Uvod u LED
LED ili Dioda koja emitira svjetlo je jednostavna dioda sa PN spojem , izrađen od materijala s većom energetskom barijerom. Kako se napajanje daje LED spoju, elektroni se kreću iz valentnog pojasa u vodljivi pojas. Kad elektron izgubi energiju i vrati se u prvobitno stanje, emitira se foton. Ova emitirana svjetlost nalazi se u frekvencijskom pojasu vidljivog frekvencijskog područja svjetlosti.
LED
Ova jednostavna dioda emitira svjetlost kada je njezin p-n spoj pristran naponom od samo 1 volta. Većina LED dioda radi između 1,5 volta i 2 volta, ali za jako svijetle tipove, posebno bijele, plave i ružičaste LED diode, potrebna su 3 volta kako bi se postigla maksimalna svjetlina. Struja kroz LED treba biti ograničena na 20 -30 milli ampera, inače će uređaj izgorjeti. Bijele i plave LED diode mogu podnijeti struju do 40 millipera.
Dioda koja emitira svjetlost - LED
LED ima poluvodički čip koji se sastoji od galijevog spoja koji ima svojstvo emisije fotona pod utjecajem struje. Čip je povezan s dvije stezaljke za pružanje napona napajanja. Cijeli sklop je enkapsuliran u epoksidnu kutiju s viđenim terminalima. Dugi vod LED diode je pozitivan, dok je kratki vod negativan. Izvorno, poluvodič koji se koristio u LED bio je galijev arsenid fosfat (GaAsP), dok se galijev aluminij ereznid (GaAlAs) danas koristi dan u jako svijetlim LED diodama. Plave i bijele LED koriste Indium Galij nitrid (InGaN), dok Multicolour LED koriste različite kombinacije materijala za proizvodnju različitih boja. Bijela LED sadrži plavi čip s bijelim anorganskim fosforom. Kad plavo svjetlo udari u fosfor, emitirat će se bijelo svjetlo.
LED diode emitiraju svjetlost na temelju elektroluminiscencije. Poluvodički materijal u LED diodi ima područja P i N tipa. P regija nosi pozitivne naboje nosi nazvane rupe dok N regija oslobađa elektrone. Materijal koji emitira fotone nalazi se između P i N slojeva. Kada se primijeni razlika potencijala između P i N slojeva, elektroni iz N sloja kreću se prema aktivnom materijalu i kombiniraju s rupama. To oslobađa energiju u obliku svjetlosti iz aktivnog materijala. Ovisno o vrsti aktivnog materijala, proizvest će se različite boje.
8 vrsta LED dioda i materijal koji se u njima koristi
1. Aluminijski galijev arsenid - infracrvena LED
2. Aluminijski galijev arsenid, galijev arsenid fosfid, galij fosfid - crvena LED
3. Aluminijski galij fosfid, galij nitrid - zelena LED
4. Aluminijski galijev fosfid, galijev arsenid fosfid, galijev fosfid - žuta LED
5. Aluminijski galijev indij fosfid - narančasta LED
6. Indij-galij-nitrid, silicijev karbid, safir, cink selenid - plava LED
7. Indij-galij-nitrid na bazi galij-nitrida - bijela LED
8. Indij-galij-nitrid, aluminij-galij-nitrid - ultraljubičasta LED
8 LED parametara
1. Svjetlosni tok - To je količina energije od LED-a i mjeri se u lumenima (lm) ili milli lumenima (mlm)
2. Svjetlosna jačina - To je svjetlosni tok koji pokriva područje i mjeri se u uvjetima Candele (cd). Svjetlina LED-a ovisi o intenzitetu svjetlosti.
3. Svjetlosna učinkovitost - Označava svjetlost u odnosu na primijenjeni napon. Njegova je jedinica lumen po vatu (lm w).
4. Prednji napon (Vf) - To je pad napona na LED-u. U rasponu je od 1,8 volta u crvenoj LED do 2,2 volte u zelenoj i žutoj LED diodi. U plavim i bijelim LED ima 3,2 volta.
5. Naprijed struja (ako) - To je najveća dopuštena struja kroz LED. Ona se kreće od 10 mA do 20 mA kod običnih LED dok 20 mA do 40 mA kod bijelih i plavih LED dioda. Visoko svijetle LED diode od 1 vata zahtijevaju struju od 100 - 350 milinera.
6. Kut gledanja - naziva se i kut izvan osi. To je pad svjetlosne jakosti na vrijednost pola osi. To rezultira punom svjetlinom u punom stanju. Visoko svijetle LED diode imaju uski kut gledanja tako da će svjetlost biti usmjerena u snop.
7. Razina energije - Razina energije u izlaznoj svjetlosti ovisi o primijenjenom naponu i naboju u elektronima poluvodiča. Razina energije je E = qV gdje je q naboj u elektronima, a V primijenjeni napon. q je obično -1,6 × 1019 Joule.
8. Snaga LED-a - To je napon naprijed pomnožen s naprijed strujom. Ako višak struje teče kroz LED, njezin će se životni vijek smanjiti. Dakle, serijski otpor, obično 470 ohma do 1K, koristi se za ograničavanje struje kroz LED.
LED otpornik može se odabrati pomoću formule Vs - Vf / If. Gdje je Vs ulazni napon, Vf je prednji napon LED-a, a If prednja struja LED-a.
Potreba za AC napajanjem za LED za vožnju
Za programe koji uključuju malu snagu, poput mobilnih telefona, moguće je koristiti istosmjernu struju za LED. Međutim, za velike programe poput semafora koji koriste LED diode, zapravo je nezgodno koristiti istosmjernu struju. To je zato što, kako se udaljenost povećava, prijenos istosmjerne energije doprinosi većim gubicima, a također je i prilično jeftino koristiti uređaje za pretvorbu u istosmjernu i istosmjernu struju. Kao rezultat toga, prikladnije je koristiti napajanje izmjeničnom strujom za vrhunsku primjenu, poput žarnjenja velikog broja LED dioda.
Kondenzator kao graničnik izmjeničnog napona
Kondenzator ima svojstvo suprotstavljanja promjeni primijenjenog napona povlačenjem ili napajanjem struje iz kruga, dok se pune ili prazne. Struja preko kondenzatora daje se kao
I = CdV / dt
Gdje je C kapacitivnost, dV / dt označava promjenu napona. I je naboj između ploča po jedinici vremena ili struja.
Struja kroz kondenzator je reakcija protiv promjene napona. Stoga je za visoki trenutni napon struja jednaka nuli. Drugim riječima, napon zaostaje za strujom za 90 stupnjeva. Ovo svojstvo kondenzatora čini ga upotrebljivim kao reduktor napona za napajanje izmjeničnom strujom. Međutim, to ovisi o vrijednosti kapacitivnosti i frekvenciji. Što su frekvencija i kapacitivnost veće, reaktancija je manja.
Aplikacija koja uključuje upotrebu izmjeničnog napajanja za pogon LED-a
LED-om ili diodama koje emitiraju svjetlost može se izravno upravljati putem mrežne naizmjenične struje jednostavnom upotrebom kombinacije kondenzatora i otpornika. AC napajanje od 220 V pretvara se u transformator u niskonaponski izmjenični napon. Kondenzator se koristi kao graničnik napona gdje je kao otpor graničnik struje. Diode s visokim PIV (1000V) koriste se za zaštitu LED-a od visokog napona.
Obično pad napona na bijelom vodilu iznosi oko 1,5V. LED diode povezane su u dvije serijsko paralelne kombinacije. Ako se u svakoj kombinaciji koristi 12 LED dioda, pad napona na LED kombinaciji je oko 30V. Otpor djeluje kao graničnik struje i osigurava pad napona od približno 30V. Tako je kombinacijom kondenzatora i otpornika moguće pokretati niz LED-a. Vrijednost otpora ovisi o broju upotrijebljenih LED dioda. Budući da je LED vrijednost na 15mA, struja kroz svaku LED će biti 15mA, a ukupna struja kroz dva skupa kombinacija LED-a bit će 30mA, uzrokujući pad napona od 30V na 1k otporniku.
Nadam se da imate ideju o konceptu LED-a koji upravlja glavnom mrežom ako vas još nešto zanima na ovu temu ili na koncept električnih i elektroničkih projekata, ostavite odjeljak za komentare u nastavku.
