O používaní diód LED, zariadení LED, ako rozsvietiť LED

Teraz sú všetci oboznámení s LED diódami: LED svetlá, LED žiarovky, stuhy a oveľa viac. Vďaka úsiliu vývojárov sa objavili úplne exotické zariadenia, napríklad tryska na vodovodnom kohútiku.

Navonok je to priehľadný plastový valec: naleje sa studená voda - vo vnútri dýzy sa rozsvieti modrá LED dióda, je teplejšia - zožltla a aj keď je voda príliš horúca, dýza sa zmení na červenú. Obsah vnútornej náplne nie je známy, ale skutočnosť, že LED sa používajú ako vysielacie prvky, je zrejmá.

Prvá LED bola vyvinutá na University of Illinois v roku 1962. V roku 1990 sa zrodili jasné a neskôr superbright LED.

Samotná LED je veľmi podobná konvenčnej usmerňovacej dióde, iba ak cez ňu prechádza jednosmerný prúd, polovodičový kryštál začne žiariť. Anglický názov pre diódy LED je svetlo emitujúca dióda alebo LED, ktorú možno doslova preložiť ako svetlo emitujúca dióda.

Na získanie rôznych vlnových dĺžok žiarenia (farba) sa do polovodiča pridávajú rôzne dopanty. Pridanie hliníka, hélia, india, fosforu spôsobuje, že kryštál vyžaruje farby z červenej na žltú. Na získanie žiarenia z modrej na zelenú sú kryštály dopované časticami dusíka, gália alebo india.

V súčasnosti sú biele LED diódy pravdepodobne najbežnejšie. V zásade ide o výrobky na výrobu osvetlenia, od bateriek, suvenírov až po vážne bodové svietidlá určené na inštaláciu na strechy a fasády budov. Ale tu je zaujímavý detail: v prírode neexistuje žiadny polovodičový materiál, ktorý by mohol žiariť bielou farbou.

Ako tu byť? Ultrafialové žiarenie pomohlo dostať sa z tejto situácie: „ultrafialové“ kryštály sú pokryté vrstvou fosforu, ktorá je približne rovnaká ako v žiarivkách, v dôsledku čoho LED svieti na bielo.

Existuje však aj nejaká záloha. Rovnako ako vo žiarivkách, fosfor stráca v priebehu času svoje vlastnosti, žiara sa stáva slabšou. Aby však k takémuto opotrebeniu došlo, musí LED svietiť nepretržite najmenej rok a možno ešte viac. Takže s pravidelným zapínaním a vypínaním je životnosť týchto zariadení pomerne veľká.

Diódy LED boli spočiatku určené hlavne na indikačné zariadenia, nahradili miniatúrne žiarovky. Výhody sú nepopierateľné. Toto je nízka spotreba energie, nízke napájacie napätie a tiež vysoká životnosť: žiarovka má životnosť nie viac ako tisíc hodín, zatiaľ čo pre LED diódy je tento parameter niekoľko desiatok tisíc.

Niektoré zdroje tvrdia, že LED dióda môže pracovať nepretržite až 11 rokov! Avšak v niektorých zariadeniach je potrebné pri výmene žiarovky uchýliť k významnej demontáži skrinky a celého zobrazovacieho panela. Tu pomáha kladivo, sekáč a iná matka.

Charakteristickým parametrom diód LED je množstvo farieb, čo vylučuje potrebu filtrov. V porovnaní s klasickými žiarovkami LED žiarovky majú zvýšenú mechanickú pevnosť, čo uľahčuje znášanie vibrácií a nárazov. V rozumných medziach, samozrejme.

LED zariadenie

Prvé LED diódy boli vyrobené v kovových puzdrách s priehľadným oknom. Keď sa technológia zlepšila, trup sa začal vyrábať výhradne z plastu.Farba plastu spravidla zodpovedá farbe žiary, ale priehľadné puzdrá sú tiež veľmi časté. Aká farba týchto LED svieti, sa dá zistiť až po zaradení.

Rovnaké ako konvenčná usmerňovacia diódaLED má anódu a katódu s dvoma kolíkmi. Preto pri pripájaní dodržujte polaritu. Výstup anódy je spravidla o niečo dlhší ako katóda, stále je to však nová LED dióda. Ak sú už nohy orezané, potom je možné tieto závery zistiť pomocou „príslovečného“ multimetra: pri správnej polarite pripojenia sa kontrolka LED trochu rozsvieti.

V opačnom smere by malo zariadenie vykazovať veľký odpor, takmer otvorený, ako je to v prípade konvenčnej usmerňovacej diódy. Vnútorné usporiadanie LED v priehľadnom puzdre je znázornené na obr.

Obrázok 1. Vnútorná štruktúra LED v priehľadnom puzdre

Ako zapnúť LED

Pomerne často sa amatérski rádioamatéri pýtajú: „Aké napätie je potrebné na rozsvietenie LED?“ Tu vidíte analógiu s klasickými žiarovkami. Táto lampa je určená pre 220V a táto pre 12. Pre prípad použitia LED sa nedá povedať, že táto LED je pre 5V a táto pre 12V. Otázka znie, prečo?

Faktom je, že LED je prúdové zariadenie: rezistor obmedzujúci prúd sa zapína v sérii s tým, čo je znázornené na obrázku 2.

Obrázok 2 Schéma zapojenia LED pomocou odporu obmedzujúceho prúd

Je ľahké vidieť, že LED je pripojená k jednosmernému zdroju so správnou polaritou: anóda je pripojená k kladnému pólu batérie a katóda cez obmedzujúci odpor k zápornému. Obmedzujúci odpor môže byť samozrejme tiež zahrnutý do pretrhnutia anódového výstupu, pretože obvod je sériový!

Zdroj jednosmerného prúdu na obrázku je znázornený ako galvanický článok s napätím nepresahujúcim jeden a pol voltu. V skutočnosti to môže byť batéria článkov s napätím 12 ... 24 V as príslušným začlenením dokonca aj sieť striedavého osvetlenia 220 V. Hlavné je obmedziť jednosmerný prúd pomocou LED na úroveň uvedenú v technickej dokumentácii. Pre väčšinu moderných LED je tento prúd 20 mA.

Ale tu je správne urobiť malú poznámku k problému napätia LED. Faktom je, že v súčasnosti bola na účely miniaturizácie elektronických zariadení zavedená výroba LED diód s integrovaným obmedzovacím odporom integrovaným do krytu. Táto integrácia nám umožňuje povedať, že táto LED má pracovné napätie 12V a táto je iba 5.

S týmto označením môžete vidieť cenovky na pultoch rozhlasových trhov. Je pravda, že takéto zariadenia nie sú bežné, preto by sme nemali zabúdať na obmedzujúci odpor.

K dispozícii je tiež kategória diód LED navrhnutá pre konkrétne prevádzkové napätie. Jedná sa o takzvané blikajúce LED diódy, ktoré obsahujú integrovaný generátor vo vnútri, čo spôsobuje, že kryštál bliká pri danej frekvencii. Pokusy zmeniť frekvenciu blikania pomocou externých kondenzátorov a ďalších trikov sú odsúdené na neúspech. Niektoré zmeny vo frekvencii je možné dosiahnuť zmenou napájacieho napätia.

Blikajúce LED sa vyrábajú pre konkrétne napätie: vysokonapäťové 3 ... 14V a nízke napätie 1,8 ... 5V. Súčasne chýba zabudovaný obmedzovací odpor pre nízkonapäťové blikajúce LED diódy. Tu musíte ukázať maximálnu pozornosť. Ale späť k bežným diódam LED.

Takže už bolo povedané, že jednosmerný prúd väčšiny diód LED je 20 miliampérov. Je možné urobiť o niečo menej (iba jas klesne a farba bude trochu iná, ako sa očakávalo), ale viac je veľmi nežiaduca. Táto hodnota prúdu je určená na poskytnutie obmedzovacieho odporu znázorneného na obrázku 2.

Na výpočet hodnoty odporu tohto odporu by ste mali poznať dva parametre.Po prvé, je to napájacie napätie obvodu (všimnite si, že je to schéma, nie jednotlivá LED) a po druhé priamy pokles napätia na LED.

Tento priamy pokles je uvedený v technickej dokumentácii a pre väčšinu typov LED je v rozsahu 1,8 ... 3,6 V (pre každý typ jeho vlastný, ale najčastejšie 2 V). Toto bude priamy pokles napätia na LED pri prúde 20 mA. Pri takýchto údajoch je veľmi jednoduché vypočítať odpor obmedzovacieho odporu. Na objasnenie toho, odkiaľ to pochádza, môžete použiť jednoduchý diagram znázornený na obrázku 3.

Obrázok 3Schéma pripojenia LED

Je zrejmé, že sériovo zapojený odpor R1 a LED HL1 sú delič napätia. Je tiež známe, že priamy pokles napätia na LED podľa referenčných údajov je presne 2V. Tu máme takú dobrú LED.

Potom pri napájacom napätí 12 V bude pokles napätia na odpore R1 12 V - 2 V = 10 V. Podľa Ohmovho zákona je preto ľahké vypočítať odpor odporu, pri ktorom bude prúd cez LED 20 mA: R = U / I = 10 V / 20 mA = 0,5 KΩ.

Vzorec na výpočet obmedzovacieho odporu:

Tu je všetko jasné a jednoduché. V čitateli sú napájacie napätie a priamy pokles napätia na LED. Menovateľ obsahuje požadovaný prúd cez LED vynásobený koeficientom spoľahlivosti 0,75. V mechanike sa to nazýva rozpätie bezpečnosti.

V prípade, že je do série zapojených niekoľko LED, pokles napätia na nich jednoducho narastá a je nahradený vo vyššie uvedenom vzorci. V tomto prípade je samozrejme odpor R menší ako v prípade jednej LED.

Na odpor sa prirodzene uvoľňuje určitá sila. Aby odpor neodpálil okamžite alebo v priebehu času, jeho sila sa zvyčajne vypočíta podľa vzorca:

Všetky veličiny majú dimenziu systému SI: napätie vo voltoch, odpor v ohmoch, výkon vo wattoch.

Pomerne často sú potrebné rôzne spôsoby spájania diód LED, ich pripojenia k rôznym zdrojom energie, o čom sa však bude hovoriť v ďalšom článku.

Pozri tiež: Ako pripojiť LED pásik k napájaciemu zdroju

Boris Aladyshkin