Alt hvad du behøver at vide om lysdioder: 7 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:28

En lysemitterende diode er en elektronisk enhed, der udsender lys, når der føres strøm gennem den. Lysdioder er små, ekstremt effektive, lyse, billige, elektroniske komponenter. Folk tror, at lysdioder bare er almindelige lysemitterende komponenter og har en tendens til at overse de interessante fakta og funktioner i lysdioder. I denne instruktive vil jeg lære dig 'Alt hvad du behøver at vide om lysdioder', som inkluderer deres arbejds-, strøm- og effektvurderinger, bygninger, typer, modstandsberegner til lysdioder, anvendelser, test og et enkelt LED -kredsløb.

Her er et link til 'LED Resistor Calculator' gratis Android -app: LED Resistor Calculator. Denne app hjælper dig med at beregne den passende modstandsværdi, der kræves for en LED.

LED's historie

Kaptajn Henry Joseph Round var en af radioens første pionerer og modtog 117 patenter. Han var den første til at rapportere observation af elektroluminescens fra en diode, hvilket førte til opdagelsen af den lysemitterende diode. Vladimirovich Losev observerede lysemission fra carborundum punktkontaktkryds. I løbet af sit arbejde som radiotekniker bemærkede han, at krystaldioder, der blev brugt i radiomodtagere, udsendte lys, når der blev ført strøm gennem dem. I 1927 offentliggjorde Losev detaljer i et russisk tidsskrift om hans arbejde med lysemitterende dioder. Et par år senere opfandt Nick Holonyak, Jr. den første synlige spektrum (røde) LED i 1962, mens han arbejdede som rådgivende videnskabsmand ved et General Electric Company-laboratorium i Syracuse, New York.

Liste over dele:

• Assorterede farve -lysdioder - AliExpress
• RGB LED'er - AliExpress
• IR LED'er - AliExpress

Trin 1: Sammensætning og arbejde

BILLEDE:

1. Dremeling en LED.
2. Set ovenfra af LED'ernes elektoder. (større-katode, mindre-anode).
3. Nærbillede af anode og katode af LED. (LED skåret i halve).
4. Anode og katode af LED fjernet fra plastikskal.

Sammensætning

De mest almindelige LED'er består af Gallium (Ga), Arsen (As) og Phosphorus (P). Moderne lysdioder er ikke kun GaAsP -typer - andre halvlederbryg er i overflod! Disse halvledere bruges også i forskellige andre elektroniske komponenter.

Arbejder

En LED er en P-N Junction diode, der udsender lys. Når en LED er i forspænding, udsender den lys i stedet for varme, der genereres af en normal diode. Når P-N-krydset er i forspænding, i tilfælde af en LED kombineres nogle af hullerne med elektronerne i N-Region, og nogle af elektronerne fra N kombineres med et hul fra P-regionen. Hver rekombination udstråler lys eller fotoner.

Lysdioder har en polaritet og fungerer derfor ikke, hvis de er forbundet med omvendt bias. Den nemmeste metode til at kontrollere polariteten af almindelig LED er ved at holde LED'en tæt på dit øje. Du vil se, at der er to elektroder. Den tykkere er katoden (-). Lys udsendes fra katoden. Den tyndere elektrode er anoden (+). [Selvom denne metode til kontrol af polaritet ikke vil fungere for nogle LED'er som højeffektive LED'er osv., Hvor det modsatte er sandt]. Generelt fremstilles LED'er, så længden af ledningerne på katoden og anoden er forskellige. På grund af denne LED'er fremstilles med Anode (+) ledning længere end katode (-) ledning. Dette gør det også lettere at bestemme polariteten. Bemærk: Nogle producenter beholder begge elektrodeledninger i samme længde. For at teste polariteten skal du bruge et multimeter.

Trin 2: Strøm- og effektvurderinger, Haitz lov

BILLEDE: LED -symbol

Almindelige IR -lysdioder kan fungere ned til ~ 1.5V, men almindelige røde LED'er har brug for ~ 1.8V, fælles grønne LED'er har brug for ~ 2V og almindelige blå og hvide LED'er (som naturligvis er blå med en fosforbelægning) har brug for en god 3V.

Lysdioder har ikke en "spændingsværdi"; de er strømstyrede. Lysstyrken er nogenlunde proportional med strømmen og ikke direkte proportional med spændingen. Ved en bestemt strøm vil de have en fremspænding, men det er sekundært til strømmen, som er den vigtigste faktor, der skal kontrolleres.

Nuværende vurderinger

Nuværende vurderinger af LED'er ligner også spændingsvurderinger. LED'er har generelt en standardstrøm. De fleste lysdioder kræver omkring 5-25 mA. Den strøm, der kræves af en LED, afhænger nogle gange af LED'ens farve. Hvis du leverer overskydende strøm, vil LED'en brænde og blive beskadiget. På den anden side, hvis du leverer meget lav strøm, vil LED'en ikke producere sit maksimale output. Moderne ultrabright røde/grønne lysdioder kan give acceptabel output (til statusbrug osv.) På så lidt som 1mA

Effektvurderinger

En lysdioder kan have forskellige effektværdier afhængigt af deres type, konstruktion og aktuelle vurderinger osv. Lysdioder findes også i 'High Power LED' -pakker. LED'er er mindre ineffektive end konventionelle pærer såsom CFL'er og glødepærer.

Haitz lov

Det hedder, at hvert årti falder prisen pr. Lumen (enhed med nyttigt lys udsendt) med en faktor 10, og mængden af lys, der genereres pr. LED -pakke, stiger med en faktor 20 for en given bølgelængde (farve) af lys. Det betragtes som LED -modstykket til Moores lov, der siger, at antallet af transistorer i et givet integreret kredsløb fordobles hver 18. til 24. måned. Begge love er afhængige af procesoptimering af produktionen af halvlederanordninger.

Trin 3: Byg

BILLEDE:

1. Grundlæggende LED.
2. Dome LED.
3. SMD LED (stor).
4. SMD LED (lille).
5. Display LED brugt i 7-segment display.

LED'er produceres i forskellige former og størrelser. Farven på plastiklinsen er ofte den samme som den faktiske farve på lyset, men ikke altid. For eksempel bruges lilla plast ofte til infrarøde lysdioder, og de fleste blå enheder har farveløse huse. Moderne højeffekt-LED'er som dem, der bruges til belysning og baggrundsbelysning, findes generelt i pakker til overflademontering (SMD). Nogle LED'er har diffust plastiklinser.

Grundlæggende LED

Den grundlæggende LED er en af de mest udbredte LED'er. På grund af dens popularitet er dens pice relativt billigere i forhold til andre LED'er. Det ser meget grundlæggende ud, og designet er meget enkelt.

Dome LED

Dette er en type LED, der er formet som en 'Dome'. Denne form er også designet til at øge det område, som lyset transmitteres til. Med andre ord er lysets udstrålingsvinkel (omkreds) større end den grundlæggende LED. Dette styres generelt af, hvor langt de placerer lysemitteren fra kuplen. Specifikationsarkene giver dig næsten altid en "halveffektvinkel" (vinklen fra aksen, hvor du kun ser halvdelen af lysstyrken). Hvis du vil have en meget bredere emissionsvinkel, kan du afskære kuplen med et dremelværktøj. Hvis du er ligeglad, kan du derefter arkivere eller polere slutningen, men det er ikke nødvendigt. Jo tættere du skærer den på emissionsenheden, jo større vinkel får du. Men pas på ikke at skære for tæt på, fordi der er en lille ledning derinde, som normalt ikke kan ses med øjet. Selvom denne type LED er lidt dyrere end en grundlæggende LED.

SMD LED

Denne type LED er generelt meget lille i størrelse. SMD betyder overflademonteret enhed. Og som navnet antyder, er denne LED loddet på overfladen af printkortet i modsætning til konventionelle 'gennemgående' komponenter. Disse lysdioder er generelt loddet af maskiner (præcise lodningsrobotter) og er ekstremt vanskelige at lodde i hånden (selvom det ikke er umuligt at lodde SMD -lysdioder i hånden). For at lodde SMD LED'er i hånden skal du bare bruge et fint tipet loddejern, noget tyndt lodde, et skarpt lys og muligvis en lup og nogle gode og præcise loddeevner.

Display LED

Denne type LED bruges hovedsageligt i displays, da dens form er flad.

Trin 4: Typer

BILLEDE:

1. Dome LED'er.
2. IR LED'er.
3. 7 Segment Display LED
4. Tri farve LED (farve skiftende LED).

Farve LED

Farvede og hvide lysdioder bruges hovedsageligt i indikatorer, lamper, belysningsudstyr osv. De er en af de mest almindeligt anvendte LED'er

Farveskiftende LED (Tri/Bi Color LED)

I denne type LED ændres den farve, LED'en udsender inden for en bestemt periode. Et lille integreret kredsløb (IC) er integreret i denne LED -orden for at kontrollere tidsforsinkelsen mellem overgangen mellem de forskellige farver. Tri/bicolor LED'er ændrer ikke farve, de er faktisk to separate LED'er (ofte en rød og en grøn) i en pakke. Du drejer den ene eller den anden for at producere to farver og begge for at lave en tredje.

Infrarød (IR) LED

Denne type LED -stråler infrarøde lysstråler. Disse infrarøde stråler kan ikke ses af det menneskelige øje. Denne type LED fungerer generelt på en transmissionsfrekvens på 38KHz. Designeren modulerer LED'en som en måde for modtageren at skelne den fra andre IR -kilder. LED'er moduleres også ved meget lave frekvenser for blot at vise en blinkende LED og moduleres ofte ved relativt høje frekvenser med varierende driftscyklus for effektivt at kontrollere deres lysstyrke. Og så moduleres nogle ved meget højere frekvenser for at sende data (som f.eks. Brugt i fiberoptik). Det bruges hovedsageligt i fjernstyrede og små rækkevidde kommunikationsenheder. Du kan teste en IR -LED ved at se den under et kamera, mens der strømmer en strøm på tværs af LED'en. Med andre ord kan kameraer registrere IR -stråler udsendt fra LED'en. Kameraer, der ikke har et IR -blokfilter, kan generelt se godt nær IR (og har tendens til at være billige kameraer og især sikkerhedskameraer). Men det skal nævnes, at selv nogle mobiltelefonkameraer slet ikke ser IR -LED'er særlig godt på grund af deres IR -blokfilter.

7 Segment Display LED

En 7 segment display LED er en LED bestående af 7 display LED'er forbundet i form af en 8. Den bruges i lommeregnere, displays osv. En LED lignende denne bruges også til at vise alfabeter.

UV LED

UV LED'er udsender ultraviolette lysstråler. Disse stråler har forskellige anvendelser såsom sterilisering, vandrensning osv.

Trin 5: Modstandsberegner til LED'er

BILLEDER:

1. Forskellige modstande og en LED.
2. LED Resistance Calculator App Logo.

Så det mest almindelige spørgsmål om LED'er er den passende modstand til brug sammen med. Grunden til at en modstand bruges sammen med LED'er er for at beskytte dem mod overskydende strøm, som kan brænde og beskadige LED'en. Men det er ikke så enkelt at vælge den rigtige LED. Hvorfor? Hvis du vælger en meget høj modstand, vil LED'en ikke udsende sit maksimale lys. Og hvis du har en lav modstand, er der chancer for, at LED'en bliver beskadiget.

Så en simpel formel blev opfundet:

Modstand = (Kildespænding - LED -spænding) / (LED -strøm / 1000)

*Husk, LED -strømmen er i milliampere (mA)

Inorder for at gøre denne beregning lettere kan du bruge denne gratis Android App LED Resistance Calculator. Det er en app designet specielt til denne Instructable. Andre funktioner og flere elektronikrelaterede funktioner og lommeregnere tilføjes til denne app. App'en blev udviklet af BluBot Technologies. Du kan tjekke hans instrukser og kontakte ham via sit Orangeboard @Nathan Neal Dmello. Han påtager sig også forskellige andre projekter inden for udvikling af apps, websteder, computerprogrammer osv. Du kan kontakte ham via hans websted.

Trin 6: Anvendelser

BILLEDE:

1. TV -fjernbetjening uden tryk på knappen.
2. TV -fjernbetjening med knappen trykket og IR LED -blitz registreret.
3. Strip of Dome LED'er fra en nødlommelygte.
4. LED -blitz på et smartphone -kamera.
5. LED strømindikatorer på en bærbar computer.

LED'er bruges overalt. Fra din telefonblitz, til dit bils musiksystem, til dine havelamper, til din tv -skærm. Grundlæggende har deres adaptive karakter og effektivitet givet dem en plads i de fleste elektroniske gadgets.

Nogle af de mest kendte anvendelser er:

1. Belysning.
2. Viser.
3. Indikatorer.
4. Dekorative lys og genstande.
5. Fjernbetjening.
6. Sterilisering.
7. Rensning af vand.
8. Tandpleje og andre medicinske applikationer.

Trin 7: Test og kredsløb

BILLEDE:

1. Multimeter bruges til at teste LED.
2. Enkelt kredsløb ved hjælp af LED.

Test

En klassisk hurtig tester for farve, lysstyrke og polaritet er blot en 3V lithium møntcelle (f.eks. CR2032). Berør naturligvis kun lysdioder med lavere spænding til dette kort, ellers kan de blive overophedede!

Nogle lysdioder kan testes for at kontrollere, om det fungerer korrekt ved hjælp af et multimeter og ved at følge trinene:

1. Indstil multimeterets urskive til funktionen 'Kontinuitet'.
2. Tilslut nu LED'ens Anode (+) til multimeterets RØDE/Positive/(+) sonde og tilslut LED'ens katode (-) til multimeterets SORT/Negative/(-) sonde.
3. Hvis lysdioden fungerer, begynder multimeteret at afgive en "bip" -lyd. Og en værdi vises på multimeterets skærm. Ud over dette skal LED'en lyse.

*Test af en LED ved hjælp af kontinuitetsfunktionen på et multimeter fungerer normalt ikke, fordi de fleste multimetre kun anvender en lav spænding, mindre end 1V, til modstands- og kontinuitetstestene. Hvis det gør det, giver multimeteret ikke et kontinuerligt bip; det kan give et kort bip. Mange multimetre har en diodetestfunktion, angivet med et diodesymbol, der gælder op til 2V på tværs af dioden. Dette vil pålideligt fortælle dig polariteten på mange lysdioder, men ikke nødvendigvis blå og hvide lysdioder med høje fremspændinger.

Du kan også teste LED'en og enhver anden komponent ved hjælp af dette kredsløb:- Elektronisk sensor-komponenttester

Kredsløb

Dette er et af de mest grundlæggende og alsidige kredsløb, du kan finde, der bruger en LED i det. Grunden til, at det er et godt kredsløb at starte med, er, at det også kan kontrollere, om andre elektroniske komponenter eller elektroniske sensorer fungerer. Du kan også tjekke en detaljeret vejledning, som hjælper dig med at lave dette kredsløb: Electronic Sensor Component Tester

Runner Up i Tech Contest

Anden pris i Teach It! Konkurrence sponsoreret af Dremel