Tot ce trebuie să știți despre LED-uri: 7 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:44

O diodă emitentă de lumină este un dispozitiv electronic care emite lumină atunci când curentul este trecut prin ea. LED-urile sunt componente electronice mici, extrem de eficiente, luminoase, ieftine. Oamenii cred că LED-urile sunt doar componente obișnuite care emit lumină și tind să treacă cu vederea Fapte și caracteristici interesante ale LED-urilor. În acest instructable vă voi învăța „Tot ce trebuie să știți despre LED-uri”, care include evaluarea lor de lucru, curent și putere, versiuni, tipuri, calculator de rezistență pentru LED-uri, utilizări, testare și un circuit LED simplu.

Iată un link către aplicația gratuită pentru Android „Calculator rezistor LED”: Calculator rezistor LED. Această aplicație vă ajută să calculați valoarea corespunzătoare a rezistorului necesară pentru un LED.

Istoria LED-ului

Căpitanul Henry Joseph Round a fost unul dintre primii pionieri ai radioului și a primit 117 brevete. El a fost primul care a raportat observarea electroluminiscenței dintr-o diodă, ceea ce a dus la descoperirea diodei emițătoare de lumină. Vladimirovici Losev a observat emisiile de lumină de la joncțiunile de contact punct carborund. În cursul activității sale de tehnician radio, a observat că diodele de cristal utilizate în receptoarele radio emit lumină atunci când curentul a fost trecut prin ele. În 1927, Losev a publicat detalii într-un jurnal rusesc despre munca sa asupra diodelor emițătoare de lumină. Câțiva ani mai târziu, Nick Holonyak, Jr. a inventat primul LED cu spectru vizibil (roșu) în 1962 în timp ce lucra ca om de știință consultant la un laborator al General Electric Company din Syracuse, New York.

Lista de componente:

• LED-uri color asortate - AliExpress
• LED-uri RGB - AliExpress
• LED-uri IR - AliExpress

Pasul 1: Compoziție și lucru

IMAGINE:

1. Dremeling un LED.
2. Vedere de sus a electrozilor LED-ului. (catod mai mare, anod mai mic).
3. Closeup de anod și catod de LED. (LED feliat în jumătate).
4. Anodul și catodul LED-ului sunt îndepărtați de pe carcasa de plastic.

Compoziţie

Cele mai comune LED-uri sunt formate din galiu (Ga), arsenic (ca) și fosfor (P). LED-urile moderne nu sunt doar tipuri GaAsP - alte preparate semiconductoare abundă! Acești semiconductori sunt utilizați și în diverse alte componente electronice.

Lucru

Un LED este o diodă de joncțiune P-N care emite lumină. Când un LED se află în polarizare directă, acesta emite lumină în loc de căldură generată de o diodă normală. Când joncțiunea P-N se află în polarizare directă, în cazul unui LED, unele găuri se combină cu electronii din regiunea N și unii dintre electronii din N se combină cu gaura din regiunea P-. Fiecare recombinare radiază lumină sau fotoni.

LED-urile au o polaritate și, prin urmare, nu funcționează dacă sunt conectate în polarizare inversă. Cea mai ușoară metodă de verificare a polarității LED-urilor obișnuite este să țineți LED-ul aproape de ochi. Veți vedea că există doi electrozi. Cea mai groasă este catodul (-). Lumina este emisă de catod. Electrodul mai subțire este anodul (+). [Deși această metodă de verificare a polarității nu va funcționa pentru unele LED-uri, cum ar fi LED-urile de înaltă eficiență, etc, unde este adevărat opusul]. În general, LED-urile sunt fabricate astfel încât lungimea cablurilor catodului și anodului să difere. Datorită acestui, LED-urile sunt fabricate cu cablul anodic (+) mai lung decât cel cu catod (-). Acest lucru facilitează, de asemenea, determinarea polarității. Notă: Unii producători păstrează ambele cabluri ale electrodului pe aceeași lungime. Pentru a testa polaritatea, va trebui să utilizați un multimetru.

Pasul 2: Evaluarea curentului și puterii, legea lui Haitz

IMAGINE: simbol LED

LED-urile IR comune pot funcționa până la ~ 1,5V, dar LED-ul roșu comun are nevoie de ~ 1,8V, LED-ul verde comun are nevoie de 2V și LED-urile albastre și albe obișnuite (care, desigur, sunt albastre cu un strat de fosfor) au nevoie de un 3V bun.

LED-urile nu au o „tensiune nominală”; sunt conduse de curent. Luminozitatea este aproximativ proporțională cu curentul și nu direct proporțională cu tensiunea. La un anumit curent, vor avea o tensiune directă, dar aceasta este secundară curentului, care este principalul factor care trebuie controlat.

Evaluări curente

Evaluările actuale ale LED-urilor sunt similare și cu valorile de tensiune. LED-urile au, în general, un rating de curent standard. Majoritatea LED-urilor necesită aproximativ 5-25 mA. Curentul necesar unui LED depinde uneori de Culoarea LED-ului. Dacă furnizați un exces de curent, LED-ul se va arde și se va deteriora. Pe de altă parte, dacă furnizați curent foarte scăzut, LED-ul nu va produce ieșirea maximă. LED-urile ultrabright moderne roșii / verzi pot oferi o ieșire acceptabilă (pentru utilizarea statutului etc.) la doar 1mA

Putere nominală

Unele LED-uri pot avea diferite puteri nominale, în funcție de tipul, construcția și valorile curente, etc. LED-urile sunt mai puțin ineficiente decât becurile convenționale precum CFL-urile și becurile cu incandescență.

Legea lui Haitz

Se afirmă că, în fiecare deceniu, costul pe lumen (unitate de lumină utilă emisă) scade cu un factor de 10, iar cantitatea de lumină generată per pachet LED crește cu un factor de 20, pentru o anumită lungime de undă (culoare) a luminii. Este considerat omologul LED al legii lui Moore, care afirmă că numărul de tranzistoare într-un anumit circuit integrat se dublează la fiecare 18 până la 24 de luni. Ambele legi se bazează pe optimizarea procesului de producție a dispozitivelor semiconductoare.

Pasul 3: Construiți

IMAGINE:

1. LED de bază.
2. LED Dome.
3. LED SMD (mare).
4. LED SMD (mic).
5. LED de afișare utilizat în afișajul cu 7 segmente.

LED-urile sunt produse într-o varietate de forme și dimensiuni. Culoarea lentilei din plastic este adesea aceeași cu culoarea reală a luminii emise, dar nu întotdeauna. De exemplu, plasticul violet este adesea folosit pentru LED-urile cu infraroșu, iar majoritatea dispozitivelor albastre au carcase incolore. LED-urile moderne de mare putere, cum ar fi cele utilizate pentru iluminare și iluminare de fundal, se găsesc în general în pachetele de dispozitive de montare la suprafață (SMD). Unele LED-uri au lentile din plastic difuz.

LED de bază

LED-ul de bază este unul dintre cele mai utilizate LED-uri. Datorită și popularității sale, părul său este relativ mai ieftin în comparație cu alte LED-uri. Arată foarte simplu, iar designul este foarte simplu.

LED Dome

Acesta este un tip de LED care are forma ca un „Dome”. Această formă este concepută prea mult pentru a crește zona către care este transmisă lumina. Cu alte cuvinte, unghiul de emisie (circumferință) al luminii de la LED este mai mare decât LED-ul de bază. Acest lucru este în general controlat de cât de departe plasează emițătorul de lumină de cupolă. Foile de specificații vă oferă aproape întotdeauna un „unghi de jumătate de putere” (unghiul în afara axei la care vedeți doar jumătate din luminozitate). Dacă doriți un unghi de emisie mult mai larg, puteți tăia cupola cu un instrument dremel. Dacă vă pasă, puteți apoi să arhivați sau să lustruiți capătul, dar nu este necesar. Cu cât îl tăiați mai aproape de dispozitivul de emisie, cu atât veți obține un unghi mai larg. Dar aveți grijă să nu tăiați prea aproape, deoarece există un fir mic, care de obicei nu poate fi văzut cu ochii. Deși acest tip de LED este puțin mai scump decât un led de bază.

LED SMD

Acest tip de LED are în general dimensiuni foarte mici. SMD înseamnă dispozitiv montat la suprafață. Și, așa cum sugerează și numele său, acest LED este lipit pe suprafața PCB-ului, spre deosebire de componentele convenționale „prin gaură”. Aceste LED-uri sunt în general lipite de mașini (roboți de lipit cu precizie) și sunt extrem de greu de lipit manual (deși nu este imposibil să lipiți LED-urile SMD manual). Pentru a lipi LED-urile SMD de mână, aveți nevoie doar de un fier de lipit cu vârf fin, de o lipire subțire, de o lumină puternică și, eventual, de o lupă și de câteva abilități bune și precise de lipit.

Afișaj LED

Acest tip de LED este utilizat în principal pe afișaje, deoarece forma sa este plană.

Pasul 4: Tipuri

IMAGINE:

1. LED-uri Dome.
2. LED-uri IR.
3. LED cu 7 segmente
4. LED cu trei culori (LED pentru schimbarea culorii).

LED color

LED-urile colorate și albe sunt utilizate în principal în indicatoare, lămpi, echipamente de iluminat etc. Sunt unul dintre cele mai utilizate LED-uri

LED pentru schimbarea culorii (LED tri / bi color)

În acest tip de LED, culoarea emisă de LED se schimbă într-o anumită perioadă de timp. Un mic circuit integrat (IC) este încorporat în acest LED pentru a controla întârzierea dintre tranziția diferitelor culori. LED-urile tri / bicolore nu își schimbă culoarea, de fapt sunt două LED-uri separate (adesea roșu și verde) într-un singur pachet. Întoarceți una sau cealaltă pentru a produce două culori și ambele pentru a face a treia.

LED cu infraroșu (IR)

Acest tip de LED fasciculează raze infraroșii de lumină. Aceste raze infraroșii nu pot fi văzute de Ochiul Omului. Acest tip de LED funcționează, în general, pe o frecvență de transmisie de 38KHz. Proiectatorul modulează LED-ul ca o modalitate prin care receptorul îl poate discrimina de alte surse IR. LED-urile sunt, de asemenea, modulate la frecvențe foarte scăzute pentru a afișa pur și simplu un LED intermitent și sunt adesea modulate la frecvențe relativ ridicate, cu un ciclu de funcționare variabil pentru a controla în mod eficient luminozitatea lor. Și apoi unele sunt modulate la frecvențe mult mai mari pentru a trimite date (așa cum se folosește în fibra optică, de exemplu). Este utilizat în principal în dispozitivele de comunicații controlate de la distanță și de rază mică. Puteți testa un LED IR vizualizându-l sub o cameră foto în timp ce un curent este aplicat pe LED. Cu alte cuvinte, camerele pot detecta razele IR emise de LED-uri. Camerele care nu au un filtru bloc IR pot vedea în general aproape IR destul de bine (și tind să fie camere ieftine și în special camere de securitate). Dar trebuie menționat că chiar și unele camere de telefonie mobilă nu văd deloc LED-urile IR din cauza filtrului lor de bloc IR.

LED de afișare pe 7 segmente

Un LED de afișare pe 7 segmente este un LED format din 7 LED-uri de afișare conectate sub forma unui 8. Se utilizează în calculatoare, afișaje etc. Un LED similar cu acesta este, de asemenea, utilizat pentru a afișa alfabete.

LED UV

LED-urile UV emit raze ultraviolete de lumină. Aceste raze au diverse aplicații, cum ar fi sterilizarea, purificarea apei etc.

Pasul 5: Calculator rezistor pentru LED-uri

IMAGINI:

1. Diferite rezistențe și un LED.
2. Sigla aplicației pentru calculatorul de rezistență cu LED-uri.

Deci, cea mai frecventă întrebare adresată LED-urilor este rezistorul adecvat de utilizat împreună. Motivul pentru care un rezistor este utilizat împreună cu LED-urile este pentru a le proteja de excesul de curent care poate arde și deteriora LED-ul. Dar alegerea LED-ului potrivit nu este atât de simplă. De ce? Ei bine, dacă alegeți o rezistență foarte mare, LED-ul nu va emite lumina maximă. Și dacă aveți o rezistență scăzută, există șanse ca LED-ul să fie deteriorat.

Deci a fost inventată o formulă simplă:

Rezistență = (tensiune sursă - tensiune LED) / (curent LED / 1000)

* Rețineți, curentul LED este în miliamperi (mA)

Pentru a face acest calcul mai ușor, puteți utiliza acest calculator gratuit de rezistență LED pentru aplicația Android. Este o aplicație concepută special pentru acest instructabil. Alte caracteristici și mai multe funcții și calculatoare legate de electronică vor fi adăugate la această aplicație. Aplicația a fost dezvoltată de BluBot Technologies. Puteți să consultați Instructables și să îl contactați prin intermediul Orangeboard @Nathan Neal Dmello. De asemenea, întreprinde diverse alte proiecte în dezvoltarea de aplicații, site-uri web, programe pentru computer etc. Puteți să-l contactați prin intermediul site-ului său web.

Pasul 6: Utilizări

IMAGINE:

1. Telecomandă TV fără buton apăsat.
2. Telecomandă TV cu buton apăsat și LED IR detectat.
3. Benzi de LED-uri Dome de la o lanternă de urgență.
4. Bliț cu LED al unei camere Smartphone.
5. Indicatoare de alimentare LED ale unui laptop.

LED-urile sunt folosite peste tot. De la blițul telefonului, la sistemul de muzică al mașinilor, la luminile de grădină, la ecranul televizorului. Practic natura lor adaptivă și eficiența le-a dat un loc în majoritatea gadgeturilor electronice.

Unele dintre cele mai cunoscute utilizări sunt:

1. Iluminat.
2. Afișează.
3. Indicatori.
4. Lumini și obiecte decorative.
5. Telecomandă.
6. Sterilizare.
7. Purificarea apei.
8. Stomatologie și alte aplicații medicale.

Pasul 7: Testare și circuit

IMAGINE:

1. Multimetru folosit pentru testarea LED-ului.
2. Circuit simplu folosind LED.

Testarea

Un tester rapid clasic pentru culoare, luminozitate și polaritate este doar o celulă de monede de litiu de 3V (de exemplu, CR2032). Atingeți LED-urile de tensiune mai mică la acest scurt timp, desigur, sau se pot supraîncălzi!

Unele LED-uri pot fi testate pentru a verifica dacă funcționează corect folosind un multimetru și urmând pașii:

1. Setați cadranul multimetrului la funcția „Continuitate”.
2. Acum conectați anodul (+) LED-ului la sonda RED / Positive / (+) a multimetrului și conectați catodul (-) LED-ului la sonda BLACK / Negative / (-) a multimetrului.
3. Dacă LED-ul funcționează, multimetrul va începe să emită un sunet „Beep”. Și o valoare va fi afișată pe ecranul multimetrului. În plus, LED-ul ar trebui să se aprindă.

* Testarea unui LED folosind funcția de continuitate a unui multimetru de obicei nu va funcționa, deoarece majoritatea multimetrelor aplică doar o tensiune joasă, mai mică de 1V, pentru testele de rezistență și continuitate. În caz contrar, multimetrul nu va emite un bip continuu; poate emite un scurt bip. Mulți multimetri au o funcție de testare a diodei, indicată printr-un simbol al diodei, care se aplică până la 2V pe diodă. Acest lucru vă va spune în mod fiabil polaritatea multor LED-uri, dar nu neapărat LED-uri albastre și albe cu tensiuni ridicate înainte.

De asemenea, puteți testa LED-ul și orice altă componentă cu ajutorul acestui circuit: - Tester de componente electronice pentru senzori

Circuit

Acesta este unul dintre cele mai simple și mai versatile circuite pe care le puteți găsi, care folosește un LED în el. Motivul pentru care este un circuit excelent pentru a începe este că poate verifica și funcționarea oricăror alte componente electronice sau senzori electronici. De asemenea, puteți consulta un tutorial detaliat care vă va ajuta să realizați acest circuit: Testerul componentelor senzorului electronic

Locul doi în concursul de tehnologie

Premiul II la Învățați-l! Concurs sponsorizat de Dremel