Introduktion til LED
En LED eller Light Emitting Diode er en simpel PN-forbindelsesdiode , lavet af materiale med større energibarriere. Da forsyningen gives til LED-krydset, bevæger elektronerne sig fra valensbåndet til ledningsbåndet. Når elektronen mister energi og falder tilbage til sin oprindelige tilstand, udsendes en foton. Dette udsendte lys er i frekvensbåndet i det synlige frekvensområde for lys.
LED
Denne enkle diode udsender lys, når dens p-n-krydsning er forspændt af en spænding så lav som 1 volt. De fleste af lysdioderne arbejder mellem 1,5 volt og 2 volt, men de høje lyse typer, især de hvide, blå og lyserøde lysdioder, kræver 3 volt for at give maksimal lysstyrke. Strømmen gennem lysdioden bør begrænses til 20-30 milli ampere, ellers vil enheden blive brændt. Hvide og blå lysdioder tåler strøm op til 40 milli ampere.
Lysdiode - LED
LED'en har en halvlederchip, der består af Gallium-forbindelse, som har egenskaben af fotonemission ved påvirkning af strøm. Chippen er forbundet til to terminalstolper for at levere forsyningsspænding. Hele samlingen er indkapslet i en epoxykasse med terminalerne, der rager ud. Den lange ledning på LED'en er positiv, mens den korte ledning er negativ. Oprindeligt var halvlederen, der blev brugt i LED'en, Galliumarsenidphosphat (GaAsP), mens Galliumaluminium-Aeresnide (GaAlAs) bruges nu om dagen i stærke lyse lysdioder. Blå og hvide lysdioder bruger Indium Gallium Nitrid (InGaN), mens flerfarvede lysdioder bruger forskellige kombinationer af materialer til at producere forskellige farver. Den hvide LED indeholder en blå chip med hvid uorganisk fosfor. Når det blå lys rammer fosfor, udsendes hvidt lys.
LED'er udsender lys baseret på elektroluminescens. Halvledermaterialet i LED'en har både P-type og N-type regioner. P-regionen bærer positive ladninger, der kaldes huller, mens N-regionen frigiver elektroner. Det fotonemitterende materiale er klemt mellem P- og N-lagene. Når der anvendes en potentiel forskel mellem P- og N-lagene, bevæger elektronerne fra N-laget sig mod det aktive materiale og kombineres med huller. Dette frigiver energi i form af lys fra det aktive materiale. Baseret på typen af aktivt materiale produceres forskellige farver.
8 typer LED'er og det anvendte materiale
1. Aluminium Galliumarsenid - Infrarød LED
2. Aluminium Galliumarsenid, Galliumarsenidphosphid, Galliumphosphid - Rød LED
3. Aluminium Galliumphosphid, Galliumnitrid - Grøn LED
4. Aluminium galliumphosphid, galliumarsenidphosphid, galliumphosphid - gul LED
5. Aluminium Gallium Indiumphosphid - Orange LED
6. Indium Galliumnitrid, Siliciumcarbid, Safir, Zinkselenid - Blå LED
7. Galliumnitridbaseret indiumgalliumnitrid - hvid LED
8. Indium Gallium Nitrid, Aluminium Gallium Nitrid - Ultraviolet LED
8 LED-parametre
1. Lysstrøm- Det er mængden af energi fra LED'en og måles i Lumen (lm) eller Milli lumen (mlm)
2. Lysstyrke - Det er lysstrømmen, der dækker et område og måles i form af Candela (cd). Lysstyrken på LED afhænger af lysstyrken.
3. Lyseffekt - Det indikerer lyset i forhold til den anvendte spænding. Dens enhed er lumen pr. Watt (lm w).
4. Fremadspænding (Vf) - Det er spændingsfaldet over LED'en. Den spænder fra 1,8 volt i rød LED til 2,2 volt i grønne og gule lysdioder. I blå og hvide lysdioder er den 3,2 volt.
5. Fremadstrøm (hvis) - Det er den maksimalt tilladte strøm gennem LED'en. Det spænder fra 10 mA til 20mA i almindelig LED, mens 20mA til 40 mA i hvide og blå LED'er. De høje lyse 1 watt LED'er kræver 100 - 350 milli ampere strøm.
6. Betragtningsvinkel - Det kaldes også Off-axis vinkel. Det er den lysstyrke, der falder til en halv akse-værdi. Dette resulterer i fuld lysstyrke fuldt ud under tilstand. De høje lyse LEDS har smal betragtningsvinkel, så lyset fokuseres i en stråle.
7. Energiniveau - Energiniveauet i lysudgangen afhænger af den anvendte spænding og opladningen i halvlederens elektroner. Energiniveauet er E = qV hvor q er ladningen i elektronerne, og V er den påførte spænding. q er typisk -1,6 × 1019 Joule.
8. LED-effekt - Det er fremadspændingen ganget med fremadstrømmen. Hvis overskydende strøm flyder gennem LED'en, reduceres dens levetid. Så en seriemodstand, typisk 470 ohm til 1K, bruges til at begrænse strøm gennem LED.
LED-modstanden kan vælges ved hjælp af formlen Vs - Vf / If. Hvor Vs er indgangsspændingen, Vf er fremadspændingen på LED, og hvis er fremadstrømmen på LED.
Behov for vekselstrømforsyning til kørsel af LED
Til applikationer, der involverer lav strøm, f.eks. I mobiltelefoner, er det muligt at bruge jævnstrømsforsyning til en LED. Men for applikationer i stor skala som trafiklys ved hjælp af lysdioder er det faktisk ubelejligt at bruge DC. Dette skyldes, at når afstanden øges, bidrager DC-transmission til flere tab, og det er også ret billigt at bruge enheder til DC-DC-konvertering. Som et resultat er det mere passende at bruge vekselstrømforsyning til avanceret anvendelse som glødning af et stort antal lysdioder.
Kondensator som en vekselstrømsbegrænser
Kondensatoren har den egenskab, at den modsætter sig ændringen i den anvendte spænding ved at trække eller levere strøm fra kredsløbet, når de oplades eller aflades. Strømmen over kondensatoren er angivet som
I = CdV / dt
Hvor C er kapacitans, betegner dV / dt spændingsændring. I er ladningen mellem pladerne pr. Tidsenhed eller strømmen.
Strømmen gennem en kondensator er en reaktion mod ændringen i spænding. Derfor for en høj øjeblikkelig spænding er strømmen nul. Med andre ord spænder spændingen 90 grader. Denne egenskab ved kondensatoren gør den anvendelig som en spændingsreduktion til vekselstrømsforsyning. Dette afhænger dog af kapacitansværdien og frekvensen. Jo højere frekvens og kapacitans, mindre er reaktansen.
Applikation, der involverer brug af vekselstrøm til at køre LED
LED- eller lysdioder kan betjenes direkte via vekselstrømsforsyning ved blot at bruge en kombination af en kondensator og en modstand. AC hovedforsyningen på 220V konverteres til lav spænding vekselstrøm ved hjælp af en transformer. Kondensatoren bruges som en spændingsbegrænser, hvor modstanden er strømbegrænseren. Dioderne med høj PIV (1000V) bruges til at beskytte lysdioderne mod højspænding.
Normalt er spændingsfaldet over en hvid led ca. 1,5V. Lysdioderne er forbundet i to serie-parallelle kombinationer. Hvis der anvendes 12 lysdioder i hver kombination, er spændingsfaldet over LED-kombinationen omkring 30 V. Modstanden fungerer som en strømbegrænser og giver et spændingsfald på ca. 30V. Således med kombinationen af en kondensator og modstanden er det muligt at køre en række lysdioder. Modstandens værdi afhænger af antallet af anvendte lysdioder. Da LED-klassificeringen er på 15mA, vil strømmen gennem hver LED være 15mA, og den samlede strøm gennem de to sæt LED-kombinationer vil være 30mA, hvilket forårsager et spændingsfald på 30V over 1k-modstanden.
Jeg håber, du har en idé om begrebet lysdrevet LED, hvis der desuden er spørgsmål om dette emne eller om begrebet elektriske og elektroniske projekter, lad kommentarerne nedenfor.
