Vse, kar morate vedeti o LED diodah: 7 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:05

Svetleča dioda je elektronska naprava, ki oddaja svetlobo, ko skozi njo prehaja tok. LED diode so majhne, izjemno učinkovite, svetle, poceni, elektronske komponente. Ljudje mislijo, da so LED le običajne komponente, ki oddajajo svetlobo, in ponavadi spregledajo zanimiva dejstva in značilnosti LED. V tem navodilu vas bom naučil 'Vse, kar morate vedeti o LED diodah', ki vključuje njihove ocene delovanja, toka in moči, zgradbe, vrste, kalkulator uporov za LED, uporabo, testiranje in preprosto vezje LED.

Tukaj je povezava do brezplačne aplikacije za Android "Kalkulator LED uporov": Kalkulator LED uporov. Ta aplikacija vam pomaga izračunati ustrezno vrednost upora, ki je potrebna za LED.

Zgodovina LED

Kapitan Henry Joseph Round je bil eden prvih pionirjev radia in je prejel 117 patentov. Bil je prvi, ki je poročal o opazovanju elektroluminiscence z diode, kar je privedlo do odkritja svetleče diode. Vladimirovič Losev je opazoval emisijo svetlobe s stikov točko-stika karborund. Med svojim delom kot radijski tehnik je opazil, da kristalne diode, ki se uporabljajo v radijskih sprejemnikih, oddajajo svetlobo, ko skozi njih prehaja tok. Leta 1927 je Losev v ruski reviji objavil podrobnosti o svojem delu na svetlečih diodah. Nekaj let kasneje je Nick Holonyak, Jr., leta 1962 med delom kot svetovalec v laboratoriju General Electric Company v Syracuseju v New Yorku izumil prvo (rdečo) LED z vidnim spektrom.

Seznam delov:

• Različne barvne LED - AliExpress
• RGB LED - AliExpress
• IR LED - AliExpress

1. korak: Sestava in delo

SLIKA:

1. Odkrivanje LED.
2. Pogled od zgoraj na elektrode LED. (večja- katoda, manjša- anoda).
3. Od blizu anoda in katoda LED. (LED prerezan na pol).
4. Anoda in katoda LED odstranjeni iz plastične ovojnice.

Sestava

Najpogostejše LED diode so sestavljene iz galija (Ga), arzena (As) in fosforja (P). Sodobne LED diode niso samo vrste GaAsP - drugih polprevodniških napitkov je na pretek! Ti polprevodniki se uporabljajo tudi v različnih drugih elektronskih komponentah.

Delo

LED je P-N stična dioda, ki oddaja svetlobo. Ko je LED v smeri naprej, oddaja svetlobo namesto toplote, ki jo proizvaja normalna dioda. Ko je stik P-N v smeri naprej, se v primeru LED diode nekatere luknje združijo z elektroni N-regije, nekateri elektroni iz N pa z luknjo iz P-regije. Vsaka rekombinacija seva svetlobo ali fotone.

LED diode imajo polarnost in zato ne delujejo, če so povezane v obratni pristranskosti. Najlažji način za preverjanje polarnosti običajne LED je, da LED držite blizu očesa. Videli boste, da obstajata dve elektrodi. Debelejša je katoda (-). Svetloba se oddaja iz katode. Tanjša elektroda je anoda (+). [Čeprav ta metoda preverjanja polarnosti ne bo delovala pri nekaterih LED, kot so LED z visoko učinkovitostjo itd., Kjer je ravno obratno]. Na splošno so LED diode izdelane tako, da se dolžine vodnikov katode in anode razlikujejo. Zaradi tega so LED diode izdelane z anodnim (+) kablom, daljšim od katodnega (-). To tudi olajša določanje polarnosti. Opomba: Nekateri proizvajalci ohranjajo obe elektrodi enake dolžine. Če želite preveriti polarnost, boste morali uporabiti multimeter.

2. korak: Trenutne in močne ocene, Haitzov zakon

SLIKA: LED simbol

Običajne infrardeče LED diode lahko delujejo do ~ 1,5 V, vendar običajne rdeče LED potrebujejo ~ 1,8 V, skupne zelene LED potrebujejo ~ 2 V & običajne modro -bele LED diode (ki so seveda modre s fosforno prevleko) potrebujejo dobre 3 V.

LED nimajo "nazivne napetosti"; jih poganja tok. Svetlost je približno sorazmerna s tokom in ni neposredno sorazmerna z napetostjo. Pri vsakem določenem toku bodo imeli napetost naprej, vendar je to sekundarno glede na tok, ki je glavni dejavnik, ki ga je treba nadzorovati.

Trenutne ocene

Trenutne ocene LED diod so podobne. LED imajo na splošno standardno oceno toka. Večina LED diod potrebuje približno 5-25 mA. Tok, ki ga zahteva LED, je včasih odvisen od barve LED. Če napajate presežni tok, bo LED zagorela in se poškodovala. Po drugi strani pa, če napajate zelo nizek tok, LED ne bo dala največje moči. Sodobne ultra svetle rdeče/zelene LED diode lahko dajo sprejemljiv izhod (za uporabo stanja itd.) Na samo 1 mA

Ocene moči

LED diode imajo lahko različne nazivne moči, odvisno od njihove vrste, gradnje in trenutnih ocen itd. LED diode so na voljo tudi v paketih "High Power LED". LED diode so manj neučinkovite od običajnih žarnic, kot sta CFL in žarnice z žarilno nitko.

Haitzov zakon

Navaja, da vsako desetletje stroški na lumen (enota oddane uporabne svetlobe) padejo za faktor 10, količina svetlobe, ki nastane na LED -paket, pa se za določeno valovno dolžino (barvo) svetlobe poveča za 20 -krat. Šteje se, da je LED enakovreden Moorejevemu zakonu, ki navaja, da se število tranzistorjev v danem integriranem vezju podvoji vsakih 18 do 24 mesecev. Oba zakona se opirata na optimizacijo procesa proizvodnje polprevodniških naprav.

3. korak: Zgradite

SLIKA:

1. Osnovna LED.
2. LED kupola.
3. SMD LED (velika).
4. SMD LED (majhna).
5. LED zaslon, ki se uporablja v 7-segmentnem zaslonu.

LED diode so izdelane v različnih oblikah in velikostih. Barva plastične leče je pogosto enaka dejanski barvi oddane svetlobe, vendar ne vedno. Na primer, vijolična plastika se pogosto uporablja za infrardeče LED, večina modrih naprav pa ima brezbarvna ohišja. Sodobne LED z visoko močjo, kot so tiste, ki se uporabljajo za razsvetljavo in osvetlitev ozadja, običajno najdemo v paketih naprav za površinsko montažo (SMD). Nekatere LED diode imajo razpršene plastične leče.

Osnovna LED

Osnovna LED je ena najpogosteje uporabljenih LED. Tudi zaradi priljubljenosti je njegova cena relativno cenejša v primerjavi z drugimi LED diodami. Izgleda zelo preprosto in zasnova je zelo preprosta.

LED kupola

To je vrsta LED, ki je oblikovana kot "kupola". Ta oblika je zasnovana tudi za povečanje območja, na katerega se svetloba prenaša. Z drugimi besedami, kot oddajanja (obod) svetlobe iz LED je večji od osnovne LED. To na splošno nadzoruje, kako daleč postavijo oddajnik svetlobe od kupole. Tehnični listi vam skoraj vedno dajo "kot polovične moči" (kot zunaj osi, pri katerem vidite le polovico svetlosti). Če želite veliko širši kot emisij, lahko kupolo odrežete z orodjem dremel. Če vam je mar, lahko konec napišete ali polirate, vendar to ni nujno. Bližje ko ga odrežete do emisijske naprave, širši kot boste dobili. Vendar pazite, da ne prerežete preblizu, ker je tam drobna žica, ki je običajno ni mogoče videti z očmi. Čeprav je ta vrsta LED nekoliko dražja od osnovne LED.

SMD LED

Ta vrsta LED je na splošno zelo majhna. SMD pomeni površinsko nameščeno napravo. Kot že ime pove, je ta LED zalemljena na površino tiskanega vezja, za razliko od običajnih komponent z "luknjami". Te LED diode na splošno spajkajo stroji (natančni spajkalni roboti) in jih je zelo težko ročno spajkati (čeprav ročno spajkati SMD LED ni nemogoče). Za ročno spajkanje SMD LED -jev potrebujete le spajkalnik s finim vrhom, nekaj tankega spajkanja, močno svetlobo in po možnosti lupo ter nekaj dobrih in natančnih sposobnosti spajkanja.

LED zaslon

Ta vrsta LED se večinoma uporablja na zaslonih, saj je njena oblika ravna.

4. korak: Vrste

SLIKA:

1. LED kupole.
2. IR LED diode.
3. 7 LED segmentni zaslon
4. Tri barvna LED (LED za spreminjanje barve).

Barvna LED

Barvne in bele LED se večinoma uporabljajo v indikatorjih, svetilkah, svetlobni opremi itd. So ene najpogosteje uporabljenih LED

LED za spreminjanje barve (Tri/dvobarvna LED)

Pri tej vrsti LED se barva, ki jo oddaja LED, v določenem časovnem obdobju spremeni. V to LED diodo je vgrajeno majhno integrirano vezje (IC) za nadzor časovne zakasnitve med prehodom različnih barv. Tri/dvobarvne LED ne spreminjajo barve, dejansko sta dve ločeni LED (pogosto rdeča in zelena) v enem paketu. Obrnete eno ali drugo, da ustvarite dve barvi, obe pa tretjo.

Infrardeča (IR) LED

Ta vrsta LED žarkov oddaja infrardeče žarke svetlobe. Človeško oko teh infrardečih žarkov ne vidi. Ta vrsta LED na splošno deluje na frekvenci prenosa 38KHz. Oblikovalec modulira LED kot način, kako ga sprejemnik loči od drugih IR virov. LED diode so prav tako modulirane pri zelo nizkih frekvencah, da preprosto prikazujejo utripajoče LED, in so pogosto modulirane pri relativno visokih frekvencah z različnim delovnim ciklom za učinkovit nadzor njihove svetlosti. Nato se nekateri modulirajo na veliko višjih frekvencah za pošiljanje podatkov (kot se na primer uporablja v optičnih vlaknih). Uporablja se predvsem v daljinsko vodenih in komunikacijskih napravah majhnega dosega. IR -LED lahko preizkusite tako, da si jo ogledate pod kamero, medtem ko se skozi LED -tok pojavi tok. Z drugimi besedami, kamere lahko zaznajo IR žarke, ki jih oddaja LED. Kamere, ki nimajo IR blokirnega filtra, lahko na splošno dobro vidijo IR (in so ponavadi poceni kamere, zlasti varnostne kamere). Vendar je treba omeniti, da celo nekatere kamere mobilnih telefonov zaradi svojega blokirnega filtra IR sploh ne vidijo zelo dobro IR LED.

7 LED segmentni zaslon

7 -segmentna LED dioda na zaslonu je LED, sestavljena iz 7 zaslonskih LED, povezanih v obliki 8. Uporablja se v kalkulatorjih, zaslonih itd. LED, podobna tej, se uporablja tudi za prikaz abeced.

UV LED

UV diode oddajajo ultravijolične žarke. Ti žarki imajo različne aplikacije, kot so sterilizacija, čiščenje vode itd.

5. korak: Kalkulator uporov za LED diode

SLIKE:

1. Različni upori in LED.
2. Logotip kalkulatorja odpornosti LED.

Zato je najpogostejše vprašanje o LED diodah ustrezen upor, ki ga lahko uporabljate skupaj. Razlog, da se upor uporablja skupaj z LED, je, da jih zaščiti pred prekomernim tokom, ki lahko opeče in poškoduje LED. Toda izbira prave LED ni tako preprosta. Zakaj? No, če izberete zelo visoko upornost, LED ne bo oddajala svoje največje svetlobe. In če imate nizek upor, obstaja možnost, da se LED poškoduje.

Tako je bila izumljena preprosta formula:

Odpornost = (Napetost vira - LED napetost) / (LED tok / 1000)

*Upoštevajte, da je tok LED v miliamperih (mA)

Če želite olajšati ta izračun, lahko uporabite ta brezplačni kalkulator odpornosti LED za Android. To je aplikacija, zasnovana posebej za ta Instructable. V to aplikacijo bodo dodane druge funkcije in več funkcij ter kalkulatorjev, povezanih z elektroniko. Aplikacijo je razvilo podjetje BluBot Technologies. Lahko si ogledate njegove Instructables in se obrnete nanj prek njegove Orangeboard @Nathan Neal Dmello. Ukvarja se tudi z različnimi drugimi projekti pri razvoju aplikacij, spletnih mest, računalniških programov itd. Lahko se obrnete nanj prek njegove spletne strani.

6. korak: Uporaba

SLIKA:

1. Daljinski upravljalnik televizorja brez pritisnjenega gumba.
2. Daljinski upravljalnik televizorja s pritisnjenim gumbom in zaznana IR LED bliskavica.
3. Trak LED kupole iz svetilke v sili.
4. LED bliskavica kamere pametnega telefona.
5. LED indikatorji moči prenosnika.

LED se uporabljajo povsod. Od bliskavice telefona, glasbenega sistema avtomobilov, vrtnih luči do televizorja. V osnovi sta jim njihova prilagodljivost in učinkovitost dali mesto v večini elektronskih pripomočkov.

Nekatere najbolj znane uporabe so:

1. Osvetlitev.
2. Zasloni.
3. Kazalniki.
4. Dekorativne luči in predmeti.
5. Daljinec.
6. Sterilizacija.
7. Čiščenje vode.
8. Zobozdravstvo in druge medicinske aplikacije.

7. korak: Testiranje in vezje

SLIKA:

1. Multimeter za testiranje LED.
2. Enostavno vezje z uporabo LED.

Testiranje

Klasičen hitri tester za barvo, svetlost in polarnost je le 3V litijeva kovanca (npr. CR2032). Tega se seveda na kratko dotaknite le LED z nizko napetostjo, sicer se lahko pregrejejo!

Nekatere LED diode lahko preizkusite, če želite preveriti, ali delujejo pravilno z multimetrom in sledite tem korakom:

1. Številčnico multimetra nastavite na funkcijo 'Continiuity'.
2. Zdaj povežite anodo (+) LED z RDEČO/Pozitivno/(+) sondo multimetra in katodo (-) LED povežite s ČRNO/Negativno/(-) sondo multimetra.
3. Če LED dioda deluje, bo multimeter začel oddajati zvočni signal. Na zaslonu multimetra se prikaže vrednost. Poleg tega naj LED zasveti.

*Testiranje LED z neprekinjeno funkcijo multimetra običajno ne deluje, ker večina multimetrov uporablja le nizko napetost, manjšo od 1 V, za teste upora in neprekinjenosti. Če se to zgodi, multimeter ne bo oddajal neprekinjenega piska; lahko odda en kratek pisk. Številni multimetri imajo preskusno funkcijo diode, označeno s simbolom diode, ki velja za 2 V po celotni diodi. To vam bo zanesljivo povedalo polarnost številnih LED, ne pa nujno modro -belih LED z visokimi napetostmi naprej.

S pomočjo tega vezja lahko preizkusite tudi LED in katero koli drugo komponento:- Elektronski tester komponent senzorja

Vezje

To je eno najosnovnejših in vsestranskih vezij, ki jih najdemo in v katerih uporablja LED. Za začetek odličen tokokrog je, da lahko preveri tudi delovanje drugih elektronskih komponent ali elektronskih senzorjev. Ogledate si lahko tudi podrobno vadnico, ki vam bo pomagala narediti to vezje: elektronski tester komponent senzorja

Drugo mesto na tehničnem tekmovanju

Druga nagrada v igri Teach It! Natečaj, ki ga sponzorira Dremel