Все о светодиодах
В последнее время наблюдается рост интереса к светодиодам, и, причем быстрее, чем рост области их применения. Похоже, что производителям и потребителям, продавцам и покупателям не совсем понятны тенденции в этой области. И лишь одни дизайнеры в рядах пионеров, — смело используют уникальный потенциал светодиодов. Ушло то время, когда светодиодами занимались только ученые в лабораториях.
До того, как будем говорить о применении светодиодов и их преимуществах, а так же об их недостатках, давайте коснемся темы о том, что же представляют собой светодиоды:
Что такое светодиоды?
Светодиодами называют полупроводниковые приборы, предназначенные для преобразования электрического тока в световое (электромагнитное излучение видимой части спектра) излучение. В отношении названия: «светодиод» и аббревиатура «LED» (light emitting diode, — англ.) — это одно и то же.
Из чего состоят светодиоды?
Светодиод представляет собой полупроводниковый кристалл с оптической системой и контактными выводами, и вся эта конструкция облачена в корпус.
Нынешние светодиоды почти не похожи на те, что раньше применялись исключительно для индикации.
В чем преимущество светодиодов?
В отличие от классической лампы (люминесцентной или накаливания), светодиодом преобразование электрического тока в световое излучение происходит почти без выделения тепла, а это значить, что КПД светодиода очень высокий. Это свойство делает его незаменимым при использовании в ряде приложений. Помимо этого, свет, вырабатываемый светодиодом, ценен с дизайнерской точки зрения, так как он [свет] относится к узкой части видимого спектра, а значить более чистый.
В сравнении с лампой накаливания, срок службы у светодиода будет примерно в 100 раз больше, а в сравнении с люминесцентной лампой — в 10 раз. Помимо этого, светодиоды весьма прочны и исключительно надежны.
Светодиоды относятся к низковольтным приборам.
Светодиоды, используемые для освещения, рассчитаны на напряжение12 или 24 вольта, хотя сегодня уже есть аналоги ламп и на 220 вольт, где в корпусе лампы установлены понижающие драйвера.
Светодиод работает от постоянного тока, поэтому необходимо соблюдать полярность при подключении, в противном случае прибор не будет работать или выйдет из строя. Обычно на корпусе светодиодного модуля указывается рабочее напряжение. Яркость излучения светодиода обуславливается диаграммой направленности и осевой силой светового потока. Обычно параметры цвета определяются координатами цветности, т. наз., цветовой температурой и длинной волны света например от 2700 Кельвинов (теплый белый свет) и до 6500 Кельвинов (Это холодный белый свет)
Допустимо ли регулировать яркость светодиода?
Яркость светодиода становится управляемой. Незначительно изменить цветовую температуру светодиода можно при помощи специальных приборов диммирования , причем, это не идет, ни в какое сравнение с аналогичным смещением для обычных ламп накаливания.
Что обуславливает срок службы светодиода?
Есть мнение, что светодиоды весьма долговечны. Однако это не совсем верно. Скорость наступления старости светодиодов зависит от того, насколько сильно они нагреваются, а это, в свою очередь, зависит от того, какой силы ток через них пропускается.
Поэтому срок службы у светодиодов большой мощности короче, чем у светодиодов небольшой мощности, и составляет у первых 20-50 тыс. часов. Очевидный признак старения светодиодов — это уменьшение яркости. Если яркость снизилась более чем на 30%, светодиод стоит поменять на новый.
Вредно ли светодиодное излучение для человеческого глаза?
Свойство света излучаемым светодиодом очень схоже со свойством света, излучаемым люминесцентной лампой, то есть свет близок к монохроматическому, — это и есть главное отличие от лампы накаливания или солнца. Насколько это хорошо или плохо, точно неизвестно, — в этой области серьезных исследований не производилось. Нет так же данных о вредном воздействии на человека света, излучаемого светодиодами. Будем надеяться, что в ближайшем будущем мы получим ответ на этом вопрос.
Где наиболее целесообразно применять светодиодное освещение?
Применение светодиодов возможно практически везде. Применение светодиодов в дизайнерском освещении и светодинамических устройствах оказалось незаменимым, благодаря их чистому цвету.
Светодиодное освещение наиболее целесообразно в условиях жесткой экономии электроэнергии, и при высоких требованиях к электробезопасности.
Все о светодиодах
Светодиод — полупроводниковый прибор с электронно-дырочным переходом, создающий оптическое излучение при пропускании через него электрического тока в прямом направлении.
Обычный светодиод
Как ни верти, а придется вначале коснуться законов обычного электричества. В наглядных примерах, конечно 🙂 Все мы знаем — что такое 220 вольт — это то, что может как следует стукнуть, если не соблюдать меры предосторожности. Когда вы покупаете электроприбор, например, утюг — в паспорте написано, на какое напряжение он рассчитан. Обычно это 220 вольт. Но в этом же паспорте еще указаны такие параметры — переменное напряжение с частотой 50 герц. Зачем-то же производители упорно указывают эти параметры для вас ?
Возьмите в руки любой технический паспорт на электроприбор и посмотрите — там указано, что напряжение питания должно быть — ~ 220 вольт, 50 Гц.
Давайте разберемся — что это такое. Значок «~» означает, что напряжение должно быть переменным. В автомобильной бортовой сети, например, напряжение постоянное. И у пальчиковой батарейки оно постоянное. Разница простая — у постоянного напряжения есть плюс и минус — у переменного нет. А почему нет ? Все очень просто. В сети с переменным напряжением плюс и минус постоянно меняются местами. Один и тот же контакт — то плюс, то минус. Как часто ? А вот для этого и существует еще одно значение — 50 Гц.
Что такое Гц ? Это одно колебание в секунду. То есть в нашей домашней сети плюс меняется с минусом пятьдесят раз в секунду. А теперь — какая практическая польза от этих знаний, какое это имеет оношение к светодиоду?
Давайте разбираться. Предположим, у вас в руках лампочка на 220 вольт 100 ватт. Если вы ее включите в электрическую сеть — она засветится на все свои сто ватт. А если нам не нужны эти 100 ватт ? А нужно, скажем, 50 ? В этом нам поможет ДИОД.
Если разбить слово «светодиод» на составляющие, то мы получим «свето» и «диод».
То есть это обычный диод, который еще и светится.
Диод — это такой прибор, который лучше всего сравнить, например, с клапаном или ниппелем в автоколесе. Туда вы можете закачать воздух, а обратно — ниппель не пускает. Обычный диод выглядит как черный бочонок с двумя выводами — плюсом и минусом. Вот его мы и можем использовать для практических опытов, которые многим помогают закрепить материал. Конечно, опасно начинать опыты сразу с 220 вольтами, но при должной осторожности ничего страшного не произойдет. Тем не менее, все опыты вы проводите на свой страх и риск 🙂
Нам понадобится лампочка от холодильника на 220в, 15 Вт. Для нее нужно найти подходящий патрон и вывести из него два провода. Затем нам понадобится любой диодиодд, который можно добыть, например, из любого неисправного телевизора или магнитофона. Чем больше он будет размером — тем лучше. Совсем маленькие брать не надо — 220 вольт все-таки. Возле него обычно есть обозначение в виде треугольника.
Затем нам понадобится сетевой шнур с вилкой, некоторое количество проводов и паяльник.
Для начала просто подсоедините лампочку к сети и запомните — как она светится. Затем отсоедините и соберите цепь по схеме слева.
Не забудьте тщательно заизолировать изолентой все соединения. Включайте в розетку. Как видите, лампочка светит гораздо хуже. Это и неудивительно — она теперь получает только половину нужного ей напряжения — вторую диод не пускает. Если опыт у вас удался, а диод достаточно большой — вы теперь можете сделать любую свою лампочку пратически вечной.
Например, светит у вас в коридоре лампа на 50 ватт и постоянно перегорает. Возьмите 100 ваттную, включите ее через диод — светить она будет как 50 ватт, зато не будет перегорать. Есть, правда, один нюанс — диод должен быть расчитан на 220в и ток не менее ампера. Лучше всего купить такой в магазине радиодеталей.
Ну, раз мы разобрались с тем, что такое диод, есть смысл перейти к интересующей нас теме — светодиоду. У светодиода, как теперь понятно, тоже есть плюс и минус. То есть для его работы нужен источник постоянного напряжения — аккумулятор, батарейка, блок питания.
На блоке питания должно быть указано, что он выдает постоянное напряжение (DC). Обычно на крышке блока есть наклейка такого содержания.
Input — ~220V 50HZ,
output — 12v, 0,5 A DC
Это значит, что такой блок может выдать постоянное напряжение 12 вольт и ток 0,5 ампера.
Отметим, что зарядное устройство для сотовых телефонов — это тоже блок питания. Оно обычно имеет параметры 5-6 вольт, 0,2-0,5 А. Зачастую его очень удобно использовать для питания светодиодов, потому что зарядное устройство стабилизирует ток.
Нам важны два параметра — рабочее напряжение светодиода и ток. Рабочее напряжение светодиода называют еще «падением напряжения». В сущности, этот термин обозначает, что после светодиода напряжение в цепи будет меньше на размер этого самого падения. То есть если мы подадим питание на светодиод, у которого падение напряжения 3 вольта, то он эти три вольта сьест, и включенному после него в эту же цепь прибору достанется на 3 вольта меньше. Но самое главное, что нужно усвоить — светодиоду важен ток, а не напряжение.
Напряжения он возьмет столько, сколько ему нужно, а вот тока — сколько дадите. То есть если ваш источник питания может выдать 10 ампер — светодиод будет брать ток, пока не сгорит. Логика тут простая — подключенный светодиод потребляет ток и начинает греться. Чем сильнее он греется — тем больше тока через него может пройти — он же от нагрева расширяется. Вместе с током растет падение напряжения на диоде. И так пока не сгорит совсем — ток-то никто не ограничил. А делать это надо обязательно, используя ограничивающий элемент.
Отметим, что если источник питания имеет выходное напряжение, равное рабочему напряжению светодиода — ток ограничивать необязательно. То есть если у вас есть, например, белый светодиод и аккумулятор на 3,6 вольт от сотового телефона — можете прямо к этому аккумулятору и подключить — ничего светодиоду не будет. Он и рад бы побольше тока хапнуть — а напряжения не хватает. Так что аккумулятор от сотового на 3,6 в — идеальный источник питания для экспериментов с белыми и синими светодиодами.
В общем, последовательно со светодиодом нам нужно поставить этакий кран и закрутить его на нужное нам значение. В роли такого крана могут выступать разные приборы. Самый простой из них — резистор.
Оптические аспекты использования светодиодов
Предположим, мы научились подключать светодиод и ограничивать его ток. Встает вопрос — а насколько сильно он светит ? Тут нам придется немного окунуться в оптику.
В числе свойств светодиодов, особенно мощных, часто указывается тип распределения света. Обычно это так называмая Ламбертовсветодиод. Дальше мы ее и будем рассматривать как самую распостраненную. Что этот термин обозначает ? «Ламбертовский» светодиод светит во все стороны одинаково, независимо от направления. Если бы светодиод был шариком, он бы во все стороны светил одинаково — вот суть диаграммы Ламберта. Чтобы было понятно- солнце — это ламбертиановский источник.
Стандартная конструкция светодиода — кристалл, тонкая пластинка, которая светится.
Посмотрите в прозрачное окошко светодиода — и вы этот кристалл увидите. К нему идут тоненькие проволочки контактов. Если подключить воображение, то можно представить свет, идущий от светодиода, как сферообразное облако, висящее над ним. Свет — это же маленькие частички, называемые фотонами. Значит, над светодиодом висит шарик, наполненный фотонами. И чем больше света испускает светодиод — тем больше шарик, тем дальше летят фотончики, толкая и вытесняя друг друга. Больше всего их летит вверх перпендикулярно плоскости кристалла, поэтому максимальная сила света светодиодов — 90 градусов относительно плоскости кристалла. Надеюсь, теперь вам стали более понятны диаграммы, которые приводят производители светодиодов 🙂 Чтобы стали совсем уж понятны — давайте рассмотрим пример.
Примем, что есть светодиод, вверху которого висит излучаемая им световая сфера диаметром 1 метр (хор-роший светодиод ! :)).
Нижняя шкала — это количество процентов от этого метра, верхняя — градус излучения.
В соответствии с этой диаграммой больше всего фотонов — в верхней точке с градусом 0 и дальностью 1 метр. Выглядит странно, но так и есть. Менее странно это начинает выглядеть, если вспомнить, что свет — это волна, не зря же для характеристик указывают длину волны. Соответственно, нашу световую сферу можно представить как электромагнитное поле с определенной плотностью. Но это уже дебри — пойдем дальше 🙂
Угол половинной яркости
Производитель обычно указывает такой параметр, как двойной угол половинной яркости. Что означает этот термин ? Как мы выяснили, максимум света светодиод дает в центре и вверху, то есть угол равен нулю. Соответственно, чем дальше от центра, тем меньше света. Угол половинной яркости — это когда на «0» градусов светодиод дает 100 условных единиц света, а, например, на 30 градусах (относительно оси «0») — 50. угол половинной яркостиНа рисунке I — сила света, Imax — максимальная сила света. ImaxCos — половина силы света. Почему «двойной» — умножаем градусы на два, светодиод же симметрично светит.
В итоге мы получаем симпатичный равнобедренный треугольник света. За пределами этого треугольника тоже свет есть, у нас же шарик света, но точка отсчета для характеристики светодиода — это половинный угол.
Кандела
Теперь можно рассмотреть, что же такое Кандела. Кандела — это, по старому, «свеча». Помните, раньше говорили — люстра или лампа в сто свечей ? В прежние времена нужна была какая-то точка отсчета. Договорились взять нужной толщины свечку, зажечь и считать ее эталоном, этим самым канделом. В наши времена, конечно, считают по-другому. Я не буду подробно объяснять — как, это за рамки статьи уже выходит. Просто есть единица измерения силы света, и она называется Кандела. Ее основная особенность — применение для измерения силы света направленных источников. Вот почему для 5 мм светодиодов значения указываются в канделах, точнее, милликанделах (1 cd=1000 mcd).
Пришло время разобраться, чем 5 мм светодиоды или любые другие в пластиковом корпусе отличаются от мощных.
Особенности конструкции индикаторных 5 мм светодиодов
Как уже говорилось выше, светодиод — это излучающий свет кристалл. Рассмотрим конструкцию светодиода в 5 мм пластиковом корпусе. При внимательном рассмотрении мы обнаруживаем две важных вещи — линзу и рефлектор. В рефлекторустройство светодиода помещается кристалл светодиода. Этот рефлектор и задает первоначальный угол рассеивания. Затем свет проходит через корпус из эпоксидной смолы. Доходит до линзы — и тут начинает рассеиваться по сторонам на угол, зависящий от конструкции линзы. На практике — от 5 до диаграмма светодиода160 градусов.
Для обозначения силы света таких светодиодов как раз и используется кандела. Светодиоды с направленным свечением излучают свет в некотором телесном угле. Чтобы понять, что такое телесный угол, достаточно представить следующую картину. Вы берете фонарик, включаете и помещаете его в пожарное ведро в самый низ, затем закрываете крышкой. Свет внутри, соответственно, имеет вид конуса по форме нашего ведра.
Вот этот конус, ограниченный крышкой — и есть телесный угол.
Попробую объяснить смысл распределения света попроще. Допустим, сила света нашего фонаря — 1 кандела, то есть 1000 микрокандел(чтобы было более образно, можно считать микроканделы фотонами :)) Если и дальше идти по аналогии, у нас есть полное ведро микрокандел. Объем ведра при желании можно вычислить — добро пожаловать в геометрию 🙂 Соответственно, если мы возьмем ведро в два раза больше — микроканделы равномерно по нему распределятся, то есть больше их не станет 🙂 Во всех этих объяснения можно найти ответ на сакральный вопрос — сколько надо светодиодов, чтобы заменить стоваттную лампочку. Об этом — далее.
Особенности конструкции мощных светодиодов
В отличие от индикаторных светодиодов, мощные — это не только прибор, но и маркетиновый продукт. На сегодняшний день между крупными производителями происходит настоящая гонка за люмены — кто больше ? И никого не волнует, что люмены эти надо еще применить.
Давайте по порядку.
Основное отличие мощного светодиода от индикаторного в чистом виде — сведение к минимуму каких-либо препятствий для выхода света из корпуса светодиода. Поэтому мощные светодиоды имеют ламбертовскую диаграмму. К чему это приводит на практике ? Вы включаете светодиод и получаете симпатичный световой шарик над ним. И что дальше делать ? Как им осветить нужную вам поверхность ? Вам приходится применять различную оптику или рефлекторы, что неизбежно ведет к потерям, а значит и снижению светового потока. Поэтому, если, купив мощный светодиод, вы не обзавелись хорошей оптикой, причем рассчитанной именно на его конструкцию — рано радуетесь — головная боль еще впереди.
Доставить нужные вам люмены до поверхности, которую нужно осветить — непростая задача.
Люмен
Как вы уже поняли, канделы для оценки силы света мощных светодиодов не подходят. Для этого существуют люмены — это общее количество света, которе может дать светодиод при подключении с заданными значениями тока и напряжения.
Помните аналогию про пожарное ведро ? Здесь она тоже подходит. Будем считать, что если светодиод имеет силу света 100 люмен — то в нашем ведре будет 100 люмен.
Обычная электрическая лампочка на 100 Вт — это тоже ламбертовский источник. Средняя светоотдача этой лампочки — 10-15 люмен на ватт. То есть 100 ватт лампы накаливания дадут нам, скажем, 1000 люмен. Значит, чтобы заменить лампу 100 вт светодиодами, нужно 10 шт по 100 люмен. Вот так вот все просто ? Нет, к сожалению. Мы подходим к такому термину, как ЛЮКС.
Люкс
Люкс — это соотношение количества люмен и освещаемой площади. 1 люкс — это 1 люмен на квадратный метр. Допустим, у нас есть квадратная поверхность площадью один метр. Вся она равномерно освещена лампочкой, расположенной на некотором расстоянии отвесно сверху. Для этой лампочки производитель заявил освещенность 100 люкс. Берем прибор, который меряет силу света и померяем в любой точке нашего квадрата, мы должны получить 100 люмен. Если это так — производитель нас не обманул.
Ранее ЭлектроВести писали, что трейдеры возобновили импорт электроэнергии из Беларуси в объединенную энергетическую систему Украины.
По материалам: electrik.info.
Все о светодиодах — Учебное пособие Австралия
Автор Sam
Обновлено 06 июля 2017 г.
Привет и добро пожаловать в наш учебник, где мы рассмотрим все, что связано со светодиодами. Прежде всего, что такое светодиод? Светодиод означает светоизлучающий диод и представляет собой электронный компонент, используемый для преобразования электрической энергии в энергию света. Этот процесс называется электролюминесценцией. Светодиодные технологии окружают нас повсюду, индикаторы бытовой электроники, автомобильные стоп-сигналы, экраны телевизоров, почти каждый электронный продукт будет использовать светодиоды в той или иной форме. Широкое использование светодиодной технологии связано с энергоэффективностью, компактностью, надежностью и простотой использования по сравнению с традиционными формами освещения.
Итак, теперь, когда мы знаем, что они полезны, как они на самом деле работают?
В этой статье мы будем использовать базовую теорию электроники и термины, поэтому, если вы не знакомы с законом Ома, напряжением, током и другими подобными терминами, сначала быстро прочитайте наш ускоренный курс аналоговой электроники.
Принцип работы светодиодов
Светодиод, как следует из названия, представляет собой особый тип диода, который при активации излучает электромагнитную энергию (свет). Мы не будем углубляться в физику полупроводниковых технологий, но диод состоит из PN-перехода. PN-переход представляет собой два полупроводниковых материала, один из которых обработан («легирован»), чтобы иметь большое количество электронов (N означает «отрицательный», поскольку электроны являются отрицательно заряженными частицами), а другой легирован, чтобы иметь меньше электронов или «дырок». ‘ где электроны отсутствуют (P для положительного, поскольку отсутствие электронов создает положительный заряд).
Когда ток проходит через этот переход, электроны перескакивают со стороны N на сторону P, чтобы заполнить отверстия, поскольку электроны движутся по цепи, и когда электроны пересекают этот зазор, выделяется энергия (в случае светодиодов — световая энергия). . Физика нижнего уровня немного сложнее, но достаточно сказать, что вы можете контролировать длину волны излучаемой энергии (длина волны соответствует цвету видимого света), изменяя конструкцию светодиода и материалы, используемые для его создания. P-N переход.
Пользователь:S-kei — Файл:PnJunction-LED-E.PNG, CC BY-SA 2.5
Говоря о цветах, светодиоды доступны в самых разных цветах, формах, размерах и интенсивности (яркости). Однако людей часто смущает то, почему синие светодиоды обычно дороже, чем светодиоды других цветов. Это связано с тем, что в то время как такие цвета, как красный, зеленый и инфракрасный светодиоды, существуют уже почти полвека, синие светодиоды существуют только десять или два десятилетия, потому что для их изготовления требуются другие материалы и процессы (нитрид галлия).
GaN). Однако в настоящее время вы можете получить светодиод практически любого цвета, включая светодиоды невидимого спектра, такие как инфракрасный (используемый в пультах дистанционного управления) и ультрафиолетовый.
Конструкция светодиода
Светодиод представляет собой довольно простое устройство, состоящее из корпуса из эпоксидной смолы (прозрачного или цветного) с полупроводниковым кристаллом посередине, прикрепленным к двум проводам. Два вывода на диоде известны как анод и катод. Анод светодиода — это положительный вывод, а катод — отрицательный. У стандартных светодиодов со сквозным отверстием корпус имеет уплощенный край с одной стороны, вывод на этой стороне является катодом и обычно также является более коротким выводом. Светодиоды, как и диоды, являются поляризованными устройствами, что означает, что они пропускают ток только в одном направлении. Если вы вставите светодиод в свою схему неправильно, он не сломается, он просто не загорится.
Автор: Inductiveload — собственная работа пользователя, нарисованная в Solid Edge и Inkscape.
Public Domain
Хорошо знать и все такое, но как вы на самом деле собираетесь использовать светодиоды? Давайте взглянем.
Использование светодиодов
Несмотря на то, что существует множество различных типов светодиодов для различных применений, включая автомобильное и бытовое освещение, сегодня мы сосредоточимся конкретно на стандартных типах светодиодов, используемых в электронике. Эти светодиоды доступны в различных формах, таких как корпуса со сквозными отверстиями 10–3 мм и корпуса SMD, однако принцип один и тот же. При использовании светодиодов необходимо учитывать две важные характеристики, чтобы они работали должным образом. Поскольку светодиоды — это особый тип диодов, многие принципы, обсуждаемые здесь, применимы и к диодам.
Автор Afrank99 — собственная работа, CC BY-SA 2.0
Прямое напряжение:
Чтобы светодиод излучал свет, к нему необходимо приложить определенное напряжение. Это известно как «прямое напряжение», или, другими словами, светодиод вызывает потерю фиксированного напряжения на нем, и это необходимо для производства света.
Для большинства светодиодов оно составляет от 1,7 В до 3,3 В в зависимости от цвета излучаемого света (для синего светодиода требуется более высокое прямое напряжение, чем для красного светодиода).
Прямой ток:
Как и электронный компонент, светодиод является нагрузкой в цепи, и когда цепь замыкается, по ней течет ток. Прямой ток светодиода относится к количеству тока, который он будет потреблять при работе с предполагаемой яркостью. Для большинства светодиодов он составляет от 15 мА до 20 мА, и это важно учитывать, поскольку если светодиод потребляет слишком большой ток, это резко сократит срок его службы (синий светодиод, подключенный напрямую к источнику питания 12 В без какого-либо ограничения тока, будет разрушен в несколько секунд). Из-за чрезвычайно низкого потребляемого тока по сравнению с яркостью светодиоды заменяют традиционные формы освещения почти во всех областях благодаря своей эффективности.
Защита светодиодов с помощью токоограничивающего резистора:
Итак, прямой ток и напряжение важны, так как же обеспечить безопасное и эффективное питание наших светодиодов? Что ж, поскольку большинство источников питания будут иметь большее прямое напряжение и будут кабелем подачи большего, чем прямой ток, нам нужно создать дополнительную нагрузку на нашу цепь, поэтому мы используем резистор.
Если вы читали наш ускоренный курс по аналоговой электронике, у вас будет четкое представление о том, как работают резисторы, но давайте быстро подведем итоги. Работа резисторов состоит в том, чтобы (как вы уже догадались) сопротивляться потоку электронов (току), и любая резистивная нагрузка вызовет падение напряжения на ней. Таким образом, мы можем использовать резистор для ограничения тока, подаваемого на наш светодиод, и расчет необходимого сопротивления — это простой вопрос применения закона Ома: V = IR (напряжение = ток x сопротивление). Итак, давайте копать!
Возьмем следующие характеристики типичного красного светодиода с прямым напряжением 1,8 В и прямым током 20 мА. Для моделирования мы будем использовать источник питания 9 В.
Таким образом, мы будем использовать закон Ома, чтобы найти значение сопротивления, которое нам нужно, поэтому мы преобразуем формулу, чтобы R = V / I, нам просто нужно найти падение напряжения на резисторе и ток, чтобы получить сопротивление .
Если на светодиоде падает 1,8 В, на остальной части цепи (наш резистор) упадет еще 7,2 В, поэтому V = 7,8. Поскольку мы хотим ограничить ток в цепи до 20 мА, I = 0,02 (А). Итак, теперь мы можем разделить 7,2 на 0,02, чтобы получить: 360. Следовательно, нам нужен токоограничивающий резистор на 360 Ом.
Вот и все, теперь вы можете определить номинал резистора, необходимый для питания любого светодиода. Попробуйте решить другую задачу, используя V = IR, где светодиод имеет прямое напряжение 2,2 В, прямой ток 18 мА, а источник питания — 12 В, и напишите свои ответы в комментариях ниже!
Управление яркостью
Если вы хотите отрегулировать яркость светодиода, вы можете увеличить токоограничивающий резистор, чтобы уменьшить ток на светодиоде и уменьшить яркость, однако убедитесь, что вы не опускаетесь ниже расчетного номинал резистора. Это нормально, чтобы постоянно фиксировать яркость, однако, в отличие от ламп накаливания (световые шары в традиционном стиле, использующие скрученную нить накаливания), вы не можете регулировать яркость, просто изменяя напряжение на светодиоде.
Вы получите странный ответ, и это не будет приятным плавным изменением. Вместо этого для управления яркостью светодиода вы используете ШИМ.
ШИМ более подробно обсуждается в других наших руководствах, однако концепция довольно проста. Вы включаете и выключаете светодиод быстрее, чем человеческий глаз может воспринимать как отдельные вспышки, а соотношение времени включения/выключения на определенной частоте воспринимается человеческим глазом как увеличение/уменьшение яркости. Для получения более подробной информации о том, как работает ШИМ, ознакомьтесь с этим руководством по ЦАП для Raspberry Pi.
Использование нескольких светодиодов: последовательное или параллельное
Таким образом, использование одного светодиода — это хорошо, но что, если мы хотим подключить к источнику питания более одного светодиода и заставить их все светиться? Вы могли бы подумать, что мы могли бы просто соединить один за другим с резистором на конце, это известно как последовательное соединение.
Однако, если бы мы сделали это, каждый светодиод имеет падение напряжения, а это означает, что каждый следующий светодиод имеет все меньше и меньше доступного напряжения, а это означает, что светодиоды будут становиться все тусклее и тусклее по мере того, как вы спускаетесь по цепи. Что нам нужно сделать, так это соединить их параллельно, как показано на рисунке:
Таким образом, каждый светодиод находится в своем контуре цепи, и ни один светодиод не получает больше энергии, чем другой. Но будьте осторожны, скажем, вам нужен резистор 360 Ом для одного светодиода, как показано выше, вы не можете использовать один резистор 360 Ом для всех светодиодов, потому что это значение предназначено для ограничения тока до 20 мА, но если у вас есть несколько светодиодов, подключенных параллельно, потребляемый ток для них суммируется, поэтому нам нужно пересчитать потребляемый ток всех светодиодов вместе взятых.
RGB и цифровые светодиоды
Несмотря на все преимущества одноцветного светодиода, большим преимуществом светодиодов является то, что из-за их небольшого размера вы можете комбинировать несколько светодиодов в одном корпусе для создания RGB (красный синий зеленый ) Светодиод, который создает цвета во всем видимом спектре благодаря аддитивному свету.
Использование этих светодиодов простое, они имеют общий вывод (катод или анод) и отдельный вывод для каждого цвета, который можно использовать для независимого управления каждым цветовым каналом. Это здорово, но представьте, что вы используете их много и сколько булавок потребуется для управления ими. В последние годы мы стали свидетелями разработки светодиодов с цифровой адресацией, которые объединяют светодиод RGB и крошечный чип контроллера в стандартный корпус и позволяют вам управлять огромными их полосами с помощью одного вывода микроконтроллера! Для получения дополнительной информации об этих типах светодиодов ознакомьтесь с нашим руководством NeoPixels with Particle.
Что теперь?
Это почти все основы использования светодиодов, вы можете создавать свои собственные впечатляющие устройства, включающие свет и чудо. Если у вас есть другие вопросы, сообщите нам об этом в комментариях ниже. Удачного изготовления!
Комментарии
Уменьшение синего света с помощью светодиодов нового типа, которые не будут мешать вам спать всю ночь — ScienceDaily
Science News
от исследовательских организаций
- Дата:
- 28 апреля 2021 г.
- Источник:
- Американское химическое общество
- Резюме:
- Чтобы повысить энергоэффективность, многие люди заменили свои лампы накаливания светодиодными (LED) лампочками. Однако те, что в настоящее время представлены на рынке, излучают много синего света, что связано с проблемами со зрением и нарушениями сна. Теперь исследователи разработали прототип светодиода, который уменьшает (а не маскирует) синий компонент, а также заставляет цвета выглядеть так же, как при естественном солнечном свете.
- Поделиться:
ПОЛНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
Чтобы повысить энергоэффективность, многие люди заменили свои лампы накаливания светодиодными (LED) лампочками. Однако те, что в настоящее время представлены на рынке, излучают много синего света, что связано с проблемами со зрением и нарушениями сна. Теперь исследователи, сообщающие в 
реклама
Светодиодные лампы популярны благодаря низкому энергопотреблению, длительному сроку службы и способности быстро включаться и выключаться. Внутри колбы светодиодный чип преобразует электрический ток в высокоэнергетический свет, включая невидимый ультрафиолет (УФ), фиолетовый или синий свет. Колпачок, помещенный на чип, содержит несколько люминофоров — твердых люминесцентных соединений, которые преобразуют высокоэнергетический свет в низкоэнергетические видимые длины волн. Каждый люминофор излучает свой цвет, и сочетание этих цветов дает белый свет широкого спектра. В коммерческих светодиодных лампах используются синие светодиоды и желтые люминофоры, которые выглядят как холодный яркий белый свет, похожий на дневной свет. Постоянное воздействие этих голубых ламп связано с образованием катаракты, а включение их вечером может нарушить выработку вызывающих сон гормонов, таких как мелатонин, вызывая бессонницу и усталость. Чтобы создать более теплую белую светодиодную лампу для ночного использования, предыдущие исследователи добавили люминофоры с красным излучением, но это только замаскировало синий оттенок, не избавившись от него.
В качестве подтверждения концепции исследователи идентифицировали и синтезировали новый люминесцентный кристаллический люминофор, содержащий европий ((Na Он производил желаемый яркий теплый белый свет, минимизируя интенсивность на синих длинах волн, в отличие от коммерческих светодиодных ламп. Исследователи говорят, что оптические свойства прототипа отображали цвет объектов почти так же, как естественный солнечный свет, удовлетворяя потребности внутреннего освещения, хотя они добавляют, что необходимо проделать дополнительную работу, прежде чем он будет готов к повседневному использованию.
изменить мир к лучшему: спонсируемая возможность
Источник истории:
Материалы предоставлены Американским химическим обществом . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.
Справочник журнала :
- Шрути Харияни, Джакоа Бргох. Улучшение ориентированного на человека светодиодного освещения с использованием Na2MgPO4F:Eu2 . Прикладные материалы и интерфейсы ACS , 2021; 13 (14): 16669 DOI: 10.
