Ток рабочий светодиода: Страница не найдена | Лайфхаки Ремонта

Содержание

Как определить максимальный рабочий ток светодиода | Технические советы и не только

Чтобы не сжечь светодиод, но при этом получить яркость, заявленную производителем, необходимо знать максимальный прямой ток светодиода. В datasheet он указан в строке Forward Current, символ IF. Рассматривается случай, когда о светодиоде нет никакой информации.

Максимальный ток некоторых светодиодов можно узнать по корпусу: большая часть индикаторных светодиодов рассчитана на ток 20 мА; для питания филаментных светодиодов используют ток не более 12 мА.

Светодиоды с максимальным током питания 20 мАФиламентные светодиоды на максимальный ток 12 мА

Светодиоды с максимальным током питания 20 мА

Для определения максимального тока более мощных светодиодов необходимо выполнить несколько шагов, описанных далее.

1. Подключаем светодиод к источнику стабильного тока 20 мА.

Такой источник легко собирается на микросхеме LM317 и одном резисторе. Сопротивление резистора определяем по формуле: R=1,25/I, или с помощью калькулятора.

Чтобы получить ток 20 мА, нужен резистор: 1,25/0,02=62,5 Ом. Микросхема на фото имеет 8 выводов, но это сути не меняет.

Люминофорный фито светодиод при токе 20 мА имеет падение напряжения 2,654 ВМаломощная LM317 в корпусе SO-8, настроенная на ток 20 мАСхема включения микросхемы в качестве стабилизатора тока для светодиода

Люминофорный фито светодиод при токе 20 мА имеет падение напряжения 2,654 В

2. Оцениваем цвет свечения и измеряем падение напряжения на светодиоде. Разным спектрам соответствует свой примерный диапазон падений напряжений. Если светодиод не даёт света, и на мультиметре 12 В, то следует поменять полярность. Если не светится/светится очень слабым красным цветом, на мультиметре менее 2 В, а на экране камеры светится ярче, то это инфракрасный светодиод.

Примерные падения напряжений разных светодиодов.

Инфракрасные (845-875 нм): 1,34-1,6 В; (890-940 нм): 1,19-1,27 В

Красные: 1,61-2,42 В. Мощные (3 Вт) до 3 В.

Оранжевые: 2-2,1 В.

Жёлтые: 2,07-2,21 В.

Зелёные (жёлто-зелёные, 570 нм): 2,06-2,46 В; (яркие, 525 нм) 3,19-3,35 В. Мощные (3 Вт, 525 нм) до 3,75 В.

Синие, люминофорные на основе кристалла, излучающего синий свет (белые, разноцветные, фито): около 3 В. Мощные (3 Вт) до 4 В.

Фиолетовые: 2,76-4 В.

Ультрафиолетовые (365-400 нм): 3,1-3,9 В; (265-355 нм): 4,5-10 В

3. Сопоставляем данные: цвет, количество кристаллов, падение напряжения, тип корпуса, и при необходимости поднимаем ток.

На фотографии выше представлен мощный фито светодиод с одним кристаллом. Падение напряжения 2,654 В говорит о том, что ток светодиода сильно занижен. Тип корпуса указывает на это же. В этих корпусах выпускают светодиоды на ток 350 мА (один кристалл, 1 Вт), 700 мА (один или два кристалла последовательно, 3 Вт и 5 Вт соответственно) и 1400 мА (два кристалла параллельно, 5 Вт). Нужно поднимать ток, чтобы падение напряжения достигло хотя бы 3 В (ток 295 мА), а можно сразу до 350 мА. Отличить светодиод на 350 мА от светодиода на 700 мА не представляется возможным. Далее о многокристальных светодиодах.

Белый люминофорный светодиод имеет 3 кристалла, поэтому напряжение 8,14, а не 3 ВБелый двухкристальный светодиод из лампы Ikea. Такое напряжение при токе 20 мА.Падение напряжения подняли до 6 В

Белый люминофорный светодиод имеет 3 кристалла, поэтому напряжение 8,14, а не 3 В

В галерее на первой фотографии трёхкристальный SMD светодиод. При токе 20 мА его падение напряжения 8,14 В, т.е. 3 кристалла по 2,71 В. Кстати, 12-ти Вольт на входе микросхемы будет недостаточно, чтобы запустить 4-х кристальный светодиод на указанном токе.

На второй фотографии двухкристальный белый светодиод. 5,48/3=1,83 или 2 кристалла с падением напряжения 5,48/2 =2,74 В на каждом. Нужно поднимать ток, чтобы напряжение стало 6 В, что соответствует току 78 мА.

Ориентируясь на 3 Вольта на кристалл, можно приблизительно узнать, не перегружены ли светодиоды в лампе. Если больше 3-х Вольт на одном кристалле (бывают до 18-ти кристаллов в одном светодиоде), то для продления срока службы лампы, лучше снизить до трёх, либо ещё ниже.

Рекомендую ознакомиться со многими другими статьями по ссылке: https://zen.yandex.ru/id/5c50c2abee8f3100ade4748d

Дает ли импульсный светодиод при более высоком токе большую видимую яркость?

В прошлом я рассматривал это более детально, когда проектирую светодиодные фонари на солнечной батарее и вообще интересуюсь светодиодами.

Во-первых, восприятие человека при постоянной мощности и переменном рабочем цикле импульсов. Скажем, рабочий цикл 10% привел бы к 10-кратному току при том же напряжении для его удержания. Реальные светодиоды будут иметь несколько более высокие прямые напряжения, когда ток увеличивается в 10 раз, но не так сильно. Справедливый тест — это, вероятно, Ipeak x time on = constant.

  • В далеком прошлом утверждалось, что реакция человеческого глаза была такой, что пульсирующие светодиоды при постоянной мощности, но при низких рабочих циклах приводили к большей видимой яркости. AFAIR ссылка была в документе HP.

  • Совсем недавно я прочитал прямо противоположное из умеренно авторитетного, но не забытого источника.

Я, вероятно, могу найти недавний документ, но HP будет потерян в глубине веков. Однако я считаю, что любой физиологический эффект эфирного пути невелик. Учитывая, что вам нужно примерно 2: 1 изменение яркости светодиодов, чтобы это было заметно при просмотре светодиодов по отдельности (один или другой, но не оба вместе), небольшие различия, безусловно, не будут заметны. Например, если на общей сцене светятся два фонарика рядом друг с другом, чтобы можно было провести прямое сравнение, вам может потребоваться разница примерно 1,5: 1+, прежде чем разница станет заметной — это в некоторой степени зависит от наблюдателя. Когда при «стенной мойке» на гладкой стене используются два источника света, различия между ними могут составлять примерно до 20%.

Во вторых — актуальная яркость.

При постоянном среднем токе общая светоотдача падает для импульсного режима и ниже для все более низкого рабочего цикла! Эффект еще хуже для постоянной средней мощности!

Оба этих эффекта можно четко увидеть, изучив таблицы данных целевых светодиодов. Световой выход на кривые тока близок к прямым линиям, но изгибается в сторону уменьшения выхода на мА при увеличении тока. то есть удвоение тока не совсем удваивает световой поток. Эта уменьшающаяся норма прибыли ускоряется с увеличением тока. т. е. светодиод, работающий при значительно меньшем номинальном токе, вырабатывает больше люмен / мА, чем при номинальном токе, с увеличением КПД при уменьшении мА.

Выход (люмен) на ватт даже хуже, чем люмен на мА. По мере увеличения мА Vf также увеличивается, поэтому продукт Vf x I увеличивается с большей скоростью на люмен, чем просто I. Итак, опять же, максимальный люмен / ватт достигается при низких мА по сравнению с номинальным мА, а эффективность люмен / ватт улучшается с уменьшением тока.

Оба этих эффекта можно увидеть на следующих графиках.

Эти кривые предназначены для совершенно удивительного светодиода Nichia NSPWR70CSS-K1 [tm], упомянутого ниже. Несмотря на то, что этот светодиод рассчитан на абсолютный максимум 60 мА и непрерывный максимум 50 мА, Nichia любезно указала его мощность до 150 мА. Долговечность при этих течениях «не гарантируется». Это самый эффективный светодиод <= 50 мА. Если кто-нибудь знает что-либо с превосходной л / Вт при 50 мА и в том же ценовом диапазоне, пожалуйста, сообщите!

Я использую светодиод Nichia «Raijin» NSPWR70CSS-K1 в нескольких продуктах. Это начало жизни в качестве светодиода 30 мА, но после тестирования Nichia его повысили до 50 мА (с уменьшенным сроком службы 14 000 часов). При 50 мА он обеспечивает около 120 л / Вт, а при 20 мА — около 165 л / Вт. Последняя цифра ставит его в число самых лучших доступных продуктов реального мира, хотя последние предложения в настоящее время превышают это значение значительно ниже номинальных токов.

Осложняющим фактором является то, что современные мощные светодиоды часто рассчитаны на значения Iabsolute_max, возможно, на 20% выше Imax_operating. то есть невозможно использовать их в импульсном режиме с рабочим циклом менее 90% и постоянным средним током без превышения их номинальных абсолютных максимальных токов. Это не означает, что они не могут быть импульсными во много раз превышающими их номинальные максимальные постоянные токи (спросите меня, откуда я знаю :-)), просто что производитель не подтверждает результаты. Светодиод Raijin ОЧЕНЬ яркий при 100 мА.

Особый случай.

Одной из областей, в которых может иметь смысл пульсация при очень высоких токах и низких рабочих циклах, является то, где светодиод рассчитан на такую ​​нагрузку, а мгновенный световой выход (яркость) имеет большее значение, чем средняя яркость. Наиболее распространенный пример — это инфракрасные (IR) контроллеры, где яркость каждого отдельного импульса важна, так как отдельные импульсы обнаруживаются, а средний уровень не имеет значения. В таких случаях могут использоваться импульсы плюс 1 ампер. Ограничивающим током в таких случаях могут быть токи плавления соединительного провода. Влияние на светодиодную матрицу приведет к сокращению срока службы, но это (предположительно) разрешено производителем в спецификации, а требуемый общий срок службы обычно невелик. (например, пульт дистанционного управления телевизором, который используется для 0.


Эффективное улучшение освещенности источника света за счет использования импульсной модуляции и ее психофизического воздействия на человеческий глаз. EHIME университет 2008

Энддолит процитировал документ, который требовал существенного истинного визуального усиления при определенных условиях. Вот полная версия цитируемой статьи
Jinno Motomura [ссылка обновлена ​​1/2016]

Они утверждают, что до ~ 2: 1 истинного усиления в люменах (поскольку люмены связаны с реакцией глаз) при рабочем цикле 5%, но, несмотря на большую заботу, которую они проявили, есть некоторые серьезные неопределенности при переводе этого в реальные приложения.

  • Кажется, они уделяют большое внимание быстрому росту и падению. Встречаются ли они при освещении сцен реального мира, имеет ли это значение? и есть ли отдельные примеры, где это будет работать лучше, чем другие?

  • Это смотрит на светодиоды напрямую (с оставшимся хорошим глазом?) И сравнивает видимую яркость. Как это переводится на уровни света, достигающие наблюдателя после отражения сцены.

  • Как это применимо, когда светодиоды используются для освещения целей. Повлият ли средние уровни яркости от цели по сравнению с прямым наблюдением светодиодов на результаты? На сколько?

  • Как современные, например, белые светодиоды имеют Imax_max ~ = 110% от I_max_ непрерывного, и, поскольку этот эффект, похоже, зависит от ~ 5% рабочего цикла, имеет ли это какое-либо значение для аналогичных реальных светодиодов при больших процентах номинального тока?

Как проверить диод и светодиод мультиметром?

Как проверить диод и светодиод мультиметром? Оказывается, все очень просто. Как раз об этом мы и поговорим в нашей статье.

Как проверить диод мультиметром

На фото ниже у нас простой диод и светодиод.

Берем наш мультиметр и ставим крутилку на значок проверки диодов. Подробнее об этом и других значках я говорил в статье как измерить ток и напряжение мультиметром

Хотелось бы добавить пару слов о диоде. Диод, как и резистор, имеет два конца. И называются они катод и анод. Если на анод подать плюс, а на катод минус, то через диод спокойно потечет электрический ток, а если на катод подать плюс, а на анод минус — ток НЕ потечет. Это принцип работы PN-перехода, на котором работают все диоды.

Проверяем первый  диод. Один щуп мультиметра ставим на один конец диода, другой щуп на другой конец диода.

Как мы видим, мультиметр показал напряжение в 436 милливольт. Значит, конец диода, который касается красный щуп — это анод, а другой конец  — катод. 436 милливольт  — это падение напряжения на прямом переходе диода. По моим наблюдениям, это напряжение может быть от 400 и до 700 милливольт для кремниевых диодов, а для германиевых от 200 и до 400 милливольт. 

Далее меняем выводы диода местами

Единичка на мультиметре означает, что сейчас электрический ток не течет через диод. Следовательно, наш диод  вполне рабочий.

Как проверить светодиод мультиметром

А как же проверить светодиод? Да точно также, как и диод! Вся соль в том, что если мы встанем красным щупом на анод, а черным на катод светодиода, то он будет светиться!

Смотрите, он чуть-чуть светится! Значит, вывод светодиода, на котором красный щуп — это анод, а вывод на котором черный щуп — это катод. Мультиметр показал падение напряжения 1130 милливольт. Для светодиодов это считается нормально. Оно также может изменяться, в зависимости от «модели» светодиода.

Меняем щупы местами. Светодиод не загорелся.

Выносим вердикт — вполне работоспособный светодиод!

А как же проверить диодные сборки и диодные мосты? Диодные сборки и диодные мосты  — это соединение нескольких диодов, в основном 4 или 6. Находим схему диодной сборки или моста и проверяем каждый диод по отдельности. Как проверить стабилитрон, читайте в этой статье.

Мощность рассеивания резистора для светодиода. Расчет сопротивления для светодиода

Светодиод — прибор, который при прохождении через него тока излучает свет.

В зависимости от типа используемого материала для изготовления прибора, светодиоды могут излучать свет различного цвета. Эти миниатюрные, надежные, экономичные приборы используются в технике, для освещения и в рекламных целях.

Светодиод обладает такой же вольтамперной характеристикой, как и обычный полупроводниковый диод. При этом при повышении прямого напряжения на светодиоде проходящий через него ток резко возрастает.

Например, для зеленого светодиода типа WP710A10LGD компании Kingbright при изменении приложенного прямого напряжения от 1,9 В до 2 В ток меняется в 5 раз и достигает 10 мА. Поэтому при прямом подключении светодиода к источнику напряжения при небольшом изменении напряжения ток светодиода может возрасти до очень большого значения, что приведет к сгоранию p-n перехода и светодиода.

осуществлена с применением букв и цифр, с помощью которых можно определить качественные характеристики устройств.

Поэтому при параллельном включении светодиодов обычно к каждому прибору последовательно подключают свой ограничивающий резистор. Расчет сопротивления и мощности такого резистора ничем не отличается от ранее рассмотренного случая.

При последовательном включении светодиодов необходимо включать приборы одного типа.

Кроме того, надо учитывать то, что напряжение источника должно быть не меньше суммарного рабочего напряжения всей группы светодиодов.

Расчет токоограничивающего резистора для светодиодов последовательного включения считаются также, как и раньше. Исключение состоит в том, что при вычислении вместо величины Uсв используется величина Uсв*N. В данном случае N — это количество включенных приборов.

Выводы:

  1. Светодиоды — широко распространенные приборы, используемые в технике, для освещения и рекламы.
  2. Во избежание выхода из строя светодиодов из-за их чувствительности к изменениям напряжения для них часто используют ограничивающие резисторы.
  3. Расчет значения сопротивления ограничивающего резистора делается на основе закона Ома.

Расчет резистора для подключения светодиодов на видео

(светоизлучающий диод) — излучает свет в тот момент, когда через него протекает электрический ток. Простейшая схема для питания светодиодов состоит из источника питания, светодиода и резистора, подключенного последовательно с ним.

Такой часто называют балластным или токоограничивающим резистором. Возникает вопрос: «А зачем светодиоду резистор?». Токоограничивающий резистор необходим для ограничения тока, протекающего через светодиод, с целью защиты его от сгорания. Если напряжение источника питания равно падению напряжения на светодиоде, то в таком резисторе нет необходимости.

Расчет резистора для светодиода

Сопротивление балластного резистора легко рассчитать, используя закон Ома и правила Кирхгофа. Чтобы рассчитать необходимое сопротивление резистора, нам необходимо из напряжения источника питания вычесть номинальное напряжение светодиода, а затем эту разницу разделить на рабочий ток светодиода:

  • V — напряжение источника питания
  • V LED — напряжение падения на светодиоде
  • I – рабочий ток светодиода

Ниже представлена таблица зависимости рабочего напряжения светодиода от его цвета:

Хотя эта простая схема широко используется в бытовой электронике, но все же она не очень эффективна, так как избыток энергии источника питания рассеивается на балластном резисторе в виде тепла. Поэтому, зачастую используются более сложные схемы () которые обладают большей эффективностью.

Давайте, на примере выполним расчет сопротивления резистора для светодиода.

Мы имеем:

  • источник питания: 12 вольт
  • напряжение светодиода: 2 вольта
  • рабочий ток светодиода: 30 мА

Рассчитаем токоограничивающий резистор, используя формулу:

Получается, что наш резистор должен иметь сопротивление 333 Ом. Если точное значение из подобрать не получается, то необходимо взять ближайшее большее сопротивление. В нашем случае это будет 360 Ом (ряд E24).

Последовательное соединение светодиодов

Часто несколько светодиодов подключают последовательно к одному источнику напряжения. При последовательном соединении одинаковых светодиодов их общий ток потребления равняется рабочему току одного светодиода, а общее напряжение равно сумме напряжений падения всех светодиодов в цепи.

Поэтому, в данном случае, нам достаточно использовать один резистор для всей последовательной цепочки светодиодов.

Пример расчета сопротивления резистора при последовательном подключении.

В этом примере два светодиода соединены последовательно. Один красный светодиод с напряжением 2В и один ультрафиолетовый светодиод с напряжением 4,5В. Допустим, оба имеют номинальную силу тока 30 мА.

Из правила Кирхгофа следует, что сумма падений напряжения во всей цепи равна напряжению источника питания. Поэтому на резисторе напряжение должно быть равно напряжению источника питания минус сумма падения напряжений на светодиодах.

Используя закон Ома, вычисляем значение сопротивления ограничительного резистора:

Резистор должен иметь значение не менее 183,3 Ом.

Обратите внимание, что после вычитания падения напряжений у нас осталось еще 5,5 вольт. Это дает возможность подключить еще один светодиод (конечно же, предварительно пересчитав сопротивление резистора)

Параллельное соединение светодиодов

Так же можно подключить светодиоды и параллельно, но это создает больше проблем, чем при последовательном соединении.

Ограничивать ток параллельно соединенных светодиодов одним общим резистором не совсем хорошая идея, поскольку в этом случае все светодиоды должны иметь строго одинаковое рабочее напряжение. Если какой-либо светодиод будет иметь меньшее напряжение, то через него потечет больший ток, что в свою очередь может повредить его.

И даже если все светодиоды будут иметь одинаковую спецификацию, они могут иметь разную вольт-амперную характеристику из-за различий в процессе производства. Это так же приведет к тому, что через каждый светодиод будет течь разный ток. Чтобы свести к минимуму разницу в токе, светодиоды, подключенные в параллель, обычно имеют балластный резистор для каждого звена.

Онлайн калькулятор расчета резистора для светодиода

Этот онлайн калькулятор поможет вам найти нужный номинал резистора для светодиода, подключенного по следующей схеме:

примечание: разделителем десятых является точка, а не запятая

Формула расчета сопротивления резистора онлайн калькулятора

Сопротивление резистора
= (U

U F
)/

I
F

  • U
    – источник питания;
  • U F
    – прямое напряжение светодиода;
  • I F
    – ток светодиода (в миллиамперах).

Примечание:
Слишком сложно найти резистор с сопротивлением, которое получилось при расчете. Как правило, резисторы выпускаются в стандартных значениях (номинальный ряд). Если вы не можете найти необходимый резистор, то выберите ближайшее бо́льшее значение сопротивления, которое вы рассчитали.

Например, если у вас получилось сопротивление 313,4 Ом, то возьмите ближайшее стандартное значение, которое составляет 330 Ом. Если ближайшее значение является недостаточно близким, то вы можете получить необходимое сопротивление путем или соединения нескольких резисторов.

Светодиод является полупроводниковым прибором с нелинейной вольт-амперная характеристикой (ВАХ). Его стабильная работа, в первую очередь, зависит от величины, протекающего через него тока. Любая, даже незначительная, перегрузка приводит к деградации светодиодного чипа и снижению его рабочего ресурса.

Чтобы ограничить ток, протекающий через светодиод на нужном уровне, электрическую цепь необходимо дополнить стабилизатором. Простейшим, ограничивающим ток элементом, является резистор.

Важно!
Резистор ограничивает, но не стабилизирует ток.

Расчет резистора для светодиода не является сложной задачей и производится по простой школьной формуле. А вот с физическими процессами, протекающими в p-n-переходе светодиода, рекомендуется познакомиться ближе.

Теория

Математический расчет

Ниже представлена принципиальная электрическая схема в самом простом варианте. В ней светодиод и резистор образуют последовательный контур, по которому протекает одинаковый ток (I). Питается схема от источника ЭДС напряжением (U). В рабочем режиме на элементах цепи происходит падение напряжения: на резисторе (UR) и на светодиоде (ULED). Используя второе правило Кирхгофа, получается следующее равенство:

или его интерпретация

U= I*R+I*R LED .

В приведенных формулах R – это сопротивление рассчитываемого резистора (Ом), R LED – дифференциальное сопротивление светодиода (Ом), U – напряжения (В).

Значение R LED меняется при изменении условий работы полупроводникового прибора. В данном случае переменными величинами являются ток и напряжение, от соотношения которых зависит величина сопротивления. Наглядным объяснением сказанного служит ВАХ светодиода. На начальном участке характеристики (примерно до 2 вольт) происходит плавное нарастание тока, в результате чего R LED имеет большое значение. Затем p-n-переход открывается, что сопровождается резким увеличением тока при незначительном росте прикладываемого напряжения.

Путём несложного преобразования первых двух формул можно определить сопротивление токоограничивающего резистора: R=(U-U LED)/I, Ом

U LED является паспортной величиной для каждого отдельного типа светодиодов.

Графический расчет

Имея на руках ВАХ исследуемого светодиода, можно рассчитать резистор графическим способом. Конечно, такой способ не имеет широкого практического применения. Ведь зная ток нагрузки, из графика можно легко вычислить величину прямого напряжения. Для этого достаточно с оси ординат (I) провести прямую линию до пересечения с кривой, а затем опустить линию на ось абсцисс (U LED). В итоге все данные для расчета сопротивления получены.

Тем не менее, вариант с использованием графика уникален и заслуживает определенного внимания (рис.3).

Рассчитаем резистор для светодиода АЛ307 с номинальным током 20 мА, который необходимо подключить к источнику питания 5В. Для этого из точки 20 мА проводим прямую линию до пересечения с кривой LED. Далее через точку 5В и точку на графике проводим линию до пересечения с осью ординат и получаем максимальное значение тока (Imax), примерно равное 50 мА. Используя закон Ома, рассчитываем сопротивление:

R=U/I max =5В/0,05А=100 Ом

Чтобы схема была безопасной и надёжной нужно исключить перегрев резистора. Для этого следует найти его мощность рассеивания по формуле:

P=I 2 *R=(U R)2/R

В каких случаях допускается подключение светодиода через резистор?

Подключать светодиод через резистор можно, если вопрос эффективности схемы не является первостепенным. Например, использование светодиода в роли индикатора для подсветки выключателя или указателя сетевого напряжения в электроприборах. В подобных устройствах яркость не важна, а мощность потребления не превышает 0,1 Вт. Подключая светодиод с потреблением более 1 Вт, нужно быть уверенным в том, что блок питания выдаёт стабилизированное напряжение.

Если входное напряжение схемы не стабилизировано, то все помехи и скачки будут передаваться в нагрузку, нарушая работу светодиода. Ярким примером служит автомобильная электрическая сеть, в которой напряжение на аккумуляторе только теоретически составляет 12В. В самом простом случае делать светодиодную подсветку в машине следует через линейный стабилизатор из серии LM78XX. А чтобы хоть как-то повысить КПД схемы, включать нужно по 3 светодиода последовательно. Также схема питания через резистор востребована в лабораторных целях для тестирования новых моделей светодиодов. В остальных случаях рекомендуется использовать стабилизатор тока (драйвер). Особенно тогда, когда стоимость излучающего диода соизмерима со стоимостью драйвера. Вы получаете готовое устройство с известными параметрами, которое остаётся лишь правильно подключить.

Примеры расчетов

Чтобы помочь новичкам сориентироваться, приведем пару практических примеров расчета сопротивления для светодиодов.

Cree XM–L T6

В первом случае проведем вычисление резистора, необходимого для подключения мощного светодиода Cree XM–L к источнику напряжения 5В. Cree XM–L с бином T6 имеет такие параметры: типовое U LED =2,9В и максимальное U LED =3,5В при токе I LED =0,7А. Узнать больше о данном светодиоде можно здесь. В расчёты следует подставлять типовое значение ULED, так как. оно чаще всего соответствует действительности.

R=(U-U LED)/I=(5-2,9)/0,7=3 Ом

Рассчитанный номинал резистора присутствует в ряду Е24 и имеет допуск в 5%. Однако на практике часто приходится округлять полученные результаты к ближайшему значению из стандартного ряда. Получается, что с учетом округления и допуска в 5% реальное сопротивление изменяется и вслед за ним обратно пропорционально меняется ток. Поэтому, чтобы не превысить рабочий ток нагрузки, необходимо расчётное сопротивление округлять в сторону увеличения.

Используя наиболее распространённые резисторы из ряда Е24, не всегда удаётся подобрать нужный номинал. Решить эту проблему можно двумя способами. Первый подразумевает последовательное включение добавочного токоограничительного сопротивления, который должен компенсировать недостающие Омы. Его подбор должен сопровождаться контрольными измерениями тока.

Второй способ обеспечивает более высокую точность, так как предполагает установку прецизионного резистора. Это такой элемент, сопротивление которого не зависит от температуры и прочих внешних факторов и имеет отклонение не более 1% (ряд Е96). В любом случае лучше оставить реальный ток немного меньше от номинала. Это не сильно повлияет на яркость, зато обеспечит кристаллу щадящий режим работы.

Мощность, рассеиваемая резистором, составит:

P=I 2 *R=0,72*3=1,47 Вт

Рассчитанную мощность резистора для светодиода обязательно следует увеличить на 20–30%.

Вычислим КПД собранного светильника:

η= P LED /P= U LED / U=2,9/5=0,58 или 58%

Led smd 5050

По аналогии с первым примером разберемся, какой нужен резистор для smd светодиода 5050.

Здесь нужно учесть конструкционные особенности светодиода, который состоит из трёх независимых кристаллов. Подробные данные о smd 5050 можно найти здесь.

Если LED smd 5050 одноцветный, то прямое напряжение в открытом состоянии на каждом кристалле будет отличаться не более, чем на 0,1В. Значит, светодиод можно запитать от одного резистора, объединив 3 анода в одну группу, а три катода – в другую. Подберем резистор для подключения белого smd 5050 с параметрами: типовое U LED =3,3В при токе одного чипа I LED =0,02А.

R=(5-3,3)/(0,02*3)=28,3 Ом

Ближайшее стандартное значение – 30 Ом.

P=(0,02*3)2*30=0,1 Вт

η=3,3/5=0,66 или 66%

Принимаем к монтажу ограничительный резистор мощностью 0,25Вт и сопротивлением в 30 Ом±5%.

У RGB светодиода smd 5050 будет различное прямое напряжение каждого кристалла. Поэтому управлять красным, зелёным и синим цветом, придётся тремя резисторами разного номинала.

Онлайн-калькулятор

Представленный ниже онлайн калькулятор для светодиодов – это удобное дополнение, которое произведет все расчеты самостоятельно. С его помощью не придётся ничего рисовать и вычислять вручную. Всё что нужно – это ввести два главных параметра светодиода, указать их количество и напряжение источника питания. Одним кликом мышки программа самостоятельно произведёт расчет сопротивления резистора, подберёт его номинал из стандартного ряда и укажет цветовую маркировку. Кроме этого, программа предложит уже готовую схему включения.

Светодиоды в наши дни нашли применение практически во всех областях деятельности человека. Но, несмотря на это, для большинства обычных потребителей совершенно неясно, благодаря чему и какие законы действуют при работе светодиодов. Если такой человек захочет устроить освещение посредством таких устройств, то множества вопросов и поиска решения проблем не избежать. И главным вопросом будет — «Что это за штука такая – резисторы, и для чего они требуются светодиодам?»

Резистор — это одна из составляющих электрической сети
, характеризующаяся своей пассивностью и в лучшем случае, отличающаяся показателем сопротивления электротоку. То есть, в любое время для такого устройства должен быть справедлив закон Ома.

Главное предназначение устройств — способность энергично сопротивляться электрическому току. Благодаря этому качеству, резисторы нашли широкое применение
при необходимости устройства искусственного освещения, в том числе и с использованием светодиодов.

Для чего необходимо использование резисторов в случае устройства светодиодного освещения?

Большинству потребителей известно, что обыкновенная лампочка накаливания даёт свет при её прямом подключении к какому-либо источнику питания. Лампочка может работать на протяжении длительного времени и перегорает лишь тогда, когда по причине подачи слишком высокого напряжения чрезмерно нагревается накаливающая нить. В таком случае лампочка, некоторым образом, реализует функцию резистора, потому как прохождение электротока через неё затруднительно, но чем выше подаваемое напряжение, тем легче току удаётся преодолеть сопротивление лампочки. Конечно же, ставить в один ряд такую сложную полупроводниковую деталь, как светодиод и обыкновенную лампочку накаливания нельзя.

Важно знать, что светодиод – это такой электрический прибор
, для функционирования которого предпочтительнее не сама сила тока, а напряжение, имеющееся в сети. Например, если таким устройством выбрано напряжение 1,8 В, а к нему приходит 2 В, то, вероятнее всего, он перегорит – если вовремя не снизить напряжение до требующегося приспособлению уровня. Вот именно с этой целью и требуется резистор, посредством которого осуществляется стабилизация использующегося источника питания, чтобы подаваемое им напряжение не вывело устройство из строя.

В связи с этим крайне важно:

  • определиться, какого типа резистор требуется;
  • определить необходимость использования для конкретного прибора индивидуального резистора, для чего требуется расчёт;
  • учесть вид соединения источников света;
  • планируемое число светодиодов в осветительной системе.

Схемы соединения

При последовательной схеме расстановки светодиодов, когда они располагаются один за одним, обычно хватает одного резистора, если получится правильно рассчитать его сопротивление. Это объясняется тем, что в электрической цепи имеется один и тот же ток
, в каждом месте установки электрических приборов.

Но в случае параллельного соединения, для каждого светодиода требуется свой резистор. Если пренебречь этим требованием, то все напряжение придётся тянуть одному, так называемому «ограничивающему» светодиоду, то есть тому, которому необходимо наименьшее напряжение. Он слишком быстро выйдет из строя
, при этом напряжение будет подано на следующий в цепи прибор, который точно так же скоропостижно перегорит. Такой поворот событий недопустим, следовательно, в случае параллельного подключения какого-либо числа светодиодов требуется использование такого же количества резисторов, характеристики которых подбираются расчётом.

Расчёт резисторов для светодиодов

При правильном понимании физики процесса, расчёт сопротивления и мощности данных устройств нельзя назвать невыполнимой задачей, с которой не под силу справиться обычному человеку. Для расчёта требующегося сопротивления резисторов, нужно обязательно учесть следующие моменты:

Расчёт резисторов при помощи специального калькулятора

Обычно, расчёт сопротивления таких приспособлений, требующихся для какого-либо светодиода, производится посредством специально предназначенного для этих целей калькуляторов. Такие калькуляторы, удобные и высокоэффективные, не нужно откуда-то скачивать и устанавливать – рассчитать резистор вполне можно и в онлайн-режиме.

Калькулятор расчёта резисторов позволяет с высокой точностью
определить требуемую мощность и показатель сопротивления резистора, устанавливающегося в светодиодную цепь.

Для расчёта требующегося сопротивления необходимо в соответствующие строки онлайн-калькулятора внести:

  • напряжение питания светодиода;
  • номинальное напряжение светодиода;
  • номинальный ток.

Далее, требуется выбрать использующуюся схему соединения, а также необходимое число светодиодов.

После нажатия соответствующей кнопки выполняется расчёт и на экран монитора выводятся полученные расчётные данные
, при помощи которых можно в дальнейшем без особого труда организовать искусственное светодиодное освещение.

Также в онлайн-калькуляторах имеется некоторая база, содержащая данные о светодиодах и их параметрах. Представлена возможность расчёта:

  • номинала приспособления;
  • цветовой маркировки;
  • потребляемого цепью тока;
  • рассеиваемой мощности.

Человек, не сильно разбирающийся в электрике и физике, в большинстве случаев не сможет самостоятельно рассчитать устройства для светодиодов. По этой причине, проведение расчётов при помощи функционального и удобного онлайн-калькулятора – неоценимая помощь для обычных людей
, не владеющих методикой расчётов с применением физических формул.

Большинство известных производителей светодиодов и созданных на их основе лент, на своих официальных сайтах выкладывают и собственный онлайн-калькулятор
, с помощью которого можно не только подобрать требующиеся резисторы и светодиоды, но и вычислить параметры использующихся токовых приборов в различных режимах эксплуатации при переменных значениях тока, температуры, подаваемого напряжения и пр.

Светодиоды и их применение

Светодиоды, или светоизлучающие диоды (СИД, в английском варианте LED — light emitting diode)- полупроводниковый прибор, излучающий не когерентный свет при пропускании через него электрического тока. Работа основана на физическом явлении возникновения светового излучения при прохождении электрического тока через p-n-переход. Цвет свечения (длина волны максимума спектра излучения) определяется типом используемых полупроводниковых материалов, образующих p-n-переход.

Светодиод будет «гореть» только при прямом включении
, как показано на рисунке

При обратном включении светодиод «гореть» не будет. Более того, возможен выход из строя светодиода при малых допустимых значениях обратного напряжения.

Зависимости тока от напряжения при прямом (синяя кривая) и обратном (красная кривая) включениях показаны на следующем рисунке. Не трудно определить, что каждому значению напряжения соответствует своя величина тока, протекающего через диод. Чем выше напряжение, тем выше значение тока (и тем выше яркость). Для каждого светодиода существуют допустимые значения напряжения питания Umax и Umaxобр (соответственно для прямого и обратного включений). При подаче напряжений свыше этих значений наступает электрический пробой, в результате которого светодиод выходит из строя. Существует и минимальное значение напряжения питания Umin, при котором наблюдается свечение светодиода. Диапазон питающих напряжений между Umin и Umax называется «рабочей» зоной, так как именно здесь обеспечивается работа светодиода.

1. Имеется один светодиод, как его подключить правильно в самом простом случае?

Что бы правильно подключить светодиод в самом простом случае необходимо подключить его через токоограничивающий резистор.

Пример 1

Имеется светодиод с рабочим напряжением 3 вольта и рабочим током 20 мА. Необходимо подключить его к источнику с напряжением 5 вольт.

Рассчитаем сопротивление токоограничивающего резистора

R = Uгасящее / Iсветодиода
Uгасящее = Uпитания – Uсветодиода
Uпитания = 5 В
Uсветодиода = 3 В
Iсветодиода = 20 мА = 0.02 А
R =(5-3)/0.02= 100 Ом = 0.1 кОм

Тоесть надо взять резистор сопротивлением 100 Ом

P.S. Вы можете воспользоваться on-line калькулятором расчета резистора для светодиода

2. Как подключить несколько светодиодов?

Несколько светодиодов подключаем последовательно или параллельно, рассчитывая необходимые сопротивления.

Пример 1.

Имеются светодиоды с рабочим напряжением 3 вольта и рабочим током 20 мА. Надо подключить 3 светодиода к источнику 15 вольт.

Производим расчёт: 3 светодиода на 3 вольта = 9 вольт, то есть 15-вольтового источника достаточно для последовательного включения светодиодов

Расчёт аналогичен предыдущему примеру

R = Uгасящее / Iсветодиода

Uпитания = 15 В
Uсветодиода = 3 В
Iсветодиода = 20 мА = 0.02 А
R = (15-3*3)/0.02 = 300 Ом = 0.3 кОм

Пример 2.

Пусть имеются светодиоды с рабочим напряжением 3 вольта и рабочим током 20 мА. Надо подключить 4 светодиода к источнику 7 вольт

Производим расчёт: 4 светодиода на 3 вольта = 12 вольт, значит нам не хватит напряжения для последовательного подключения светодиодов, поэтому будем подключать их последовательно-параллельно. Разделим их на две группы по 2 светодиода. Теперь надо сделать расчёт токоограничивающих резисторов. Аналогично предыдущим пунктам делаем расчёт токоограничительных резисторов для каждой ветви.

R = Uгасящее/Iсветодиода
Uгасящее = Uпитания – N * Uсветодиода
Uпитания = 7 В
Uсветодиода = 3 В
Iсветодиода = 20 мА = 0.02 А
R = (7-2*3)/0.02 = 50 Ом = 0.05 кОм

Так как светодиоды в ветвях имеют одинаковые параметры, то сопротивления в ветвях одинаковые.

Пример 3.

Если имеются светодиоды разных марок то комбинируем их таким образом что бы в каждой ветви были светодиоды только ОДНОГО типа (либо с одинаковым рабочим током). При этом необязательно соблюдать одинаковость напряжений, потому что мы для каждой ветви рассчитываем своё собственное сопротивление

Например имеются 5 разных светодиодов:
1ый красный напряжение 3 вольта 20 мА
2ой зелёный напряжение 2.5 вольта 20 мА
3ий синий напряжение 3 вольта 50 мА
4ый белый напряжение 2.7 вольта 50 мА
5ый жёлтый напряжение 3.5 вольта 30 мА

Так как разделяем светодиоды по группам по току
1) 1ый и 2ой
2) 3ий и 4ый
3) 5ый

рассчитываем для каждой ветви резисторы

R = Uгасящее/Iсветодиода
Uгасящее = Uпитания – (UсветодиодаY + UсветодиодаX + …)
Uпитания = 7 В
Uсветодиода1 = 3 В
Uсветодиода2 = 2.5 В
Iсветодиода = 20 мА = 0.02 А
R1 = (7-(3+2.5))/0.02 = 75 Ом = 0.075 кОм

аналогично
R2 = 26 Ом
R3 = 117 Ом

Аналогично можно расположить любое количество светодиодов

ВАЖНОЕ ЗАМЕЧАНИЕ!!!

При подсчёте токоограничительного сопротивления получаются числовые значения которых нет в стандартном ряде сопротивлений, ПОЭТОМУ подбираем резистор с сопротивлением немного большим чем рассчитали.

3. Что будет если имеется напряжение источник с напряжением 3 вольта (и меньше) и светодиод с рабочим напряжением 3 вольта?

Допустимо (НО НЕЖЕЛАТЕЛЬНО) включать светодиод в цепь без токоограничительного сопротивления. Минусы очевидны – яркость зависит от напряжения питания. Лучше использовать dc-dc конвертеры (преобразователи повышающие напряжение).

4. Можно ли включать несколько светодиодов с одинаковым рабочим напряжением 3 вольта параллельно друг другу к источнику 3 вольта (и менее)? В «китайских» фонариках так ведь и сделано.


Опять, это допустимо в радиолюбительской практике. Минусы такого включения: так как светодиоды имеют определённый разброс по параметрам, то будет наблюдаться следующая картина, одни будут светится ярче, а другие тусклее, что не является эстетичным, что мы и наблюдаем в приведённых выше фонариках. Лучше использовать dc-dc конвертеры (преобразователи повышающие напряжение).

ВАЖНОЕ ЗАМЕЧАНИЕ!!!

Представленные выше схемы не отличаются высокой точность рассчитанных параметров, это связано с тем что при протекании тока через светодиод происходит выделение тепла в нем, что приводит к разогреву p-n перехода, наличие токоограничивающего сопротивления снижает этот эффект, но установление баланса происходит пр и немного повышенном токе через светодиод. Поэтому целесообразно для обеспечения стабильности применять стабилизаторы тока, а не стабилизаторы напряжения. При применении стабилизаторов тока, можно подключать только одну ветвь светодиодов.

Как проверить светодиод мультиметром — все возможные способы

В современной осветительной технике достаточно часто применяются светодиоды (led). Как известно, они гораздо надежнее обычных лампочек, но все же иногда могут выходить из строя. Для того, чтобы проверить светодиод на работоспособность применяется несколько методов. Рассмотрим подробнее каждый из них.

Способы проверки

Светодиод, имеет свои электрические параметры, это максимальный рабочий ток, а так же  прямое падение напряжения. Значение первого параметра производители указывают для каждого изделия индивидуально, а второго составляет 1.8 – 2.2 вольта для оранжевых, желтых и красных диодов. Для белых, зеленых и синих 3 – 3.6 вольта.  Проверить эти значения параметров при наличии мультиметра, не составит труда.

Еще один способ проверить led диод на работоспособность, это подать на него питание от нескольких параллельно подключенных пальчиковых батареек или одной батарейки крона. На основе этого способа можно самостоятельно изготовить универсальный тестер для светодиодов, при помощи подручных элементов. Подробный процесс определения работоспособности показан в видео.

Определить неисправный светодиод, можно используя в качестве источника тока для проверки, старые зарядные устройства от мобильных телефонов. Для этого необходимо отрезать штекер подключения к телефону, и зачистить провода. Красный провод, это плюс, его нужно прижать к аноду, черный — минус, его подключают на катод. Если напряжения источника питания достаточно, то он должен загореться.

Для проверки некоторых диодов, напряжения от зарядки телефона может быть недостаточно, тогда можно попробовать проверить с помощью более мощного устройства, например зарядки от фонарика. Таким способом вполне можно проверить на работоспособность диоды в led лампе. Как это сделать, смотрите видео.

Проверка мультиметром

Мультиметр — это универсальный измерительный прибор. С его помощью можно измерить основные параметры практически любого электронного изделия и не только. Для проверки светодиода, потребуется мультиметр в котором есть режим «прозвонки», или его еще называют режимом проверки диодов. Обозначение режима проверки диодов на мультиметре показано на изображении ниже.

Для того чтобы проверить светодиод при помощи мультиметра, нужно установить переключатель прибора в положение соответствующее режиму «прозвонки» и подключить его контакты к щупам тестера.

В процессе подключения необходимо учитывать полярность диода. Анод, следует подключить к красному щупу, а катод к черному. В случаях, когда нет информации какой электрод анод, а какой катод, можно перепутать полярность – это ничего страшного, со светодиодом ничего не произойдет. При неправильном подключении, мультиметр не изменит своих изначальных показаний. При правильном подключении, светодиод должен загореться.

Есть один нюанс, ток «прозвонки» достаточно низкий для нормальной работы светодиода, и стоит приглушить освещение, для того чтобы увидеть как он светится. Если нет возможности этого сделать, можно ориентироваться на показания измерительного прибора. Как правило, если светодиод рабочий, то мультиметр покажет значение отличное от единицы.

Второй вариант — проверить светодиод тестером, это воспользоваться блоком PNP. Данный разъем предназначенный для проверки диодов, позволяет включить светодиод на мощность, достаточную для визуального определения его работоспособности. Анод подключается в разъем, обозначенный буквой Е (эмиттер), а катод диода в разъем колодки, обозначенный буквой С (коллектор).

Светодиод должен гореть при включении мультиметра в не зависимости от режима выбранного регулятором.

Данный способ позволяет проверить даже достаточно мощные светодиоды. Его неудобство в том, что, диоды обязательно нужно выпаивать. Для проверки мультиметром не выпаивая, необходимо изготовить переходники для щупов.

Существует вариант проверки светодиода методом измерения сопротивления, но для этого необходимо знать его характеристики, что достаточно не практично.

Если у вас нет мультиметра, то обязательно обзаведитесь им, многофункциональный, надежный и по хорошей цене лучше всего купить на Алиэкспресс. Для проверки светодиодов, его будет больше, чем достаточно. В нашей редакции мы пользуемся именно таким, правда у нас есть еще один, по дороже, он работает быстрее и функционал у него расширенный, и комплектация богатая. Купить мультиметр с Алиэкспресс для продвинутых.

Как проверить не выпаивая

Для того чтобы подключить щупы мультиметра к разъемам в колодке PNP, нужно припаять на них небольшие фрагменты, обычной канцелярской скрепки. Между проводами, на которые припаяны скрепки, для изоляции можно установить небольшую текстолитовую прокладку и замотать изолентой. Таким образом, получим простой по конструкции и надежный переходник, для подключения щупов.

Далее необходимо подключить щупы к ножкам светодиода, не выпаивая его из схемы изделия. Вместо тестера, для проверки led диода можно использовать одну батарейку крона, или несколько пальчиковых батареек. Подключение проводится аналогично, просто вместо переходника, для подключения к выходам батарейки щупов, можно использовать небольшие зажимы «крокодильчики».

Рассмотрим на конкретном примере, как проверить led, не выпаивая из схемы.

Как проверить светодиоды в фонарике

Для проверки необходимо разобрать фонарик и вынуть плату, на которой они установлены. Проверка происходит с помощью тестера со щупами, подключенными на PNP разъем. Светодиоды можно не выпаивать, а подключать контакты щупа на них прямо на плате, при этом необходимо помнить о соблюдении полярности.

Определить пробитый светодиод, можно и при помощи измерения сопротивления в схеме подключения. Например, если светодиоды в фонарике подключены параллельно, измерив сопротивление и получив результат близкий к нулю на любом из них, можно быть уверенным, что, по крайней мере, один из них точно неисправен. После этого можно приступать к проверке каждого из светодиодов методами описанными выше.

Проверка светодиодов не сложный процесс, и любой, кто имеет несколько рабочих батареек и пару проводов, может проверить и определить его неисправность в том или ином приборе.

К вопросу о рабочей точке светодиода и (внезапно) импортозамещению / Хабр

«Имея ввиду какое-либо предприятие, помысли, точно ли оно тебе удастся»

Случилось мне как то разрабатывать клавиатуру со светодиодной подсветкой и решил я все сделать правильно, то есть определить предельно допустимые значения параметров схемы и влияние разброса параметров на рабочие характеристики, но совершенно неожиданно понял, что не могу вспомнить соответствующие расчетные формулы. Пришлось выводить их самостоятельно, с процессом вывода и результатами и спешу ознакомить уважаемых читателей.

«Осторожно, там обитает математика».


Итак, схема настолько простая, что ее проще описать, чем нарисовать, хотя и нарисовать несложно. Выход МК управляет включением/выключением светодиода, при этом второй конец светодиода может быть как подключен к земле, так и к питанию.

В первом случае мы получаем более понятное управление — единица включает светодиод, что естественно, во втором — мы можем выйти за рамки напряжения питания МК (при соответствующих условиях) и получить лучшие характеристики, но управление становится инвертированным, что несколько менее удобно.

Лично я всегда выбираю второй вариант, поскольку в ТТЛ схемах он был единственным практически применимым в силу существенной разница в выходных токах высокого и низкого уровней. Для современных КМОП каскадов такого существенного различия нет, тем не менее привычка берет свое.

Прежде чем покончить с этим вопросом и рассматривать далее выход МК как идеальный ключ, должен напомнить, что «соответствующие условия» в предыдущем абзаце означают, что используемый выход МК должен быть Up толерантным (если мы используем питание Up бОльшее, нежели Vcc — питание МК), иначе Вас могут ожидать неприятные артефакты, начиная с подсвечивания не включенных светодиодов, и заканчивая выходом из строя всего устройства полностью. Механизм подобных явлений вполне прозрачен, но не является темой данного поста, просто предупреждение об осторожности.

Ну и теперь еще об одном элементе схемы, параметры которого нам и надлежит определить, а именно о токоограничивающем резисторе. Необходимость этого элемента очевидна из рассмотрения вольт-амперных характеристик схемы.

Здесь красной линией показана ВАХ собственно светодиода (для примера взят KP1608-VGC-Z), а зеленой линией с номером 0 — идеального источника напряжения. Из рисунка понятно, что они встретятся где-то далеко за пределами показанной части графика по вертикали (и, соответственно, при очень больших токах) и эта встреча будет яркой, но непродолжительной.

Поэтому нам необходим ограничивающий ток в цепи (и в светодиоде) резистор, ВАХ такой схемы дается зеленой линией с номером 1 и мы вполне однозначно можем определить необходимый нам резистор из выражения

Здесь читатель может прийти во вполне обоснованное негодование — эта формула давно известна и выводится в уме без всяких графиков — неужели его дурачили? Терпение, мы еще не закончили.

Зададимся следующим вопросом — мы рассчитали значение резистора для типового значения прямого напряжения на светодиоде, но что у нас будет получаться, если оно изменится в пределах, указанных в ТУ? Ведь там есть минимальное и максимальное прямое напряжение на диоде при определенном токе в диапазоне температур — каково будет отклонение значения рабочего тока от номинального — интересный вопрос. Хорошо, если нам даны ВАХ обоих при минимальном и максимальном напряжении (как сделано в ряде ТУ на отечественные диоды, например ИПД165А9-Ж — спасибо заводу «Протон» — кстати, они делают эти светодиоды в исполнении для поверхностного монтажа и в совместимых с импортом корпусах — импортозамещайте), тогда мы можем определить значения графически, а вот если даны только значения при конкретном токе (обычно при номинальном), то задача становится неоднозначной, но тем она интереснее.

Предположим, что нам известно только минимальное прямое напряжение на светодиоде при определенном токе и оно составляет U1 < Uo и это все, что мы знаем. Тогда мы можем придумать бесконечное количество возможных ВАХ, проходящих через точку (U1;Io) и точку (0;0) — вторую точку мы выбираем из того соображения, что светодиод является пассивным прибором. Если мы учтем, что график ВАХ должен быть взаимно-однозначным, то количество возможных кандидатов резко сократится, но все равно останется бесконечным. Возможные варианты показаны на рисунке синими линиями с номерами от 1-4.

Очевидно, что максимальное отклонение рабочего тока от номинального, обозначенное на рисунке dI будет иметь место при ВАХ, показанной синей линией номер 4. Это утверждение заставляет вспомнить известный апокриф «Ну да, совершенно очевидно, что …» и мы попытаемся это утверждение доказать.

Примем для упрощения, что мы можем аппроксимировать интересующую нас ВАХ кусочно-линейной функцией с точкой излома (U1′;0) — синяя линия номер 3, тогда мы можем решить задачу аналитически.

Выражение для зеленой линии 1 ,

для синей линии 3 .

Выражаем из обоих напряжение и приравниваем, получая , получаем отсюда . Немного преобразуя, получим

и тогда получаем относительное отклонение .

Поскольку все параметры, кроме точки излома, являются константами, то для максимизации искомого значения (а нас интересует именно оценка сверху) мы должны установить U1’=U1, поскольку значения U1′>U1 недопустимы.

А это именно то значение, при котором ВАХ отображена синей линией номер 4 — мы доказали очевидный факт.

Тогда максимальное отклонение тока от номинального при минимальном прямом напряжении и, аналогично, при максимальном прямом напряжении , что приводит к выражению

, интересно, что от значения R ничего не зависит.

Теперь попробуем применить полученную формулу, для чего подставим конкретные значения.

Открываем документацию на KP1608-VGC-Z и обнаруживаем при токе Io=20 мА прямое падение на светодиоде с типовым значением Uo=3.2В и максимальным Umax=3.7В, а минимального не обнаруживаем, от слова совсем. Более того, и максимальное напряжение указано при температуре 25С, а рабочий диапазон температур указан в -40+85С, что заставляет нас вступать на зыбкую почву догадок и предположений относительно значений во всем диапазоне температур. Поскольку никаких исходных данных для догадок я найти не смог, будем считать максимальное напряжение равным указанному всегда, а относительно минимального сделаем предположение, что оно составит Umin=3.2-(3.7-3.2)=2.7В, хотя единственно верным предположением было бы Umin=0.

Тогда для значения Up=3.3 получаем qImax=(3.7-2.7)/(3.3-3.2)=1/0.1=10, то есть возможные отклонения десятикратно!!! превзойдут ожидаемое значение. Конечно же, отрицательного тока у нас при положительном Up не будет и поэтому такого отклонения не получится, но то, что светодиод может просто не зажечься, не вызывает сомнения. Надеюсь, вы тоже задумались, как себя поведет диод с прямым падением 3.7В при приложенном к нему напряжении 3.3В, видимо, какой то ток через него протекать будет, но хватит ли этого для сколь-нибудь заметного свечения?

Примем значение Up в 5В и посмотрим на результаты:

qImax=(3.7-2.7)/(5.0-3.2)=1/1.8=0.55~56%, что означает различие минимального и максимального тока примерно в полтора раза — неприятно, но вполне переживаемо, в отличие от варианта с Up=3.3В, но это в наших предположениях о минимальном напряжении. Если же мы примем Umin=0В, то получим qImax=(3.7-0.0)/(5.0-3.2)=3.7/1.8~200%, что означает различие токов в три раза — еще более неприятно, но не смертельно, светимость будет различаться существенно, но не фатально, как в предыдущем случае.

Теперь мы можем решить и обратную задачу — выбрать значение Up, при котором максимальное отклонение рабочего тока составит не более qI при изменении прямого напряжения на светодиоде с Umin до Umax

и для первого (более мягкого) предположения относительно минимального напряжения и желаемом отклонении 50% получаем Up>=3.2+(3.7-2.7)/0.5=5.2В, а для жесткого предположения Up>3.2+(3.7-0.0)/0.5=10.5В, что явно не является приемлемым в силу указанных в начале статьи ограничений на возможное напряжение питания.

Те же расчеты применительно к отечественному изделию ИПД156А9-Ж:

при -60С имеем Umin=1.6В, Uo=2.4В, Umax=3.2В получая Up>=2.4+(3.2-1.6)/0.5=5.6В, а

при +85С имеем Umin=1.4В, Uo=2.0В, Umax=2.6В получая Up>=2.0+(2.6-1.4)/0.5=4.4В. То есть, питание 5В обеспечивает нам гарантированное отклонение тока от номинального не более 60% во всем диапазоне температур, причем гарантированное, основанное на данных, просто взятых из документации, а не придуманных на основе неких общих соображений.

Ну и последнее — если мы не хотим, чтобы при каких либо условиях ток через диод превзошел максимально допустимый, мы должны проверить выполнение этого условия для минимального падения на светодиоде, то есть:

для импортного изделия R>=(Up-Umin)/Imax=(5.0-0.0)/0.030=166 Ом, что дает рабочий ток Io<=(Up-Uo)/R=(5.0-3.2)/166=11 мА;

для отечественного изделия R>=(5.0-1.4)/0.030=120 Ом, что дает рабочий ток Io<=(5.0-2.0)/120=25 мА, так что выбрав R=150 Ом, мы удовлетворяем всем критериям.

Конечно, все эти расчеты совершенно излишни, если Вы не собираетесь гарантировать поведение проектрируемого Вами устройства во всем диапазоне температур, но не все могут себе позволить подобное. Вот такое совершенно неожиданное преимущество продукции отечественного производителя перед именитым зарубежным — у нашего документация намного полнее. Правда, это только в том случае, если Вы приобрели экземпляр ТУ, в каталоге указаны только максимальные значения при температуре 25С (надеюсь, я не нарушил никаких условий, когда чуть выше указал значения во всем диапазоне), как и у импортного производителя, может быть и у него есть расширенная версия документации, но мне она недоступна.

Ну и в заключение один вопрос, на который я не знаю ответа — какой ток следует задавать через светодиод для получения приемлемой светимости — мне встречалась фраза «мы воспринима­ем яркость быстро пульсирующего света как промежуточную между пиковой и средней», но степень этой промежуточности для меня остается загадкой, а ведь можно было бы сэкономить, используя ШИМ. Если кто знает ответ, бросьте ссылку в комментариях.

Расчет токоограничивающего резистора для светодиода

В данной статье речь пойдет о расчете токоограничивающего резистора для светодиода.

Расчет резистора для одного светодиода

Для питания одного светодиода нам понадобится источник питания, например две пальчиковые батарейки по 1,5В каждая. Светодиод возьмем красного цвета, где прямое падение напряжения при рабочем токе 0,02 А (20мА) равно -2 В. Для обычных светодиодов максимально допустимый ток равен 0,02 А. Схема подключения светодиода представлена на рис.1.

Рис.1 – Схема подключения одного светодиода

Почему я использую термин «прямое падение напряжение», а не напряжение питания. А дело в том, что параметра напряжения питания как такового у светодиодов нет. Вместо этого используется характеристика падения напряжения на светодиоде, что означает величину напряжения на выходе светодиода при прохождении через него номинального тока. Значение напряжения, указанное на упаковке, отражает как раз падение напряжения. Зная эту величину, можно определить оставшееся на светодиоде напряжение. Именно это значение нам нужно применять в расчетах.

Прямое падение напряжение для различных светодиодов в зависимости от длины волны представлено в таблице 1.

Таблица 1 — Характеристики светодиодов

Цветовая характеристика Длина волны, нМ Напряжение, В
Инфракрасные от 760 до 1,9
Красные 610 — 760 от 1,6 до 2,03
Оранжевые 590 — 610 от 2,03 до 2,1
Желтые 570 — 590 от 2,1 до 2,2
Зеленые 500 — 570 от 2,2 до 3,5
Синие 450 — 500 от 2,5 до 3,7
Фиолетовые 400 — 450 2,8 до 4
Ультрафиолетовые до 400 от 3,1 до 4,4
Белые широкий спектр от 3 до 3,7

Точное значение падения напряжения светодиода, можно узнать на упаковке к данному светодиоду или в справочной литературе.

Сопротивление резистора определяется по формуле:

R = (Uн.п – Uд)/Iд = (3В-2В)/0,02А = 50 Ом.

где:

  • Uн.п – напряжение питания, В;
  • Uд — прямое падение напряжения на светодиоде, В;
  • Iд – рабочий ток светодиода, А.

Поскольку такого сопротивления в стандартном ряду нет, выбираем ближайшее сопротивление из номинального ряда Е24 в сторону увеличения — 51 Ом.

Чтобы гарантировать долгую работу светодиода и исключить ошибку в расчетах, рекомендую при расчетах использовать не максимально допустимый ток – 20 мА, а немного меньше – 15 мА.

Данное уменьшение тока никак не скажется на яркости свечения светодиода для человеческого глаза. Чтобы мы заметили изменение яркости свечения светодиода например в 2 раза, нужно уменьшить ток в 5 раза (согласно закона Вебера — Фехнера).

В результате мы получим, расчетное сопротивление токоограничивающего резистора: R = 50 Ом и мощность рассеивания Р = 0,02 Вт (20мВт).

Расчет резистора при последовательном соединении светодиодов

В случае расчета резистора при последовательном соединении, все светодиоды должны быть одного типа. Схема подключения светодиодов при последовательном соединении представлена на рис.2.

Рис.2 – Схема подключения светодиодов при последовательном соединении

Например мы хотим подключить к блоку питания 9 В, три зеленых светодиода, каждый по 2,4 В, рабочий ток – 20 мА.

Сопротивление резистора определяется по формуле:

R = (Uн.п – Uд1 + Uд2 + Uд3)/Iд = (9В — 2,4В +2,4В +2,4В)/0,02А = 90 Ом.

где:

  • Uн.п – напряжение питания, В;
  • Uд1…Uд3 — прямое падение напряжения на светодиодах, В;
  • Iд – рабочий ток светодиода, А.

Выбираем ближайшее сопротивление из номинального ряда Е24 в сторону увеличения — 91 Ом.

Расчет резисторов при параллельно – последовательном соединении светодиодов

Часто на практике нам нужно подключить к источнику питания большое количество светодиодов, несколько десятков. Если все светодиоды подключить последовательно через один резистор, то в таком случае напряжения на источнике питания нам не хватит. Решением данной проблемы является параллельно-последовательное соединение светодиодов, как это показано на рис.3.

Исходя из напряжения источника питания, определяется максимальное количество светодиодов, которые можно соединить последовательно.

Рис.3 – Схема подключения светодиодов при параллельно — последовательном соединении

Например у нас имеется источник питания 12 В, исходя из напряжения источника питания максимальное количество светодиодов для одной цепи будет равно: 10В/2В = 5 шт, учитывая что на светодиоде (красного цвета) падение напряжения — 2 В.

Почему 10 В, а не 12 В мы взяли, связано это с тем, что на резисторе также будет падение напряжения и мы должны оставить, где то 2 В.

Сопротивление резистора для одной цепи, исходя из рабочего тока светодиодов определяется по формуле:

R = (Uн.п – Uд1 + Uд2 + Uд3+ Uд4+ Uд5)/Iд = (12В — 2В + 2В + 2В + 2В + 2В)/0,02А = 100 Ом.

Выбираем ближайшее сопротивление из номинального ряда Е24 в сторону увеличения — 110 Ом.

Количество таких цепочек из пяти светодиодов параллельно соединенных практически не ограничено!

Расчет резистора при параллельном соединении светодиодов

Данное подключение является не желательным и я его не рекомендую применять на практике. Связано это с тем что, у каждого светодиода присутствует технологическое падение напряжения и даже если все светодиоды из одной упаковке – это не является гарантией, что у них падение напряжение будет одинаково из-за технологии производства.

В результате у одного светодиода, ток будет больше чем у других и если он превысить максимально допустимый ток, он выйдет из строя. Следующий светодиод перегорит быстрее, так как через него уже будет проходить оставшийся ток, распределенный между другими светодиодами и так до тех пор, пока все светодиода не выйдут из строя.

Рис.4 – Схема подключения светодиодов при параллельном соединении

Решить данную проблему можно подключив к каждому светодиоду свой резистор, как это показано на рис.5.

Рис.5 – Схема подключения светодиодов и резисторов при параллельном соединении

Всего наилучшего! До новых встреч на сайте Raschet.info.

Светоизлучающий диод (LED) — Работа, конструкция и символ

Что такое свет?

Перед тем, как войти
как работает светодиод, давайте сначала кратко рассмотрим сам свет.
С древних времен человек получал свет от различных
источники, такие как солнечные лучи, свечи и лампы.

В 1879 г., Томас
Эдисон изобрел лампочку накаливания.В свете
лампочка, через нить накала внутри
лампочка.

Когда достаточно
ток проходит через нить накала, она нагревается и
излучает свет. Свет, излучаемый нитью, является результатом
электрической энергии преобразуется в тепловую энергию, которая, в свою очередь,
превращается в световую энергию.

В отличие от света
лампочка, в которой электрическая энергия сначала преобразуется в тепло
энергия, электрическая энергия также может быть напрямую преобразована
в световую энергию.

в светоизлучающем
Диоды (светодиоды), через которые протекает электрическая энергия.
непосредственно преобразуется в световую энергию.

Light — это разновидность

энергия, которую может высвободить атом.
Свет состоит из множества мелких частиц, называемых фотонами. Фотоны обладают энергией и
импульс, но не масса.

Атомы являются основными
строительные блоки материи.Каждый объект во вселенной
состоит из атомов. Атомы состоят из мелких частиц, таких как
электроны, протоны и нейтроны.

электронов
отрицательно заряжены, протоны заряжены положительно, и
нейтроны не имеют заряда.

Привлекательный
сила между протонами и нейтронами заставляет их слипаться
вместе, чтобы сформировать ядро.У нейтронов нет заряда. Следовательно
общий заряд ядра положительный.

Отрицательно
заряженные электроны всегда вращаются вокруг положительно заряженных
ядро из-за электростатической силы притяжения
между ними. Электроны вращаются вокруг ядра в
разные орбиты или оболочки. Каждая орбита имеет разную энергию
уровень.

Например,
электроны, вращающиеся очень близко к ядру, имеют низкую энергию
в то время как электроны, движущиеся дальше по орбите от ядра
обладают высокой энергией.

Электроны в
нижнему энергетическому уровню требуется дополнительная энергия для прыжка
на более высокий энергетический уровень. Эта дополнительная энергия может быть
поставляется внешним источником.Когда электроны вращаются вокруг
ядро получает энергию из внешнего источника, в которое они прыгают выше
орбита или более высокий уровень энергии.

Электроны в
более высокий уровень энергии не сохраняется надолго. После
В течение короткого периода электроны возвращаются на более низкий энергетический уровень.
Электроны, которые прыгают с более высокого уровня энергии на более низкий
уровень энергии высвобождает энергию в виде фотона или
свет.В некоторых материалах эта потеря энергии высвобождается в основном
в виде тепла. Электрон, теряющий большую энергию
будет выпускать фотон с большей энергией.

Что такое свет
Излучающий диод (светодиод)?

Светоизлучающий
Диоды (светодиоды) — наиболее широко используемые полупроводники.
диоды среди всех различных типов полупроводников
диоды в наличии уже сегодня.Светодиоды излучают видимые
свет или невидимый инфракрасный
светится при смещении вперед. Светодиоды, излучающие невидимые
инфракрасный свет используется для дистанционного управления.

А светоизлучающий
Диод (LED) — это оптическое полупроводниковое устройство, излучающее
свет при напряжении
применяется. Другими словами, светодиод — это оптический
полупроводниковое устройство, преобразующее электрическую энергию в
Световая энергия.

Когда светится
Диод (LED) с прямым смещением, свободный
электроны в зоне проводимости рекомбинируют с дырками в
валентная зона и высвобождает энергию в виде света.

Процесс
излучающий свет в ответ на сильный электрический
поле или поток электрического
ток называется электролюминесценцией.

Нормальный диод p-n перехода
пропускает электрический ток только в одном направлении.Это позволяет
электрический ток при прямом смещении и не позволяет
электрический ток при обратном смещении. Таким образом, нормальный p-n
переходной диод работает только в режиме прямого смещения.

вроде нормальный п-н
переходные диоды, светодиоды тоже работают только в прямом смещении
состояние. Для создания светодиода материал n-типа должен быть
подключен к минусовой клемме АКБ и р-типа
материал должен быть подключен к положительной клемме
аккумулятор.Другими словами, материал n-типа должен быть
отрицательно заряжен, и материал p-типа должен быть
положительно заряженный.

Строительство
Светодиод похож на обычный диод с p-n переходом, за исключением того, что
галлий, фосфор и мышьяк используются для
конструкция вместо кремниевых или германиевых материалов.

В нормальном р-н
переходные диоды, кремний наиболее широко используется, потому что он
менее чувствителен к температуре.Кроме того, это позволяет электрическое
ток эффективно без каких-либо повреждений. В некоторых случаях,
германий используется для создания диодов.

Однако кремний или
германиевые диоды не излучают энергию в виде света.
Вместо этого они излучают энергию в виде тепла. Таким образом, кремний
или германий не используется для изготовления светодиодов.

Слои светодиода

A светоизлучающий
Диод (LED) состоит из трех слоев: p-типа
полупроводник
Полупроводник n-типа и обедненный слой.Р-тип
полупроводник и полупроводник n-типа разделены
область истощения
или истощающий слой.

Полупроводник P-типа

Когда трехвалентный
примеси добавляются к собственному или чистому полупроводнику,
Формируется полупроводник p-типа.

в р-типе
полупроводник, дырки являются основными носителями заряда и свободными
электроны являются неосновными носителями заряда.Таким образом, дыры несут
большая часть электрического тока в полупроводнике p-типа.

Полупроводник N-типа

Когда пятивалентный
примеси добавляются к собственному полупроводнику, n-тип
полупроводник.

In n-типа
полупроводник, свободные электроны являются основными носителями заряда
а дырки — неосновные носители заряда.Таким образом, бесплатно
электроны переносят большую часть электрического тока в n-типе
полупроводник.

Слой или область истощения

Область истощения
область между полупроводниками p-типа и n-типа
где отсутствуют подвижные носители заряда (свободные электроны и дырки).
настоящее время. Эта область действует как барьер для электрического тока.
Он противодействует потоку электронов из полупроводника n-типа и
истечение дырок из полупроводника p-типа.

Для преодоления
барьер обедненного слоя, нам нужно приложить напряжение, которое
больше, чем барьерный потенциал обедненного слоя.

Если применяется
напряжение больше, чем барьерный потенциал обеднения
слой, электрический ток начинает течь.

Как свет
Излучающий диод (светодиод) работает?

Светоизлучающий
Диод (LED) работает только в режиме прямого смещения.Когда свет
Излучающий диод (LED) смещен в прямом направлении, свободные электроны
с n-стороны, а отверстия со стороны p сдвинуты к
соединение.

Когда свободные электроны
достигают стыка или области истощения, некоторые из свободных
электроны рекомбинируют с дырками в положительных ионах. Мы
знать, что положительные ионы имеют меньше электронов, чем
протоны.Следовательно, они готовы принимать электроны. Таким образом,
свободные электроны рекомбинируют с дырками в обедненной области.
Аналогичным образом дырки с p-стороны рекомбинируют с электронами.
в области истощения.

Из-за
рекомбинация свободных электронов и дырок в обеднении
регион, ширина
области истощения уменьшается. В результате больше заряда
перевозчики пересекут р-н
соединение.

Часть заряда
носители со стороны p и n будут пересекать p-n переход
прежде, чем они рекомбинируют в области истощения. Например,
некоторые свободные электроны из полупроводника n-типа пересекают p-n
переход и рекомбинирует с дырками в полупроводнике p-типа. В
аналогичным образом дырки из полупроводника p-типа пересекают p-n
переход и рекомбинирует со свободными электронами в n-типе
полупроводник.

Таким образом, рекомбинация
имеет место как в области истощения, так и в р-типе и
Полупроводник n-типа.

Свободные электроны
в зоне проводимости выделяет энергию в виде света
прежде, чем они рекомбинируют с дырками в валентной зоне.

В кремнии и
германиевые диоды, большая часть энергии выделяется в виде
тепла и излучаемого света слишком мало.

Однако в
такие материалы, как арсенид галлия и фосфид галлия,
испускаемые фотоны обладают достаточной энергией, чтобы производить интенсивные
видимый свет.

Как светодиод излучает свет?

При внешнем
напряжение приложено к валентности
электронов, они получают достаточно энергии и нарушают
связь с родительским атомом.Валентные электроны, которые
разрывы связи с родительским атомом называются свободными электронами.

Когда валентность
электрон покинул родительский атом, они оставляют пустое место в
валентная оболочка, на которой ушел валентный электрон. Этот пустой
пространство в валентной оболочке называется дырой.

Уровень энергии
все валентные электроны почти одинаковы.Группировка ассортимента
уровней энергии всех валентных электронов называется
валентная полоса.

Аналогичным образом
уровень энергии всех свободных электронов практически одинаков.
Группировка диапазона уровней энергии всех свободных электронов
называется зоной проводимости.

Уровень энергии
свободных электронов в зоне проводимости высока по сравнению с
уровень энергии валентных электронов или дырок в валентных
группа.Следовательно, свободные электроны в зоне проводимости должны
теряют энергию, чтобы рекомбинировать с дырками в
валентная полоса.

Свободные электроны
в зоне проводимости не задерживаются надолго. После
короткий период свободные электроны теряют энергию в виде
свет и рекомбинировать с дырками в валентной зоне. Каждый
рекомбинация носителей заряда будет излучать некоторую световую энергию.

Потеря энергии
свободные электроны или интенсивность излучаемого света зависит от
запрещенная зона или энергетическая щель между зоной проводимости и
валентная полоса.

Полупроводник
устройство с большим запрещенным зазором излучает свет высокой интенсивности
тогда как полупроводниковый прибор с малой запрещенной зоной
излучает свет низкой интенсивности.

Другими словами,
яркость излучаемого света зависит от материала
используется для построения светодиода и прямого тока через
ВЕЛ.

В нормальном кремнии
диоды, энергетическая щель между зоной проводимости и валентной
полоса меньше. Следовательно, электроны падают только на короткое расстояние.
В результате высвобождаются фотоны с низкой энергией.Эта низкая энергия
фотоны имеют низкую частоту, невидимую для человеческого глаза.

В светодиодах энергия
зазор между зоной проводимости и валентной зоной очень велик, поэтому
свободные электроны в светодиодах имеют большую энергию, чем свободные
электроны в кремниевых диодах. Следовательно, свободные электроны попадают в
большое расстояние. В результате фотоны высоких энергий
выпущенный.Эти фотоны высокой энергии имеют высокую частоту, которая
виден человеческим глазом.

Эффективность
генерация света в светодиодах увеличивается с увеличением инжектируемого
ток и при понижении температуры.

В светоизлучающем
диоды, свет возникает за счет процесса рекомбинации.
Рекомбинация носителей заряда происходит только при
условие прямого смещения.Следовательно, светодиоды работают только в прямом направлении.
условие смещения.

Когда светоизлучающий
диод смещен в обратном направлении, свободные электроны (большинство
носители) с n-стороны и дырки (мажоритарные носители) с
p-сторона удаляется от стыка. В результате ширина
область истощения увеличивается и нет рекомбинации заряда
носители бывают. Таким образом, свет не производится.

Если обратное смещение
напряжение, приложенное к светодиоду, сильно увеличено, устройство может
также быть поврежденным.

Все диоды излучают
фотоны или свет, но не все диоды излучают видимый свет. В
материал в светодиодах выбирается таким образом, чтобы
длина волны выпущенных фотонов попадает в видимую область
часть светового спектра.

Светоизлучающий
диоды можно включать и выключать с очень высокой скоростью 1
нс.

Светоизлучающий
диод (LED) символ

Символ светодиода
похож на обычный диод с p-n переходом, за исключением того, что он
содержит стрелки, указывающие от диода, указывающие, что
свет излучается диодом.

Доступно

светодиода
в разных цветах. Наиболее распространенные цвета светодиодов:
оранжевый, желтый, зеленый и красный.

Схема
символ светодиода не отображает цвет света. В
схематический символ одинаков для всех цветов светодиодов. Следовательно, это
невозможно определить цвет светодиода по его
условное обозначение.

светодиод
строительство

Один из способов
Используется для создания светодиода, чтобы нанести три полупроводниковых слоя
на подложке.Три полупроводниковых слоя, нанесенные на
Подложка — полупроводник n-типа, полупроводник p-типа
и активная область. Активная область находится между
Полупроводниковые слои n-типа и p-типа.

Когда светодиод горит вперед
смещенные, свободные электроны из полупроводников и дырок n-типа
из полупроводника p-типа подталкиваются к активному
область.

Когда свободные электроны
с n-стороны и дырки с p-стороны рекомбинируют с противоположным
носители заряда (свободные электроны с дырками или дырки со свободными
электронов) в активной области невидимый или видимый свет
испускается.

In LED, большая часть
носители заряда рекомбинируют в активной области. Таким образом, большинство
свет излучается активной областью.Активная область
также называется областью истощения.

Смещение светодиода

Безопасный форвард
номинальное напряжение большинства светодиодов составляет от 1 В до 3 В и вперед
номинальный ток от 200 мА до 100 мА.

Если напряжение
применяется к светодиоду, находится в диапазоне от 1 В до 3 В, светодиод работает отлично
потому что ток для приложенного напряжения находится в
рабочий диапазон.Однако, если напряжение, приложенное к светодиоду,
увеличился до значения более 3 вольт. Истощение
область в светодиоде выходит из строя и электрический ток
внезапно встает. Это внезапное повышение тока может разрушить
устройство.

Чтобы избежать этого, мы
нужно поставить резистор
(R s ) последовательно со светодиодом. Резистор (R s
) должен быть помещен между источником напряжения (Vs) и светодиодом.

Резистор установлен
между светодиодом и источником напряжения называется ограничением тока
резистор. Этот резистор ограничивает дополнительный ток, который может
разрушить светодиод. Таким образом, токоограничивающий резистор защищает светодиод.
от повреждений.

Текущий текущий
через светодиод математически записывается как

Где,

I F = Прямой ток

В S = Напряжение источника или напряжение питания

V D = падение напряжения на светодиоде

R S = резистор или токоограничивающий резистор

Падение напряжения — это
количество напряжения, потраченного впустую, чтобы преодолеть область истощения
барьер (который приводит к протеканию электрического тока).

Падение напряжения
Светодиод составляет от 2 до 3 В, тогда как кремниевый или германиевый диод составляет 0,3 или
0,7 В.

Следовательно, чтобы
Для работы светодиода нам нужно подать большее напряжение, чем кремний или
германиевые диоды.

Светоизлучающий
диоды потребляют больше энергии, чем кремниевые или германиевые диоды, чтобы
работать.

Выход
характеристики светодиода

Сумма
выходной свет, излучаемый светодиодом, прямо пропорционален
количество прямого тока, протекающего через светодиод.Более
чем прямой ток, тем больше излучаемый выходной свет.
График прямого тока в зависимости от выходного света показан в
фигура.

Светодиоды видимого диапазона
и невидимые светодиоды

светодиода в основном
делятся на два типа: видимые светодиоды и невидимые светодиоды.

Светодиод видимого диапазона
тип светодиода, излучающего видимый свет.Эти светодиоды в основном
используется для отображения или освещения, где используются светодиоды
индивидуально без фотосенсоров.

Невидимый светодиод — это
тип светодиода, излучающего невидимый свет (инфракрасный свет). Эти
Светодиоды в основном используются с фотодатчиками, такими как фотодиоды.

Что
определяет цвет светодиода?

Используемый материал
для построения светодиода определяет его цвет.Другими словами,
длина волны или цвет излучаемого света зависит от
запрещенный зазор или энергетический зазор материала.

Разные материалы
испускать разные цвета света.

Светодиоды из арсенида галлия излучают красный и инфракрасный свет.

Светодиоды из нитрида галлия излучают ярко-синий свет.

Светодиоды на иттриевом алюминиевом гранате излучают белый свет.

Светодиоды из фосфида галлия излучают красный, желтый и зеленый свет.

Светодиоды из нитрида галлия излучают ультрафиолетовый свет.

Светодиоды из фосфида алюминия-галлия излучают зеленый свет.

Преимущества
Светодиод

  1. The
    яркость света, излучаемого светодиодами, зависит от силы тока
    протекает через светодиод. Следовательно, яркость светодиода может быть
    легко управляется изменением силы тока.Это делает
    возможность работы светодиодных дисплеев в различных условиях окружающей среды
    условия освещения.
  2. Светодиоды потребляют мало энергии.
  3. Светодиоды

  4. очень дешевы и доступны.
  5. светодиодов имеют малый вес.
  6. Меньший размер.
  7. светодиодов имеют более длительный срок службы.
  8. светодиодов работает очень быстро.Их можно включать и выключать в очень
    меньше времени.
  9. Светодиоды

  10. не содержат токсичных материалов, таких как ртуть.
    в люминесцентных лампах.
  11. светодиодов могут излучать разные
    цвета света.

Недостатки
светодиодов

  1. светодиодов нужно
    больше мощности для работы, чем обычные диоды с p-n переходом.
  2. Световая отдача светодиодов низкая.

Приложения
светодиодов

      Различные применения светодиодов следующие

        1. Системы охранной сигнализации
        2. Калькуляторы
        3. Картинные телефоны
        4. Светофоры
        5. Вычислительные цифровые
        6. Мультиметры
        7. Микропроцессоры
        8. Цифровые часы
        9. Автомобильные тепловые лампы
        10. Вспышки для фотоаппарата
        11. Авиационное освещение

        Типы
        диодов

        различные типы диодов следующие:

        1. стабилитрон
          диод
        2. Лавинный диод
        3. Фотодиод
        4. Свет
          Излучающий диод
        5. Лазер
          диод
        6. Туннель
          диод
        7. Шоттки
          диод
        8. Варактор
          диод
        9. P-N
          переходной диод

              Правильный диапазон напряжения для светодиодных приложений

              Новое в апреле 2019 года

              Выбор драйвера светодиода с правильным рабочим диапазоном напряжения (область постоянного тока) может показаться довольно простым, но в этой статье объясняется, что это не так просто.Во-первых, нужно понимать, что прямые напряжения светодиодов не идентичны от кристалла к кристаллу. Во-вторых, напряжение светодиода меняется при повышении или понижении температуры перехода. Поскольку правильная работа драйвера имеет решающее значение для функциональности и надежности лампы, стоит подробнее изучить эти факторы, влияющие на напряжение светодиода. В этой статье объясняются типичные проблемы, связанные с прямым напряжением светодиодов, и как правильно определить необходимый запас для напряжения драйвера светодиода.Он также предлагает поискать новую функцию, которая есть в некоторых новых драйверах светодиодов, которые могут работать с временным повышенным выходным напряжением, чтобы обойти проблему высокого напряжения светодиодов при чрезвычайно низкой температуре.

              Конструкция светодиодной лампы — это многомерная инженерная работа, которая включает в себя оптические, тепловые и электрические аспекты проектирования. Для достижения оптических требований в первую очередь решаются тип и количество светодиода, а также ток его возбуждения. В зависимости от определенных соображений безопасности и / или модульного подхода к проектированию определенное количество светодиодов помещается в одну цепочку, а другие — параллельно.Когда эти коэффициенты определены, первая оценка рабочего напряжения светодиода может быть сделана путем умножения количества светодиодов в одной цепочке на типичное прямое напряжение (V вперед ) этого светодиода.

              V forward_total = V forward x Num / String

              Приведенный выше расчет дает приблизительное представление о диапазоне рабочего напряжения, и вместе с определенным током возбуждения можно узнать потребляемую мощность. Однако это число не является абсолютным значением и не подходит для обеспечения правильной электрической конструкции.Чтобы конструктивно учитывать напряжение драйвера, напряжение светодиода следует учитывать с помощью 1) характеристики VI, 2) производственного изменения и 3) температурного коэффициента. В нижеследующем абзаце эти 3 аспекта объясняются отдельно, а в конце В статье приведен пример оценки напряжения и этапов выбора драйвера светодиода.

              Вольт-амперные характеристики светодиода

              Для идеального светодиода прямое напряжение не изменяется при увеличении тока (рис. 1.). На самом деле прямое напряжение ДЕЙСТВИТЕЛЬНО изменяется с током, и важно проверять напряжение светодиода на основе фактического расчетного тока, а не ссылаться на стандартные условия тестирования, указанные в спецификации.
              В приведенном ниже примере технические характеристики показывают, что типичное напряжение светодиода составляет 3,2 В. Если светодиод не используется при токе 350 мА, а 1 А, то вместо 3,2 В / светодиод фактическое типичное напряжение светодиода составляет 3,8 В / светодиод. Эта разница в 0,6 В может привести к совсем другому результату, когда большое количество светодиодов включены последовательно. Более того, ситуация может усугубиться, если драйвер светодиода имеет высокий пульсирующий ток, который приведет к пиковому току выше 1 А и, следовательно, пиковое напряжение превысит 3,8 В.

              9050 В прямом направлении напряжение (@) 35019

              900 3.2

              Характеристики Агрегат Минимум Типичный Максимум
              3,48
              Рис. 1. Рис. 2.

              Производственный допуск светодиода

              Прямое напряжение светодиода на каждой матрице изменяется из-за дрейфа процесса. Зрелая продукция должна обеспечивать более жесткий допуск, приводящий к нормальному распределению (например, рис. 3). Типичное отклонение напряжения из-за производственного отклонения составляет менее 10%, что может быть косвенно получено из отношения максимального к типичному типичному прямому напряжению в таблице данных светодиодов (см. Столбцы 4 и 5 таблицы 1).С другой стороны, производственные данные, такие как фактическое распределение прямого напряжения, может потребоваться напрямую у производителя светодиодов.
              Хотя абсолютный максимум / минимум составляет +/- 10%, по статистике, чем больше светодиодов подключено последовательно, тем более вероятно, что суммарное прямое напряжение установится около типичного значения напряжения. Рекомендуется создать некоторый запас по напряжению, запас в 10% от типичного напряжения считается безопасным. Также можно рассмотреть более высокий запас, который улучшит рабочее состояние драйвера и продлит срок его службы.Рис. 3 Прямое распределение напряжения на светодиодах производства

              Светодиод Vf. Против. Temp

              Прямое напряжение светодиода имеет отрицательный температурный коэффициент, это означает, что чем выше температура, тем ниже прямое напряжение. Поскольку светодиод представляет собой самонагревающийся элемент, при правильной тепловой конструкции лампы постоянная рабочая температура и рабочее напряжение светодиода обычно довольно стабильны. Худший случай наступает, когда лампа запускается при низкой температуре. Чтобы оценить дополнительное напряжение при низкой температуре, в спецификации светодиода представлена ​​типичная кривая V-T в соответствии со стандартными условиями испытаний (например,грамм. 350 мА). Многие производители также предоставляют программный инструмент для проверки напряжения в соответствии с переменными параметрами, такими как температура перехода (Tj), ток возбуждения и т. Д.

              Может быть резкое различие в требованиях к напряжению из-за низкой температуры и требований к напряжению из-за производства. допуск или текущая разница. В первом случае потребность в напряжении носит временный характер, и поэтому запас по напряжению не нужно резервировать постоянно. На рынке есть несколько продвинутых светодиодных драйверов, оснащенных функцией адаптации к напряжению, чтобы справиться с кратковременными требованиями к напряжению.

              Mean Well HLG-480H-C, например, имеет функцию «адаптации к окружающей среде», которая может автоматически уменьшать выходной ток для замены на более высокое выходное напряжение, сохраняя при этом общую выходную мощность в пределах номинальных характеристик. Когда лампа включается и постепенно нагревается, напряжение возвращается к нормальному уровню, а затем ток также возвращается к исходному расчетному значению. Функция адаптации к окружающей среде обеспечивает на 20% больше запаса по напряжению, чем обычный драйвер светодиодов. HLG-480H-C1400, который работает при 171 ~ 343 В, может временно повыситься до 412 В, чтобы обеспечить успешный запуск ламп при очень низкой температуре (например,грамм. -40 ° С).

              Серия HVGC с постоянной мощностью аналогичным образом допускает более высокое выходное напряжение при уменьшении тока. Есть также другие возможности для других моделей. Если есть какие-либо вопросы по поводу запуска светодиодов, свяжитесь с MEAN WELL, чтобы получить лучшие предложения.

              Рис. 4 Зависимость температуры от прямого напряжения

              Пример и сводка

              В конструкции лампы используется 100 светодиодов, как на рис. 2, ток возбуждения составляет 1,05 А. Всего имеется 2 струны, что означает, что каждая струна имеет 50 светодиодов. Самая низкая рабочая температура согласно спецификации лампы составляет 0 ° C.Для определения требований к напряжению:

              Решение 1. Введите эти параметры в программное обеспечение ПК и получите рабочую точку светодиода с запасом. Подробности уточняйте у производителя.

              Решение 2: Проверьте таблицу светодиодов и выполните следующие действия:

              • Шаг 1: Проверьте кривую V-I светодиода, найдите напряжение на кривой в соответствии с заданным током.

                Согласно рис. 2 типичное прямое напряжение светодиода при 1,05 А составляет 3,8 В

              • Шаг 2: Умножьте это напряжение на количество светодиодов в одной цепочке.

                3,8 (В) x 50 (шт.) = 190 В

              • Шаг 3: Учет производственных допусков с использованием отношения максимального напряжения к типу.

                3,48 (В) / 3,2 (В) = 108,75%
                190 (В) x 108,75% = 206,6 (В)

                Краткое описание: общее прямое напряжение светодиода
                типичное составляет 190 В
                Общее прямое напряжение светодиода в худшем случае составляет 207 В *
                (* пульсации тока от драйвера здесь не рассматриваются.)

              • Шаг 4: Рассмотрение температурного коэффициента для оценки напряжения запуска наихудшего случая.

                Из рис. 4, тип. напряжение при 0 ° C составляет 3,6 В, при 85 ° C — 3,2 В.
                Предположим, светодиодная лампа обычно работает при Tj 85 ° C
                3,6 (В, Tj = 0) / 3,2 (В, Tj = 85) = 1,125 меньше 1,2
                При холодном запуске
                Общее прямое напряжение светодиода типичное составляет 190 В x 1,2 = 228 В наихудшем случае общее прямое напряжение светодиода
                составляет 207 В x 1,2 = 248,4 В

              Предлагаемая модель: HLG-480H-C2100, причина указана ниже

              Светодиодной лампе требуется типичное напряжение 190 В и 2,1 А (399 Вт) в худшем случае 207 В (435 Вт). Это в пределах рейтинга HLG-480C.Кроме того, HLG-480H имеет очень низкую пульсацию тока, поэтому влияние пульсации на изменение напряжения светодиода можно игнорировать. При низкой температуре требование к напряжению может временно превышать 249 В, что выходит за рамки нормального диапазона постоянного тока, однако такая ситуация возникает редко, и ее можно покрыть функцией адаптации к окружающей среде HLG-480H-C2100, которая максимально поддерживает 275 В с приведенный ток.

              Эта статья написана компанией Mean Well с сайта www.meanwell.com

              Как работает светодиод »Электроника

              Используемые полупроводниковые технологии и материалы являются ключом к пониманию того, как работают светодиоды.


              Учебное пособие по светодиодам Включает:
              Светоизлучающие диоды
              Как работает светодиод
              Как делается светодиод
              Технические характеристики светодиодов
              Срок службы светодиода
              Светодиодные пакеты
              Светодиоды высокой мощности / яркости
              Светодиодное освещение
              Органические светодиоды, OLED

              Другие диоды: Типы диодов


              Светодиодная технология считается само собой разумеющимся, поскольку светодиоды широко используются. Однако используемые технологии и материалы являются ключом к пониманию того, как работает светодиод.

              Хотя основной PN переход использовался в течение многих лет, только в 1962 году был разработан светодиод, и его действие стало понятным.

              Светодиод, символ цепи светодиода

              Светодиодная технология: принцип работы светодиода

              Светодиод — это специализированная форма PN-перехода, в которой используется составной переход. Полупроводниковый материал, используемый для перехода, должен быть составным полупроводником. Обычно используемые полупроводниковые материалы, включая кремний и германий, представляют собой простые элементы, и переходы, сделанные из этих материалов, не излучают свет.Вместо этого сложные полупроводники, включая арсенид галлия, фосфид галлия и фосфид индия, являются составными полупроводниками, и переходы, сделанные из этих материалов, действительно излучают свет.

              Эти сложные полупроводники классифицируются по валентным зонам, которые занимают их составляющие. Что касается арсенида галлия, галлий имеет валентность три, а мышьяк — пять, и это то, что называется полупроводником группы III-V, и есть ряд других полупроводников, которые подходят к этой категории. Также возможно использование полупроводников, изготовленных из материалов III-V групп.

              Как работает светоизлучающий диод

              Светодиод излучает свет при прямом смещении. Когда к переходу прикладывается напряжение, чтобы сделать его смещенным в прямом направлении, течет ток, как в случае любого PN перехода. Дырки из области p-типа и электроны из области n-типа входят в переход и рекомбинируют, как обычный диод, чтобы позволить току течь. Когда это происходит, высвобождается энергия, часть которой находится в форме световых фотонов.

              Было обнаружено, что большая часть света излучается из области перехода, более близкой к области P-типа.В результате конструкция диодов сделана так, чтобы эта область сохранялась как можно ближе к поверхности устройства, чтобы гарантировать, что минимальное количество света поглощается структурой.

              Для получения видимого света необходимо оптимизировать соединение и выбрать правильные материалы. Чистый арсенид галлия выделяет энергию в инфракрасной части спектра. Чтобы довести световое излучение до видимого красного конца спектра, к полупроводнику добавляют алюминий, чтобы получить арсенид алюминия-галлия (AlGaAs).Также можно добавить фосфор, чтобы получить красный свет. Для других цветов используются другие материалы. Например, фосфид галлия дает зеленый свет, а фосфид алюминия, индия, галлия используется для желтого и оранжевого света. Большинство светодиодов основано на полупроводниках галлия.

              Светодиодные материалы и цвета света

              Длина волны
              Диапазон (нм)
              Цвет В F при 20 мА Материал
              <400 Ультрафиолет 3.1 — 4,4 Нитрид алюминия (AlN)
              Нитрид алюминия-галлия (AlGaN)
              Нитрид алюминия-галлия-индия (AlGaInN)
              400–450 фиолетовый 2,8 — 4,0 Нитрид индия-галлия (InGaN)
              450–500 Синий 2,5 — 3,7 Нитрид индия-галлия (InGaN)
              Карбид кремния (SiC)
              500–570 Зеленый 1.9 — 4,0 Фосфид галлия (GaP)
              Фосфид алюминия-галлия-индия (AlGaInP)
              Фосфид алюминия-галлия (AlGaP)
              570–590 Желтый 2,1 — 2,2 Фосфид арсенида галлия (GaAsP)
              Фосфид алюминия-галлия-индия (AlGaInP)
              Фосфид галлия (GaP)
              590 — 610 Оранжевый / янтарный 2,0 — 2,1 Фосфид арсенида галлия (GaAsP)
              Фосфид алюминия-галлия-индия (AlGaUInP)
              Фосфид галлия (GaP)
              610–760 Красный 1.6 — 2,0 Арсенид алюминия-галлия (AlGaAs)
              Фосфид арсенида галлия (GaAsP)
              Фосфид алюминия-галлия-индия (AlGaInP)
              Фосфид галлия (GaP)
              > 760 Инфракрасный <1,9 Арсенид галлия (GaAs)
              Арсенид алюминия-галлия (AlGaAs)

              Другие электронные компоненты:
              Резисторы
              Конденсаторы
              Индукторы
              Кристаллы кварца
              Диоды
              Транзистор
              Фототранзистор
              Полевой транзистор
              Типы памяти
              Тиристор
              Разъемы
              Разъемы RF
              Клапаны / трубки
              Аккумуляторы
              Переключатели
              Реле

              Вернуться в меню «Компоненты».. .

              Как работает светодиод?

              Светодиоды, обычно называемые светодиодами, можно найти в нескольких ваших проектах MakeCrate. Они бывают разных цветов, размеров и интенсивности. В наших инструкциях и видеороликах подчеркивается, что светодиоды всегда должны быть подключены в правильном направлении, и если вы перевернете один из них в цепи, вы увидите, что он больше не работает. Давайте посмотрим, что происходит внутри, и посмотрим, как это работает.

              Сначала мы начнем со словарного запаса.

              Диод представляет собой электрическое устройство, которое позволяет току проходить через него в одном направлении.

              Полупроводник — это материал, который позволяет электричеству частично проходить через него. Это отличается от проводника , который позволяет электричеству течь свободно, и изолятора , который почти не пропускает электричество.

              Итак, светодиод — это диод, который содержит внутри два типа полупроводникового материала.На одной стороне находится материал p-типа , который содержит положительно заряженные частицы, называемые «дырками ». С другой стороны, находится материал n-типа , который содержит лишние электроны, которые заряжены отрицательно.

              Когда светодиод вставляется в схему, это должно быть сделано так, чтобы сторона, содержащая материал n-типа, находилась на отрицательной стороне схемы, а материал p-типа — на положительной стороне.

              Когда электрический ток течет по цепи, электроны из материала n-типа и дырки из материала p-типа могут перемещаться к другой стороне материала.

              Когда дырки и электроны приходят в движение, они начинают взаимодействовать, и это взаимодействие вызывает выделение энергии в виде фотонов, которые мы видим как свет.

              Типы материала в полупроводнике определяют, какой цвет излучает светодиод.

              Есть вопросы? Разместите их в комментариях ниже.

              Безопасный рабочий ток светодиодов — Обмен электротехнического стека

              Вот типичная кривая деградации. Вам не о чем беспокоиться!

              Источник: Lumileds

              Каков срок службы светодиодов?

              Срок службы светодиодного светильника

              часто описывается количеством
              часов работы до тех пор, пока светодиодный светильник не излучает 70 процентов своей
              начальная светоотдача.Качественная белая светодиодная осветительная продукция
              ожидаемый срок полезного использования от 30 000 до 50 000 часов или даже
              дольше.

              Источник: Министерство энергетики США

              ПРИМЕЧАНИЕ: Это применимо к светодиодным лампочкам. Поверхность освещения светодиода лампочки становится ГОРЯЧЕЙ, слишком горячей для прикосновения. Когда светодиод охлаждается (ниже 50 ° C, он прослужит НАМНОГО дольше.

              Срок службы моих светодиодных ламп — 23 года. При токе 20 мА светодиод прослужит намного дольше 23 лет.


              Это ничтожно мало или оно того стоит?

              Незначительно. При 20 мА нагрев незначительный. Именно тепло ускоряет кривую смертности любого полупроводника, включая светодиоды. При температуре ниже 50 ° C проблем с нагревом не возникнет.

                Синий 0,02 А x 3,2 В = 64 мВт
              Зеленый 0,02 А x 3,2 В = 64 мВт
              Красный 0,02 А x 2 В = 40 мВт
              Итого = 168 мВт
                

              По крайней мере, 20% мощности приходится на излучающие ватты (световые), поэтому
              168 мВт — 20% = 134 мВт тепла., вероятно, менее 100 мВт.

              Никакой деградации не будет заметно в течение вашей жизни.

              Выберите интенсивность путем измерения температуры.
              Запускает все цвета при 20 мА, и если вы можете держать палец на светодиоде без дискомфорта, все в порядке.
              Если вы обожгли палец или вам нужно убрать палец через несколько секунд, значит, он слишком горячий, уменьшите силу тока.
              ЕСЛИ слишком горячо, промыть и повторить.

              Я занимаюсь дизайном светодиодного освещения уже много лет.Используемые светодиоды не нагреваются.

              Ниже находится 22-дюймовая полоса, расположенная на моем мониторе. V f = 46 В x 0,250 А = 11,5 Вт / 48 светодиодов = 240 мВт / светодиод, что примерно в два раза больше, чем у вашего светодиода. Температура светодиода составляет 41 ° C, слегка теплый на ощупь.

              Я гарантирую вам, что я могу бегать по этой полосе 24/7 в течение 5 лет (43 000 часов), и вы НЕ заметите никакой разницы в интенсивности.

              Светодиодные схемы

              Защищенный сайт

              Магазин с

              Уверенность

              Лучше всего просматривать при использовании:

              Internet Explorer

              или

              Mozilla Firefox

              Светодиодные схемы

              Наша цель — дать обзор основных
              типы цепей, используемых для питания светодиодов.Принципиальные схемы или схемы, которые
              Следующие ниже изображены с использованием стандартных электронных символов для каждого компонента.
              Определения символов следующие:

              Символ светодиода является стандартным символом для диода с
              добавление двух маленьких стрелок, обозначающих излучение (света). Отсюда и название, свет
              излучающий диод (LED). «A» обозначает анод или плюс (+)
              соединение, а «C» катод или минус (-) соединение. У нас есть
              сказал это раньше, но стоит повторить: светодиоды
              строго
              устройств постоянного тока и не будут работать с переменным током (переменным
              Текущий).При питании светодиода, если источник напряжения точно не соответствует
              Напряжение светодиодного устройства, необходимо использовать «ограничивающий» резистор последовательно со светодиодом. Без этого ограничивающего резистора светодиод был бы
              мгновенно выгорают.

              В приведенных ниже схемах мы используем символ батареи для обозначения
              источник. Электропитание может быть легко обеспечено источником питания или колесом.
              пикапы с трассы на макете. Каким бы ни был источник, важно то, что он
              должен быть постоянным током и хорошо отрегулирован, чтобы предотвратить колебания перенапряжения, вызывающие повреждение
              Светодиоды.Если источник напряжения должен быть запитан от датчиков рельсов, мост
              выпрямитель должен использоваться, чтобы светодиоды получали только постоянный ток и неизменный
              полярность.

              Обозначения переключателей довольно просты. Однополюсный,
              однонаправленный переключатель (SPST) — это просто функция включения-выключения, в то время как SPDT
              (двухпозиционный) переключатель позволяет выполнять маршрутизацию между двумя разными цепями. Оно может
              может использоваться как переключатель на один ход, если одна сторона ни к чему не подключена. В
              кнопка — выключатель мгновенного действия.

              Обозначение конденсатора, которое мы здесь используем, относится к электролитическому или
              конденсатор поляризованного типа. То есть его необходимо использовать в цепи постоянного тока.
              и подключен правильно (плюс подключение к плюсовому напряжению), или он будет
              поврежден. В наших целях он используется для мгновенного хранения, чтобы помочь
              «сглаживать» колебания питающего напряжения, вызванные малыми потерями в колесах
              подхватывание силового броска на грязных участках пути или в зазорах на стрелочных переводах.
              Поляризованные конденсаторы классифицируются по разным номинальным значениям максимального постоянного напряжения.Всегда
              используйте конденсатор, номинал которого безопасно превышает максимальное напряжение, ожидаемое в вашем
              заявление.

              Базовая схема

              Это настолько просто, насколько возможно. Цепь одного светодиода — это
              строительный блок, на котором основаны все наши другие примеры. Для правильного функционирования
              должны быть известны три значения компонентов. Напряжение питания (Vs), светодиод устройства
              рабочее напряжение (Vd) и рабочий ток светодиода (I). С этими известными,
              используя вариант закона Ома,
              правильный ограничительный резистор (R) может быть определен.Формула:

              Пример работы с этой формулой можно найти на нашем
              Страница советов по подключению моста. Шаг проверки 7
              для подробностей.

              На схеме выше у нас есть как ограничивающий резистор, так и
              переключатель, подключенный к положительной (+) стороне цепи. Мы сделали это, чтобы
              соблюдать «стандартные электрические методы» при работе с «горячими»
              (плюсовая) сторона цепи, а не минус (-) или сторона «земли». В
              схема действительно функционировала бы адекватно в любом случае, но стандартная безопасность
              Практика рекомендует «отключение» на «горячей» стороне, чтобы свести к минимуму
              возможность электрического замыкания проводов на другие «заземленные» цепи.

              Цепи с двумя или более светодиодами

              Цепи с несколькими светодиодами делятся на две основные категории;
              цепи с параллельным соединением и цепи с последовательным соединением. Третий тип, известный как
              последовательная / параллельная схема представляет собой комбинацию первых двух и также может быть довольно
              полезно в модельных проектах.

              Общие правила для параллельных и последовательных цепей светодиодов могут быть
              указано следующее:

              1. В параллельной цепи,
                напряжение одинаково на всех компонентах (светодиодах), но ток делится
                через каждый.

              2. В последовательной цепи,
                ток такой же, но напряжение делится.

              3. В последовательной цепи,
                сумма всех напряжений светодиодов не должна превышать 90% напряжения питания на
                обеспечить стабильную светоотдачу светодиодов.

              4. В последовательной цепи,
                все светодиоды должны иметь одинаковые характеристики напряжения (Vd) и тока (I).

              Параллельная проводная светодиодная схема

              Выше показаны два примера одной и той же схемы.Рисунок 1 на
              слева — схематическое изображение трех светодиодов, подключенных в
              параллельно батарее с переключателем для их включения или выключения. Вы заметите, что
              в этой схеме каждый светодиод имеет свой ограничивающий резистор и напряжение питания
              стороны этих резисторов соединены вместе и выведены на плюсовую батарею.
              терминал (через переключатель). Также обратите внимание, что катоды трех светодиодов
              соединены вместе и выведены на отрицательную клемму аккумуляторной батареи. Эта «параллель»
              соединение компонентов — вот что определяет схему.

              Если бы мы построили схему точно так, как показано на рисунке 1,
              с проводами, соединяющими устройства, как показано на схеме (перемычки
              между резисторами и перемычками между катодными соединениями), мы
              необходимо учитывать допустимую нагрузку по току выбранного провода.
              Если проволока слишком мала, может произойти перегрев (или даже плавление).

              Во многих случаях на этом веб-сайте мы приводим примеры
              Светодиоды подключены с помощью нашего магнитного провода с покрытием №38.Мы выбрали проволоку этого размера для очень
              конкретные причины. Он достаточно мал (диаметр 0045 дюймов, включая изоляцию).
              покрытие), чтобы выглядеть прототипом в виде провода или кабеля в большинстве проектов, даже в
              Z-шкала, и она достаточно велика, чтобы подавать ток на осветительные устройства 20 мА (например, наши
              Светодиоды) с дополнительным запасом прочности 50%. Как указано, сплошной медный провод №38 имеет
              номинальный рейтинг 31,4 мА и максимальный рейтинг 35,9 мА. Мы могли бы выбрать
              Провод №39 с номинальным значением тока 24,9 мА, но мы чувствовали, что этого не произойдет.
              безопасно учитывать колебания номиналов резисторов или отдельных светодиодов.Кроме того, немного меньший диаметр (0,004 дюйма вместо 0,0045 дюйма), вероятно, не
              сделать заметную разницу в моделировании.

              Возвращаясь к рисунку 1; вы можете увидеть в этом примере
              текущее требование для каждой пары светодиод / резистор, добавляется к следующей и следует
              правило параллельной цепи (# 1) выше. Мы не могли безопасно использовать для этого наш магнитный провод №38.
              всю схему. Например, перемычка с нижнего катода светодиода на минус
              клемма аккумулятора будет нести 60 мА. Наш провод быстро перегревается и
              возможно расплавление, вызывающее разрыв цепи.Для этого
              Причина, на Рисунке 1 — это всего лишь простой способ « схематично » представить
              как компоненты должны быть подключены для правильной работы схемы.

              В реальной жизни наш реальный проект проводки выглядел бы больше как
              Рис. 2. В этом случае мы можем безопасно использовать наш провод №38 для всего, кроме
              соединение между плюсовой клеммой аккумуляторной батареи и переключателем. Здесь нам понадобится
              по крайней мере провод # 34 (номинал 79,5 мА), но мы, вероятно, использовали бы что-то вроде Radio
              Изолированная оберточная проволока Shack’s №30.Это недорого, легко доступно и
              будет нести 200ма (номинальная спец.). Достаточно большой для нашего приложения. Также,
              мы, вероятно, не стали бы паять три резистора вместе на одном конце, как
              как мы показали, мы просто использовали бы еще один кусок этого # 30, чтобы соединить их общие
              заканчивается вместе и к выключателю.

              Макеты макетов железных дорог могут стать электрически сложными из-за
              всевозможные требования к проводке для таких вещей, как мощность трека, переключение,
              освещение, сигнализация, DCC и др.; у каждого свои потенциальные текущие потребности.
              Чтобы помочь в планировании таких вещей, таблица обычных проводов (сплошная медь
              однониточные) размеров и их токонесущей способности.
              здесь.

              Последовательная проводная светодиодная схема

              Эта схема представляет собой простую последовательную цепь для питания трех светодиодов.
              Вы заметите два основных различия между этой схемой и параллельной схемой. Все
              светодиоды используют один ограничивающий резистор, а светодиоды подключены
              анод-катод по схеме «гирляндной цепи».Следуя правилу № 2 выше,
              формула, которую мы будем использовать для определения нашего ограничивающего резистора, является еще одной вариацией
              формулы, которую мы использовали выше. Формула серии для вышеуказанной схемы будет
              записывается следующим образом:

              Единственная реальная разница здесь в том, что наш первый шаг — добавить
              напряжение устройства для количества светодиодов, которые мы используем вместе, затем вычтите
              это значение из нашего напряжения питания. Затем этот результат делится на
              ток наших устройств (обычно 20 мА или 0,020).Все просто, да? Не забудьте также
              рассмотрите правило №3. То есть умножьте напряжение питания на 90% (0,9) и сделайте
              убедитесь, что сумма напряжений всех устройств (светодиодов) не превышает этого значения. Это
              почти все, что нужно …

              Нам нужно знать, какой провод мы собираемся использовать, и что
              какое потребление тока можно ожидать от такой схемы? Что ж, в
              параллельная схема выше, для трех светодиодов по 20 мА каждый, мы будем потреблять 60 мА
              у батареи. Итак … 60 мА? Неа. Фактически, чуть меньше 20 мА
              для всех трех светодиодов! Для простоты назовем его 20.

              Другой способ сформулировать правила 1 и 2 выше:

              1. В параллельной цепи напряжение устройства постоянно, но
                ток, необходимый для каждого устройства, складывается в общий ток.

              2. В последовательной цепи ток устройства постоянный, но
                Требуемое напряжение — это сумма всех напряжений устройства (вместе).

              Давайте рассмотрим несколько примеров с использованием 9-вольтовой батареи (или
              блок питания):

              Пример № 1

              Мы хотим подключить два наших супербелых светодиода 2×3 последовательно.

              1. Сначала мы определяем напряжение устройства, которое составляет 3,6 вольт и
                сложите это для двух светодиодов (3,6 + 3,6 = 7,2).

              2. Теперь, когда у нас есть эта сумма, давайте убедимся, что она не нарушает
                Правило №3. 80% от 9 вольт составляет 7,2 вольт (0,8 x 9 = 7,2). Суммы равны. Мы
                не более 90%, поэтому мы можем продолжить.

              3. Затем мы вычитаем эту сумму 7,2 из нашего напряжения питания (9
                вольт) и получите результат 1.8 (это часть Вс-Вд).

              4. Затем мы делим 1,8 на ток нашего устройства, который составляет 20 мА, или
                .02. Наш ответ — 90. Поскольку резистор на 90 Ом не является стандартным, мы выберем
                следующее по величине значение (100 Ом). Это немного более высокое сопротивление не вызовет
                разница в яркости светодиодов.

              5. Наконец, поскольку наша текущая потребляемая мощность составляет всего 20 мА, мы могли бы использовать
                наш провод №38 для всего, если мы захотим.

              Пример № 2

              Мы хотим последовательно соединить четыре наших красных светодиода Micro.Какие
              резистор мы должны использовать?

              1. Мы находим
                напряжение устройства должно быть 1,7 вольт. Для четырех светодиодов это будет 6,8 вольт (4 x 1,7 =
                6.8).

              2. Теперь, когда у нас есть это
                количество, давайте убедимся, что это не нарушает правило №3. 90% от 9 вольт — это 7,2 вольт
                (0,8 х 9 = 7,2). И 6,8 на меньше, чем на , чем 7,2. Ага, все в порядке.

              3. Далее мы вычитаем это
                6,8 от нашего напряжения питания (9 вольт) и получаем результат 2.2
                (это часть Вс-Вд).

              4. Наконец, делим 2,2
                по току нашего устройства, который составляет 20 мА, или 0,02. Наш ответ — 110. Как оказалось,
                110 Ом — стандартное сопротивление резистора, поэтому нам не нужно выбирать ближайший
                доступно более высокое значение (никогда не выбирайте меньшее значение!). Мы будем использовать 110 Ом 1/8
                резистор 1% ватт.

              Пример № 3

              Мы хотим подключить три наших сверхбелых светодиода Micro
              вместе последовательно.

              1. Напряжение на аппарате 3.5 вольт. Так что для трех светодиодов это будет
                10,5 вольт, и … у нас проблема.
                Эта сумма не только нарушает правило № 3 выше, но и превышает напряжение питания. В
                В этом случае наши светодиоды даже не загораются. В этой ситуации, если нам нужно три из
                эти светодиоды, нам либо понадобится источник питания, который подает как минимум 11,67 вольт
                (это то, что 10,5 было бы 90%), или нам придется подключать только два последовательно
                а третий отдельно, с собственным резистором (последовательная / параллельная цепь,
                но об этом чуть позже).В этом случае у нас будет
                два типа схем, соединенных вместе на общем источнике питания. Схема будет
                выглядят следующим образом:

              Здесь мы снова можем использовать наш провод # 38 для всего, кроме
              соединение между источником питания и выключателем. Чтобы определить, какие ограничения
              резисторы тут требуются, мы просто рассчитываем каждый отрезок схемы
              раздельно. Неважно, какой сегмент определен первым, но мы сделаем
              одиночный светодиод / резистор.Для этого мы используем нашу оригинальную формулу:

              Мы знаем, что Vs (для этих примеров) составляет 9 вольт. А также. мы
              Знайте, что Vd составляет 3,5 вольта, а I — 20 мА. Итак, (9 —
              3,5) = 5,5
              .020 = 275. Это резистор нестандартного значения, поэтому мы
              используйте здесь резистор 300 Ом.

              Теперь посчитаем последовательную пару светодиодов. Формула для
              всего два светодиода будут:

              Опять же, против составляет 9 вольт, поэтому 9 (3.5 + 3.5)
              =
              2 .020 = 100, и это стандарт
              номинал резистора. Были сделаны. Теперь мы можем подключить этот пример, и все будет
              усердно работать.

              Подсветка Kato Amtrak Superliner с подсветкой EOT

              Вот схема легкового автомобиля, подключенного для освещения с помощью
              мостовой выпрямитель и емкость 600 мкФ для обеспечения
              На все светодиоды подается постоянный ток без мерцания и стабильной полярности. Супер-белый светодиод
              освещает салон автомобиля, а два красных светодиода Micro LED загораются в конце поезда.А
              добавлен переключатель, чтобы при желании можно было отключить функцию EOT. Бег
              пример этой машины (с 800 мкф мерцания
              control) можно увидеть здесь.

              Последовательная / параллельная проводная светодиодная цепь

              Здесь мы немного расширили наш пример №3 выше. У нас есть
              три группы последовательно-пар светодиодов. Каждый рассматривается как отдельная цепь для
              для расчетных целей, но соединены вместе для общего источника питания. Если бы все это были наши Micro
              Сверхбелые светодиоды, мы уже знаем все необходимое для построения этой схемы.Кроме того, мы знаем, что каждая последовательная пара потребляет ток 20 мА, поэтому
              всего на источнике питания будет 60 мА. Довольно просто.

              В последовательных / параллельных цепях светодиодов интересно то, как
              Вы можете легко увеличить количество источников света на данном источнике питания. Возьми наш
              Например, импульсный источник питания N3500. Он обеспечивает ток 1 ампер (1000 мА).
              на 9 вольт.

              Используя нашу параллельную схему ранее, мы могли подключить
              50 наших светодиодов 2×3, или Micro, или Nano Super-white (или любая комбинация
              равно 50), каждый со своим ограничительным резистором, и этот небольшой источник
              справится с этим.Этого, наверное, хватило бы для города приличных размеров. Теперь,
              если мы немного поумнее, мы могли бы использовать несколько последовательных / параллельных цепей и
              легко увеличить это количество, используя всего один запас. Если бы они все были
              последовательно / параллельно, мы могли запустить 100 ламп. Гипотетически, если бы мы были
              выполняя проект с использованием наших красных светодиодов N1012 Micro (напряжение устройства 1,7 В), мы
              смог запустить 400 светодиода с нашим небольшим запасом. Это красиво

              странное

              думал, однако.Кто-нибудь в темных очках?

              Для получения дополнительной информации об использовании нашего импульсного источника питания для вашего
              макеты или проекты диорам, нажмите здесь.

              Не забывайте правило №4. При создании групп серий убедитесь, что
              напряжения устройства и текущие требования очень похожи. Достаточно сказать, что смешение
              Светодиоды с большой разницей напряжения устройства или потребляемым током в
              та же группа серий , а не даст удовлетворительные результаты.

              Наконец, проявите изобретательность.Вы можете смешивать и сочетать. Последовательные схемы,
              параллельные, однопроводные светодиоды, последовательные / параллельные цепи, белые группы, красные группы,
              желтый, зеленый, что угодно. Пока вы рассчитываете каждый случай для правильного ограничения
              сопротивление и следите за схемами проводки на предмет правильного сечения проводов, освещения
              проекты будут работать с очень удовлетворительными результатами.

              Еще кое-что для тех из вас, кто чувствует себя некомфортно
              работая «вручную» с приведенными выше формулами, мы создали несколько калькуляторов
              делать вычисления за вас.Все, что вам нужно сделать, это ввести значения и нажать
              кнопка «вычислить». Их можно найти, нажав
              здесь.

              … ДА БУДЕТ СВЕТ …

              2008 Нжиниринг

              Конструкция, схема, работа и применение

              В настоящее время одним из последних изобретений в области диодов является светодиод или светоизлучающий диод. Эти лампочки используются практически везде, от сотовых телефонов до больших рекламных щитов. С каждым днем ​​его популярность и использование быстро растет из-за некоторых необычных свойств.В частности, светодиоды чрезвычайно малы по размеру и потребляют меньше энергии. Обычно светодиоды представляют собой активные электронные компоненты полупроводникового типа. По сравнению с обычным диодом, светодиод очень похож, но с той лишь разницей, что светодиоды излучают свет разных цветов. Два вывода светодиода, такие как анод и катод, могут быть подключены к источнику напряжения с точной полярностью, чтобы излучать свет разных цветов в зависимости от используемого в нем полупроводникового вещества.В этой статье обсуждается обзор светодиода или светодиода.

              История светодиода

              Первый светодиод или светодиод был изобретен Ником Холоняком в 1962 году. Он был сотрудником General Electrics, поэтому он помог в изобретении светодиода. Однако до этого изобретения британский ученый Генри Джозеф Раунд наблюдал возможность использования светодиодных ламп. Спустя двадцать лет российский исследователь Олег Лосев опубликовал статью о детальном изобретении светодиода.

              В целом, светодиоды были технической революцией, которая была изобретена после того, как несколько исследователей провели исследования более чем в первой половине 20-го века. В течение многих лет исследователи изучали светодиоды, но никем не изобретались до 1962 года. После экспериментов со светодиодными лампами г-на Холоньяка эти огни стали заметны человеческому глазу, поэтому большинство людей начали использовать светодиодные лампы.

              Аспирант Джордж Кроуфорд изобрел первый желтый светодиод. После этого изобретателем Томасом был изобретен диод с высокой яркостью, который можно было использовать вместо лампочек.

              В последний раз в 1979 году изобретатель по имени Шуджи Накамура изобрел диод синего цвета. Но эти диоды были очень дорогими, поэтому их нельзя было использовать в коммерческих целях до 1990 года. При разработке светодиодов для достижения современных стандартов требуется много этапов.

              Используя современные технологии в упаковке и планарный метод производства микросхем, Fairchild Semiconductor превратил светодиоды в полезный продукт для различных целей.

              Что такое светоизлучающий диод?

              Определение светоизлучающего диода — светодиод или светоизлучающий диод — это диод с PN-переходом, который излучает свет, когда через него проходит электрический ток в прямом направлении.В этом диоде рекомбинация носителей заряда происходит подобно дыркам со стороны P и электронам со стороны N, чтобы излучать энергию в виде света или тепла. Схематическое обозначение светодиода показано ниже.

              Светоизлучающий диод

              Светоизлучающий диод выполнен в виде полупроводникового материала, т. Е. Бесцветен, и свет излучается на всем протяжении соединения диода. Применение светодиодов включает в себя числовые, а также буквенно-цифровые символьные дисплеи, такие как точечно-матричные и сегментные.Отдельный линейный сегмент может быть выполнен с использованием множества светодиодов, тогда как один светодиод используется для обозначения десятичной точки.

              Светодиодный символ

              Для изготовления светодиодов используются следующие материалы.

              • Для зеленых, синих и УФ-светодиодов высокой яркости используется такой материал, как InGaN (нитрид индия-галлия).
              • Для светодиодов красного, оранжевого и желтого цветов используется такой материал, как AlGaInP (фосфид алюминия, галлия, индия).
              • Для ИК-светодиодов и светодиодов красного цвета используется такой материал, как AlGaAs (арсенид алюминия-галлия).
              • Для светодиодов зеленого и желтого цветов используется такой материал, как GaP (фосфид галлия).

              В светодиодном полупроводниковом материале носители заряда заключены в энергетические зоны. Таким образом, разделение полос будет определять энергию фотонов световых частиц, которые генерируются через светодиод. Энергия фотона будет определять длину волны производимого света и его цвет.

              Различные типы полупроводниковых материалов включают в себя разные полосы, излучающие разные цвета света.Конкретный цвет или длину волны можно отрегулировать, изменив излучаемый свет. Светоизлучающие диоды включают сложные полупроводниковые материалы, которые изготавливаются с элементами III и V групп Периодической таблицы. Таким образом, примеры материалов из этой группы используются для изготовления светодиодов, таких как GaAs — арсенид галлия и GaP — фосфид галлия

              В середине 1990 года светодиоды доступны в частичном диапазоне цветов и, в частности, в коммерческом белом цвете. и светодиодов синего цвета не существовало.

              Конструкция светодиода

              Для изготовления светодиода используются различные полупроводниковые материалы, такие как GaAs (арсенид галлия), GaAsP (арсенид-фосфид галлия) и GaP (фосфид галлия), но цвет излучаемого света будет изменяться при изменении материала .

              Выше мы уже упоминали, что материал, из которого изготовлены светодиоды разного цвета. Полупроводниковый слой p-типа расположен на слое N-типа из-за того, что рекомбинация носителей заряда происходит внутри p-типа.

              Конструкция светодиода

              Кроме того, это внешняя часть устройства, поэтому излучаемый свет можно легко наблюдать снаружи. Если P-тип расположен под светом, он будет генерироваться снаружи P-типа, однако мы не можем этого заметить. Итак, это основная причина того, что слой P-типа расположен выше.

              Слой полупроводника P-типа может быть сформирован путем диффузии полупроводникового материала. В качестве альтернативы в полупроводниковой области N-типа эпитаксиальный слой будет развиваться поверх подложки N-типа.На слое P-типа металлическая пленка используется для соединения анода с диодом. Точно так же слой золотой пленки может быть наложен поверх слоя N-типа, чтобы обеспечить катодное соединение.

              Слой золотой пленки играет ключевую роль в повышении эффективности светодиода. Этот слой помещается на слой N-типа для обозначения базовой поверхности светодиода. Если какой-либо важный элемент излучаемого света имеет тенденцию попадать на базовую поверхность, свет будет реплицироваться от основания к поверхности вершины.

              Работа светодиода

              Принцип работы светодиода в основном зависит от квантовой теории. Эта теория определяет, что как только энергия электрона уменьшается с максимального диапазона до минимума, он генерирует энергию в форме фотонов, которая эквивалентна промежутку между двумя уровнями, такими как более высокий и низкий.

              Подключение светодиода может быть выполнено в прямом смещении, поэтому этот вид смещения позволяет протекать току в прямом направлении.Здесь ток будет доступен за счет движения электронов в обратном направлении.

              Рекомбинация подтверждает, что поток электронов от проводимости к валентности будет излучать электромагнитную энергию внутри формы фотона. Энергия фотонов эквивалентна пространству между двумя зонами, такими как проводимость и валентность.

              Принцип работы светодиода заключается в том, что это двухконтактный полупроводниковый диод с PN-переходом. Когда он срабатывает, он излучает свет.Как только на выводы светодиода подается соответствующее напряжение, электроны рекомбинируют с дырками в устройстве и генерируют энергию в виде фотонов. Такой эффект называется электролюминесценцией, и цвет света можно определить через запрещенную зону полупроводника.

              Ниже описаны наиболее важные характеристики светодиодов.

              Полярность

              Светодиод похож на диод с PN переходом и позволяет току течь просто в одном направлении.Светодиод
              имеет две клеммы: анод (положительный) и катод (отрицательный). Для правильной работы светоизлучающего диода анод светодиода должен быть подключен с высоким потенциалом по сравнению с катодом, потому что направление потока тока будет от анодного вывода к катоду. Если диод подключен в обратном направлении, он не будет проводить.

              Прямой ток

              Светодиоды чрезвычайно чувствительны, и ток через этот диод очень значителен.Яркость светодиода в основном зависит от тока, протекающего через светодиод.

              Каждый светодиод может быть рассчитан на максимальный прямой ток, который может подаваться по всему светодиоду без повреждения диода. Например, ток 5-миллиметровых светодиодов составляет 20-30 мА, тогда как 8-миллиметровые светодиоды — 150 мА.

              Прямое напряжение

              Светодиоды также рассчитаны на пересылку напряжения, что означает напряжение, необходимое для того, чтобы светоизлучающий диод проводил электричество. Например, номинальный ток 5-миллиметровых светодиодов составляет 20 мА, однако прямое напряжение меняет один светодиод на другой.Номинальное напряжение светодиодов красного цвета составляет 2,2 В, синего цвета — 3,4 В, а белого цвета — 3,6 В.

              Характеристики V-I

              Характеристики VI светодиодов включают следующее.

              Светодиоды нуждаются в протекании тока через них, чтобы излучать свет, потому что это устройство, зависящее от тока. Выходная интенсивность света прямо пропорциональна прямому току, протекающему через диод. Подключение светодиода должно осуществляться под прямым смещением источника напряжения.Резистор используется для ограничения протекания тока путем последовательного подключения, чтобы защитить его от избыточного протекания тока. И светодиод, и источник питания не должны подключаться напрямую, потому что избыточный ток повредит светодиод.

              Как только светодиод подключается с прямым смещением, используя 2–3 вольта на двух выводах, он излучает невидимый инфракрасный, заметный цветной или узкополосный лазерный свет. Таким образом, в этом состоянии он демонстрирует, что прямой ток примерно стабилен на начальный этап, однако, когда он полностью включен, ток в прямом направлении будет постоянно увеличиваться.

              VI Характеристики светодиода

              Интенсивность света в основном зависит от протекания тока, если этот ток максимален, то интенсивность выходного света будет высокой. Здесь прямое напряжение — это не что иное, как напряжение питания, при котором ток постоянно увеличивается, и он представлен через «Vd».

              В состоянии обратного смещения ток утечки или обратный ток приблизительно линейно стабилен, когда его PN-переход находится в состоянии пробоя, а обратный ток постоянно увеличивается в пределах участка отрицательного тока.Источник напряжения, при котором может произойти пробой, известен как напряжение пробоя, и он представлен в виде «Vbr»

              Характеристики

              Характеристики светодиода включают следующее.

              • Более энергоэффективный
              • Длительный срок службы
              • Он работает при низких температурах
              • Низкое энергопотребление
              • Экологичность
              • На эффективность светодиода может влиять температура
              • Прочный
              • Светодиод может излучать различный свет цвета
              • Может использоваться в течение долгих часов
              • Генерируемый свет является направленным

              Типы светоизлучающих диодов

              Существуют различные типы светодиодов, которые включают следующие.

              • Светодиоды со сквозным отверстием
              • Светодиоды SMD
              • Двухцветные светодиоды
              • Светодиод RGB
              • Светодиоды высокой мощности
              Светодиоды со сквозным отверстием

              Светодиоды со сквозным отверстием существуют различных размеров и форм. Наиболее распространенные типы светодиодов доступны в 3 мм, 5 мм и 8 мм и различных цветах, таких как красный, желтый, белый, синий, зеленый и т. Д.

              светодиоды SMD

              светодиоды для поверхностного монтажа или поверхностного монтажа являются диодами особого типа. которые можно просто разместить на печатной плате.Обычно эти светодиоды можно различить в зависимости от их размеров. Например, наиболее часто используемые светодиоды SMD — это 3528 и 5050.

              Двухцветные светодиоды

              Следующим типом светодиодов являются двухцветные светодиоды, как следует из названия, могут излучать два цвета. Двухцветные светодиоды имеют три вывода, обычно два анода и общий катод. Цвет будет активирован в зависимости от конфигурации проводов.

              RGB LED

              RGB светодиоды — это самые известные светодиоды, которые включают три светодиода на кристалле.Выходом этого светодиода можно управлять с помощью метода, называемого ШИМ или широтно-импульсной модуляцией, так что можно получить широкий диапазон цветов.

              Светодиоды высокой мощности

              Как следует из названия, номинальная мощность этих светодиодов равна или равна 1 Вт. По сравнению с обычными диодами эти светодиоды имеют большую рассеиваемую мощность. Эти светодиоды очень яркие, поэтому они часто используются в прожекторах, автомобильных фарах, фонариках и т. Д. Поскольку рассеиваемая мощность этих светодиодов высока, необходимы радиаторы и надлежащее охлаждение.Входная мощность, используемая этими диодами, будет чрезвычайно высокой.

              Простая светодиодная схема

              Ниже показана простая светодиодная схема с использованием резистора, светодиода и батареи. Для новичков эту схему очень просто собрать на макетной плате. Эта схема может состоять из трех основных компонентов, таких как макетная плата, батарея 9 В, светодиод 5 мм и резистор на 330 Ом.

              Простая светодиодная схема

              Эта схема может питаться от батареи 9 В для питания светодиода. Светоизлучающий диод включает в себя две клеммы, которые должны быть подключены к положительной клемме батареи, чтобы ток поступал от длинной клеммы к короткой по всему светодиоду.

              Как работает эта простейшая светодиодная схема?

              Как правило, светодиодные фонари предназначены для включения при установленном напряжении приблизительно 2 В. Точное значение напряжения будет изменено в зависимости от светодиода.

              При увеличении напряжения будет подаваться большой ток, если нет резистора. Эти диоды могут надежно выдерживать ток около 20 мА. Поэтому мы должны подключить резистор к цепи, чтобы ограничить ток.

              Значение сопротивления можно рассчитать с помощью этого уравнения

              Сопротивление = напряжение / ток (R = V / R)

              Здесь, в схеме, на светодиоде уже падает падение 2 В, резистор должен включать Падение 7 Вольт, включая ток 20 мА на светодиоде.Значит, необходимое сопротивление 7 / 0,02А => 350 Ом. Таким образом, в этой схеме используется резистор на 330 Ом, который обеспечивает ток несколько выше 20 мА.

              Ключевые термины для светодиода

              Ключевые термины, используемые в светодиодах, — это электрическая яркость, эффективность и эпоксидная смола.

              • Электрояркость — одно из свойств материала, которое позволяет излучать световые лучи всякий раз, когда ему придается фиксированный потенциал.
              • Эффективность светодиода — это способность преобразовывать приложенную энергию в энергию света.Единица эффективности — люмен / ватт.
              • Эпоксидная смола — это не что иное, как полиэпоксиды. Как правило, это полимеры, которые проявляют особые свойства сопротивления, которые широко используются в материалах для покрытий.

              Преимущества

              К преимуществам светодиодов относятся следующие.

              • Срок службы светодиодов больше
              • Низкое энергопотребление
              • Повышенная безопасность со светодиодами
              • Это небольшие компоненты
              • Высокий CRI (индекс цветопередачи)
              • Они излучают направленное излучение
              • Невероятная гибкость дизайна
              • Эти фары твердотельные
              • Возможность диммирования
              • Светодиоды включаются немедленно
              • Они безопасны для различных условий окружающей среды
              • Они излучают почти нулевое ультрафиолетовое излучение
              • Они могут работать при низком напряжении
              • Они работают при любой температуре
              • Они доступны в широком диапазоне CCT (коррелированная цветовая температура).

              Недостатки

              К недостаткам светодиодов относятся следующие.

              • Начальная стоимость высока
              • Влияние на ошибки
              • Зависит от температуры
              • Падение КПД
              • Чувствительность к напряжению
              • Загрязнение синим цветом
              • Несильно
              • Опасность синего цвета
              • Площадь источника света
              • Электрическая полярность эффекты
              • Большая расходимость луча
              • Спектральная ширина большая

              Области применения светоизлучающих диодов

              Применение светодиодов включает следующее.

              • Светодиоды используются в велосипедных фарах и автомобилях
              • Индикаторы в светофорах
              • Домашнее и заводское освещение
              • Табло с дисплеем
              • Игрушки
              • Медицинские приложения
              • Невизуальные приложения
              • Дистанционное управление
              • Лампочки ,
              • Применяется в системах охранной сигнализации, например, в системах охранной сигнализации.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *