Sissejuhatus LED-i
LED või Valgusdiood on lihtne PN-ristmikdiood , valmistatud suurema energiabarjääriga materjalist. Kuna toiteallikas antakse LED-i ristmikule, liiguvad elektronid valentsribast juhtivusriba. Kui elektron kaotab energia ja langeb tagasi algsesse olekusse, eraldub footon. See kiiratud valgus on nähtava valguse sagedusalas.
LED
See lihtne diood kiirgab valgust, kui selle p-n-ristmik on kallutatud 1-voldise pingega. Enamik valgusdioodidest töötab vahemikus 1,5 kuni 2 volti, kuid kõrge heledusega tüübid, eriti valged, sinised ja roosad valgusdioodid, vajavad maksimaalse heleduse saamiseks 3 volti. Valgusdioodi läbiv vool peaks olema piiratud 20–30 milliampriga, muidu seade põleb. Valged ja sinised valgusdioodid taluvad kuni 40 milliamprit voolu.
Valgusdiood - LED
LED-il on pooljuhtkiip, mis koosneb galliumühendist, millel on voolu mõjul footonite emissioon. Kiip on toitepinge tagamiseks ühendatud kahe klemmipostiga. Kogu komplekt on kapseldatud epoksüümbrisesse, mille klemmid on väljaulatuvad. LED-i pikk juhe on positiivne, lühike aga negatiivne. Algselt oli LED-is kasutatud pooljuht galliumarseniidfosfaat (GaAsP), samas kui galliumalumiinium-aeresniidi (GaAlAs) kasutatakse nüüd päevade kaupa eredates LED-ides. Sinised ja valged LED-id kasutavad indium-galliumnitriidi (InGaN), mitmevärvilised LED-id aga erinevate värvide saamiseks erinevaid materjalide kombinatsioone. Valge LED sisaldab sinist kiipi valge anorgaanilise fosforiga. Kui sinine valgus lööb fosforit, paiskub valge valgus.
LEDid kiirgavad elektroluminestsentsil põhinevat valgust. LED-i pooljuhtmaterjalil on nii P- kui ka N-tüüpi piirkonnad. P regioon kannab positiivseid laengukandjaid, mida nimetatakse aukudeks, samal ajal kui N piirkond vabastab elektrone. Foonit kiirgav materjal on paigutatud P- ja N-kihi vahele. Kui P ja N kihi vahel rakendatakse potentsiaalset erinevust, liiguvad N kihist pärit elektronid aktiivse materjali suunas ja ühenduvad aukudega. See vabastab aktiivse materjali valguse kujul energiat. Toimeaine tüübi põhjal toodetakse erinevaid värve.
8 tüüpi LED-e ja nendes kasutatud materjali
1. Alumiinium-galliumarseniid - infrapuna-LED
2. Alumiinium-galliumarseniid, galliumarseniidfosfiid, galliumfosfiid - punane LED
3. Alumiinium-galliumfosfiid, galliumnitriid - roheline LED
4. Alumiiniumgalliumfosfiid, galliumarseniidfosfiid, galliumfosfiid - kollane LED
5. Alumiinium-galliumindiumfosfiid - oranž LED
6. Indiumgalliumnitriid, ränikarbiid, safiir, tsinkseleniid - sinine LED
7. Galliumnitriidil põhinev indium galliumnitriid - valge LED
8. Indium-galliumnitriid, alumiinium-galliumnitriid - ultraviolettvalgusdiood
8 LED-parameetrit
1. valgusvoog - see on LED-i energiahulk ja seda mõõdetakse valendikus (lm) või milli valendikus (mlm)
2. Valgustugevus - see on piirkonda kattev valgusvoog ja seda mõõdetakse kandela (cd) järgi. LED-i heledus sõltub valgustugevusest.
3. Valgustõhusus - see näitab valgust rakendatava pinge suhtes. Selle ühik on valendik vatt (lm w).
4. Edaspinge (Vf) - see on LED-i pingelangus. See jääb vahemikku 1,8 volti punases LED-s kuni 2,2 volti rohelistes ja kollastes LED-ides. Sinistes ja valgetes LED-ides on see 3,2 volti.
5. Edasivool (kui) - see on suurim LED-i kaudu lubatud vool. Tavalistes LED-ides on see vahemikus 10 mA kuni 20 mA, valgetes ja sinistes LEDides aga 20 mA kuni 40 mA. Suure eredusega 1-vatised LED-id vajavad 100 - 350 milliamprit voolu.
6. Vaatenurk - seda nimetatakse ka telje nurgaks. See on valgustugevuse langus pooltelje väärtuseni. Selle tulemuseks on täielik heledus tingimusel. Kõrge eredat tüüpi LED-idel on kitsas vaatenurk, nii et valgus fokuseeritakse kiireks.
7. Energiatase - energiatase valguse väljundis sõltub rakendatud pingest ja pooljuhi elektronide laengust. Energiatase on E = qV, kus q on elektronide laeng ja V on rakendatud pinge. q on tavaliselt -1,6 × 1019 džauli.
8. LED-i võimsus - see on ettepoole suunatud pinge, mis on korrutatud esivooluga. Kui LED-i kaudu voolab liigne vool, väheneb selle eluiga. Niisiis kasutatakse LED-i kaudu voolu piiramiseks seeria takistit, tavaliselt 470 oomi kuni 1K.
LED-takisti saab valida valemi Vs - Vf / If abil. Kus Vs on sisendpinge, Vf on LED-i ettepoole suunatud pinge ja If on LED-i esivool.
LED-i juhtimiseks on vaja vahelduvvoolu toite
Vähese energiatarbega rakenduste jaoks, näiteks mobiiltelefonides, on LED-i jaoks võimalik kasutada alalisvoolu. Kuid suuremahuliste rakenduste jaoks, näiteks valgusdioode kasutavate fooride jaoks, on alalisvoolu kasutamine tegelikult ebamugav. Seda seetõttu, et kui vahemaa suureneb, alalisvoolu jõuülekanne suurendab kahjumit, samuti on alalisvoolu-alalisvoolu muundamiseks seadmete kasutamine üsna odav. Selle tulemusena on sobivam kasutada vahelduvvoolu toiteallikat kõrgekvaliteediliseks kasutamiseks, näiteks suure hulga valgusdioodide helendamiseks.
Kondensaator vahelduvpinge piirajana
Kondensaatoril on omadus vastu panna rakendatava pinge muutumisele, tõmmates või tarnides voolu vooluahelast, kui need laadivad või tühjenevad. Kondensaatoril olev vool on antud
I = CdV / dt
Kui C on mahtuvus, siis dV / dt tähistab pinge muutust. I on plaatide vaheline laeng ajaühiku või voolu kohta.
Kondensaatori kaudu toimuv vool on reaktsioon pingemuutuse vastu. Seetõttu on suure hetkelise pinge korral vool null. Teisisõnu viivitab pinge voolu 90 kraadi võrra. See kondensaatori omadus muudab selle kasutatavaks vahelduvvoolu toiteallika pinge vähendajana. Kuid see sõltub mahtuvuse väärtusest ja sagedusest. Suurem sagedus ja mahtuvus, väiksem on reaktants.
Rakendus, mis hõlmab LED-i juhtimiseks vahelduvvoolu kasutamist
LED- või valgusdioode saab juhtida vahelduvvoolu kaudu lihtsalt kondensaatori ja takisti kombinatsiooni abil. 220 V vahelduvvoolu põhivarustus muundatakse trafo abil madalpinge vahelduvvooluks. Kondensaatorit kasutatakse pinge piirajana, kus takisti on voolupiiraja. Kõrge PIV-ga (1000 V) dioode kasutatakse LED-de kaitsmiseks kõrgepinge eest.
Tavaliselt on valge ledi pingelang umbes 1,5 V. Valgusdioodid on ühendatud kahes seeriaparalleelses kombinatsioonis. Kui igas kombinatsioonis kasutatakse 12 LED-i, on pinge langus LED-kombinatsioonis umbes 30 V. Takisti toimib voolupiirajana ja tagab pingelanguse umbes 30 V. Seega on kondensaatori ja takisti kombinatsiooniga võimalik juhtida LED-de rida. Takisti väärtus sõltub kasutatavate LED-ide arvust. Kuna LED-i nimiväärtus on 15mA, on iga LED-i kaudu vool 15mA ja kogu LED-kombinatsiooni koguvool on 30mA, põhjustades 1k takisti pingelanguse 30V.
Loodan, et teil on ettekujutus võrgutoitega LED-ide kontseptsioonist, kui sellel teemal või elektri- ja elektroonikaprojektide kontseptsioonil on veel probleeme, jätke allpool kommentaarid.
