Kaikki mitä sinun tarvitsee tietää LEDeistä: 7 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

Valoa emittoiva diodi on elektroninen laite, joka lähettää valoa, kun virta kulkee sen läpi. LEDit ovat pieniä, erittäin tehokkaita, kirkkaita, halpoja elektronisia komponentteja. Ihmiset ajattelevat, että LEDit ovat vain tavallisia valoa säteileviä komponentteja, ja ne jättävät huomiotta LEDien mielenkiintoiset tosiasiat ja ominaisuudet. Tässä ohjeessa opetan sinulle "Kaikki mitä sinun tarvitsee tietää LED -valoista", joka sisältää niiden toiminta-, virta- ja teholuokitukset, rakenteet, tyypit, LED -vastuslaskimen, käyttötavat, testauksen ja yksinkertaisen LED -piirin.

Tässä on linkki ilmaiseen LED -vastuslaskimen Android -sovellukseen: LED -vastuslaskin. Tämä sovellus auttaa sinua laskemaan LEDille tarvittavan vastusarvon.

LED -valojen historia

Kapteeni Henry Joseph Round oli yksi radion varhaisista pioneereista ja sai 117 patenttia. Hän oli ensimmäinen, joka raportoi diodin elektroluminesenssin havaitsemisesta, mikä johti valodiodin löytämiseen. Vladimirovich Losev havaitsi valopäästöjä karborundin pistekosketusliitoksista. Radioteknikon työnsä aikana hän huomasi, että radiovastaanottimissa käytetyt kristallidiodit säteilivät valoa, kun virta kulki niiden läpi. Vuonna 1927 Losev julkaisi venäläisessä lehdessä yksityiskohtia työstään valodiodien suhteen. Pari vuotta myöhemmin Nick Holonyak, Jr., keksi ensimmäisen näkyvän spektrin (punaisen) LED-valon vuonna 1962 työskennellessään konsultoivana tiedemiehenä General Electric Companyn laboratoriossa Syracusessa, New Yorkissa.

Osaluettelo:

• Erilaisia värillisiä LED -valoja - AliExpress
• RGB -LEDit - AliExpress
• IR -LEDit - AliExpress

Vaihe 1: Koostumus ja työskentely

KUVA:

1. LEDin häikäiseminen.
2. LED -elektrodien ylhäältä katsottuna. (isompi katodi, pienempi anodi).
3. Lähikuva LED -anodista ja katodista. (LED puolitettu).
4. LED -anodi ja katodi poistettu muovikuorista.

Sävellys

Yleisimmät LEDit koostuvat galliumista (Ga), arseenista (As) ja fosforista (P). Nykyaikaiset LEDit eivät ole vain GaAsP -tyyppejä - muita puolijohdeannoksia on runsaasti! Näitä puolijohteita käytetään myös monissa muissa elektronisissa komponenteissa.

Toimii

LED on P-N-diodi, joka lähettää valoa. Kun LED on eteenpäin suuntautunut, se lähettää valoa normaalin diodin tuottaman lämmön sijaan. Kun P-N-liitos on esijännitteessä, LED-valon tapauksessa jotkut reiät yhdistyvät N-alueen elektronien kanssa ja jotkut N: n elektronit yhdistyvät P-alueen reiän kanssa. Jokainen yhdistelmä säteilee valoa tai fotoneja.

LEDeillä on napaisuus, joten ne eivät toimi, jos ne on kytketty taaksepäin. Helpoin tapa tarkistaa tavallisten LED -valojen napaisuus on pitää LEDiä lähellä silmääsi. Näet, että elektrodia on kaksi. Paksumpi on katodi (-). Katodista lähtee valoa. Ohuempi elektrodi on anodi (+). [Vaikka tämä menetelmä napaisuuden tarkistamiseksi ei toimi joissakin LED -valoissa, kuten suuritehoisissa LEDeissä jne., Jos päinvastoin]. Yleensä LEDit valmistetaan siten, että katodin ja anodin johtimien pituus vaihtelee. Tämän vuoksi LEDit on valmistettu anodijohdosta (+) pidempään kuin katodi (-). Huomautus: Jotkut valmistajat pitävät molemmat elektrodijohdot samanpituisina. Jos haluat testata napaisuuden, sinun on käytettävä yleismittaria.

Vaihe 2: Nykyiset ja tehoarvot, Haitzin laki

KUVA: LED -symboli

Yleiset IR -LEDit voivat toimia jopa ~ 1,5 V: iin asti, mutta tavalliset punaiset LEDit tarvitsevat ~ 1,8 V, tavalliset vihreät LEDit tarvitsevat ~ 2 V ja tavalliset sinivalkoiset LEDit (jotka tietysti ovat sinisiä ja fosforipinnoite) tarvitsevat hyvän 3 V: n.

LEDeillä ei ole "jänniteluokitusta"; ne ovat virtapohjaisia. Kirkkaus on suunnilleen verrannollinen virtaan, eikä suoraan verrannollinen jännitteeseen. Tietyllä virralla niillä on eteenpäin suuntautuva jännite, mutta se on toissijainen virralle, mikä on tärkein tekijä, jota on ohjattava.

Nykyiset arvosanat

LEDien nykyiset luokitukset ovat myös samanlaisia Jänniteluokitukset. LEDeillä on yleensä vakio virrankulutus. Useimmat LEDit vaativat noin 5-25 mA. LEDin vaatima virta riippuu joskus LEDin väristä. Jos syöt ylivirtaa, LED palaa ja vaurioituu. Toisaalta, jos syöt erittäin pientä virtaa, LED ei tuota maksimitehoaan. Nykyaikaiset erittäin kirkkaat punaiset/vihreät LEDit voivat antaa hyväksyttävän lähdön (tilan käyttöön jne.) Jopa 1 mA: n virralla

Tehoarvot

LEDeillä voi olla erilaisia tehoarvoja niiden tyypin, rakenteen ja nykyisten luokitusten jne. Mukaan. LEDit tulevat myös High Power LED -paketteihin. LEDit ovat vähemmän tehottomia kuin perinteiset hehkulamput, kuten CFL -lamput ja hehkulamput.

Haitzin laki

Siinä todetaan, että lumen -kustannukset (hyödyllisen valon lähettämä yksikkö) laskevat joka vuosikymmen vuosikertoimella 10 ja LED -pakettia kohti syntyvän valon määrä kasvaa 20 -kertaisesti tietyllä valon aallonpituudella (värillä). Sitä pidetään LED -vastineena Mooren laille, jonka mukaan transistorien määrä tietyssä integroidussa piirissä kaksinkertaistuu 18-24 kuukauden välein. Molemmat lait perustuvat puolijohdelaitteiden tuotannon prosessin optimointiin.

Vaihe 3: Rakenna

KUVA:

1. Perus -LED.
2. Dome LED.
3. SMD LED (suuri).
4. SMD LED (pieni).
5. Näytön LED, jota käytetään 7-segmenttinäytössä.

LED -valoja valmistetaan eri muodoissa ja kooissa. Muovilinssin väri on usein sama kuin todellinen valon väri, mutta ei aina. Esimerkiksi violettia muovia käytetään usein infrapuna -LEDeissä, ja useimmissa sinisissä laitteissa on väritön kotelo. Nykyaikaisia suuritehoisia LED-valaisimia, joita käytetään valaistukseen ja taustavaloon, löytyy yleensä pinta-asennuslaitteista (SMD). Joissakin LED -valoissa on hajaantuneet muovilinssit.

Perus -LED

Perus -LED on yksi yleisimmin käytetyistä LED -valoista. Myös sen suosion vuoksi sen hinta on suhteellisen halvempi verrattuna muihin LED -valoihin. Se näyttää hyvin yksinkertaiselta ja muotoilu on hyvin yksinkertainen.

Dome LED

Tämä on LED -tyyppi, joka on muotoiltu "kupoliksi". Tämä muoto on suunniteltu myös lisäämään valon läpäisevää aluetta. Toisin sanoen LED -valon säteilykulma (ympyrä) on suurempi kuin perus -LED. Tätä ohjaa yleensä se, kuinka kauas ne asettavat valonlähettimen kupolista. Tekniset tiedot antavat sinulle lähes aina "puolitehokulman" (kulman akselin ulkopuolella, jossa näet vain puolet kirkkaudesta). Jos haluat paljon laajemman päästökulman, voit katkaista kupolin dremel -työkalulla. Jos välität, voit sitten viilata tai kiillottaa lopun, mutta se ei ole välttämätöntä. Mitä lähemmäs leikkaat sen päästölaitteeseen, sitä laajemman kulman saat. Mutta ole varovainen, ettet leikkaa liian lähelle, koska siellä on pieni lanka, jota ei yleensä voi nähdä silmällä. Vaikka tämäntyyppinen LED on hieman kalliimpi kuin perus led.

SMD LED

Tämäntyyppinen LED on yleensä kooltaan erittäin pieni. SMD tarkoittaa pinta -asennettavaa laitetta. Ja kuten nimestä voi päätellä, tämä LED on juotettu piirilevyn pinnalle toisin kuin perinteiset läpivientireiät. Nämä LEDit on yleensä juotettu koneilla (tarkat juotosrobotit), ja niitä on erittäin vaikea juottaa käsin (vaikka ei ole mahdotonta juottaa SMD -LED -valoja käsin). SMD -LEDien käsin juottamiseen tarvitset vain hienokärkisen juotosraudan, ohuen juotteen, kirkkaan valon ja mahdollisesti suurennuslasin sekä hyviä ja tarkkoja juotostaitoja.

LED -näyttö

Tämän tyyppistä LEDiä käytetään pääasiassa näytöissä, koska sen muoto on tasainen.

Vaihe 4: Tyypit

KUVA:

1. Dome LEDit.
2. IR -LEDit.
3. 7 Segmenttinäytön LED
4. Kolmivärinen LED (väriä vaihtava LED).

Värillinen LED

Värillisiä ja valkoisia LED -valoja käytetään pääasiassa merkkivaloissa, lampuissa, valaistuslaitteissa jne. Ne ovat yksi yleisimmin käytetyistä LED -valoista

Värinvaihto -LED (Tri/Bi Color LED)

Tämän tyyppisissä LED -valoissa LED -valon väri muuttuu tietyn ajan kuluessa. Pieni integroitu piiri (IC) on upotettu tähän LED -järjestykseen hallitaksesi eri värien vaihtamisen välistä viivetä. Kolmiväriset/kaksiväriset LEDit eivät muuta väriä, ne ovat itse asiassa kaksi erillistä LEDiä (usein punainen ja vihreä) yhdessä paketissa. Kääntämällä yhtä tai toista tuotat kaksi väriä ja molemmat kolmannen.

Infrapuna (IR) LED

Tämäntyyppiset LED -valot infrapunasäteitä. Ihmissilmä ei voi nähdä näitä infrapunasäteitä. Tämäntyyppinen LED toimii yleensä 38KHz: n lähetystaajuudella. LEDit moduloidaan myös hyvin matalilla taajuuksilla, jotta ne näyttävät yksinkertaisesti vilkkuvan LED-valon, ja niitä moduloidaan usein suhteellisen korkeilla taajuuksilla vaihtelevilla käyttöjaksoilla, jotta niiden kirkkautta voidaan hallita tehokkaasti. Ja sitten jotkut moduloidaan paljon korkeammilla taajuuksilla datan lähettämiseksi (kuten esimerkiksi kuituoptiikassa). Sitä käytetään pääasiassa kauko -ohjattavissa ja pienen kantaman viestintälaitteissa. Voit testata IR -LED -valon katsomalla sitä kameran alla, kun LED -valon päällä on virtaa. Toisin sanoen kamerat voivat tunnistaa LED -valon lähettämät IR -säteet. Kamerat, joissa ei ole IR -lohkosuodatinta, näkevät yleensä lähellä IR: tä melko hyvin (ja ovat yleensä halpoja kameroita ja erityisesti turvakameroita). Mutta on mainittava, että jopa jotkut matkapuhelinkamerat eivät näe IR -LED -valoja ollenkaan hyvin IR -lohkosuodattimensa vuoksi.

7 Segmenttinäytön LED

7 -segmenttinen näyttö -LED on LED, joka koostuu 7 näyttö -LEDistä, jotka on kytketty 8: n muodossa. Sitä käytetään laskimissa, näytöissä jne. Samankaltaista LEDiä käytetään myös aakkosien näyttämiseen.

UV -LED

UV -LEDit säteilevät ultraviolettivaloa. Näillä säteillä on erilaisia sovelluksia, kuten sterilointi, vedenpuhdistus jne.

Vaihe 5: Vastuslaskin LED -valolle

KUVAT:

1. Erilaisia vastuksia ja LED.
2. LED -vastuslaskin -sovelluksen logo.

Joten yleisin kysymys LEDeistä on oikea vastus käytettäväksi yhdessä. Syytä, miksi vastusta käytetään LEDien kanssa, on suojata niitä ylivirralta, joka voi polttaa ja vahingoittaa LEDiä. Mutta oikean LED -valon valitseminen ei ole niin helppoa. Miksi? No, jos valitset erittäin suuren vastuksen, LED ei lähetä suurinta valoa. Ja jos vastus on alhainen, LED -valot voivat vahingoittua.

Joten keksittiin yksinkertainen kaava:

Vastus = (Lähdejännite - LED -jännite) / (LED -virta / 1000)

*Muista, että LED -virta on milliampeereissa (mA)

Tämän laskennan helpottamiseksi voit käyttää tätä ilmaista Android -sovelluksen LED -vastuslaskinta. Se on sovellus, joka on suunniteltu erityisesti tätä Instructablea varten. Muita ominaisuuksia ja muita elektroniikkaan liittyviä toimintoja ja laskimia lisätään tähän sovellukseen. Sovelluksen on kehittänyt BluBot Technologies. Voit tutustua hänen opetusohjelmiinsa ja ottaa yhteyttä häneen Orangeboardin @Nathan Neal Dmello kautta. Hän toteuttaa myös useita muita projekteja sovellusten, verkkosivustojen, tietokoneohjelmien jne. Kehittämisessä. Voit ottaa häneen yhteyttä hänen verkkosivustonsa kautta.

Vaihe 6: Käyttö

KUVA:

1. TV -kaukosäädin ilman painiketta painettuna.
2. TV: n kaukosäädin painettuna ja IR -LED -salama havaittu.
3. Kaistale Dome -LED -valoja hätä taskulampusta.
4. Älypuhelinkameran LED -salama.
5. Kannettavan tietokoneen LED -merkkivalot.

LEDiä käytetään kaikkialla. Puhelimen salamasta autosi musiikkijärjestelmään, puutarhavaloihin ja TV -näyttöön. Pohjimmiltaan niiden mukautuva luonne ja tehokkuus ovat antaneet heille paikan useimmissa elektronisissa laitteissa.

Jotkut tunnetuimmista käyttötarkoituksista ovat:

1. Valaistus.
2. Näyttää.
3. Indikaattorit.
4. Koristeelliset valot ja esineet.
5. Kaukosäädin.
6. Sterilointi.
7. Veden puhdistus.
8. Hammaslääketiede ja muut lääketieteelliset sovellukset.

Vaihe 7: Testaus ja piiri

KUVA:

1. Yleismittari, jota käytetään LED -valojen testaamiseen.
2. Yksinkertainen piiri LED -valolla.

Testaus

Klassinen värin, kirkkauden ja napaisuuden pikatesteri on vain 3 V: n litium -nappiparisto (esim. CR2032). Kosketa tähän tietysti vain lyhyemmän jännitteen LED -valoja, muuten ne voivat ylikuumentua!

Joitakin LED -valoja voidaan testata järjestyksessä ja tarkistaa, toimiiko se oikein, käyttämällä yleismittaria ja noudattamalla seuraavia ohjeita:

1. Aseta yleismittarin valitsin Continuity -toimintoon.
2. Kytke LED-valon anodi (+) yleismittarin PUNAISEEN/positiiviseen/(+) -anturiin ja LED-katodi (-) yleismittarin MUSTA/negatiivinen/(-) -anturiin.
3. Jos LED -valo toimii, yleismittari alkaa antaa piippausäänen. Ja arvo näkyy yleismittarin näytöllä. Tämän lisäksi LED -valon pitäisi syttyä.

*LED -valon testaaminen yleismittarin jatkuvuustoiminnolla ei yleensä toimi, koska useimmat yleismittarit käyttävät vain pienjännitettä, alle 1 V, resistanssi- ja jatkuvuustestit. Jos näin on, yleismittari ei anna jatkuvaa piippausta; se voi antaa yhden lyhyen äänimerkin. Monilla yleismittarilla on dioditestaustoiminto, joka ilmaistaan diodisymbolilla, joka koskee jopa 2 V diodin poikki. Tämä kertoo luotettavasti monien LEDien napaisuuden, mutta ei välttämättä sinivalkoisia LEDejä, joilla on korkea eteenpäin suuntautuva jännite.

Voit myös testata LEDiä ja muita komponentteja tämän piirin avulla:- Elektroninen anturikomponenttitesti

Piiri

Tämä on yksi perustavanlaatuisimmista ja monipuolisimmista piireistä, jotka löydät LED -valon. Syy, miksi se on loistava piiri aloittaa, on se, että se voi myös tarkistaa muiden elektronisten komponenttien tai elektronisten anturien toiminnan. Voit myös tarkistaa yksityiskohtaisen opetusohjelman, joka auttaa sinua tekemään tämän piirin: Elektroninen anturikomponenttien testaus

Toinen sija teknisessä kilpailussa

Toinen palkinto Teach It! Kilpailua sponsoroi Dremel