Introduksjon til LED
En LED eller Light Emitting Diode er en enkel PN-kryssdiode , laget av materiale med større energisperre. Når strømmen blir gitt til LED-krysset, beveger elektronene seg fra valensbåndet til ledningsbåndet. Når elektronet mister energi og faller tilbake til sin opprinnelige tilstand, sendes det ut et foton. Dette utsendte lyset er i frekvensbåndet til det synlige frekvensområdet for lys.
LED
Denne enkle dioden avgir lys når dens p-n-kryss er forspent av en spenning så lav som 1 volt. De fleste lysdioder fungerer mellom 1,5 volt og 2 volt, men de høye lyse typene, spesielt hvite, blå og rosa lysdioder krever 3 volt for å gi maksimal lysstyrke. Strømmen gjennom LED-lampen bør være begrenset til 20-30 milli ampere, ellers vil enheten bli brent. Hvite og blå lysdioder tåler opptil 40 milli ampere strøm.
Lysdiode - LED
LED-en har en halvlederbrikke som består av Gallium-forbindelse som har egenskapen til fotonemisjon ved påvirkning av strøm. Brikken er koblet til to terminalposter for å gi forsyningsspenning. Hele forsamlingen er innkapslet i et epoksyveske med terminalene som rager ut. Den lange ledningen på LED-en er positiv, mens den korte ledningen er negativ. Opprinnelig var halvlederen som ble brukt i LED Gallium Arsenide Phosphate (GaAsP), mens Gallium Aluminium Aeresnide (GaAlAs) brukes nå om dagen i høylyse lysdioder. Blå og hvite lysdioder bruker Indium Gallium Nitride (InGaN) mens flerfarget lysdioder bruker forskjellige kombinasjoner av materialer for å produsere forskjellige farger. Den hvite LED-en inneholder en blå chip med hvit uorganisk fosfor. Når det blå lyset treffer fosfor, sendes hvitt lys ut.
Lysdioder avgir lys basert på elektroluminescens. Halvledermaterialet i LED-en har både P-type og N-type regioner. P-regionen bærer positive ladninger som kalles Hull mens N-regionen frigjør elektroner. Det fotonemitterende materialet er klemt mellom P- og N-laget. Når en potensiell forskjell påføres mellom P- og N-lagene, beveger elektronene fra N-laget seg mot det aktive materialet og kombineres med hull. Dette frigjør energi i form av lys fra det aktive materialet. Basert på typen aktivt materiale, vil forskjellige farger bli produsert.
8 typer lysdioder og materialet som brukes i dem
1. Aluminium Gallium Arsenide - Infrarød LED
2. Aluminium Gallium Arsenide, Gallium Arsenid Fosfid, Gallium Fosfid - Rød LED
3. Aluminium galliumfosfid, galliumnitrid - grønn LED
4. Aluminium Galliumfosfid, Galliumarsenidfosfid, Galliumfosfid - Gul LED
5. Aluminium Gallium Indiumfosfid - Oransje LED
6. Indium Gallium Nitrid, Silisiumkarbid, Safir, Sinkselenid - Blå LED
7. Galliumnitridbasert indiumgalliumnitrid - hvit LED
8. Indium Gallium Nitrid, Aluminium Gallium Nitrid - Ultrafiolett LED
8 LED-parametere
1. Lysstrøm- Det er mengden energi fra LED-en og måles i Lumen (lm) eller Milli lumen (mlm)
2. Lysstyrke - Det er lysstrømmen som dekker et område og måles i form av Candela (cd). Lysstyrken på LED avhenger av lysstyrken.
3. Lyseffekt - Den indikerer lyset i forhold til spenningen som påføres. Enheten er lumen per watt (lm w).
4. Fremoverspenning (Vf) - Det er spenningsfallet over LED-lampen. Den varierer fra 1,8 volt i rød LED til 2,2 volt i grønne og gule lysdioder. I blå og hvite lysdioder er den 3,2 volt.
5. Fremoverstrøm (hvis) - Det er den maksimale strømmen som er tillatt gjennom lysdioden. Den varierer fra 10 mA til 20mA i vanlig LED mens 20mA til 40 mA i hvite og blå lysdioder. De høye lyse 1 watt LED-ene krever 100 - 350 milli ampere strøm.
6. Visningsvinkel - Det kalles også vinkel utenfor aksen. Det er lysstyrken som faller til halvakseverdien. Dette resulterer i full lysstyrke fullstendig når den er i stand. De høylyse LED-typene har smal synsvinkel slik at lyset blir fokusert i en stråle.
7. Energinivå - Energinivået i lysutgangen avhenger av spenningen og ladningen i halvlederens elektroner. Energinivået er E = qV der q er ladningen i elektronene og V er den påførte spenningen. q er vanligvis -1,6 × 1019 Joule.
8. Wattage of LED - Det er fremoverspenningen multiplisert med fremoverstrømmen. Hvis overflødig strøm strømmer gjennom LED-lampen, reduseres levetiden. Så en seriemotstand, vanligvis 470 ohm til 1K, brukes til å begrense strøm gjennom LED.
LED-motstanden kan velges med formelen Vs - Vf / If. Der Vs er inngangsspenningen, er Vf fremoverspenningen til LED og If er fremoverstrømmen til LED.
Behov for vekselstrømforsyning for å kjøre LED
For applikasjoner som involverer lite strøm, for eksempel i mobiltelefoner, er det mulig å bruke likestrøm for en LED. Men for applikasjoner i stor skala som trafikklys som bruker lysdioder, er det faktisk ubeleilig å bruke DC. Dette er fordi ettersom avstanden øker likestrømstransmisjon, bidrar til flere tap, og det er også ganske billig å bruke enheter for DC-DC-konvertering. Som et resultat er det mer hensiktsmessig å bruke vekselstrømforsyning for avanserte applikasjoner som gløding av stort antall lysdioder.
Kondensator som vekselstrømbegrenser
Kondensatoren har en egenskap av å motsette seg endringen i påført spenning ved å trekke eller levere strøm fra kretsen, når de lades eller utlades. Strømmen over kondensatoren er gitt som
I = CdV / dt
Der C er kapasitans, betegner dV / dt endring i spenning. Jeg er ladningen mellom platene per tidsenhet eller strømmen.
Strømmen gjennom en kondensator er en reaksjon mot endringen i spenning. Derfor for en høy øyeblikkelig spenning er strømmen null. Med andre ord spenning halter strømmen med 90 grader. Denne egenskapen til kondensatoren gjør den brukbar som en spenningsreduksjon for vekselstrømforsyning. Dette avhenger imidlertid av kapasitansverdien og frekvensen. Jo høyere frekvens og kapasitans, jo mindre er reaktansen.
Søknad som involverer bruk av strømnettet for å drive LED
LED- eller lysdioder kan betjenes direkte via vekselstrømforsyning ved å bruke en kombinasjon av kondensator og motstand. Vekselstrømforsyningen på 220V konverteres til lavspenningsstrøm ved hjelp av en transformator. Kondensatoren brukes som en spenningsbegrenser der motstanden er strømbegrenseren. Dioder med høy PIV (1000V) brukes til å beskytte lysdiodene mot høyspenning.
Normalt er spenningsfallet over en hvit LED ca. 1,5V. Lysdiodene er koblet i to serie-parallelle kombinasjoner. Hvis det brukes 12 lysdioder i hver kombinasjon, er spenningsfallet over LED-kombinasjonen rundt 30 V. Motstanden fungerer som en strømbegrenser og gir et spenningsfall på omtrent 30V. Dermed med kombinasjonen av en kondensator og motstanden er det mulig å kjøre en serie lysdioder. Motstandens verdi avhenger av antall LED-er som brukes. Siden LED-klassifiseringen er på 15mA, vil strømmen gjennom hver LED være 15mA og den totale strømmen gjennom de to settene med LED-kombinasjon vil være 30mA, noe som forårsaker et spenningsfall på 30V over 1k motstanden.
Jeg håper du har fått en idé om konseptet med strømdrevet LED, hvis noen videre krever dette emnet eller om konseptet med elektriske og elektroniske prosjekter, la kommentarfeltet nedenfor.
