuglen, jo længere flyver foton-donuts, skubber og presser hinanden ud. De fleste af dem flyver opad vinkelret på krystalplanet, så den maksimale lysintensitet på LED'er er 90 grader i forhold til krystalplanet. Jeg håber, at diagrammerne, der er givet af LED-producenterne, nu er blevet klarere for dig :) For at blive helt forståelige, lad os se på et eksempel.
Lad os antage, at der er en LED, på hvilken toppen hænger en lys sfære med en diameter på 1 meter (god LED! :)).
Den nederste skala er antallet af procent af denne måler, den øverste er graden af stråling. I overensstemmelse med dette diagram er det største antal fotoner på det højeste punkt med en grad på 0 og et område på 1 meter. Det ser underligt ud, men det er det. Mindre underligt begynder det at se ud, hvis du husker, at lys er en bølge, er det ikke for intet, at de angiver bølgelængden for egenskaberne. Følgelig kan vores lys sfære repræsenteres som et elektromagnetisk felt med en bestemt tæthed. Men dette er allerede en jungle - lad os gå videre :)
Halv lysstyrke
Producenten angiver normalt en parameter, såsom en dobbelt vinkel på halv lysstyrke. Hvad betyder dette udtryk? Som vi fandt ud af, giver LED maksimal lys i midten og øverst, dvs. vinklen er nul. Følgelig, jo længere fra centrum, jo mindre lys. Den halve lysstyrkevinkel er, når LED giver 100 konventionelle lysenheder ved “0” grader, og for eksempel ved 30 grader (i forhold til “0” aksen) - 50. Halv lysstyrkevinkel I figur I er lysintensiteten, Imax er den maksimale lysintensitet. ImaxCos - halvdelen af lysets styrke. Hvorfor "dobbelt" - vi multiplicerer grader med to, LED lyser også symmetrisk. Som et resultat får vi en dejlig ensartet lystrekant. Der er også lys uden for denne trekant, vi har en lyskugle, men referencepunktet for LED-karakteristika er halve vinklen.
Candela
Nu kan vi overveje, hvad Candela er. Candela er på den gamle måde et "lys." Kan du huske, de plejede at sige - en lysekrone eller en lampe med hundrede lys? I gamle dage var der brug for et slags referencepunkt. Vi blev enige om at tage et stearinlys med den krævede tykkelse, tænde det og betragte det som en standard, netop denne candela. I dag tænker de selvfølgelig anderledes. Jeg vil ikke forklare detaljeret, hvordan dette er uden for artiklen. Det er kun en måleenhed for lysintensitet, og det kaldes Candela. Dets vigtigste træk er brugen af retningsbestemte kilder til måling af lysintensitet. Derfor er værdierne for 5 mm lysdioder angivet i lys, mere præcist, millicandels (1 cd = 1000 mcd).
Det er tid til at finde ud af, hvordan 5 mm LED'er eller andre i en plastkasse adskiller sig fra magtfulde.
Designfunktioner for indikator 5 mm LED'er
Som nævnt ovenfor er en LED en lysemitterende krystal. Overvej design af LED i en 5 mm plastkasse. En tæt undersøgelse afslører to vigtige ting - linsen og reflektoren. LED-krystallen placeres i reflektorenheden på LED'en. Denne reflektor indstiller den indledende spredningsvinkel. Derefter passerer lys gennem et epoxyhus. Det kommer til linsen - og begynder derefter at sprede sig på siderne i en vinkel afhængigt af linsens design. I praksis - fra 5 til LED-diagrammet 160 grader.
For at indikere lysintensiteten af sådanne LED'er bruges bare candela.Lysdioder med retningsemission udsender lys i en solid vinkel. For at forstå, hvad en solid vinkel er, er det nok at forestille sig følgende billede. Du tager en lommelygte, tænder den og sætter den i ildspanden helt til bunden, og luk den derefter med et låg. Lyset indeni har følgelig form af en kegle i form af vores spand. Denne kegle afgrænset af et låg er en solid vinkel.
Jeg vil forsøge at forklare betydningen af lysfordeling lettere. Lad os sige, at den lyseintensitet af vores lykt er 1 candela, det vil sige 1000 mikrochandler (for at være mere figurativ, kan mikrokæder betragtes som fotoner :)) Hvis vi går videre analogisk, har vi en fuld spand mikrochandler. Hvis du ønsker det, kan du beregne spandens volumen - velkommen til geometrien :) Hvis vi tager spanden dobbelt så meget - er mikrochandlerne jævnt fordelt på det, det vil sige, der vil ikke være mere :) I alle disse forklaringer kan du finde svaret på det hellige spørgsmål - hvor mange LED'er er nødvendige for at udskifte en 100-watts pære. Om det - videre.
Designfunktioner af højeffekt-LED'er
I modsætning til indikator-LED'er er kraftfulde ikke kun en enhed, men også et marketingprodukt. I dag er der mellem store producenter et rigtigt løb for lumen - hvem er mere? Og ingen er interesseret i, at disse lumen stadig skal bruges. Lad os gå i orden.
Den største forskel mellem en kraftig LED og en indikator-LED i sin rene form er at minimere eventuelle hindringer for lysets udgang fra LED-huset. Derfor har kraftige LED'er et Lambert-diagram. Hvad fører dette til i praksis? Du tænder for LED'en og får en pæn pære over den. Og hvad skal jeg gøre næste gang? Hvordan kan de belyse den overflade, du har brug for? Du skal bruge forskellige optik eller reflektorer, hvilket uundgåeligt fører til tab, og derfor et fald i lysstrøm. Derfor, hvis du ikke har købt en kraftig LED, har du ikke fået god optik og designet specielt til dens design - glæder du dig tidligt - er hovedpinen stadig at komme.
Det er ikke en nem opgave at levere de lumen, du har brug for, til den overflade, du vil tænde.
lumen
Som du allerede har forstået, er lysekroner til vurdering af lysstyrken på lysdioder med høj effekt ikke egnede. For at gøre dette er der lumen - dette er den samlede lysmængde, som LED'en kan give, når den er tilsluttet de specificerede strøm- og spændingsværdier. Kan du huske ildspandens analogi? Her passer hun også. Vi antager, at hvis LED har en lysintensitet på 100 lumen, så vil der i vores spand være 100 lumen.
En almindelig 100 W lyspære er også en Lambert kilde. Den gennemsnitlige lyseffekt af denne pære er 10-15 lumen pr. Watt. Det vil sige, 100 watt glødende lys giver os, siger, 1000 lumen. Så for at udskifte en 100-watts lampe med LED'er, har du brug for 10 stykker af 100 lumen hver. Er det så enkelt? Nej, desværre. Vi kommer til et udtryk som LUX.
luksus
Luksus er forholdet mellem antallet af lumen og det oplyste område. 1 lux er 1 lumen pr. Kvadratmeter. Lad os sige, at vi har en firkantet overflade med et areal på en meter. Det hele er jævnt oplyst af en pære placeret i en bestemt afstand fra oven. For denne pære erklærede producenten en belysning på 100 lux. Vi tager en enhed, der måler lysstyrken og måler den hvor som helst på vores plads, vi skal få 100 lumen. I så fald bedrager producenten os ikke.
Læs også om dette emne:Eksempler på LED-brug
Se også på elektrohomepro.com
: