LED-valgusallikad

LED-valgusallikad

3 põhjust, miks kasutatakse LED-e valgusallikana võrreldes HID-lampidega

  • Valgusdioodidel pole hõõgniiti läbipõlemiseks ega purunemiseks, seetõttu kestavad need palju kauem kui tavalistel pirnidel. Arvestades, et väga väike pooljuhtkiip töötab LED-iga, on need väga vastupidavad ja kipuvad kestma mitu tuhat tundi.
  • Valgusdioodid on 'kohe sisse lülitatud', sarnaselt halogeenlampidega, ja seetõttu on neid mugav kasutada rakendustes, mis on sageli või potentsiaalselt sisse-välja lülitatud. Seevastu on HID-lambid habras ja peavad süüte ajal soojenema (15–25 sekundit)
  • LED-tehnoloogia muutub kiiresti ja on aimatav, et LED-id ületavad lõpuks HID-valgustuse jõudluse.

Kuidas kasutatakse LED-i valgusallikana?

Valgusdioodid (LED) on valgusallikad, mis kasutavad dioode, mis eraldavad valgust vooluahela ühendamisel. Mõju on elektriluminestsentsi vorm, kus valgusdioodid vabastavad suure hulga footoneid väljapoole, ja LED on paigutatud plastist pirni, mis koondab valgusallika. LED-i kõige olulisem osa on pooljuhiline kiip, mis asub valgusallikas. See koosneb p ja n piirkonnast, mille ristmik on nende vahel. P piirkonnas domineerivad positiivsed elektrilaengud ja n piirkonnas domineerivad negatiivsed elektrilaengud. Ristmik on omamoodi sein kahe piirkonna vahel, blokeerides laengukandjate läbipääsu kahe piirkonna vahel.



Kui pooljuhi kiibile rakendatakse piisavat pinget, saavad elektronid hõlpsasti liikuda ristmikul, kus neid p-piirkonna positiivsed jõud kohe meelitavad. Kui elektron liigub p-piirkonnas positiivse laengu jaoks piisavalt lähedale, siis need kaks laengut taasühinevad.


Kui elektron kombineerub positiivse iooniga, muundub elektriline potentsiaalenergia elektromagnetiliseks energiaks ja see toimub valgusfootoni kiirguse kujul.





Sellel footonil on sagedus, mille määravad pooljuhi materjali omadused (tavaliselt keemiliste elementide gallium, arseen ja fosfor kombinatsioon).

Erinevat värvi kiirgavad LED-id on valmistatud erinevatest pooljuhtmaterjalidest. Lihtsamalt öeldes on LED-id väikesed elektriahela komponendid, mis toimivad hõõgniidita pirnina. LED-e valgustab ainult elektronide liikumine pooljuhtmaterjalis, muutes need pika aja jooksul energiasäästlikuks ja eriti vastupidavaks.



Mis tüüpi valgustit kasutatakse valgustusrakendustes?

Valge LED on põnevam uus valgustehnoloogia pärast luminofoorlampide kasutuselevõttu. Kõrge intensiivsusega valgusdioodid on nüüd populaarsed nende madalate praeguste nõuete tõttu. Suure eredusega valgeid LED-e kasutatakse energia säästmise eesmärgil üha enam valgustusrakendustes. Valge LED-i rakendused hõlmavad tagantvalgustuse valgustamist mobiiltelefonides, LCD-tagatulesid, kodu ja sõiduki valgustust, ekraanitahvleid jne. Valgusdioodid on äärmiselt väikesed ja tarbivad vähe energiat ning muudavad elektri tõhusalt valguseks.


Miks eelistatakse valget LED-d?

Kõrge vattiga LED toodab tavaliselt umbes 75-100 luumenit vati kohta 350 milliamprise voolu arvelt. Energiakaod kuumuse kaudu on LED-idel praktiliselt nullid ja nende eluiga on väga pikk, tuhandeid tunde. LED-id on keskkonnasõbralikud seadmed, kuna need ei sisalda pliid ega elavhõbedat. Erinevalt luminofoorlampidest ei eralda LED-d UV-kiirgust.

A1 vatti valge LED annab umbes 100 lm valgusvoo, mis on piisav piiratud ala valgustamiseks. Valgusallika kiiratava valguse hulka mõõdetakse valendiku järgi. Näiteks 60-vatine pirn kiirgab 730 luumenit ja 50-vatine halogeenlamp on 900 luumenit. Iga LED-kiibi pindala on ainult üks ruutmillimeeter, mis tagab väga kontsentreeritud üld heleduse

1-vatise valge LED-i ettepoole suunatud pingelang on 3,3 volti ja see tarbib 350 milliamprit. Seega nõuab tavaline valge LED maksimaalse heleduse saavutamiseks 3 volti ja umbes 40 mA voolu.

Suure võimsusega valgeid LED-e saab suure intensiivsusega valguse saamiseks juhtida suure voolu juures sadades milliamprites Amperisse. Mõni mark võib toota üle tuhande luumeni. Soojuse hajutamiseks peavad HPLED-id olema paigaldatud jahutusradiaatorile, vastasel juhul kahjustab seade kergesti.

2 viisi valge LED-i ehitamiseks

  • Meetod hõlmab LED-kiibi katmist (enamasti sinine, mis on valmistatud Indium-galliumnitriidist, InGaN) valge värvi saamiseks erineva värvusega fosforiga. Stokese nihkena tuntud protsessi kaudu kantakse sinisele valgusele vastav osa valgusspektrist pikemale lainepikkusele. Valgete valgusdioodide valge valgus tuleneb kitsaribalisest sinisest, mida GaN LEDid loomulikult kiirgavad, pluss laia spektriga kollane, mille tekitab stantsil olev fosforkate, mis neelab osa sinisest ja muudab selle kollaseks. InGaN suudab toota töötamise lainepikkusi rohelisest ultraviolettni, muutes tootmise ajal indiumi ja galliumiga suhtelisi koguseid. Tavaliselt kasutatav fosformaterjal on tseeriumiga legeeritud ütriumi alumiiniumgarnett või Ce3 + YAG.
  • Valgeid valgusdioode saab valmistada ka UV-kiirgusega valgusdioodide lähedal katmisega suure efektiivsusega Europiumi baasil punast ja sinist emiteerivate fosforite ning rohelist vase ja alumiiniumi legeeritud tsinksulfiidi seguga. See on luminofoorlampide tööga sarnane meetod. See meetod on vähem efektiivne kui sinine fosforiga LED, kuna Stokesi nihe on suurem ja seetõttu muundatakse rohkem energiat soojuseks. Teine puudus on see, et UV-valgus võib lekkida valesti töötavast LED-ist ja kahjustada inimese silmi või nahka.

3 Rakendused, mis sisaldavad valgusallikana LED-i

  • LED-põhine avariilamp

Selle saab ühendada vahelduvvoolu pistikupessa ja see süttib voolukatkestuse hetkel. See kiirgab ruumis jahedat valget valgust, millest piisab ka lugemiseks. Selle toiteallikaks on 4,5-voldine juhtmeta telefoni aku ja see kasutab 1 vatti valget LED-i.

Süsteemi töö

Vooluallikana kasutatakse 4,5-voldise aku laadimiseks väikest 4,5-voldist 300 mA astmelist trafot, sildalaldit, mis koosneb D1-D4-st ja silumiskondensaatorist C1. 4,5-voldine trafo on hõlpsasti kättesaadav ja seda kasutatakse tavaliselt LED avariivalgustid . See langetab 230 volti vahelduvvoolu madalpinge vahelduvvoolu, mis seejärel parandatakse täislaine alaldi abil. Kondensaator C1 muudab alalisvoolu pulsatsiooni laadimiseks tasuta. Takisti R1 annab laadimiseks umbes 80 milliamprit. Kuna vooluahel on alati ühendatud, on madal vool praeguseks ideaalne laadimiseks. Vooluringis kasutatud laetav aku on 4,5-voldine juhtmeta telefoni aku.
Kui vooluvõrk on saadaval, laadib aku R1 ja D5 kaudu. Samal ajal saab PNP-transistor R1 kaudu positiivse eelarvamuse ja see jääb välja. Kui toide katkeb, muutuvad D5 vastupidised eelarvamused ja T1 alus muutub negatiivseks. Seejärel juhib ja süttib LED. Kui toide taastub, lülitub LED automaatselt välja.

1W-LED-avariilamp

1W-LED-avariilamp

Kuidas seadistada?

Vooluringi saab kokku panna väikesele perfoplaadi tükile. Pange vooluahel, trafo ja aku pistikupessa olevasse adapterkarpi. Fikseerige LED väljaspool kasti, eelistatavalt peegeldava taustaga. Selleks saate kleepida fooliumpaberit. See toimib ka LED-i jahutusradiaatorina. Kuna LED-i süttimisel voolab T1 kaudu suur vool, vajab T1 jahutusradiaatorit. 1 vatt valge LED maksis umbes Rs.50 ja aku Rs.150.

  • Automaatne lamp, millel on 1 W LED

Siin on Automaatne lamp, mis kasutab suurt võimsust Valge LED, mis süttib õhtul ja jääb põlema hommikuni. Tänapäeval kasutatakse valgeid LED-e, kuna nende toitmiseks ja juhtimiseks on vaja lihtsat alalisvoolu toiteallikat, erinevalt hõõguvatest gaaslahenduslampidest. Kasutatava valgusdioodi nimiväärtus on 1 W ja seadme toitmiseks kasutatakse reguleeritavat toiteallikat ilma trafota.

Süsteemi töö

Kondensaatorid c1 ja c2 langetavad vahelduvpinge madalamale väärtusele. Kasutatakse tavaliselt suure väärtusega kondensaatoreid. Silla alaldi sektsioon toodab vahelduvvoolu signaalist pulseerivat alalisvoolu väljundit. Kondensaator eemaldab alalisvoolu signaalis esinevad vahelduvvoolu lainetused. See filtreeritud signaal rakendatakse üle zener-dioodi, mis tagab reguleeritud alalisvoolu väljundi kogu selle klemmile. Kondensaator c3 laseb üldjuhul vahelduvvoolusignaalil sellest läbi minna ja blokeerib alalisvoolu signaali. See toimib möödaviiguelemendina. LDR ja T1 moodustavad valgustundliku lüliti LED-i sisse- ja väljalülitamiseks. LDR pakub pimedas suurt vastupanu ja vähest valgust. Nii päevasel ajal juhib LDR ja T1 alus tõmmatakse maapinnale ja valge LED-i väljalülitamine jääb välja. Öösel, kui päevavalgus lakkab, suureneb LDR-i resistentsus ja T1 saab piisava alushälbe ja juhib. Seejärel põleb kollektoriga T1 ühendatud LED. BD 139 on keskmise võimsusega NPN-transistor ja selle tihvtide ühendused on esiküljelt baasi - kollektori - emitteri poolt. Jahutusradiaator on T1 jaoks vajalik, kuna valgusdiood läbib umbes 100 miljonit amprit voolu. Vooluahelas kasutatav LED on 1-vatine valge LED-lamp, mille pinge langus on 3,3 volti ja mille täielikuks heleduseks on vaja 350 miljonit amprit.

Suure võimsusega LED-öölamp-1

  • Kaasaskantav hädavalgusti cum mobiilne laadija

Siin on kaasaskantav hädavalgusti cum mobiilne laadija. See kasutab kõrget eredat valget LED-i, mis suudab ruumis piisavalt valgust anda, kui võrgutoit katkeb. Valge LED võib olla indium-galliumnitriidi LED, mis kiirgab sinakasvalget valgust, mida saab filtreerida objektiivis oleva fosforfiltriga või mitmevärviliste LED-ide seguga. Seda saab kasutada ka mobiilse laadijana pistikprogrammi režiimis ning ka reisi ajal.

Süsteemi töö

Vooluallikas vooluahela jaoks pärineb 0–6-voldistest 300 mA alalisvoolutrafodest, täislaine alaldist, mis sisaldab D1 – D4, ja silumiskondensaatorist C1. Avariivalgusahel koosneb dioodist D5, takistist R2 ja transistorist T1. Kui võrgutoit on saadaval, siis dioodi D5 ettepoole suunatud eelarvamused ja 6-voldine aku laetakse takisti R2 kaudu. Samal ajal on PNP-transistor T1 väljas juhtivus, kuna selle alust hoitakse R1 kaudu kõrgel. T1 kollektoriga ühendatud valge valgusdiood jääb põlema. Kui võrgutoit katkeb, muutub D5 vastupidiseks eelarvamuseks ja T1 alus saab negatiivse eelarvamuse ja see juhib. Valge LED lülitub seejärel sisse aku toite abil. Vooluahela mobiilse laadija osa koosneb Zeneril põhinevast reguleeritud toiteallikast. Laadimisvoolu saab punktidest A ja B koputada sobiva pistiku abil.

Avariivalgus-cum-Mobile-

Kaasaskantav avariivalguse mobiililaadija

Nüüd loodan, et teil on idee LED-valgusallikate kontseptsiooni kohta ja kui teil on artiklist ja elektrilistest elektroonilistest projektidest küsimusi, jätke allpool kommentaaride jaotis.