Всичко, което трябва да знаете за светодиодите: 7 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:52

Светоизлъчващ диод е електронно устройство, което излъчва светлина при преминаване на ток през него. Светодиодите са малки, изключително ефективни, ярки, евтини, електронни компоненти. Хората смятат, че светодиодите са обикновени светлинноизлъчващи компоненти и са склонни да пренебрегват интересните факти и характеристики на светодиодите. В тази инструкция ще ви науча „Всичко, което трябва да знаете за светодиодите“, което включва техните работни, текущи и мощностни оценки, конструкции, типове, резисторен калкулатор за светодиоди, употреба, тестване и проста LED верига.

Ето връзка към безплатното приложение за „LED Resistor Calculator“: LED Resistor Calculator. Това приложение ви помага да изчислите подходящата стойност на резистора, необходима за LED.

История на LED

Капитан Хенри Джоузеф Раунд е един от първите пионери на радиото и получава 117 патента. Той е първият, който докладва наблюдение на електролуминесценция от диод, което води до откриването на светодиода. Владимирович Лосев наблюдава светлинно излъчване от карборундовите кръстови точки. По време на работата си като радиотехник той забеляза, че кристалните диоди, използвани в радиоприемниците, излъчват светлина, когато през тях преминава ток. През 1927 г. Лосев публикува подробности в руско списание за работата си върху светодиоди. Няколко години по-късно Ник Холоняк-младши изобретява първия светодиод с видим спектър (червен) през 1962 г., докато работи като учен консултант в лаборатория на General Electric Company в Сиракуза, Ню Йорк.

Списък с части:

• Разнообразни цветни светодиоди - AliExpress
• RGB светодиоди - AliExpress
• IR светодиоди - AliExpress

Стъпка 1: Състав и работа

ОБРАЗ:

1. Изкривяване на светодиода.
2. Изглед отгоре на електродите на светодиода. (по-голям катод, по-малък анод).
3. Отблизо анод и катод на LED. (LED нарязани наполовина).
4. Анодът и катодът на LED са отстранени от пластмасовата обвивка.

Състав

Най -често срещаните светодиоди са изградени от галий (Ga), арсен (As) и фосфор (P). Съвременните светодиоди не са само типове GaAsP - други полупроводникови напитки са в изобилие! Тези полупроводници се използват и в различни други електронни компоненти.

Работещи

LED е P-N кръстовиден диод, който излъчва светлина. Когато светодиодът е в отклонение напред, той излъчва светлина вместо топлина, генерирана от нормален диод. Когато P-N кръстовището е в предно отклонение, в случай на светодиод някои от дупките се комбинират с електроните на N-региона, а някои от електроните от N се комбинират с дупката от P-областта. Всяка рекомбинация излъчва светлина или фотони.

Светодиодите имат полярност и следователно не работят, ако са свързани в обратен отклонение. Най -лесният метод за проверка на полярността на обикновения светодиод е като държите светодиода близо до окото си. Ще видите, че има два електрода. По-дебелият е катодът (-). Светлината се излъчва от катода. По -тънкият електрод е анодът (+). [Въпреки че този метод за проверка на полярността няма да работи за някои светодиоди като високоефективни светодиоди и т.н., където е точно обратното]. Обикновено светодиодите се произвеждат така, че дължината на проводниците на катода и анода се различават. Поради това светодиодите се произвеждат с аноден (+) проводник по-дълъг от катодния (-) проводник. Това също улеснява определянето на полярността. Забележка: Някои производители поддържат двата електродни проводника с еднаква дължина. За да проверите полярността, ще трябва да използвате мултицет.

Стъпка 2: Текущи и мощни рейтинги, Законът на Хайц

ИЗОБРАЖЕНИЕ: LED символ

Обикновените инфрачервени светодиоди могат да работят до ~ 1.5V, но обикновените червени светодиоди се нуждаят от ~ 1.8V, нуждите на обикновения зелен светодиод ~ 2V и обикновените синьо -бели светодиоди (които разбира се са сини с фосфорно покритие) се нуждаят от добри 3V.

Светодиодите нямат "номинално напрежение"; те са задвижвани от ток. Яркостта е приблизително пропорционална на тока, а не пряко пропорционална на напрежението. При всеки конкретен ток те ще имат напрежение напред, но това е вторично спрямо тока, който е основният фактор, който трябва да се контролира.

Текущи рейтинги

Текущите оценки на светодиодите също са сходни. Светодиодите обикновено имат стандартен токов рейтинг. Повечето светодиоди изискват около 5-25 mA. Необходимият ток на светодиода понякога зависи от цвета на светодиода. Ако подадете излишен ток, светодиодът ще изгори и ще се повреди. От друга страна, ако подавате много слаб ток, светодиодът няма да генерира максималната си мощност. Съвременните ултраярки червени/зелени светодиоди могат да дадат приемлив изход (за използване на състоянието и т.н.) само на 1mA

Оценки на мощността

Светодиодите могат да имат различни рейтинги на мощност в зависимост от техния тип, строеж и текущи рейтинги и т.н. LED също се предлагат в пакети „High Power LED“. Светодиодите са по -малко ефективни от конвенционалните крушки като CFL и крушки с нажежаема жичка.

Законът на Хайц

В него се посочва, че всяко десетилетие цената на лумен (единица излъчена полезна светлина) пада с коефициент 10, а количеството светлина, генерирано на светодиоден пакет, се увеличава с коефициент 20 за дадена дължина на вълната (цвят) светлина. Счита се за светодиоден аналог на закона на Мур, който гласи, че броят на транзисторите в дадена интегрална схема се удвоява на всеки 18 до 24 месеца. И двата закона разчитат на оптимизиране на процеса на производство на полупроводникови устройства.

Стъпка 3: Изградете

ОБРАЗ:

1. Основен светодиод.
2. Купол LED.
3. SMD LED (голям).
4. SMD LED (малък).
5. Дисплей LED, използван в 7-сегментен дисплей.

Светодиодите се произвеждат в различни форми и размери. Цветът на пластмасовата леща често е същият като действителния цвят на излъчваната светлина, но не винаги. Например, лилавата пластмаса често се използва за инфрачервени светодиоди, а повечето сини устройства имат безцветни корпуси. Съвременните светодиоди с висока мощност, като тези, използвани за осветление и подсветка, обикновено се намират в пакети с устройства за повърхностно монтиране (SMD). Някои светодиоди имат дифузни пластмасови лещи.

Основен светодиод

Основният светодиод е един от най -широко използваните светодиоди. Поради своята популярност, цената му е сравнително по -евтина в сравнение с другите светодиоди. Изглежда много елементарно и дизайнът е много прост.

Купол LED

Това е вид LED, който е оформен като „Купол“. Тази форма е проектирана също така да увеличи площта, към която се предава светлината. С други думи, ъгълът на излъчване (обиколка) на светлината от светодиода е по -голям от основния светодиод. Това обикновено се контролира от това колко далеч поставят излъчвателя на светлина от купола. Спецификационните листове почти винаги ви дават "ъгъл на половин мощност" (ъгълът извън оста, при който виждате само половината яркост). Ако искате много по -широк ъгъл на излъчване, можете да отрежете купола с инструмент dremel. Ако ви е грижа, можете да изпилите или полирате края, но това не е необходимо. Колкото по -близо го изрежете до излъчващото устройство, толкова по -широк ъгъл ще получите. Но внимавайте да не прережете твърде близо, защото там има малка жица, която обикновено не може да се види с око. Въпреки че този тип LED е малко по -скъп от основния светодиод.

SMD LED

Този тип светодиоди обикновено са много малки по размер. SMD означава повърхностно монтирано устройство. И както подсказва името му, този светодиод е запоен върху повърхността на печатната платка за разлика от конвенционалните компоненти с „отвори“. Тези светодиоди обикновено са запоени от машини (прецизни запояващи роботи) и са изключително трудни за запояване на ръка (въпреки че не е невъзможно да запоявате SMD светодиоди на ръка). За да запоите SMD светодиоди на ръка, просто се нуждаете от спойка с фини накрайници, малко тънка спойка, ярка светлина и евентуално лупа и някои добри и прецизни умения за запояване.

LED дисплей

Този тип светодиоди се използват главно в дисплеи, тъй като формата му е плоска.

Стъпка 4: Видове

ОБРАЗ:

1. Купол LED.
2. IR светодиоди.
3. 7 Сегмент LED дисплей
4. Трицветен светодиод (светодиод за промяна на цвета).

Цветен светодиод

Цветните и белите светодиоди се използват главно в индикатори, лампи, осветително оборудване и др. Те са едни от най -често използваните светодиоди

Светодиод за промяна на цвета (три/двуцветен светодиод)

При този тип светодиоди цветът, излъчван от светодиода, се променя в рамките на определен период от време. Малка интегрирана схема (IC) е вградена в този светодиод, за да контролира закъснението между прехода на различните цветове. Три/двуцветни светодиоди не променят цвета си, те всъщност са два отделни светодиода (често червен и зелен) в един пакет. Завъртате един или друг, за да произведете два цвята, и двата, за да направите трети.

Инфрачервен (IR) LED

Този тип LED лъчи инфрачервени лъчи светлина. Тези инфрачервени лъчи не могат да се видят от човешкото око. Този тип светодиоди обикновено работят на честота на предаване от 38KHz. Дизайнерът модулира светодиода като начин приемникът да го различава от други IR източници. Светодиодите също са модулирани на много ниски честоти, за да показват просто мигащ светодиод, и често се модулират на относително високи честоти с променлив работен цикъл, за да контролират ефективно яркостта им. И тогава някои се модулират на много по -високи честоти за изпращане на данни (както се използва например във оптичните влакна). Използва се главно в комуникационни устройства с дистанционно управление и малък обхват. Можете да тествате инфрачервен светодиод, като го гледате под камера, докато в светодиода се прилага ток. С други думи, камерите могат да откриват инфрачервени лъчи, излъчвани от светодиода. Камерите, които нямат филтър за IR блок, обикновено могат да виждат близо до IR доста добре (и обикновено са евтини камери и особено охранителни камери). Но трябва да се спомене, че дори някои камери на мобилни телефони изобщо не виждат IR светодиодите много добре поради филтъра им за IR блок.

7 Сегмент LED дисплей

7 -сегментният светодиод на дисплея е светодиод, състоящ се от 7 светодиода на дисплея, свързани под формата на 8. Използва се в калкулатори, дисплеи и др. Подобен на този светодиод се използва и за показване на азбуки.

UV LED

UV светодиодите излъчват ултравиолетови лъчи светлина. Тези лъчи имат различни приложения като стерилизация, пречистване на вода и др.

Стъпка 5: Резисторен калкулатор за светодиоди

ИЗОБРАЖЕНИЯ:

1. Различни резистори и светодиод.
2. Лого на приложението за калкулатор на LED съпротивление.

Така че най -често задаваният въпрос относно светодиодите е подходящият резистор, който да използвате заедно. Причината, поради която резисторът се използва заедно със светодиодите, е да ги предпази от излишен ток, който може да изгори и да повреди светодиода. Но изборът на правилния светодиод не е толкова прост. Защо? Е, ако изберете много високо съпротивление, светодиодът няма да излъчва максималната си светлина. И ако имате ниско съпротивление, има шанс LED да се повреди.

Така че е измислена проста формула:

Съпротивление = (Напрежение на източника - LED напрежение) / (LED ток / 1000)

*Имайте предвид, че LED токът е в милиампери (mA)

За да улесните това изчисление, можете да използвате този безплатен калкулатор за съпротивление на LED приложение за Android. Това е приложение, предназначено специално за тази инструкция. Други функции и още свързани с електрониката функции и калкулатори ще бъдат добавени към това приложение. Приложението е разработено от BluBot Technologies. Можете да проверите неговите инструкции и да се свържете с него чрез неговия Orangeboard @Nathan Neal Dmello. Той също така предприема различни други проекти в разработването на приложения, уебсайтове, компютърни програми и др. Можете да се свържете с него чрез неговия уебсайт.

Стъпка 6: Използване

ОБРАЗ:

1. Дистанционно за телевизор без натиснат бутон.
2. Дистанционно за телевизора с натиснат бутон и открита IR LED светкавица.
3. Лента от куполни светодиоди от аварийно фенерче.
4. LED светкавица на камера за смартфон.
5. LED индикатори за мощност на лаптоп.

Светодиодите се използват навсякъде. От светкавицата на телефона ви, до музикалната система на автомобилите, до градинските светлини, до телевизора. По принцип адаптивният им характер и ефективността им дадоха място в повечето електронни джаджи.

Някои от най -известните приложения са:

1. Осветление.
2. Дисплеи.
3. Показатели.
4. Декоративни светлини и предмети.
5. Дистанционно.
6. Стерилизация.
7. Пречистване на водата.
8. Зъболечение и други медицински приложения.

Стъпка 7: Тестване и верига

ОБРАЗ:

1. Мултицет, използван за тестване на LED.
2. Проста схема, използваща LED.

Тестване

Класически бърз тестер за цвят, яркост и полярност е само 3V литиева монета (напр. CR2032). Разбира се, докосвайте до това само светодиоди с по -ниско напрежение, в противен случай те могат да прегреят!

Някои светодиоди могат да бъдат тествани неправилно, за да се провери дали работи правилно с помощта на мултицет и като се следват стъпките:

1. Настройте циферблата на мултицета на функцията „Continuiity“.
2. Сега свържете анода (+) на светодиода към червената/положителна/(+) сонда на мултиметъра и свържете катода (-) на светодиода към черната/отрицателна/(-) сонда на мултицета.
3. Ако светодиодът работи, мултицетът ще започне да издава звук. И на екрана на мултиметъра ще се покаже стойност. В допълнение към това LED трябва да светне.

*Тестването на светодиод с помощта на функцията за непрекъснатост на мултицет обикновено няма да работи, тъй като повечето мултиметри прилагат само ниско напрежение, по -малко от 1V, за тестове за съпротивление и непрекъснатост. Ако това стане, мултицетът няма да издаде непрекъснат звуков сигнал; може да издаде един кратък звуков сигнал. Много мултицети имат функция за изпитване на диод, обозначена със символ на диод, който се прилага до 2V по целия диод. Това надеждно ще ви каже полярността на много светодиоди, но не непременно синьо -бели светодиоди с високо напрежение напред.

Можете също да тествате светодиода и всеки друг компонент с помощта на тази схема:- Електронен тестер за компоненти на сензора

Верига

Това е една от най -основните и универсални схеми, които можете да намерите, която използва светодиод в нея. Причината, поради която е чудесна схема за начало, е, че тя може да провери и работата на всички други електронни компоненти или електронни сензори. Можете също да разгледате подробен урок, който ще ви помогне да направите тази схема: Електронен тестер за компоненти на сензора

Вицешампион в техническото състезание

Втора награда в „Научи го! Конкурс, спонсориран от Dremel