Minden, amit a LED -ekről tudni kell: 7 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:42

A fénykibocsátó dióda egy elektronikus eszköz, amely fényt bocsát ki, amikor áramot vezetnek át rajta. A LED -ek kicsik, rendkívül hatékonyak, fényesek, olcsó, elektronikus alkatrészek. Az emberek azt gondolják, hogy a LED -ek csak általános fénykibocsátó alkatrészek, és hajlamosak figyelmen kívül hagyni a LED -ek érdekes tényeit és jellemzőit. Ebben az oktatható fejezetben megtanítom Önnek a „Minden, amit a LED -ekről tudnia kell”, beleértve a működési, áram- és teljesítményértékeket, felépítéseket, típusokat, ellenállás -számológépet a LED -ekhez, felhasználásokat, tesztelést és egy egyszerű LED -áramkört.

Itt egy link a "LED ellenállás számológép" ingyenes androidos alkalmazáshoz: LED ellenállás számológép. Ez az alkalmazás segít kiszámítani a LED -hez szükséges ellenállás értékét.

A LED története

Henry Joseph Round kapitány a rádió egyik korai úttörője volt, és 117 szabadalmat kapott. Ő volt az első, aki egy dióda elektrolumineszcencia megfigyeléséről számolt be, ami a fénykibocsátó dióda felfedezéséhez vezetett. Vladimirovich Losev megfigyelt fénykibocsátást a karborundpont-érintkező csomópontokból. Rádiós technikusként végzett munkája során észrevette, hogy a rádióvevőkben használt kristálydiódák fényt bocsátanak ki, amikor áramot vezetnek át rajtuk. 1927-ben Losev részleteket tett közzé egy orosz folyóiratban a fénykibocsátó diódákkal kapcsolatos munkájáról. Pár évvel később Nick Holonyak, Jr. találta fel az első látható spektrumú (piros) LED-et 1962-ben, miközben tanácsadó tudósként dolgozott a General Electric Company laboratóriumában Syracuse-ban, New Yorkban.

Alkatrész lista:

• Vegyes színű LED -ek - AliExpress
• RGB LED -ek - AliExpress
• IR LED -ek - AliExpress

1. lépés: Összetétel és munka

KÉP:

1. LED -ek elvonása.
2. A LED elektródáinak felülnézete. (nagyobb katód, kisebb anód).
3. Vértes anód és LED katód. (LED félbevágva).
4. A LED anódja és katódja eltávolítva a műanyag burkolatról.

Fogalmazás

A leggyakoribb LED -ek galliumból (Ga), arzénból (As) és foszforból (P) állnak. A modern LED -ek nemcsak GaAsP típusok - más félvezető sörök is bőven megtalálhatók! Ezeket a félvezetőket számos más elektronikus alkatrészben is használják.

Dolgozó

A LED egy P-N Junction dióda, amely fényt bocsát ki. Ha egy LED előre irányú, akkor fényt bocsát ki a normál dióda által termelt hő helyett. Amikor a P-N csomópont elõfeszítésben van, LED esetén a lyukak egy része egyesül az N-régió elektronjaival, míg az N-bõl származó elektronok egy része a P-régió furatával. Minden rekombináció fényt vagy fotonokat sugároz.

A LED -ek polaritással rendelkeznek, és ezért nem működnek, ha fordított előfeszítésben vannak csatlakoztatva. A legegyszerűbb módszer a közös LED polaritásának ellenőrzésére, ha a LED -et a szeméhez tartja. Látni fogja, hogy két elektróda van. A vastagabb a katód (-). Fényt bocsátanak ki a katódból. A vékonyabb elektróda az anód (+). [Bár ez a módszer a polaritás ellenőrzésére nem működik egyes LED -eknél, mint például a nagy hatásfokú LED -ek, stb., Ahol az ellenkezője igaz]. A LED -eket általában úgy gyártják, hogy a katód és az anód vezetékeinek hossza eltérő legyen. Ennek köszönhetően a LED-eket az anód (+) vezeték hosszabb ideig gyártja, mint a katód (-) vezeték. Ez megkönnyíti a polaritás meghatározását is. Megjegyzés: Egyes gyártók mindkét elektródavezetéket azonos hosszúságban tartják. A polaritás teszteléséhez multimétert kell használnia.

2. lépés: Aktuális és teljesítményértékelések, Haitz törvénye

KÉP: LED szimbólum

A közös IR LED -ek ~ 1,5 V -ig működhetnek, de a közönséges piros LED -eknek ~ 1,8 V -ra, a közös zöld LED -eknek ~ 2 V -ra, a közönséges kék -fehérek LED -einek (amelyek természetesen kékek, foszfor bevonattal) jó 3 V -ra van szükségük.

A LED -ek nem rendelkeznek "feszültségértékkel"; áramfüggőek. A fényerő nagyjából arányos az árammal, és nem egyenesen arányos a feszültséggel. Bármely adott áramnál előremenő feszültségük lesz, de ez másodlagos az áramhoz képest, ami a fő tényező, amelyet szabályozni kell.

Aktuális minősítések

A LED -ek jelenlegi besorolása is hasonló. Feszültségértékek. A LED -ek általában szabványos áramerősségűek. A legtöbb LED körülbelül 5-25 mA-t igényel. A LED által igényelt áram néha a LED színétől függ. Ha túlfeszültséget biztosít, a LED kigyullad és megsérül. Másrészt, ha nagyon gyenge áramot táplál, a LED nem adja ki maximális teljesítményét. A modern, rendkívül világos, piros/zöld LED -ek akár 1 mA -en is elfogadható kimenetet adhatnak (állapothasználathoz stb.)

Teljesítményértékek

A LED -ek típusától, felépítésétől és áramerősségétől stb. Függően különböző teljesítményértékekkel rendelkezhetnek. A LED -ek kevésbé hatékonyak, mint a hagyományos izzók, például a kompakt fénycsövek és az izzólámpák.

Haitz törvénye

Azt állítja, hogy minden évtizedben a lumenre jutó költség (a hasznos fénykibocsátási egység) 10 -szeresére csökken, és a LED -csomagonként generált fény mennyisége 20 -szorosára nő egy adott hullámhosszon (szín). A LED -ek megfelelőjét tekintik Moore törvényének, amely kimondja, hogy egy adott integrált áramkörben a tranzisztorok száma 18-24 havonta megduplázódik. Mindkét törvény a félvezető eszközök gyártásának folyamatoptimalizálására épül.

3. lépés: Építsen

KÉP:

1. Alap LED.
2. Dome LED.
3. SMD LED (nagy).
4. SMD LED (kicsi).
5. Kijelző LED a 7 szegmenses kijelzőben.

A LED -ek különböző formákban és méretekben készülnek. A műanyag lencse színe gyakran megegyezik a kibocsátott fény tényleges színével, de nem mindig. Például lila műanyagot gyakran használnak az infravörös LED -ekhez, és a legtöbb kék eszköz színtelen tokkal rendelkezik. A modern nagy teljesítményű LED-eket, például a világításhoz és a háttérvilágításhoz használt LED-eket általában a felületre szerelhető eszközök (SMD) csomagjai tartalmazzák. Néhány LED szórt műanyag lencsével rendelkezik.

Alap LED

Az alap LED az egyik leggyakrabban használt LED. Népszerűsége miatt a pice viszonylag olcsóbb a többi LED -hez képest. Nagyon egyszerűnek tűnik, és a design nagyon egyszerű.

Dome LED

Ez egy olyan típusú LED, amelyet úgy alakítottak ki, mint egy „kupolát”. Ezt az alakzatot úgy tervezték, hogy növelje azt a területet, amelyre a fény átjut. Más szóval a LED által kibocsátott fény kibocsátási szöge (Circumfernce) nagyobb, mint a Basic LED. Ezt általában az határozza meg, hogy milyen távolságra helyezik el a fénykibocsátót a kupolától. A specifikációs lapok szinte mindig megadják a "fél teljesítmény-szöget" (azt a szöget a tengelyen kívül, amelynél csak a fényerő felét látja). Ha sokkal szélesebb emissziós szöget szeretne, levághatja a kupolát egy dremel szerszámmal. Ha érdekel, akkor reszelheti vagy fényezheti a végét, de ez nem szükséges. Minél közelebb vágja a kibocsátó készülékhez, annál szélesebb szöget kap. De vigyázzon, ne vágja túl közel, mert van benne egy apró huzal, amelyet általában szemmel nem lehet látni. Bár ez a típusú LED valamivel drágább, mint egy alap led.

SMD LED

Ez a típusú LED általában nagyon kicsi. Az SMD felületre szerelt eszközt jelent. És ahogy a neve is sugallja, ez a LED a NYÁK felületére van forrasztva, ellentétben a hagyományos „átmenő” alkatrészekkel. Ezeket a LED -eket általában gépek (precíz forrasztórobotok) forrasztják, és rendkívül nehéz kézzel forrasztani (bár nem lehetetlen kézzel forrasztani az SMD LED -eket). Az SMD LED -ek kézi forrasztásához csak finomhegyes forrasztópáka, néhány vékony forrasztó, erős fény és esetleg nagyító szükséges, valamint néhány jó és pontos forrasztási készség.

Kijelző LED

Ezt a típusú LED -et főleg a kijelzőkben használják, mivel alakja lapos.

4. lépés: Típusok

KÉP:

1. Dome LED -ek.
2. IR LED -ek.
3. 7 Szegmens kijelző LED
4. Három színű LED (színváltó LED).

Színes LED

A színes és fehér LED -eket főként jelzőfényekben, lámpákban, világítóberendezésekben stb. Használják. Ezek az egyik leggyakrabban használt LED

Színváltó LED (Tri/Bi Color LED)

Az ilyen típusú LED -eknél a LED által kibocsátott szín meghatározott időn belül megváltozik. Egy apró integrált áramkör (IC) van beépítve ebbe a LED -sorba, hogy ellenőrizzék a különböző színek átváltása közötti késést. A Tri/bicolor LED -ek nem változtatják meg a színüket, valójában két különálló LED (gyakran piros és zöld) egy csomagban. Az egyiket vagy a másikat elforgatva két színt állít elő, és mindkettőt a harmadikhoz.

Infravörös (IR) LED

Ez a fajta LED -sugárzás infravörös fénysugarakat tartalmaz. Ezeket az infravörös sugarakat az emberi szem nem látja. Ez a típusú LED általában 38KHz átviteli frekvencián működik. A tervező úgy modulálja a LED -et, hogy a vevő megkülönböztesse más infravörös forrásoktól. A LED-eket nagyon alacsony frekvenciákon is modulálják, hogy egyszerűen villogó LED-eket mutassanak, és gyakran viszonylag magas frekvenciákon, változó működési ciklusokkal modulálják a fényerő hatékony szabályozását. Aztán egyeseket sokkal magasabb frekvenciákon modulálnak az adatok küldésére (például a száloptikában). Elsősorban távvezérelt és kis hatótávolságú kommunikációs eszközökben használják. Tesztelheti az IR LED -et úgy, hogy megnézi azt a kamera alatt, miközben áram folyik a LED -en. Más szóval a kamerák érzékelik a LED által kibocsátott infravörös sugarakat. Azok a kamerák, amelyek nem rendelkeznek infravörös blokk szűrővel, általában elég jól látnak az IR közelében (és általában olcsó kamerák, különösen biztonsági kamerák). De meg kell említeni, hogy még néhány mobiltelefonos kamera sem látja nagyon jól az IR LED -eket az infravörös blokk szűrője miatt.

7 Szegmens kijelző LED

A 7 szegmenses kijelző LED egy 7 LED -ből álló LED, amely 8 -as formában van csatlakoztatva. Számítógépekben, kijelzőkben stb. Használják. Az ehhez hasonló LED -t az ábécék megjelenítésére is használják.

UV LED

Az UV LED -ek ultraibolya fénysugarakat bocsátanak ki. Ezeknek a sugaraknak különféle alkalmazásaik vannak, például sterilizálás, víztisztítás stb.

5. lépés: Ellenállás számológép LED -ekhez

KÉPEK:

1. Különféle ellenállások és LED.
2. LED ellenállás számológép alkalmazás logója.

Tehát a LED -ekkel kapcsolatos leggyakoribb kérdés a megfelelő ellenállás, amelyet együtt kell használni. Az ellenállás használatának oka a LED -ek mellett az, hogy megvédje őket a túláramtól, ami megégetheti és károsíthatja a LED -et. De a megfelelő LED kiválasztása nem ilyen egyszerű. Miért? Nos, ha nagyon nagy ellenállást választ, a LED nem bocsátja ki maximális fényét. És ha alacsony az ellenállása, akkor a LED megsérülhet.

Tehát egy egyszerű formulát találtak ki:

Ellenállás = (Forrásfeszültség - LED feszültség) / (LED áram / 1000)

*Ne feledje, a LED -áram milliamperben (mA) van megadva

Inorder, hogy megkönnyítse ezt a számítást, használhatja ezt az ingyenes Android App LED ellenállás kalkulátort. Ez egy olyan alkalmazás, amelyet kifejezetten ehhez az Instructable -hez terveztek. Más funkciók és további elektronikával kapcsolatos funkciók és számológépek hozzáadódnak ehhez az alkalmazáshoz. Az alkalmazást a BluBot Technologies fejlesztette ki. Megnézheti az utasításokat, és kapcsolatba léphet vele Orangeboard @Nathan Neal Dmello segítségével. Különböző egyéb projekteket is vállal az alkalmazások, weboldalak, számítógépes programok stb. Fejlesztésében. Kapcsolatba léphet vele a weboldalán keresztül.

6. lépés: Használat

KÉP:

1. TV távirányító gomb nélkül.
2. TV -távirányító gombnyomással és IR LED -es vakuval.
3. Csík Dome LED -ek vészhelyzeti zseblámpából.
4. Okostelefonos kamera LED villanója.
5. Laptop LED teljesítményjelzői.

A LED -eket mindenhol használják. A telefon vakutól, az autók zenei rendszerétől, a kerti lámpáktól a TV -kijelzőig. Alapvetően alkalmazkodó jellegük és hatékonyságuk a legtöbb elektronikus eszközben helyet kapott.

A legismertebb felhasználási módok közül néhány:

1. Világítás.
2. Kijelzők.
3. Mutatók.
4. Dekoratív fények és tárgyak.
5. Távirányító.
6. Sterilizáció.
7. A víz tisztítása.
8. Fogászat és egyéb orvosi alkalmazások.

7. lépés: Tesztelés és áramkör

KÉP:

1. Multiméter a LED tesztelésére.
2. Egyszerű áramkör LED segítségével.

Tesztelés

A klasszikus gyorsteszt a szín, a fényerő és a polaritás szempontjából csak egy 3 V -os lítiumérme (például CR2032). Természetesen csak rövid ideig érintse meg az alacsony feszültségű LED -eket, különben túlmelegedhetnek!

Egyes LED -eket sorban tesztelhetünk multiméter használatával, és ellenőrizhetjük, hogy megfelelően működik -e, és kövesse az alábbi lépéseket:

1. Állítsa a multiméter tárcsát a 'Continuity' funkcióra.
2. Most csatlakoztassa a LED anódját (+) a multiméter PIROS/Pozitív/(+) szondájához, és csatlakoztassa a LED katódját (-) a multiméter FEKETE/Negatív/(-) szondájához.
3. Ha a LED működik, a multiméter elkezd sípolni. És egy érték jelenik meg a multiméter képernyőjén. Ezen kívül a LED -nek világítania kell.

*A LED -ek tesztelése a multiméter folytonossági funkciójával általában nem fog működni, mert a legtöbb multiméter csak alacsony feszültséget, kevesebb, mint 1 V -ot alkalmaz az ellenállási és folyamatossági vizsgálatokhoz. Ha igen, a multiméter nem ad folyamatos sípolást; egy rövid hangjelzést adhat. Sok multiméter rendelkezik dióda teszt funkcióval, amelyet dióda szimbólum jelez, és amely 2V -ig terjed a diódán. Ez megbízhatóan megmondja sok LED polaritását, de nem feltétlenül a magas előrefeszültségű kék -fehér LED -eket.

Az áramkör segítségével tesztelheti a LED-et és bármely más alkatrészt is:- Elektronikus érzékelő alkatrész-tesztelő

Áramkör

Ez az egyik legalapvetőbb és sokoldalúbb áramkör, amely megtalálható, amely LED -et használ. Az ok, amiért nagyszerű kezdetnek számít, az, hogy képes ellenőrizni más elektronikus alkatrészek vagy elektronikus érzékelők működését is. Megnézhet egy részletes oktatóanyagot is, amely segít az áramkör elkészítésében: Elektronikus érzékelő alkatrész -tesztelő

Második hely a technikai versenyen

Második díj a Teach It! A verseny támogatója a Dremel