Все о светодиодах.
Что такое светодиод?
Светодиоды образуют неотъемлемую часть в современной электроники, простые показатели для оптических коммуникационных устройств. Светоизлучающие диоды используют свойства р-п перехода и испускают фотоны, когда ток в прямом направлении. Светодиоды специально излучают свет, когда потенциалы приложены к аноду и катоду.
История светодиодов начинается с 1907 года, когда капитан Генри Джозефа наблюдал особенности электро-люминесценции карбида кремния. Первый светодиод был разработан в 1962 году. Он был разработан Холоньяк, работал в General Electric (GE). Это был GaAsP устройства. Первая коммерческая версия светодиодов пришли на рынок в 1960-х годов.
Изготовление светодиодной технологии произвела бум в 1970-е годы с введением арсенида галлия алюминия (GaAlAs). Эти светодиоды высокой яркости и во много раз ярче, чем старая рассеянного типа. Синие и белые светодиоды были введены в 1990 году, в котором используется индия нитрида галлия (InGaN) в качестве полупроводника.
Белый светодиод содержит неорганический фосфор. Когда голубой свет внутри светодиода попадает на люминофор, он излучает белый свет.
Что делает светодиод идеальным?
Светодиоды широко используются в электронных схемах из-за его преимущества по сравнению с лампами. Некоторые важные особенностями являются:
- Светодиоды заключены в пластик, так что они могут выдерживать механические удары.
- В отличие от ламп, светодиоды не выделяют тепло и потери мощности при нагреве практически отсутствует.
- Светодиоды требуют очень низкий ток и напряжений обычно 20 мА при 1,8 вольта. Так что это идеально в схемах с батарейками.
Что находится внутри светодиода?
Внутри корпуса LED, есть две клеммы связаны маленький чип изготовлен из галлия соединения. Этот материал обладает свойством излучения фотонов при переходе P-N смещен в прямом. Различные цвета создаются выбиванием основного материала из другого веществама.
Внутри светодиода
Светодиодная технология
Яркость является важным аспектом LED. Глаз человека имеет максимальную чувствительность к свету около 550 нм в области желто — зеленой части видимого спектра. Именно поэтому зеленый светодиод излучается ярче, чем красный светодиод, хотя оба используют тот же ток. Важные параметры светодиодов являются:
Указывает на энергии света, исходящего от светодиодов. Он измеряется в Люмен (лм) или Милли просвет (MLM)- Световая интенсивность
светового потока, охватывающий большую площадь является силой света.Он определяется как Кандела (кд) или милли Кандела (MCD) Яркость светодиода напрямую связана с его силой света. - Светоотдача
Это испускаемых относительной световой энергии к потребляемой мощности.Она измеряется в терминах люмен на ватт (лм Вт).
Прямой ток, прямое напряжение, угол обзора и скорость реагирования это факторы, влияющие на яркость и эффективность светодиодов.
Прямой ток (I) является ток, протекающий через светодиод, когда он смещен в прямом направлении и он должен быть ограничен от 10 до 30 миллиампер, если выше то светодиоды будут уничтожены.
Угол обзора составляет от — угол оси, при котором световая интенсивность падения до половины осевого значения. Вот почему индикатор показывает больше яркости в полном объеме состоянии. Высокие яркие светодиоды имеют узкий угол обзора, так что свет фокусируется в пучок. Рабочее напряжение (V) является падение напряжения на светодиоде. Падение напряжения в диапазоне от 1,8 В до 2,6 вольт для обычных светодиодов, но в голубой и белый он будет идти до 5 вольт. Скорость отклика представляет, как быстро светодиод включается и выключается. Это очень важный фактор, если светодиоды используются в системах связи.
Требуется ли балластный резистор?
Светодиоды всегда подключены к источнику питания через резистор. Этот резистор называют «балластный резистор», которая защищает диод от повреждений, вызванных избыточным током.
Он регулирует прямой тока на светодиод для безопасного предела и защищает ее от жжения.
Номинал резистора определяет прямой тока и, следовательно, яркость светодиодов. Простое уравнение Vs — Vf — используется для выбора резистора. Vs представляет входное напряжения цепи, Vf прямое падение напряжения светодиода(ов) при допустимом токе через светодиод. Полученное значение будет в Омах. Лучше ограничить ток до безопасного предела 20 мА.
Приведенная ниже таблица показывает прямое падение напряжения на светодиоде.
| Красный | Оранжевый | Желтый | Зеленый | Синий | Белый |
|---|---|---|---|---|---|
| 1,8 В | 2 V | 2,1 В | 2,2 В | 3,6 В | 3,6 В |
Через типичный светодиод может пройти 30 -40 мА безопасный ток через него .Номинальный ток, чтобы дать достаточную яркость, стандартный красный светодиод 20 мА. Но это может быть 40 мА для синего и белого светодиода.
R = V / I
Где R — является значение сопротивления в Ом, V — является входное напряжение в цепи, и I — это допустимый ток через светодиод в амперах. Для типичного красного светодиода, прямое падение напряжения составляет 1,8 вольта. Таким образом, если напряжение питания 12 В (Vs), падение напряжения на светодиод 1,8 В (V) и допустимый ток составляет 20 мА (Если), то значение балластного резистора будет
Vs — Vf / Если = 12 — 1,8 / 20 мА = 10,2 / 0,02 = 510 Ом.
Но если 510 Ом резистор не доступен то можно подобрать ближайший, например 470 Ом резистор может быть использован даже если ток через светодиод слегка увеличивается.
Но рекомендуется использовать 1 K резистор для увеличения срока службы светодиодов, хотя там будет небольшое снижение яркости.
Ниже готова арифметические для выбора ограничительного резистора для различных версий светодиодов при различных напряжениях.
| Напряжение | Красный | Оранжевый | Желтый | Зеленый | Синий | Белый |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 12 V | 470 Ω | 470 Ω | 470 Ω | 470 Ω | 390 Ω | 390 Ω |
| 9 V | 330 Ω | 330 Ω | 330 Ω | 330 Ω | 270 Ω | 270 Ω |
| 6 V | 180 Ω | 180 Ω | 180 Ω | 180 Ω | 120 Ω | 120 Ω |
| 5 V | 180 Ω | 150 Ω | 150 Ω | 150 Ω | 68 Ω | 68 Ω |
| 3 V | 56 Ω | 47 Ω | 47 Ω | 33 Ω | — | — |
С добавлением других цветов
Светодиод, который может дать разные цвета полезно в некоторых приложениях.
Например, светодиоды могут указывать на все системы OK, когда он становится зеленой, и неисправный, когда он становится красной. Светодиоды, которые могут производить два цвета называются Bicolour (Биколор) светодиодов.
Двухцветный светодиодный охватывает два светодиода (обычно красный и зеленый) в общем пакете. Два кристалла установлены на двух клеммах. Двухцветный светодиодный дает красный цвет, если ток проходит в одном направлении и становится зеленым, когда направление тока меняется на противоположное.
Триколор и многоцветные светодиоды , также доступны, которые имеют два или более кристаллов, заключенных в общий корпус. Трехцветный светодиодный имеет два анода для красного и зеленого кристалла и общим катодом. Таким образом, он излучает красный и зеленый цвета в зависимости от анода, в котором имеется ток. Если оба анода подключены, то светодиоды испускают свет и получается желтый цвет. Общий анод и отдельные светодиоды типа катода, также имеются.
Двухцветный индикатор светится разными цветами , начиная от зеленого через желтый, оранжевый и красный основной на ток, протекающий через их аноды, выбрав подходящий резистор для ограничения тока анода. Многоцветные светодиоды содержат более двух чипов, обычно красного, зеленого и синего чипы-в одном корпусе. Мигание разными цветами светодиодов, теперь доступны с двумя выводами. Это дает радугу цвета, которые являются весьма привлекательным.
Инфракрасный диод — источник Невидимого света
ИК диоды широко используются в удаленном управлении (пульт ДУ). Инфракрасные диоды на самом деле испускают нормальный свет с определенным цветом, который не чувствителен к человеческим глазом, потому что его длина волны 950 нм, ниже видимого спектра. Многие источники, такие как солнце, лампы, даже человеческое тело испускает инфракрасные лучи. Поэтому необходимо, чтобы модулировать излучение от ИК-диода, чтобы использовать его в электронном приложении, чтобы предотвратить ложное срабатывание.
Модуляции делает сигнал от ИК-светодиода значительно выше чем шум. Инфракрасные диоды есть в корпусе, которые являются непрозрачным для видимого света, но прозрачна для инфракрасного. ИК-светодиоды широко используются в системах управления.
Инфракрасные диоды
Фотодиод — Он может увидеть свет
Фотодиод генерирует ток, когда его р-п перехода получает фотоны видимого или инфракрасного света. Основная работа фотодиода зависит от поглощения фотонов в полупроводниковом материале. Фото-генерируемых носителей разделены электрическим полем, и в результате фототок пропорционален падающему свету. Скорость, с которой носители движутся в области обеднения связана с силой электрического поля по всему региону и подвижность носителей.
Фотон, который поглощается полупроводником в области обеднения приведет к образованию электронно-дырочной проводимости. Дырки и электроны будут транспортироваться под действием электрического поля к краям области обеднения. После носителей покидают область истощения они идут к клеммам фотодиода, чтобы сформировать фото-ток во внешней цепи.
Время отклика фотодиода, как правило, 250 наносекунд .
Фотодиоды
Лазерные диоды
Лазерный диод похож на обычные прозрачные светодиодные, но производит Laserwith высокой интенсивности. В лазерном луче число атомов вибрируют в такой цикле, что всё испускаемое излучение одной длины волны в фазе друг с другом. Лазерный свет является монохроматическим и проходит в виде узкого пучка. Луч типичных лазерных диодов составляет 4 мм х 0,6 мм, которая расширяется только до 120 мм на расстоянии 15 метров.
Лазерный диод может включаться и выключаться на более высоких частотах даже выше, чем 1 ГГц. Так что это весьма полезно в телекоммуникационных системах.Поскольку лазер генерирует тепло на поражение тканей тела, он используется в хирургии, чтобы исцелить поражения в очень чувствительных частей, как сетчатки, головного мозга и т.д. лазерные диоды являются важными компонентами в проигрывателях компакт-дисков, чтобы получить данные, записанные в компакт-дисках.
Лазерные Диоды
Как понять, на сколько вольт рассчитан светодиод
Конечно, мы все прекрасно знаем, что главным параметром всех светодиодов является номинальный ток.
Но кроме этого, так же очень важно знать, на какое напряжение рассчитан светодиод.
Хочу сразу сказать, что под аббревиатурой напряжение светодиода подразумевается разница потенциалов на p – n переходе в открытом состоянии. Этот параметр имеет справочный характер и его можно посмотреть в технической документации, где также указаны и другие параметры светодиодов.
Но зачастую у нас нет под рукой документов на светодиод, который мы нашли у себя в запасах. А вот как узнать падение напряжения в этом случае мы и поговорим в статье.
Определяем падение напряжения теоретическим способомИтак, у вас есть светодиод, но при этом нет на него документов. Цвет, которым светится светодиод, может вам о многом рассказать, как сам корпус, форма и размеры полупроводникового прибора.
Если у светодиода корпус из прозрачного компаунда, то каким цветом он светится без его подключения загадка. Чтобы определить, а заодно и проверить исправность светодиода, нам потребуется мультиметр.
Переводим переключатель в положение прозвонка и щупами касаемся поочередно выводов диода. При этом у рабочего светодиода в прямом смещении вы увидите, что он слегка засветится.
Таким нехитрым способом вы определили цвет и исправность самого светодиода.
Почему именно важен цвет свечения? Да все просто. Светодиоды разных цветов изготавливаются из различных полупроводниковых компонентов. Именно химия полупроводника во многом определяет, какое падение напряжения будет на P-N переходе.
Но так как во время производства применяется множество химических элементов, то лишь по цвету можно определить только приблизительно на какое напряжение рассчитан тот или иной светодиод.
Если вы знаете какого цвета ваш светодиод, то вполне можно найти в интернете техническую документацию на светодиоды похожей конструкции, но обязательно одного цвета. И уже в ней посмотреть примерно какое напряжение на вашем светодиоде.
Теоретические изыскания вам смогут дать лишь приблизительные данные, но практический опыт позволит определить реальное напряжение светодиода.
Практическое определение напряжения светодиода
Для того, чтобы на практике определить напряжение кроме самого светодиода понадобится еще резистор на сопротивление 580 Ом (можно больше), регулируемый блок питания, например как у меня.
Собираем все наши детали вот по этой схеме:
Тут все очень просто: через резистор мы ограничиваем ток, а мультиметром мы контролируем прямое падение напряжения на светодиоде.
И проверка выглядит следующим образом: от регулируемого источника питания плавно (с нуля) начинаем подавать напряжение. Как только его величина подберется к порогу срабатывания, светодиод засветится.
При дальнейшем повышении напряжения яркость свечения достигнет своего номинала и показания мультиметра (в режиме вольтметра) перестанут расти. Это будет указывать на то, что p – n переход полностью открыт и дальнейшее увеличение напряжения на блоке питания будет прикладываться исключительно к резистору.
Вот эти показания на мультиметре и будут указывать на номинальное прямое напряжение светодиода.
Примечание. Если вы увидели, что на мультиметре установилось напряжение в 1,9 Вольта, но при этом светодиод не светится, то вероятнее всего перед вами инфракрасный светодиод. Чтобы убедиться в этом, возьмите телефон, включите камеру и посмотрите на тестируемый светодиод через нее. Если увидите, что в камере он светится ярко, то значит, вы тестируете именно инфракрасный светодиод.
Перейти к списку новостей
Что такое падение напряжения? Расчет сечения провода светодиодной ленты 12 В для больших тиражей
Одним из наиболее важных моментов, который следует учитывать при установке светодиодных лент, является эффект так называемого « падения напряжения ». В цепях постоянного тока напряжение постепенно падает по мере прохождения по длине провода (или по светодиодной ленте). Таким образом, с каждым футом провода доступное напряжение на каждом футе постепенно уменьшается по длине провода. Это может привести к тому, что один конец вашей ленты будет ярче, чем другой конец.
Советы, как избежать падения напряжения в светодиодных лентах:
Есть несколько способов избежать падения напряжения в некоторых ситуациях. Величина падения напряжения будет варьироваться в зависимости от марки и потребляемой мощности светодиодных лент. Светодиодные ленты на 12 В будут терять напряжение быстрее, чем ленты на 24 В, поэтому, если вы хотите, чтобы они работали дольше, чем 40 футов, мы рекомендуем использовать ленты на 24 В.
Во избежание падения напряжения: Разделите длинные полосы светодиодных лент на более короткие полосы, затем подключите дополнительные « Параллельные ” провода от блока питания к каждой новой светодиодной ленте. Этот процесс можно повторять столько раз, сколько необходимо. Вы также можете проложить дополнительный провод от блока питания вдоль неразрезанной светодиодной ленты и присоединить его, когда начнет происходить падение напряжения. Просто убедитесь, что вы используете правильный калибр провода, как описано ниже.
Пример 1: несколько параллельных линий на больших расстояниях
Если вы хотите установить непрерывную линию светодиодных лент ColorBright™ длиной более 90 футов (12 В постоянного тока, 2,9Вт/фут) и/или используете еще более длинный провод от источника питания к удлинителю, используйте соединение « Parallel ».
Пример 2: Создайте параллельное подключение от источника питания и разделите трассы в разные стороны
Если вам нужно 60-футовое освещение светодиодной лентой в левой/правой части бара или патио (или чего-либо еще), мы рекомендуем установить источник питания в середине участка и иметь одну 30-футовую секцию, идущую от источника питания слева, и одну 30-футовую секцию, идущую справа. Опять же, это называется «параллельным» соединением.
Пример 3: Использование отдельных источников питания в разных зонах
В аэропорту Лонг-Бич установлен 60-футовый участок наших светодиодных лент. полоса света. Они не хотели устанавливать блок питания посередине и включать свет в противоположных направлениях (выше в примере 2), поэтому они решили установить блок питания на противоположных концах 30-футовых трасс, чтобы создать 60-футовую трассу с отсутствие падения напряжения. Полоса не подключена посередине, и вы можете видеть, что нет видимого затемнения света (падения напряжения).
Как правильно определить сечение провода:
1. Рассчитайте общую длину провода от блока питания до светодиодной ленты.
2. Определите силу тока (ампер) в проводе. Для этого добавьте общую длину (метры) светодиодных лент, которые подключены к источнику питания, и умножьте на мощность на фут ленты (вы можете найти таблицу мощности на фут, нажав здесь ) ,
Пример: Colorbright Изменение цвета RGB300 потребляет 4,4 Вт на фут. Если вы используете 16 футов. (16 x 4,4) = 70,4 Вт
3. Разделите общую мощность ваших полосок на 12 (при использовании полосок на 12 В), чтобы получить общий ток (ампер). Если вы используете ленты на 24 вольта, разделите на 24. Теперь у вас есть сила тока (ампер).
Пример 1 : 70,4 Вт разделить на 12 = 5,87 А
Пример 2 : 70,4 Вт разделить на 24 = 2,93 А
график внизу.
Примечание: Сам провод потребляет ток. Если длина проволоки превышает общую длину полос, используйте следующую по толщине проволоку. На шкале AWG МЕНЬШЕ число указывает на БОЛЕЕ ТОЛЩУЮ жилу.
Для вашей защиты:
Не рекомендуется постоянно использовать какую-либо электронную схему на максимальной мощности. Для достижения наилучших результатов добавьте к своим расчетам дополнительную маржу в 20%. Например, если ваша общая потребляемая мощность составляет 100 Вт, добавьте 20% (Вт x 1,2) и примите, что это 120 Вт. Затем продолжайте выполнять расчеты для источников питания и калибров проводов. Это защитит вашу систему, продлит ее срок службы и сделает работу более безопасной.
Как бороться с падением напряжения на светодиодных лентах RGB (с изменением цвета):
ПРИМЕЧАНИЕ. Это также относится к одноцветным светодиодным лентам, в которых вы установили диммер после блока питания и перед лампами.
RGB-светодиоды с изменяющимся цветом имеют дополнительный шаг при рассмотрении «падения напряжения». Продаваемые нами 12-вольтовые RGB-ленты со 150 светодиодами на катушке могут работать в течение двух полных катушек (32 фута), прежде чем произойдет заметное падение напряжения (4 катушки на 24 В). Ленты RGB на 12 В с 300 светодиодами на барабане можно использовать только для одного целого барабана, прежде чем станет заметным падение напряжения (2 барабана на 24 В).
Контроллер RGB заставляет цвета изменяться. По сути, он посылает сигнал для управления светом. Когда вам нужно работать параллельно, но вы хотите одновременно управлять всеми источниками света RGB с одинаковыми цветами, вам нужно будет передать сигнал от первого запуска ко второму.
Усилитель используется, когда нужно передать сигнал с первого прогона на второй. Вот отличное видео, которое подробно объясняет это.
Отказ от ответственности : Перед выполнением любых электромонтажных работ проконсультируйтесь с профессиональным электриком. Эта страница не предназначена для использования в качестве профессионального совета, это всего лишь руководство.
Есть вопросы или комментарии по установке?
Наша команда дизайнеров будет рада вам помочь! Позвоните нам по телефону 1-844-FLEXFIRE или отправьте электронное письмо по адресу [email protected] Задать вопрос
спросил
Изменено 7 лет, 11 месяцев назад
Просмотрено 6к раз
\$\начало группы\$
Пожалуйста, найдите время, чтобы проверить простую схему ниже:
смоделируйте эту схему – Схема создана с помощью CircuitLab
Как видите, это простая схема, состоящая из трех последовательно соединенных светодиодов, питаемых от одного источника питания постоянного тока на 6 В. Светодиоды представляют собой белые светодиоды с прямым падением напряжения или около 2,6 вольт, согласно моему мультиметру.
Основываясь на моих измерениях (используя источник питания 6 Вольт), ток в этой точке не течет по цепи, и падение напряжения для каждого из светодиодов выглядит следующим образом:
- LED1=1,642 В
- Светодиод2=1,702 В
- LED3=1,607 В
симулировать эту схему
Хорошо, теперь, когда мы изложили факты, я надеялся, что кто-нибудь сможет помочь мне со следующими вопросами.
Первый вопрос: Почему происходит падение напряжения между светодиодами? Я спрашиваю об этом, потому что, насколько я понимаю, светодиод (диод), который не проводит ток (прямое напряжение не достигнуто), подобен открытому соединению. По сути, насколько я понял, схема, показанная выше, эквивалентна следующей схеме:
имитировать эту цепь
И если это так, то падение напряжения между всеми разомкнутыми соединениями должно быть равно нулю, верно? Так почему же происходит падение напряжения между светодиодами? Что мне не хватает?
Второй вопрос: Почему напряжения между всеми светодиодами не составляют в сумме 6 вольт? Если я добавлю напряжения светодиодов, результат составит 4,951 полного падения напряжения. Здесь не хватает более одного целого вольта. Куда девался этот вольт?
Спасибо.
- светодиод
- диоды
- датчик напряжения
\$\конечная группа\$
2
\$\начало группы\$
Светодиоды проводят очень малый ток, даже если на них всего два вольта или меньше — они могут выглядеть как резисторы в несколько МОм.
Когда вы помещаете свой измерительный прибор на светодиод, он добавляет сопротивление 10 МОм параллельно светодиоду, уменьшая измеренное напряжение — это объясняет, что измеренное напряжение не составляет в сумме шесть вольт.
\$\конечная группа\$
\$\начало группы\$
Насколько я понял, светодиод (диод), который не проводит ток (не достигнуто прямое напряжение), подобен открытому соединению.
ОК
И если это так, то падение напряжения между всеми разомкнутыми соединениями должно быть равно нулю?
Нет. В разомкнутой цепи может быть любое напряжение.
(Идеальное) короткое замыкание будет иметь нулевое напряжение на нем (при любой силе тока).
В разомкнутой цепи ток через нее равен нулю (при любом напряжении).
\$\конечная группа\$
5
\$\начало группы\$
Чтобы ответить на ваш первый вопрос, падение напряжения связано с барьерным потенциалом (для любого PN-перехода, а не только светодиодов) и химическим составом этого PN-перехода. Например, белые светодиоды обычно имеют более высокое прямое падение напряжения (Vf в спецификациях), чем, скажем, красные или зеленые светодиоды. Это фиксированное напряжение из-за химического состава, и оно меняется только с температурой, хотя и небольшое изменение, которое также зависит от химического состава светодиода.
Второй вопрос — хороший! По KVL я думаю, вы предполагаете, что повышение напряжения равно падению напряжения. Это верно, но основано на предположении, что источник напряжения имеет нулевое полное сопротивление (что он может обеспечить бесконечный ток для поддержания напряжения). На практике это не так. Импеданс источника напряжения будет постоянно пытаться упасть до точки (увеличивая ток) для поддержания идеального баланса KVL и, вероятно, превысит максимальный прямой ток светодиодов.
Для постоянной яркости светодиоды должны питаться от источника тока, напряжение которого превышает максимальное значение Vf каждого из трех последовательно соединенных светодиодов.
\$\конечная группа\$
\$\начало группы\$
Диоды изменяют допустимый ток при любом заданном напряжении. Ваши светодиоды, если предположить, что 2,6 В при 20 мА , как правило, , будут иметь кривую, где при 1,6 В они открываются достаточно, чтобы проводить несколько микроампер, вызывая падение напряжения, поскольку диоды работают, но недостаточно проводят.
