Sve što trebate znati o LED diodama: 7 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:35

Dioda koja emitira svjetlost je elektronički uređaj koji emitira svjetlost pri prolasku struje. LED diode su male, iznimno učinkovite, svijetle, jeftine, elektroničke komponente. Ljudi misle da su LED diode samo uobičajene komponente koje emitiraju svjetlost i imaju tendenciju zanemariti Zanimljivosti i značajke LED dioda. U ovom uputstvu naučit ću vas 'Sve što trebate znati o LED diodama', što uključuje njihove ocjene rada, struje i snage, konstrukcije, vrste, kalkulator otpornika za LED diode, upotrebu, ispitivanje i jednostavan LED krug.

Evo veze do besplatne Android aplikacije 'Kalkulator LED otpornika': Kalkulator LED otpornika. Ova vam aplikacija pomaže izračunati odgovarajuću vrijednost otpornika potrebnu za LED.

Povijest LED diode

Kapetan Henry Joseph Round bio je jedan od prvih pionira radija i dobio je 117 patenata. On je prvi koji je izvijestio o opažanju elektroluminiscencije na diodi, što je dovelo do otkrića diode koja emitira svjetlost. Vladimirovič Losev promatrao je emisiju svjetlosti s karborundnih točko-dodirnih spojeva. Tijekom svog rada kao radiotehničar primijetio je da kristalne diode koje se koriste u radio prijamnicima emitiraju svjetlost pri prolasku struje kroz njih. Losev je 1927. u jednom ruskom časopisu objavio detalje o svom radu na diodama koje emitiraju svjetlost. Nekoliko godina kasnije Nick Holonyak, Jr., izumio je prvu (crvenu) LED diodu vidljivog spektra 1962. godine radeći kao znanstveni savjetnik u laboratoriju General Electric Company u Syracuseu u New Yorku.

Popis dijelova:

• LED boje u različitim bojama - AliExpress
• RGB LED diode - AliExpress
• IC LED diode - AliExpress

Korak 1: Kompozicija i rad

SLIKA:

1. Zastrašujući LED.
2. Pogled odozgo na elektrode LED diode. (veća- katoda, manja- anoda).
3. Krupni plan anode i katode LED -a. (LED dioda prerezana na pola).
4. Anoda i katoda LED uklonjene iz plastične ovojnice.

Sastav

Najčešće LED diode sastoje se od galija (Ga), arsena (As) i fosfora (P). Suvremene LED diode nisu samo GaAsP tipovi - drugih poluvodičkih pripravaka ima na pretek! Ovi se poluvodiči također koriste u raznim drugim elektroničkim komponentama.

Radni

LED je P-N spojna dioda koja emitira svjetlost. Kada je LED u prednjem smjeru, on emitira svjetlost umjesto topline koju proizvodi normalna dioda. Kad je P-N spoj u smjeru prema naprijed, u slučaju LED diode neke se rupe kombiniraju s elektronima N-regije, a neki od elektrona iz N-a kombiniraju se s rupom iz P-regije. Svaka rekombinacija zrači svjetlost ili fotone.

LED diode imaju polaritet i stoga ne rade ako su spojene u obrnutom položaju. Najjednostavniji način provjere polariteta uobičajene LED diode je držanje LED diode blizu oka. Vidjet ćete da postoje dvije elektrode. Deblja je katoda (-). Svjetlost se emitira iz katode. Tanja elektroda je anoda (+). [Iako ova metoda provjere polariteta neće funkcionirati za neke LED -e poput LED -a visoke učinkovitosti, itd. Gdje je suprotno]. Općenito LED diode se proizvode tako da se duljina vodiča katode i anode razlikuje. Zbog toga se LED diode proizvode s anodnim (+) vodičem duljim od katodnog (-) vodiča. To također olakšava određivanje polariteta. Napomena: Neki proizvođači drže oba elektrodna kabela iste duljine. Kako biste provjerili polaritet, morat ćete koristiti multimetar.

Korak 2: Trenutne i moćne ocjene, Haitzov zakon

SLIKA: LED simbol

Uobičajene infracrvene LED diode mogu raditi do ~ 1,5 V, ali uobičajene crvene LED trebaju ~ 1,8 V, uobičajene zelene LED diode trebaju ~ 2 V & uobičajene plavo -bijele LED diode (koje su naravno plave sa fosfornim premazom) trebaju dobra 3 V.

LED diode nemaju "nazivnu vrijednost napona"; oni se pokreću strujom. Svjetlina je približno proporcionalna struji, a nije izravno proporcionalna naponu. Pri svakoj određenoj struji imat će prazni napon, ali to je sekundarno u odnosu na struju, što je glavni faktor koji se mora kontrolirati.

Trenutne ocjene

Trenutne ocjene LED dioda također su slične. LED diode općenito imaju standardnu ocjenu struje. Većina LED dioda zahtijeva oko 5-25 mA. Struja koju LED zahtijeva ponekad ovisi o boji LED diode. Ako unesete višak struje, LED će izgorjeti i oštetiti se. S druge strane, ako napajate vrlo nisku struju, LED neće proizvesti svoj maksimalni izlaz. Moderne ultra svijetle crvene/zelene LED diode mogu dati prihvatljiv izlaz (za korištenje statusa itd.) Na samo 1 mA

Ocjene snage

LED diode mogu imati različite nazive snage, ovisno o vrsti, građi i trenutnoj ocjeni, itd. LED diode također dolaze u paketima 'LED velike snage'. LED diode su manje neučinkovite od konvencionalnih žarulja kao što su CFL i žarulje sa žarnom niti.

Haitzov zakon

U njemu se navodi da svako desetljeće cijena po lumenu (jedinici emitiranog korisnog svjetla) pada za faktor 10, a količina svjetla generiranog po LED paketu povećava se za 20 puta, za datu valnu duljinu (boju) svjetlosti. Smatra se LED pandanom Mooreovom zakonu koji kaže da se broj tranzistora u danom integriranom krugu udvostručuje svakih 18 do 24 mjeseca. Oba zakona oslanjaju se na optimizaciju procesa proizvodnje poluvodičkih uređaja.

Korak 3: Izgradite

SLIKA:

1. Osnovna LED dioda.
2. LED kupola.
3. SMD LED (velika).
4. SMD LED (mali).
5. LED zaslon koji se koristi u 7-segmentnom zaslonu.

LED diode se proizvode u različitim oblicima i veličinama. Boja plastične leće često je ista kao stvarna boja emitiranog svjetla, ali ne uvijek. Na primjer, ljubičasta plastika često se koristi za infracrvene LED diode, a većina plavih uređaja ima bezbojna kućišta. Suvremene LED diode velike snage, poput onih koje se koriste za osvjetljenje i pozadinsko osvjetljenje, općenito se nalaze u paketima uređaja za površinsko montiranje (SMD). Neke LED diode imaju difuzne plastične leće.

Osnovna LED dioda

Osnovna LED dioda jedna je od najčešće korištenih LED dioda. Zbog svoje popularnosti, njegova je cijena relativno jeftinija u odnosu na ostale LED diode. Izgleda vrlo jednostavno, a dizajn je vrlo jednostavan.

LED kupola

Ovo je vrsta LED diode koja ima oblik poput "kupole". Ovaj oblik je previše dizajniran da poveća područje na koje se svjetlost prenosi. Drugim riječima, kut emitiranja (opseg) svjetlosti LED diode veći je od osnovne LED diode. To općenito ovisi o tome koliko udaljeno svjetlo postavljaju od kupole. Specifikacije vam gotovo uvijek daju "kut polovične snage" (kut izvan osi pod kojim vidite samo polovicu svjetline). Ako želite mnogo širi kut emisije, možete odrezati kupolu dremel alatom. Ako vam je stalo, tada možete turpijom ili ispolirati kraj, ali to nije potrebno. Što ga bliže izrežete prema emisionom uređaju, dobit ćete širi kut. No, pazite da ne prerežete preblizu jer je unutra sićušna žica koja se obično ne može vidjeti. Iako je ova vrsta LED -a nešto skuplja od osnovnog LED -a.

SMD LED

Ova vrsta LED dioda općenito je vrlo malih dimenzija. SMD znači Površinski montirani uređaj. Kao što mu i samo ime govori, ova LED dioda je lemljena na površinu PCB-a za razliku od konvencionalnih komponenti sa "rupom". Ove LED diode općenito su lemljene strojevima (roboti za precizno lemljenje) i izuzetno ih je teško lemiti ručno (iako nije nemoguće lemiti SMD LED diode ručno). Za ručno lemljenje SMD LED dioda trebate samo lemilicu s finim vrhom, malo tankog lema, jako svjetlo i eventualno povećalo te neke dobre i precizne vještine lemljenja.

LED dioda na zaslonu

Ova vrsta LED -a uglavnom se koristi na zaslonima jer je oblika ravna.

Korak 4: Vrste

SLIKA:

1. LED kupole.
2. IR LED diode.
3. 7 LED segmentni zaslon
4. LED u tri boje (LED u promjeni boje).

LED u boji

Obojene i bijele LED diode uglavnom se koriste u pokazivačima, svjetiljkama, rasvjetnoj opremi itd. One su jedna od najčešće korištenih LED dioda

LED za promjenu boje (Tri/dvobojna LED)

U ovoj vrsti LED -a boja koju emitira LED mijenja se u određenom vremenskom razdoblju. Mali integrirani krug (IC) ugrađen je u ovu LED diodu kako bi kontrolirao vremensko kašnjenje između prijelaza različitih boja. Tri/dvobojne LED diode ne mijenjaju boju, to su zapravo dvije zasebne LED diode (često crvena i zelena) u jednom pakiranju. Okrećete jedno ili drugo kako biste proizveli dvije boje, a obje treću.

Infracrvena (IR) LED

Ova vrsta LED zraka emitira infracrvene zrake svjetlosti. Ljudsko oko ne može vidjeti ove infracrvene zrake. Ova vrsta LED općenito radi na prijenosnoj frekvenciji od 38KHz. Dizajner modulira LED kao način na koji ga prijemnik razlikuje od drugih IC izvora. LED diode su također modulirane na vrlo niskim frekvencijama kako bi jednostavno pokazale trepćuću LED diodu, a često se moduliraju na relativno visokim frekvencijama s različitim radnim ciklusom za učinkovitu kontrolu svjetline. A zatim se neki moduliraju na mnogo višim frekvencijama za slanje podataka (kao što se koristi na primjer u optičkim vlaknima). Uglavnom se koristi u komunikacijskim uređajima s daljinskim upravljanjem i malim dometom. Infracrvenu LED diodu možete testirati gledajući je ispod kamere dok se kroz LED diodu primjenjuje struja. Drugim riječima, kamere mogu detektirati IC zrake koje emitira LED. Kamere koje nemaju IR blok filter općenito mogu vidjeti blizu IC prilično dobro (i obično su jeftine kamere, a posebno sigurnosne kamere). No, valja napomenuti da čak i neke kamere mobitela uopće ne vide IC LED diode jako dobro zbog svog filtera IC bloka.

7 LED dioda zaslona

LED dioda za prikaz na 7 segmenata je LED dioda koja se sastoji od 7 LED dioda na zaslonu spojenih u obliku 8. Koristi se u kalkulatorima, zaslonima itd. Ovakva LED dioda također se koristi za prikaz abecede.

UV LED

UV LED diode emitiraju ultraljubičaste zrake svjetlosti. Ove zrake imaju različite primjene, kao što su sterilizacija, pročišćavanje vode itd.

Korak 5: Kalkulator otpornika za LED diode

SLIKE:

1. Razni otpornici i LED dioda.
2. Logotip kalkulatora otpora LED dioda.

Dakle, najčešće pitanje o LED diodama je odgovarajući otpornik koji možete koristiti zajedno s njim. Razlog zašto se otpornik koristi zajedno sa LED diodama je zaštita od viška struje koja može izgorjeti i oštetiti LED. No, odabir prave LED diode nije tako jednostavan. Zašto? Pa, ako odaberete vrlo veliki otpor, LED neće emitirati svoju najveću svjetlost. A ako imate nizak otpor, postoje šanse da se LED dioda ošteti.

Tako je izmišljena jednostavna formula:

Otpor = (Napon izvora - LED napon) / (LED struja / 1000)

*Imajte na umu da je LED struja u miliamperima (mA)

Kako biste olakšali ovaj izračun, možete koristiti ovaj besplatni kalkulator otpornosti na LED aplikaciju za Android. To je aplikacija dizajnirana posebno za ovaj Instructable. Ostale značajke i više funkcija i kalkulatora vezanih uz elektroniku bit će dodane ovoj aplikaciji. Aplikaciju je razvila tvrtka BluBot Technologies. Možete provjeriti njegove Instructables i kontaktirati ga putem njegove Orangeboard @Nathan Neal Dmello. On također poduzima razne druge projekte u razvoju aplikacija, web stranica, računalnih programa itd. Možete ga kontaktirati putem njegove web stranice.

Korak 6: Upotreba

SLIKA:

1. TV daljinski bez pritisnute tipke.
2. Daljinski upravljač televizora s pritisnutim gumbom i otkrivena IC LED bljeskalica.
3. LED diode s kupolom iz svjetiljke za nuždu.
4. LED bljeskalica kamere pametnog telefona.
5. LED indikatori napajanja prijenosnog računala.

LED diode se koriste svugdje. Od bljeskalice telefona, glazbenog sustava automobila, vrtnih svjetala do ekrana televizora. U osnovi, njihova prilagodljiva priroda i učinkovitost dali su im mjesto u većini elektroničkih naprava.

Neke od najpoznatijih upotreba su:

1. Rasvjeta.
2. Zasloni.
3. Pokazatelji.
4. Dekorativna svjetla i predmeti.
5. Daljinski upravljač.
6. Sterilizacija.
7. Pročišćavanje vode.
8. Stomatologija i druge medicinske primjene.

Korak 7: Testiranje i sklop

SLIKA:

1. Multimetar se koristi za testiranje LED dioda.
2. Jednostavno kolo pomoću LED diode.

Testiranje

Klasični brzi tester za boju, svjetlinu i polaritet samo je litijeva litijeva kovanica od 3 V (npr. CR2032). Naravno, samo na kratko dodirnite LED diode nižeg napona jer bi se mogle pregrijati!

Neke LED diode mogu se testirati neispravno kako bi se provjerilo radi li ispravno pomoću multimetra i slijedeći korake:

1. Postavite brojčanik multimetra na funkciju 'Kontinuitet'.
2. Sada spojite anodu (+) LED diode na CRVENU/Pozitivnu/(+) sondu multimetra i spojite katodu (-) LED diode na CRNU/Negativnu/(-) sondu multimetra.
3. Ako LED radi, multimetar će početi davati zvučni signal. I vrijednost će se prikazati na ekranu multimetra. Osim toga LED bi trebala zasvijetliti.

*Testiranje LED diode pomoću funkcije kontinuiteta multimetra obično neće uspjeti jer većina multimetara primjenjuje samo niski napon, manji od 1 V, za ispitivanja otpora i kontinuiteta. Ako se to dogodi, multimetar neće oglasiti kontinuirani zvučni signal; može dati jedan kratki zvučni signal. Mnogi multimetri imaju funkciju ispitivanja dioda, označenu simbolom diode, koja se odnosi na 2 V na cijeloj diodi. To će vam pouzdano reći polaritet mnogih LED dioda, ali ne nužno i plavih i bijelih LED s visokim naponima prema naprijed.

Također možete testirati LED i bilo koju drugu komponentu pomoću ovog kruga:- Elektronički ispitivač komponenti senzora

Krug

Ovo je jedan od najosnovnijih i najraznovrsnijih krugova koje možete pronaći i koji u sebi koristi LED. Razlog zašto je sjajan krug za početak je taj što također može provjeriti rad bilo koje druge elektroničke komponente ili elektroničkih senzora. Također možete pogledati detaljan vodič koji će vam pomoći u izradi ovog sklopa: Elektronički ispitivač komponenti senzora

Drugoplasirani na tehničkom natjecanju

Druga nagrada u kategoriji Nauči to! Natječaj sponzorira Dremel