Įvadas į LED
Šviesos diodas arba Šviesos diodas yra paprastas PN jungties diodas , pagamintas iš medžiagos, turinčios didesnį energijos barjerą. Kai tiekiama LED jungtis, elektronai juda iš valentinės juostos į laidumo juostą. Kai elektronas praranda energiją ir grįžta į pradinę būseną, išsiskiria fotonas. Ši skleidžiama šviesa yra matomo šviesos dažnio diapazono dažnių juostoje.
LED
Šis paprastas diodas skleidžia šviesą, kai jo p-n sankryžą įtempia vos 1 volto įtampa. Dauguma šviesos diodų veikia nuo 1,5 voltų iki 2 voltų, tačiau ypač ryškiems baltos, mėlynos ir rausvos spalvos šviesos diodams reikia 3 voltų, kad būtų užtikrintas maksimalus ryškumas. Šviesos diodo srovė turėtų būti ribojama iki 20–30 milijonų amperų, kitaip prietaisas bus sudegintas. Baltos ir mėlynos spalvos šviesos diodai gali toleruoti iki 40 mln.
Šviesos diodas - LED
Šviesos diodas turi puslaidininkinį lustą, sudarytą iš Gallium junginio, kuris turi fotonų emisijos savybę dėl srovės įtakos. Mikroschema yra prijungta prie dviejų gnybtų stulpų, kad būtų užtikrinta maitinimo įtampa. Visas mazgas yra supakuotas epoksidinėje dėžutėje, kai terminalai išsikiša. Ilgas šviesos diodo laidas yra teigiamas, o trumpasis - neigiamas. Iš pradžių šviesos dioduose naudojamas puslaidininkis buvo galio arsenido fosfatas (GaAsP), o galio aliuminio aeresnidas (GaAlAs) dabar naudojamas labai ryškiuose šviesos dioduose. Mėlynai ir baltai šviesos diodams naudojamas indžio galio nitridas (InGaN), o daugiaspalviams šviesos diodams naudojamos skirtingos medžiagų kombinacijos, kad būtų sukurtos skirtingos spalvos. Baltame šviesos diode yra mėlyna mikroschema su baltu neorganiniu fosforu. Kai mėlyna šviesa pateks į fosforą, bus skleidžiama balta šviesa.
Šviesos diodai skleidžia šviesą, pagrįstą elektroliuminescencija. Šviesos diodo puslaidininkinėje medžiagoje yra P ir N tipo regionai. P sritis turi teigiamą krūvį, vadinamą skylėmis, o N sritis išskiria elektronus. Fotonus skleidžianti medžiaga yra tarp P ir N sluoksnių. Taikant potencialų skirtumą tarp P ir N sluoksnių, elektronai iš N sluoksnio juda link aktyviosios medžiagos ir jungiasi su skylėmis. Tai išskiria energiją šviesos pavidalu iš aktyviosios medžiagos. Atsižvelgiant į aktyviosios medžiagos tipą, bus gaminamos skirtingos spalvos.
8 tipų šviesos diodai ir juose naudojama medžiaga
1. Aliuminio galio arsenidas - infraraudonųjų spindulių šviesos diodas
2. Aliuminio galio arsenidas, galio arsenido fosfidas, galio fosfidas - raudonas šviesos diodas
3. Aliuminio galio fosfidas, galio nitridas - žalias šviesos diodas
4. Aliuminio galio fosfidas, galio arsenido fosfidas, galio fosfidas - geltonas šviesos diodas
5. Aliuminio galio indio fosfidas - oranžinis šviesos diodas
6. Indio galio nitridas, silicio karbidas, safyras, cinko selenidas - mėlynas šviesos diodas
7. Galio nitrido pagrindu pagamintas indio galio nitridas - baltas šviesos diodas
8. Indio galio nitridas, aliuminio galio nitridas - ultravioletinių spindulių šviesos diodas
8 LED parametrai
1. Šviesos srautas - tai šviesos diodo energijos kiekis, matuojamas liumenais (lm) arba mili liumenais (mlm)
2. Šviesos intensyvumas - tai šviesos srautas, apimantis plotą ir matuojamas pagal Candela (cd). Šviesos diodo ryškumas priklauso nuo šviesos intensyvumo.
3. Šviesos efektyvumas - tai rodo šviesą, atsižvelgiant į veikiamą įtampą. Jo vienetas yra liumenas vatui (lm w).
4. Pirmyn įtampa (Vf) - tai įtampos kritimas per šviesos diodą. Jis svyruoja nuo 1,8 voltų raudoname šviesos diode iki 2,2 voltų žaliuose ir geltonuose šviesos dioduose. Mėlynos ir baltos šviesos dioduose jis yra 3,2 voltų.
5. Priekinė srovė (jei) - tai didžiausia leistina srovė per šviesos diodą. Įprastais šviesos diodais jis svyruoja nuo 10 mA iki 20 mA, o baltos ir mėlynos spalvos šviesos dioduose - nuo 20 mA iki 40 mA. Didelio ryškumo 1 vato šviesos diodams reikia 100–350 milijonų amperų srovės.
6. Žiūrėjimo kampas - jis dar vadinamas ne ašies kampu. Tai šviesos stipris nukrenta iki pusės ašies vertės. Tai lemia visišką ryškumą, esant sąlygoms. Aukšto ryškumo tipo šviesos diodai turi siaurą žiūrėjimo kampą, todėl šviesa bus sutelkta į spindulį.
7. Energijos lygis - energijos lygis šviesos sraute priklauso nuo naudojamos įtampos ir puslaidininkio elektronų krūvio. Energijos lygis yra E = qV, kur q yra elektronų krūvis, o V - taikoma įtampa. q paprastai yra -1,6 × 1019 džauliai.
8. LED galia - tai priekinė įtampa, padauginta iš priekinės srovės. Jei per šviesos diodą teka perteklinė srovė, jo tarnavimo laikas sutrumpės. Taigi serijos rezistorius, paprastai nuo 470 omų iki 1K, naudojamas riboti srovę per šviesos diodą.
LED rezistorių galima pasirinkti pagal formulę Vs - Vf / If. Kur Vs yra įėjimo įtampa, Vf yra priekinė LED įtampa ir If yra priekinė LED srovė.
Kintamosios srovės maitinimo poreikis važiuojant LED
Taikant mažos galios programas, pvz., Mobiliuosius telefonus, LED galima naudoti nuolatinės srovės maitinimą. Tačiau didelio masto programoms, tokioms kaip šviesoforai, naudojantiems šviesos diodus, iš tikrųjų nepatogu naudoti nuolatinę srovę. Taip yra todėl, kad didėjant atstumui nuolatinės srovės perdavimas sukelia daugiau nuostolių, taip pat yra gana nebrangu naudoti prietaisus nuolatinės ir nuolatinės srovės konversijai. Todėl tinkamiau naudoti kintamosios srovės maitinimą aukšto lygio reikmėms, pavyzdžiui, švyti daugybei šviesos diodų.
Kondensatorius kaip kintamosios įtampos ribotuvas
Kondensatorius turi savybę priešintis veikiamos įtampos pokyčiams, imdamas arba tiekdamas srovę iš grandinės, kai jie kraunasi arba išsikrauna. Kondensatoriaus srovė pateikiama kaip
I = CdV / dt
Kur C yra talpa, dV / dt reiškia įtampos pokytį. I yra krūvis tarp plokščių per laiko vienetą arba srovė.
Srovė per kondensatorių yra reakcija prieš įtampos pokyčius. Todėl esant didelei momentinei įtampai srovė lygi nuliui. Kitaip tariant, įtampa vėluoja srovę 90 laipsnių. Dėl šios kondensatoriaus savybės jį galima naudoti kaip įtampos reduktorių, skirtą kintamajai srovei maitinti. Tačiau tai priklauso nuo talpos vertės ir dažnio. Didesnis dažnis ir talpa, mažesnis reaktyvumas.
Programa, apimanti kintamosios srovės tinklo naudojimą šviesos diodams valdyti
Šviesos diodus arba šviesos diodus galima tiesiogiai valdyti naudojant kintamosios srovės maitinimo šaltinį, tiesiog naudojant kondensatoriaus ir rezistoriaus derinį. 220 V įtampos kintamosios srovės maitinimas transformatoriumi paverčiamas žemos įtampos kintama srove. Kondensatorius naudojamas kaip įtampos ribotuvas, kur kaip rezistorius yra srovės ribotuvas. Diodai su dideliu PIV (1000 V) naudojami šviesos diodams apsaugoti nuo aukštos įtampos.
Paprastai baltos šviesos diodo įtampos kritimas yra apie 1,5 V. Šviesos diodai yra sujungti dviem serijomis ir lygiagrečiai. Jei kiekviename derinyje naudojama 12 šviesos diodų, įtampos kritimas šviesos diodų derinyje yra apie 30 V. Rezistorius veikia kaip srovės ribotuvas ir suteikia maždaug 30 V įtampos kritimą. Taigi, naudojant kondensatoriaus ir rezistoriaus derinį, galima valdyti daugybę šviesos diodų. Rezistoriaus vertė priklauso nuo naudojamų šviesos diodų skaičiaus. Kadangi šviesos diodų reitingas yra 15mA, srovė per kiekvieną šviesos diodą bus 15mA, o bendra srovė per du LED derinių rinkinius bus 30mA, dėl ko 1k rezistorius sumažėja 30V įtampa.
Tikiuosi, kad turite idėją apie maitinimo tinkle LED koncepciją, jei dar reikia šios temos arba dėl elektros ir elektroninių projektų koncepcijos, palikite toliau pateiktą komentarų skyrių.
