Všetko, čo potrebujete vedieť o diódach LED: 7 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

Light Emitting Diode je elektronické zariadenie, ktoré vyžaruje svetlo, keď ním prechádza prúd. LED diódy sú malé, mimoriadne účinné, svetlé, lacné elektronické súčiastky. Ľudia si myslia, že diódy LED sú len bežnými súčasťami vyžarujúcimi svetlo a majú tendenciu prehliadať zaujímavé skutočnosti a vlastnosti diód LED. V tomto návode vás naučím „Všetko, čo potrebujete vedieť o diódach LED“, ktoré zahŕňa ich pracovné, prúdové a výkonové hodnotenia, zostavy, typy, kalkulačku rezistorov pre diódy LED, použitie, testovanie a jednoduchý obvod LED.

Tu je odkaz na bezplatnú aplikáciu pre Android „LED Resistor Calculator“: LED Resistor Calculator. Táto aplikácia vám pomôže vypočítať príslušnú hodnotu odporu potrebnú pre LED diódu.

História LED diódy

Kapitán Henry Joseph Round bol jedným z prvých priekopníkov rozhlasu a získal 117 patentov. Bol prvým, kto oznámil pozorovanie elektroluminiscencie z diódy, čo viedlo k objavu diódy vyžarujúcej svetlo. Vladimirovič Losev pozoroval emisiu svetla z bodových kontaktných spojov karborundu. Počas svojej práce ako rádiotechnik si všimol, že kryštálové diódy používané v rádiových prijímačoch vyžarujú svetlo, keď nimi prechádza prúd. V roku 1927 Losev publikoval v ruskom časopise podrobnosti o svojej práci na svetelných diódach. O niekoľko rokov neskôr Nick Holonyak, Jr. vynašiel prvú LED diódu viditeľného spektra (červenú) v roku 1962, keď pracoval ako konzultant v laboratóriu General Electric Company v Syracuse v New Yorku.

Zoznam položiek:

• Rôzne farebné LED diódy - AliExpress
• RGB LED - AliExpress
• IR LED - AliExpress

Krok 1: Zloženie a práca

OBRÁZOK:

1. Demontáž LED diódy.
2. Pohľad zhora na LED diódy. (väčšia- katóda, menšia- anóda).
3. Detailný pohľad na anódu a katódu LED. (LED dióda prekrojená na polovicu).
4. LED anóda a katóda odstránené z plastového obalu.

Zloženie

Najbežnejšie LED diódy sú tvorené gáliom (Ga), arzénom (As) a fosforom (P). Moderné LED diódy nie sú len typy GaAsP - iných polovodičových varov je veľa! Tieto polovodiče sa používajú aj v rôznych ďalších elektronických súčiastkach.

Pracovné

LED je spojovacia dióda P-N, ktorá vyžaruje svetlo. Keď je LED v predpätí, vyžaruje svetlo namiesto tepla generovaného normálnou diódou. Keď je prechod P-N v predpätí dopredu, v prípade LED sa niektoré otvory spoja s elektrónmi N-oblasti a niektoré elektróny z N sa spoja s otvorom z P-oblasti. Každá rekombinácia vyžaruje svetlo alebo fotóny.

LED diódy majú polaritu, a preto nefungujú, ak sú zapojené v opačnom smere. Polaritu bežných LED diód môžete najľahšie skontrolovať tak, že ich priložíte k oku. Uvidíte, že existujú dve elektródy. Tým hrubším je Katóda (-). Svetlo je vyžarované z Katódy. Tenšou elektródou je anóda (+). [Aj keď tento spôsob kontroly polarity nebude fungovať pri niektorých LED diódach, ako sú vysoko účinné LED diódy atď., Kde je opak pravdou]. LED diódy sa spravidla vyrábajú tak, aby sa líšila dĺžka káblov katódy a anódy. Vďaka tomu sú LED diódy vyrábané s anódovým (+) káblom dlhším ako katódový (-) zvod. To tiež uľahčuje určenie polarity. Poznámka: Niektorí výrobcovia ponechávajú obidva elektródové zvody v rovnakej dĺžke. Na otestovanie polarity budete potrebovať multimetr.

Krok 2: Hodnotenie prúdu a výkonu, Haitzov zákon

OBRAZ: Symbol LED

Bežné infračervené LED diódy môžu pracovať až do ~ 1,5 V, ale bežné červené LED diódy potrebujú ~ 1,8 V, bežné zelené LED diódy ~ 2 V a bežné modré a biele LED diódy (ktoré sú samozrejme modré s fosforovým povlakom) vyžadujú dobré 3 V.

LED diódy nemajú „hodnotenie napätia“; sú poháňané prúdom. Jas je zhruba úmerný prúdu a nie je priamo úmerný napätiu. Pri každom konkrétnom prúde budú mať dopredné napätie, ale to je sekundárne k prúdu, čo je hlavný faktor, ktorý treba ovládať.

Aktuálne hodnotenia

Aktuálne hodnotenia LED sú tiež podobné. Hodnotenia napätia. LED diódy majú spravidla štandardné prúdové hodnotenie. Väčšina diód LED vyžaduje približne 5-25 mA. Prúd požadovaný diódou LED niekedy závisí od farby diódy LED. Ak dodáte nadbytočný prúd, LED dióda sa zapáli a poškodí sa. Na druhej strane, ak dodávate veľmi nízky prúd, LED dióda nebude produkovať svoj maximálny výkon. Moderné ultra jasné červené/zelené diódy LED môžu poskytovať prijateľný výkon (na použitie v stavoch atď.) Už pri 1 mA

Výkonové hodnotenia

LED diódy môžu mať rôzne menovité výkony v závislosti od ich typu, konštrukcie a prúdu, atď. LED diódy sa dodávajú aj v baleniach „High Power LED“. LED diódy sú menej účinné ako konvenčné žiarovky, ako sú žiarovky CFL a žiarovky.

Haitzov zákon

Uvádza sa v ňom, že každé desaťročie náklady na lumen (jednotka emitovaného užitočného svetla) klesnú faktorom 10 a množstvo svetla generovaného na balík LED sa pri danej vlnovej dĺžke (farbe) svetla zvýši o faktor 20. Je považovaný za LED protipól Moorovho zákona, ktorý uvádza, že počet tranzistorov v danom integrovanom obvode sa každých 18 až 24 mesiacov zdvojnásobí. Oba zákony sa spoliehajú na optimalizáciu procesu výroby polovodičových zariadení.

Krok 3: Zostavte

OBRÁZOK:

1. Základná LED.
2. Dome LED.
3. SMD LED (veľká).
4. SMD LED (malá).
5. Displej LED používaný v 7-segmentovom displeji.

LED diódy sa vyrábajú v rôznych tvaroch a veľkostiach. Farba plastových šošoviek je často rovnaká ako skutočná farba vyžarovaného svetla, ale nie vždy. Napríklad pre infračervené diódy LED sa často používa purpurový plast a väčšina modrých zariadení má bezfarebné kryty. Moderné vysokovýkonné LED diódy používané na osvetlenie a podsvietenie sa spravidla nachádzajú v balíkoch zariadení na povrchovú montáž (SMD). Niektoré diódy LED majú difúzne plastové šošovky.

Základná LED

Základná LED je jednou z najpoužívanejších LED diód. Aj vďaka svojej popularite je jeho cena v porovnaní s inými LED diódami relatívne lacnejšia. Vyzerá to veľmi jednoducho a dizajn je veľmi jednoduchý.

Dome LED

Jedná sa o typ diódy LED, ktorá má tvar „dómu“. Tento tvar je navrhnutý tak, aby zväčšil plochu, do ktorej sa svetlo prenáša. Inými slovami, uhol vyžarovania (obeh) svetla z LED diódy je väčší ako základná LED. Toto je spravidla riadené tým, ako ďaleko umiestnia žiarič svetla od kupoly. Hárky so špecifikáciami vám takmer vždy poskytnú „uhol polovičného výkonu“(uhol mimo osi, v ktorom vidíte iba polovicu jasu). Ak chcete oveľa širší emisný uhol, môžete kupolu odrezať nástrojom dremel. Ak vám to bude záležať, môžete potom pilník alebo leštiť koniec, ale nie je to potrebné. Čím bližšie ho prerežete k emisnému zariadeniu, tým širší uhol získate. Dávajte si však pozor, aby ste nezostrihali príliš blízko, pretože je tam malý drôt, ktorý zvyčajne nie je vidieť do očí. Napriek tomu, že tento typ LED je o niečo drahší ako základná dióda LED.

LED dióda SMD

Tento typ LED diódy má spravidla veľmi malé rozmery. SMD znamená zariadenie na povrchovú montáž. A ako naznačuje jeho názov, táto dióda LED je na rozdiel od konvenčných komponentov „priechodných otvorov“spájkovaná na povrch PCB. Tieto diódy LED sú spravidla spájkované strojmi (presné spájkovacie roboty) a je veľmi ťažké ich spájkovať ručne (aj keď nie je nemožné spájkovať LED diódy SMD ručne). Na ručné spájkovanie LED diód SMD potrebujete jemnú spájkovačku, tenkú spájku, jasné svetlo a možno aj lupu a dobré a presné spájkovacie schopnosti.

LED displej

Tento typ LED sa používa hlavne na displejoch, pretože jeho tvar je plochý.

Krok 4: Typy

OBRÁZOK:

1. Dome LED diódy.
2. IR LED diódy.
3. 7 LED segmentového displeja
4. Trojfarebná LED (LED meniaca farbu).

Farebná LED dióda

Farebné a biele LED diódy sa používajú hlavne v indikátoroch, žiarovkách, osvetľovacích zariadeniach atď. Sú jednou z najčastejšie používaných diód LED

LED dióda meniaca farbu (tri/dvojfarebné LED diódy)

V tomto type LED sa farba vyžarovaná LED diódou zmení v priebehu určitého časového obdobia. Do tejto diódy LED je zabudovaný malý integrovaný obvod (IC), aby bolo možné ovládať časové oneskorenie medzi prechodom rôznych farieb. Tri/dvojfarebné LED diódy nemenia farbu, v skutočnosti ide o dve samostatné LED diódy (často červenú a zelenú) v jednom balení. Otočením jednej alebo druhej vytvoríte dve farby a obe vytvoríte tretiu.

Infračervená (IR) LED dióda

Tento typ LED lúčov infračervených lúčov svetla. Tieto infračervené lúče ľudské oko nevidí. Tento typ LED diódy spravidla funguje na prenosovej frekvencii 38 kHz. Dizajnér moduluje LED ako spôsob, akým ich prijímač diskriminuje od iných zdrojov IR. LED diódy sú tiež modulované na veľmi nízkych frekvenciách, aby jednoducho ukazovali blikajúce LED diódy, a často sú modulované na relatívne vysokých frekvenciách s rôznym pracovným cyklom, aby efektívne kontrolovali ich jas. A potom sú niektoré modulované na oveľa vyšších frekvenciách na odosielanie údajov (ako sa používa napríklad vo vláknovej optike). Používa sa hlavne v diaľkovo ovládaných a komunikačných zariadeniach s malým dosahom. Infračervenú LED diódu môžete vyskúšať tak, že ju budete sledovať pod kamerou, pričom na ňu bude prúd. Inými slovami, kamery môžu detekovať IR lúče vyžarované z LED diódy. Fotoaparáty, ktoré nemajú IR blokový filter, môžu vo všeobecnosti dobre vidieť blízko IR (a zvyčajne ide o lacné kamery, a najmä bezpečnostné kamery). Malo by sa však spomenúť, že dokonca aj niektoré kamery mobilných telefónov vôbec nevidia IR LED diódy kvôli svojmu filtru IR blokov.

7 LED segmentového displeja

7 -segmentová dióda LED je dióda LED pozostávajúca zo 7 diód LED zapojených vo forme 8. Používa sa v kalkulačkách, displejoch atď. LED dióda podobná tejto sa používa aj na zobrazenie abecedy.

UV LED

UV LED diódy vyžarujú ultrafialové lúče. Tieto lúče majú rôzne aplikácie, ako je sterilizácia, čistenie vody atď.

Krok 5: Kalkulačka odporu pre diódy LED

SNÍMKY:

1. Rôzne odpory a LED dióda.
2. Logo aplikácie Kalkulačka odporu LED.

Najčastejšou otázkou kladenou na LED diódy je vhodný odpor, ktorý je potrebné použiť spolu s nimi. Dôvod, prečo sa spolu s LED diódami používa odpor, je chrániť ich pred prebytočným prúdom, ktorý môže LED vypáliť a poškodiť. Vybrať správnu LED diódu však nie je také jednoduché. Prečo? Ak zvolíte veľmi vysoký odpor, LED dióda nevyžaruje svoje maximálne svetlo. A ak máte nízky odpor, existuje pravdepodobnosť poškodenia LED diódy.

Bol vynájdený jednoduchý vzorec:

Odpor = (zdrojové napätie - napätie LED) / (prúd LED / 1000)

*Majte na pamäti, že prúd LED je v miliampéroch (mA)

Aby bol tento výpočet jednoduchší, môžete použiť túto bezplatnú kalkulačku odporu LED aplikácie pre Android. Je to aplikácia navrhnutá špeciálne pre tento návod. K tejto aplikácii budú pridané ďalšie funkcie a ďalšie funkcie a kalkulačky súvisiace s elektronikou. Aplikáciu vyvinula spoločnosť BluBot Technologies. Môžete sa pozrieť na jeho pokyny a kontaktovať ho prostredníctvom jeho Orangeboard @Nathan Neal Dmello. Vykonáva tiež rôzne ďalšie projekty vo vývoji aplikácií, webových stránok, počítačových programov atď. Môžete ho kontaktovať prostredníctvom jeho webovej stránky.

Krok 6: Použitie

OBRÁZOK:

1. Diaľkové ovládanie televízora bez stlačeného tlačidla.
2. Diaľkové ovládanie televízora so stlačeným tlačidlom a detekovaným IR LED bleskom.
3. Pruh kupolových LED diód z núdzovej baterky.
4. LED blesk fotoaparátu smartfónu.
5. LED indikátory napájania prenosného počítača.

LED diódy sa používajú všade. Od blesku telefónu, cez hudobný systém v aute, cez záhradné svetlá až po televízny displej. V zásade im adaptívna povaha a účinnosť dala miesto vo väčšine elektronických prístrojov.

Niektoré z najznámejších použití sú:

1. Osvetlenie.
2. Displeje.
3. Indikátory.
4. Dekoratívne svetlá a predmety.
5. Diaľkové ovládanie.
6. Sterilizácia.
7. Čistenie vody.
8. Zubné lekárstvo a iné lekárske aplikácie.

Krok 7: Testovanie a obvod

OBRÁZOK:

1. Multimeter používaný na testovanie LED.
2. Jednoduchý obvod pomocou LED.

Testovanie

Klasický rýchly tester farby, jasu a polarity je iba 3V lítiový gombíkový článok (napr. CR2032). Dotýkajte sa toho samozrejme iba krátko LED diódy nižšieho napätia, inak sa môžu prehriať!

Niektoré LED diódy je možné testovať, aby sa pomocou multimetra skontrolovalo, či správne funguje, a postupujte podľa týchto krokov:

1. Nastavte číselník multimetra na funkciu „Kontinuita“.
2. Teraz pripojte anódu (+) LED k ČERVENEJ/pozitívnej/(+) sonde multimetra a katódu (-) LED pripojte k ČIERNEJ/negatívnej/(-) sonde multimetra.
3. Ak LED dióda funguje, multimetr začne vydávať zvukový signál. A hodnota sa zobrazí na obrazovke multimetra. Okrem toho by sa mala rozsvietiť LED dióda.

*Testovanie LED pomocou funkcie kontinuity multimetra zvyčajne nebude fungovať, pretože väčšina multimetrov na testy odporu a kontinuity používa iba nízke napätie, menej ako 1 V. Ak áno, multimetr nebude vydávať nepretržité pípanie; môže zaznieť jedno krátke pípnutie. Mnoho multimetrov má funkciu testovania diódy označenú symbolom diódy, ktorý na diódu pôsobí až 2V. To vám spoľahlivo povie polaritu mnohých diód LED, ale nie nevyhnutne modrých a bielych diód LED s vysokým napätím vpred.

Môžete tiež otestovať LED a akýkoľvek iný komponent pomocou tohto obvodu:- Tester komponentov elektronického senzora

Obvod

Toto je jeden z najzákladnejších a najuniverzálnejších obvodov, ktorý môžete nájsť a ktorý v ňom používa LED diódu. Dôvodom, prečo je to skvelý začiatok, je to, že môže tiež kontrolovať fungovanie akýchkoľvek iných elektronických komponentov alebo elektronických senzorov. Môžete si tiež pozrieť podrobný návod, ktorý vám pomôže vytvoriť tento obvod: Tester komponentov elektronického senzora

Druhé miesto v technickej súťaži

Druhá cena v programe Teach It! Súťaž sponzorovaná spoločnosťou Dremel