O použití LED, LED zařízení, jak osvětlit LED

Nyní jsou všichni obeznámeni s LED: LED světla, LED lampy, stuhy a mnoho dalšího. Díky úsilí vývojářů se objevily zcela exotické přístroje, například tryska na vodovodním kohoutku.

Navenek je to průhledný plastový válec: vlije se studená voda - uvnitř trysky se rozsvítí modrá LED dioda, je teplejší - zžloutla - i když je voda příliš horká, tryska zčervená. Obsah vnitřní náplně není znám, ale skutečnost, že LED jsou použity jako emisní prvky, je zřejmá.

První LED byla vyvinuta na University of Illinois již v roce 1962. V roce 1990 se zrodily jasné a později superbright LED.

Samotná LED je velmi podobná běžné diodě usměrňovače, teprve když jím projde stejnosměrný proud, začne polovodičový krystal svítit. Anglický název pro LED diody je světlo emitující dioda, neboli LED, kterou lze doslova přeložit jako diodu emitující světlo.

K získání různých vlnových délek záření (barvy) se do polovodiče přidávají různá dopující činidla. Přidání hliníku, helia, india, fosforu způsobí, že krystal vyzařuje barvy z červené na žlutou. K získání záře z modré na zelenou jsou krystaly dotovány částicemi dusíku, gallia nebo india.

V dnešní době jsou bílé LED diody pravděpodobně nejčastější. V zásadě se jedná o výrobky pro vytváření osvětlení, od baterek, suvenýrů až po vážná bodová světla pro instalaci na střechy a fasády budov. Ale tady je zajímavý detail: v přírodě není polovodičový materiál, který by mohl zářit bíle.

Jak být tady? Ultrafialové záření pomohlo dostat se z této situace: „ultrafialové“ krystaly jsou pokryty vrstvou fosforu, která je přibližně stejná jako u zářivek, v důsledku čehož LED svítí bíle.

Ale je tu také nějaká přepadení. Stejně jako u zářivek ztrácí fosfor v průběhu času své vlastnosti, záře se stává slabší. Aby však k takovému opotřebení došlo, musí LED svítit nepřetržitě alespoň rok a možná ještě více. Při pravidelném zapínání a vypínání je tedy životnost těchto zařízení poměrně velká.

Zpočátku byly LED určeny především pro indikační zařízení, nahrazovaly miniaturní žárovky. Výhody jsou zde nepopiratelné. Jedná se o nízkou spotřebu energie, nízké napětí a také vysokou životnost: žárovka má životnost ne více než tisíc hodin, zatímco diody LED mají tento parametr v řádu desítek tisíc.

Některé zdroje tvrdí, že LED může pracovat nepřetržitě až 11 let! U některých zařízení je však třeba vyměnit žárovku, ale musíme se uchýlit k značnému rozebrání pouzdra a celého zobrazovacího panelu. Tady kladivo, dláto a další matka pomáhají v plné výši.

Charakteristickým parametrem LED je řada barev, které vám umožní obejít se bez použití světelných filtrů. Ve srovnání s žárovkami LED žárovky mají zvýšenou mechanickou pevnost, což usnadňuje snášení vibrací a nárazových zatížení. Samozřejmě v rozumných mezích.

LED zařízení

První LED diody byly vyrobeny v kovových pouzdrech s průhledným oknem. Jak se technologie zlepšovala, trup se začal vyrábět výhradně z plastu.Barva plastu zpravidla odpovídá barvě záře, ale průhledné případy jsou také velmi běžné. Jakou barvu takové LED svítí, lze zjistit až po jejím zařazení.

Stejné jako konvenční usměrňovací diodaLED má anodu a katodu se dvěma kolíky. Proto při připojování dodržujte polaritu. Výstup anody je zpravidla o něco delší než katoda, ale stále jde o novou LED. Pokud jsou nohy již oříznuty, pak mohou být závěry určeny „příslovečným“ multimetrem: při správné polaritě připojení se LED trochu rozsvítí.

V opačném směru by mělo zařízení vykazovat velký odpor, téměř otevřený, jako je tomu v případě konvenční usměrňovací diody. Vnitřní uspořádání LED v průhledném pouzdru je znázorněno na obrázku 1.

Obrázek 1. Vnitřní struktura LED v průhledném pouzdru

Jak rozsvítit LED

Poměrně často se amatérští radioamatéři ptají: „Jaké napětí je potřeba k rozsvícení LED?“ Zde můžete vidět analogii s žárovkami. Tato lampa je pro 220V, a ta je pro 12. V případě použití LED nelze říci, že tato LED je pro 5V a tato pro 12V. Otázka zní, proč?

Skutečnost je taková, že LED je proudové zařízení: rezistor omezující proud se zapíná sériově s ním, což je znázorněno na obrázku 2.

Obrázek 2 Schéma zapojení LED pomocí odporu omezujícího proud

Je snadné vidět, že LED je připojena ke stejnosměrnému zdroji se správnou polaritou: anoda je připojena k kladnému pólu baterie a katoda přes omezující odpor, resp. K zápornému. Omezovací rezistor může být samozřejmě také zahrnut do prasknutí anodového výstupu, protože obvod je sériový!

Zdroj stejnosměrného proudu na obrázku je zobrazen jako galvanický článek s napětím nejvýše jeden a půl voltu. Ve skutečnosti se může jednat o baterii článků s napětím 12 ... 24 V a s odpovídajícím začleněním, dokonce i síť střídavého osvětlení 220 V. Hlavní věcí je omezit stejnosměrný proud prostřednictvím LED na úroveň uvedenou v technické dokumentaci. Pro většinu moderních LED je tento proud 20 mA.

Ale tady je správné udělat malou poznámku o problému napětí LED. Skutečností je, že v současné době byla za účelem miniaturizace elektronického zařízení zavedena výroba LED s integrovaným omezovacím rezistorem integrovaným v krytu. Taková integrace nám umožňuje říci, že tato LED má pracovní napětí 12V a tato je pouze 5.

S tímto označením můžete vidět cenovky na policích trhů s rádiem. Je pravda, že taková zařízení nejsou běžná, proto bychom neměli zapomenout na omezující odpor.

K dispozici je také kategorie LED určených pro specifické provozní napětí. Jedná se o tzv. Blikající LED diody obsahující uvnitř zabudovaný generátor, díky kterému krystal bliká při dané frekvenci. Pokusy změnit frekvenci blikání pomocí externích kondenzátorů a dalších triků jsou odsouzeny k selhání. I když určité změny frekvence lze dosáhnout změnou napájecího napětí.

Blikající LED diody se tedy vyrábějí pro specifické napětí: vysokonapěťové 3 ... 14V a nízkonapěťové 1,8 ... 5V. Současně chybí vestavěný omezovací odpor pro nízkonapěťové blikající LED diody. Zde musíte ukázat maximální pozornost. Ale zpět k běžným LED.

Takže již bylo řečeno, že stejnosměrný proud většiny LED je 20 miliampérů. Je možné udělat o něco méně (jen poklesne jas a barva se bude trochu lišit od toho, co se očekávalo), ale více je vysoce nežádoucí. Je to tato proudová hodnota, která je určena k poskytnutí omezujícího odporu znázorněného na obrázku 2.

Pro výpočet hodnoty odporu tohoto rezistoru byste měli znát dva parametry.Za prvé, jedná se o napájecí napětí obvodu (mějte na paměti, že se jedná o schémata, ne o jednu LED) a za druhé o přímý pokles napětí na LED.

Tento přímý pokles je uveden v technické dokumentaci a pro většinu typů LED je v rozsahu 1,8 ... 3,6 V (pro každý typ jeho vlastní, ale nejčastěji 2 V). Jedná se o přímý pokles napětí na LED při proudu 20 mA. S takovými daty je velmi jednoduché vypočítat odpor omezovacího odporu. Aby bylo jasné, odkud pochází, můžete použít jednoduchý diagram znázorněný na obrázku 3.

Obrázek 3Schéma připojení LED

Je zřejmé, že sériově zapojený rezistor R1 a LED HL1 jsou děličem napětí. Je také známo, že přímý úbytek napětí na LED podle referenčních dat je přesně 2V. Tady máme tak dobrou LED.

Poté, s napájecím napětím 12V, bude úbytek napětí na rezistoru R1 12V - 2V = 10V. Podle Ohmova zákona je tedy snadné vypočítat odpor rezistoru, při kterém bude proud přes LED 20 mA: R = U / I = 10 V / 20 mA = 0,5 KΩ.

Vzorec pro výpočet omezovacího odporu:

Zde je vše jasné a jednoduché. V čitateli jsou napájecí napětí a přímý pokles napětí na LED. Jmenovatel obsahuje požadovaný proud přes LED násobený koeficientem spolehlivosti 0,75. V mechanice se tomu říká bezpečnost.

V případě, že je do série zapojeno několik LED, pokles napětí na nich jednoduše naroste a je nahrazen ve výše uvedeném vzorci. V tomto případě je přirozeně odpor R v tomto případě menší než u jediné LED.

Na odpor je přirozeně uvolněna určitá síla. Aby rezistor nespálil okamžitě ani v průběhu času, jeho výkon se obvykle počítá podle vzorce:

Všechny veličiny mají systémový rozměr SI: napětí ve voltech, odpor v ohmech, výkon ve wattech.

Poměrně často je potřeba různých způsobů připojení LED diod, jejich připojení k různým zdrojům energie, ale toto bude diskutováno v pokračování článku.

Viz také: Jak připojit LED pásek k napájení

Boris Aladyshkin