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

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:07

Dioda koja emitira svjetlost je elektronički uređaj koji emitira svjetlost pri prolasku struje. LED diode su male, izuzetno efikasne, svijetle, jeftine, elektroničke komponente. Ljudi misle da su LED diode samo uobičajene komponente koje emitiraju svjetlost i imaju tendenciju zanemariti zanimljive činjenice i karakteristike LED dioda. U ovom uputstvu ću vas naučiti 'Sve što trebate znati o LED diodama' koje uključuje njihove radne, trenutne i snage ocjene, konstrukcije, vrste, otpornički kalkulator za LED diode, upotrebu, testiranje i jednostavno LED kolo.

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

Istorija 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 je posmatrao emisiju svetlosti sa tačaka kontakta karborunduma. Tijekom svog rada kao radiotehničar primijetio je da kristalne diode koje se koriste u radio prijemnicima emitiraju svjetlost pri prolasku struje kroz njih. Losev je 1927. godine u jednom ruskom časopisu objavio detalje o svom radu na svjetlosnim diodama. Nekoliko godina kasnije Nick Holonyak, Jr., izumio je prvu (crvenu) LED diodu vidljivog spektra 1962. godine radeći kao naučnik konsultant u laboratoriji General Electric Company u Syracuse, New York.

Lista 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 diode. (LED prerezan na pola).
4. Anoda i katoda LED uklonjene sa plastične ovojnice.

Kompozicija

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

Working

LED je P-N spojna dioda koja emitira svjetlost. Kada je LED u prednjem smjeru, on emitira svjetlost umjesto topline koju proizvodi normalna dioda. Kada je P-N spoj u smjeru prema naprijed, u slučaju LED diode neke se rupe kombiniraju s elektronima N-regije, a neke od elektrona iz N-a u kombinaciji 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 diode poput LED -a visoke efikasnosti itd. Gdje je suprotno]. Uglavnom se LED diode proizvode tako da se dužine katode i anode razlikuju. Zbog toga se LED diode proizvode sa anodnim (+) kablom dužim od katodnog (-) provodnika. Ovo također olakšava određivanje polariteta. Napomena: Neki proizvođači drže oba elektroda iste dužine. 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, zajedničke zelene LED trebaju ~ 2 V & uobičajene plavo -bijele LED diode (koje su naravno plave sa fosfornim premazom) trebaju dobra 3 V.

LED diode nemaju "nazivnu voltažu"; oni se pokreću strujom. Svjetlina je približno proporcionalna struji, a nije direktno proporcionalna naponu. Na bilo kojoj određenoj struji oni će imati prazni napon, ali to je sekundarno u odnosu na struju, što je glavni faktor koji se mora kontrolirati.

Trenutne ocjene

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

Power Ratings

LED diode mogu imati različite nazive snage, ovisno o njihovom tipu, građi i trenutnoj ocjeni, itd. LED diode također dolaze u paketima 'High Power LED'. LED diode su manje neučinkovite od konvencionalnih sijalica, poput CFL -ova i žarulja sa žarnom niti.

Haitzov zakon

U njemu se navodi da svake decenije troškovi po lumenu (jedinici emitovane korisne svjetlosti) padaju za faktor 10, a količina svjetlosti koja se generira po LED paketu povećava se za faktor 20, za datu valnu dužinu (boju) svjetlosti. Smatra se LED pandanom Mooreovog zakona, 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. Dome LED.
3. SMD LED (veliki).
4. SMD LED (mali).
5. LED displej koji se koristi u 7-segmentnom ekranu.

LED diode se proizvode u različitim oblicima i veličinama. Boja plastičnog sočiva često je ista kao stvarna boja emitovane svetlosti, ali ne uvek. Na primjer, ljubičasta plastika često se koristi za infracrvene LED diode, a većina plavih uređaja ima bezbojna kućišta. Moderne 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, njegov je dio relativno jeftiniji u odnosu na ostale LED diode. Izgleda vrlo jednostavno, a dizajn je vrlo jednostavan.

Dome LED

Ovo je vrsta LED diode koja ima oblik poput „kupole“. Ovaj oblik je dizajniran tako da poveća područje na koje se svjetlost prenosi. Drugim riječima, ugao emitovanja (opseg) svjetlosti LED diode veći je od osnovne LED diode. To se općenito kontrolira prema tome koliko udaljeno svjetlo postavljaju od kupole. Specifikacije vam gotovo uvijek daju "kut polovice snage" (kut izvan osi pod kojim vidite samo polovinu svjetline). Ako želite mnogo širi ugao emisije, možete odrezati kupolu pomoću dremel alata. Ako vam je stalo, tada možete turpijom ili ispolirati kraj, ali to nije potrebno. Što ga bliže isečete uređaju za emitovanje, dobićete širi ugao. Ali pazite da ne prerežete preblizu jer je unutra sićušna žica koju obično ne možete vidjeti. Iako je ovaj tip LED -a nešto skuplji od osnovnog LED -a.

SMD LED

Ova vrsta LED dioda je generalno vrlo male veličine. 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 „prolazom“. Ovi LED -ovi su općenito lemljeni mašinama (roboti za precizno lemljenje) i izuzetno ih je teško lemiti ručno (iako nije nemoguće lemiti SMD LED -e ručno). Za ručno lemljenje SMD LED dioda potrebno vam je samo lemilica sa finim vrhom, malo tankog lema, jako svjetlo, a možda i lupa te neke dobre i precizne vještine lemljenja.

LED displej

Ova vrsta LED -a se uglavnom koristi na ekranima jer je oblika ravan.

Korak 4: Vrste

SLIKA:

1. LED kupole.
2. IR LED diode.
3. 7 LED segmentni displej
4. Tri boje LED (LED za promjenu boje).

LED u boji

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

LED za promjenu boje (Tri/dvobojna LED)

Kod ove vrste LED -a boja koju emituje LED se mijenja u određenom vremenskom periodu. Mali integrisani krug (IC) ugrađen je u ovu LED diodu kako bi kontrolisao vremensko kašnjenje između prelaska različitih boja. Tri/dvobojne LED diode ne mijenjaju boju, to su zapravo dvije zasebne LED diode (često crvena i zelena) u jednom paketu. Okrećete jedno ili drugo da biste proizveli dvije boje, a obje treću.

Infracrvena (IC) LED

Ova vrsta LED zraka emituje infracrvene zrake svetlosti. Ljudsko oko ne može vidjeti ove infracrvene zrake. Ova vrsta LED općenito radi na frekvenciji prijenosa 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. Možete testirati infracrvenu LED diodu gledajući je ispod kamere dok se preko LED diode primjenjuje struja. Drugim riječima, kamere mogu detektirati IC zrake koje emitira LED. Kamere koje nemaju IC blok filter općenito mogu vidjeti blizu IC -a prilično dobro (i obično su jeftine kamere, a posebno sigurnosne kamere). No, treba napomenuti da čak i neke kamere mobitela uopće ne vide IC LED diode baš dobro zbog svog filtera IC bloka.

7 LED segmentni displej

LED dioda za prikaz na 7 segmenata je LED dioda koja se sastoji od 7 LED dioda na ekranu spojenih u obliku 8. Koristi se u kalkulatorima, ekranima itd. LED slična ovoj koristi se i za prikaz abecede.

UV LED

UV LED diode emituju ultra ljubičaste zrake svetlosti. Ovi zraci 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 da ih zaštiti od viška struje koja može izgorjeti i oštetiti LED. Ali odabir prave LED diode nije tako jednostavan. Zašto? Pa, ako odaberete vrlo veliki otpor, LED neće emitirati svoju maksimalnu 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 kompanija 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, računarskih programa itd. Možete ga kontaktirati putem njegove web stranice.

Korak 6: Upotreba

SLIKA:

1. TV daljinski bez pritisnutog dugmeta.
2. Daljinski upravljač televizora sa pritisnutim dugmetom i otkriven IR LED blic.
3. LED dioda kupole iz svjetiljke za hitne slučajeve.
4. LED blic kamere na pametnom telefonu.
5. LED indikatori napajanja laptopa.

LED diode se koriste svuda. Od blica vašeg telefona, preko muzičkog sistema automobila, preko baštenskih svetala, do ekrana televizora. U osnovi, njihova prilagodljiva priroda i efikasnost dali su im mjesto u većini elektronskih naprava.

Neke od najpoznatijih upotreba su:

1. Rasvjeta.
2. Displeji.
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 krug

SLIKA:

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

Testiranje

Klasični brzi tester za boju, svjetlinu i polaritet je samo litijumska novčanica od 3 V (npr. CR2032). Samo kratko na ovo, naravno, dodirujte LED diode nižeg napona ili se mogu pregrijati!

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

1. Brojčanik multimetra postavite na funkciju 'Continuuity'.
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 da proizvodi 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 neprekidni zvučni signal; može dati jedan kratki zvučni signal. Mnogi multimetri imaju funkciju ispitivanja dioda, označenu simbolom diode, koja se primjenjuje do 2 V na diodu. To će vam pouzdano reći polaritet mnogih LED dioda, ali ne nužno i plavih i bijelih LED s visokim naprezanjem 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 ovo odlično kolo za početak je taj što može provjeriti i rad bilo koje druge elektroničke komponente ili elektroničkih senzora. Također možete pogledati detaljan vodič koji će vam pomoći da napravite ovaj krug: Elektronički ispitivač komponenti senzora

Drugoplasirani na tehničkom takmičenju

Druga nagrada u kategoriji Naučite ga! Konkurs sponzorira Dremel