Introducere în LED
Un LED sau Dioda emițătoare de lumină este o diodă de joncțiune PN simplă , din material cu barieră energetică mai mare. Pe măsură ce alimentarea este dată joncțiunii LED, electronii se deplasează de la banda de valență la banda de conducție. Când electronul pierde energie și cade înapoi la starea sa inițială, se emite un foton. Această lumină emisă se află în banda de frecvență a intervalului de frecvență vizibil al luminii.
LED
Această diodă simplă emite lumină atunci când joncțiunea sa p-n este influențată de o tensiune de până la 1 volt. Majoritatea LED-urilor funcționează între 1,5 volți și 2 volți, dar tipurile cu luminozitate ridicată, în special LED-urile alb, albastru și roz necesită 3 volți pentru a oferi luminozitate maximă. Curentul prin LED ar trebui să fie limitat la 20-30 mili amperi, altfel dispozitivul va fi ars. LED-urile albe și albastre pot tolera până la 40 de mili amperi de curent.
Diodă Emițătoare de Lumină - LED
LED-ul are un cip semiconductor alcătuit din compusul de galiu care are proprietatea emisiei de fotoni prin influența curentului. Cipul este conectat la două posturi terminale pentru asigurarea tensiunii de alimentare. Întregul ansamblu este încapsulat într-o carcasă epoxidică, cu terminalele proiectate. Cablul lung al LED-ului este pozitiv, în timp ce cel scurt este negativ. Inițial, semiconductorul utilizat în LED a fost fosfatul de arsenidă de galiu (GaAsP), în timp ce galesul de aluminiu Aeresnida (GaAlAs) este utilizat acum câteva zile în LED-urile puternice. LED-urile albastre și albe utilizează azotură de galiu de indiu (InGaN), în timp ce LED-urile multicolore utilizează diferite combinații de materiale pentru a produce culori diferite. LED-ul alb conține un cip albastru cu fosfor anorganic alb. Când lumina albastră lovește fosforul, va fi emisă lumină albă.
LED-urile emit lumină pe baza electroluminiscenței. Materialul semiconductor din LED are atât regiuni de tip P, cât și regiuni de tip N. Regiunea p poartă sarcină pozitivă numită găuri, în timp ce regiunea N eliberează electroni. Materialul care emite fotoni este intercalat între straturile P și N. Când se aplică o diferență de potențial între straturile P și N, electronii din stratul N se deplasează spre materialul activ și se combină cu găuri. Aceasta eliberează energie sub formă de lumină din materialul activ. Pe baza tipului de material activ, vor fi produse diferite culori.
8 tipuri de LED-uri și materialul folosit în ele
1. Arsenidă de aluminiu de galiu - LED cu infraroșu
2. Arsenidă de aluminiu de galiu, fosfură de arsenidă de galiu, fosfură de galiu - LED roșu
3. Fosfură de aluminiu de galiu, azotură de galiu - LED verde
4. Fosfură de galiu de aluminiu, fosfură de arsenură de galiu, fosfură de galiu - LED galben
5. Fosfură de aluminiu cu galiu indiu - LED portocaliu
6. Azotură de galiu de indiu, carbură de siliciu, safir, selenură de zinc - LED albastru
7. Nitrură de galiu pe bază de azotură de galiu - LED alb
8. Nitrură de galiu de indiu, nitrură de aluminiu de galiu - LED ultraviolet
8 parametri LED
1. Flux luminos - Este cantitatea de energie din LED și este măsurată în Lumen (lm) sau Mileni lumeni (mlm)
2. Intensitate luminoasă - Este fluxul luminos care acoperă o zonă și se măsoară în termeni de Candela (cd). Luminozitatea LED-ului depinde de intensitatea luminoasă.
3. Eficacitate luminoasă - Indică lumina în raport cu tensiunea aplicată. Unitatea sa este lumen per watt (lm w).
4. Tensiune directă (Vf) - Este căderea de tensiune pe LED. Acesta variază de la 1,8 volți în LED-ul roșu la 2,2 volți în LED-urile verzi și galbene. În LED-urile albastre și albe este de 3,2 volți.
5. Curent înainte (Dacă) - Este curentul maxim admis prin LED. Acesta variază de la 10 mA la 20mA în LED-urile obișnuite, în timp ce 20mA până la 40 mA în LED-urile alb și albastru. LED-urile puternice de 1 watt necesită curent de 100 - 350 mili amperi.
6. Unghiul de vizualizare - Se mai numește unghiul off-axis. Este intensitatea luminoasă scăzută la valoarea de jumătate a axului. Acest lucru are ca rezultat o luminozitate completă, la condiție. LED-urile de înaltă lumină au unghi de vizualizare îngust, astfel încât lumina să fie focalizată într-un fascicul.
7. Nivelul de energie - Nivelul de energie din puterea de lumină depinde de tensiunea aplicată și de sarcina din electronii semiconductorului. Nivelul de energie este E = qV unde q este sarcina în electroni și V este tensiunea aplicată. q este de obicei -1,6 × 1019 Joule.
8. Puterea LED-ului - Este tensiunea directă înmulțită cu curentul direct. Dacă curentul în exces curge prin LED, durata de viață a acestuia va fi redusă. Deci, un rezistor de serie, de obicei 470 ohmi la 1K este utilizat pentru a limita curentul prin LED.
Rezistorul LED poate fi selectat folosind formula Vs - Vf / If. Unde Vs este tensiunea de intrare, Vf este tensiunea directă a LED-ului și Dacă este curentul direct al LED-ului.
Necesitatea alimentării cu curent alternativ pentru conducerea LED-ului
Pentru aplicații care implică o putere redusă, cum ar fi telefoanele mobile, este posibil să se utilizeze sursa de curent continuu pentru un LED. Cu toate acestea, pentru aplicații pe scară largă, cum ar fi semafoarele care utilizează LED-uri, este de fapt incomod să utilizați DC. Acest lucru se datorează faptului că, pe măsură ce distanța crește, transmisia de putere DC contribuie la mai multe pierderi și, de asemenea, este destul de ieftin să utilizați dispozitive pentru conversia DC-DC. Prin urmare, este mai potrivit să utilizați sursa de curent alternativ pentru aplicații de ultimă generație, cum ar fi strălucirea unui număr mare de LED-uri.
Condensator ca limitator de tensiune AC
Condensatorul are proprietatea de a se opune schimbării tensiunii aplicate prin tragerea sau alimentarea curentului din circuit, pe măsură ce se încarcă sau se descarcă. Curentul din condensator este dat ca
I = CdV / dt
Unde C este capacitate, dV / dt denotă schimbarea tensiunii. I este încărcarea dintre plăci pe unitate de timp sau curent.
Curentul printr-un condensator este o reacție împotriva schimbării tensiunii. Prin urmare, pentru o tensiune instantanee ridicată, curentul este zero. Cu alte cuvinte, tensiunea întârzie curentul cu 90 de grade. Această proprietate a condensatorului îl face utilizabil ca reductor de tensiune pentru alimentarea cu curent alternativ. Cu toate acestea, acest lucru depinde de valoarea capacității și de frecvență. Cu cât frecvența și capacitatea sunt mai mari, reactanța este mai mică.
Aplicație care implică utilizarea rețelei CA pentru acționarea LED-urilor
LED-urile sau diodele cu emisie de lumină pot fi acționate direct prin rețeaua de curent alternativ, pur și simplu utilizând combinația dintre un condensator și un rezistor. Alimentarea principală de curent alternativ de 220V este convertită la curent alternativ de joasă tensiune folosind un transformator. Condensatorul este utilizat ca limitator de tensiune, unde rezistența este limitatorul de curent. Diodele cu PIV ridicat (1000V) sunt utilizate pentru a proteja LED-urile de înaltă tensiune.
În mod normal, căderea de tensiune pe un led alb este de aproximativ 1,5V. LED-urile sunt conectate în două combinații serie-paralelă. Dacă sunt utilizate 12 LED-uri în fiecare combinație, căderea de tensiune în combinația de LED-uri este de aproximativ 30V. Rezistorul acționează ca un limitator de curent și asigură o cădere de tensiune de aproximativ 30V. Astfel, prin combinația dintre un condensator și rezistor, este posibil să conduceți o serie de LED-uri. Valoarea rezistorului depinde de numărul de LED-uri utilizate. Deoarece valoarea nominală a LED-ului este de 15mA, curentul prin fiecare LED va fi de 15mA, iar curentul total prin combinația de două LED-uri va fi de 30mA, provocând o cădere de tensiune de 30V pe rezistorul de 1k.
Sper că v-ați făcut o idee despre conceptul LED-ului alimentat de la rețea, dacă mai aveți nevoie de acest subiect sau despre conceptul proiectelor electrice și electronice, lăsați secțiunea de comentarii de mai jos.
