Относно светодиодите за манекените

Не обичам формули. Като всеки нормален човек :) Те ми причиняват главоболие и желание да хвърля нещо в стената. Цял живот се опитвах да стоя далеч от тях. И се оказа. Но сега се заинтересувах от светодиодите и разбрах - няма къде да стигнем. За да получите желания резултат, трябва да разберете как работи. Бавно, по стъпалата, започнах да се разхождам през джунглата на лумена, кандела и стерадиан. Постепенно в главата ми започна да се образува картина. И в същото време съжаление - е, защо нямаше кой да го обясни на прост достъпен език? Толкова много време загубих ... Ще се опитам да ви спася от главоболие и да ви обясня възможно най-достъпно - какво е светодиод и как работи, Е, в същото време ще обясня няколко закона за оптиката :)

Статията е посветена на онези, които се объркват във ватове-кандела-лумени-апартаменти. И наистина в светодиоди. Написано от усъвършенстван чайник за начинаещи :)

Редовен светодиод

Без значение как се въртите, първо ще трябва да се докоснете до законите на обикновеното електричество. В илюстративни примери, разбира се :) Всички знаем - какво е 220 волта - това е, което може да удари правилно, ако не спазвате мерките за безопасност. Когато купувате електрически уред, например ютия, в паспорта пише за какво напрежение е предназначен. Обикновено това е 220 волта. Но в същия паспорт са посочени и тези параметри - променливо напрежение с честота 50 херца. Защо производителите упорито посочват тези параметри за вас?

Вземете всеки технически паспорт за електрически уред и погледнете - в него пише, че захранващото напрежение трябва да бъде ~ 220 волта, 50 Hz. Да видим какво е. "~" Показва, че напрежението трябва да е променливо. Например в автомобилна електрическа система, напрежението е постоянно. И с батерия тип пръст е постоянна. Разликата е проста - постоянно напрежение има плюс и минус - променлива не. Защо не? Всичко е много просто. В AC мрежите плюс и минус постоянно се променят местата. Същият контакт е или плюс, или минус. Колко често? Но за това има и друга стойност - 50 Hz.

Какво е Hz? Това е едно колебание в секунда. Тоест, в нашата домашна мрежа плюс промени минус петдесет пъти в секунда. И сега - каква е практическата употреба на тези знания, какъв лагер има на светодиода?

Нека да се оправим. Да предположим, че имате в ръцете си 220 волта 100 вата. Ако го включите в електрическа мрежа - той ще светне за всичките си сто вата. И ако нямаме нужда от тези 100 вата? Имате ли нужда от, кажете, 50? Това ще ни помогне DIODE.

Ако разбием думата „LED“ на нейните компоненти, получаваме „светлина“ и „диод“. Тоест, това е обикновен диод, който също свети.

Диодът е устройство, което се сравнява най-добре, например с клапан или нипел в колело на автомобила. Там можете да изпомпвате въздух, и обратно - зърното не позволява. Един обикновен диод изглежда като черен варел с две щифтове - плюс и минус. Тук можем да го използваме за практически експерименти, които помагат на мнозина да фиксират материала. Разбира се, опасно е да започнете експерименти веднага с 220 волта, но при правилни грижи нищо лошо няма да се случи. Независимо от това, всички експерименти, които провеждате на свой собствен риск и риск :)

Вижте по темата: Устройството и принципът на работа на полупроводников диод

Нуждаем се от крушка за 220v, 15 вата. За нея трябва да намерите подходящ патрон и да извадите два проводника от него. Тогава се нуждаем от всеки диод, който може да бъде получен например от всеки дефектен телевизор или магнетофон. Колкото е по-голям, толкова по-добре. Не е нужно да приемате много малки - в крайна сметка 220 волта. Близо до него обикновено има обозначение на триъгълник.

Тогава се нуждаем от захранващ кабел с щепсел, някои проводници и поялник, За да започнете, просто свържете електрическата крушка към мрежата и не забравяйте как свети. След това изключете и сглобете веригата, както е показано отляво.

Не забравяйте внимателно да изолирате всички фуги с електрическа лента. Включете. Както можете да видите, крушката свети много по-зле. Това не е изненадващо - сега тя получава само половината от необходимото напрежение - вторият диод не се стартира. Ако опитът ви беше успешен, а диодът е достатъчно голям - сега можете да направите всяка от крушките си практически вечна.

Например 50-ватова лампа свети в коридора ви и постоянно изгаря. Вземете 100 вата, включете го през диода - той ще свети като 50 вата, но няма да изгори. Има обаче едно предупреждение - диодът трябва да бъде номинален за 220V, а токът е поне ампер. Най-добре е да закупите такъв в магазин за радиочасти.

Е, след като разбрахме какво е диод, има смисъл да преминем към интересуващата ни тема - светодиода. LED, както вече е ясно, има и плюс, и минус. Тоест за неговата работа е необходим постоянен източник на напрежение - батерия, батерия, захранване. Захранването трябва да показва, че то захранва постоянно напрежение (DC). Обикновено на корицата на блока има стикер с това съдържание.

Вход - ~ 220V 50HZ,

изход - 12v, 0,5 A DC

Това означава, че такъв агрегат може да произведе постоянно напрежение от 12 волта и ток от 0,5 ампера.

Обърнете внимание, че зарядното за мобилни телефони също е захранване. Обикновено има параметри 5-6 волта, 0,2-0,5 А. Често е много удобно да го използвате за захранване на светодиодите, защото зарядно стабилизира тока. Но повече за това по-късно в следващите статии.

За нас са важни два параметъра - работното напрежение на светодиода и тока. Работното напрежение на светодиода също се нарича "спад на напрежението". По същество този термин означава, че след светодиода напрежението във веригата ще бъде по-малко от размера на същия този спад. Тоест, ако доставим захранване на светодиода, който има спад на напрежението от 3 волта, тогава той ще изяде тези три волта, а устройството, свързано към него, след това ще получи 3 волта по-малко. Но най-важното, което трябва да научите е, че токът е важен за светодиода, а не за напрежението. Той ще вземе напрежението толкова, колкото му трябва, но токът - колко давате. Тоест, ако източникът ви на енергия може да издава 10 ампера, светодиодът ще приема ток, докато не изгори. Логиката тук е проста - свързаният светодиод консумира ток и започва да се загрява. Колкото по-силно се нагрява - толкова повече ток може да премине през него - той се разширява от нагряване. Заедно с тока спада и напрежението през диода се увеличава. И така, докато не изгори напълно - никой не е ограничил тока. Но това трябва да се направи, като се използва ограничаващият елемент.

Обърнете внимание, че ако източникът на захранване има изходно напрежение, равно на работното напрежение на светодиода, не е необходимо да ограничавате тока. Тоест, ако имате например бял светодиод и 3,6 волтова батерия от мобилен телефон - можете да го свържете директно към тази батерия - няма да има нищо LED. Той ще се радва да вземе повече ток - но няма достатъчно напрежение. Така че клетъчната батерия от 3.6 V е идеален източник на енергия за експерименти с бели и сини светодиоди. Защо само с тях - за това в други статии.

По принцип, наред със светодиода, трябва да поставим един вид кран и да го завием до стойността, от която се нуждаем. В ролята на такъв кран могат да бъдат различни устройства. Най-простият от тях е резистор.

Оптични аспекти на използването на светодиоди

Да предположим, че научихме как да свържем светодиод и да ограничим тока му. Възниква въпросът - колко свети? Тук трябва да се потопим малко в оптиката.

Сред свойствата на светодиодите, особено мощните, често се посочва вида на разпределението на светлината. Обикновено това е така нареченият светодиод Lambert. По-нататък ще го считаме за най-разпространеното. Какво означава този термин? Светодиодът "Lambert" свети във всички посоки еднакво, независимо от посоката.Ако светодиодът беше топка, той ще свети еднакво във всички посоки - това е същността на диаграмата на Ламберт. За да стане ясно, слънцето е източник на Ламбертия.

Стандартният LED дизайн е кристал, тънка плоча, която свети. Погледнете през прозрачния прозорец на светодиода - и ще видите този кристал. При него идват тънки проводници от контакти. Ако свържете въображението, можете да си представите светлината, идваща от светодиода, като облак във формата на сфера, висящ над него. Светлина - това са малки частици, наречени фотони. И така, топка, пълна с фотони, виси над светодиода. И колкото повече светлина светодиодът излъчва, толкова по-голяма е топката, колкото по-далеч летят фотонските понички, като се изтласкват и изтласкват взаимно. Повечето от тях летят нагоре перпендикулярно на равнината на кристала, така че максималният интензитет на светлината на светодиодите е 90 градуса спрямо равнината на кристала. Надявам се, че сега диаграмите, дадени от производителите на светодиоди, са ви станали по-ясни :) За да станете напълно разбираеми, нека да разгледаме пример.

Да предположим, че има светодиод, в горната част на който светеща сфера, излъчвана от него, виси с диаметър 1 метър (добър светодиод! :)).

Долната скала е броят на процентите от този метър, горната е степента на излъчване. В съответствие с тази диаграма най-големият брой фотони е в най-високата точка със степен 0 и обхват от 1 метър. Изглежда странно, но е така. По-малко странно започва да изглежда, ако си спомняте, че светлината е вълна, не за нищо те посочват дължината на вълната за характеристиките. Съответно нашата светлинна сфера може да бъде представена като електромагнитно поле с определена плътност. Но това вече е джунгла - нека продължим :)

Ъгъл на половин яркост

Производителят обикновено посочва параметър като двоен ъгъл на половин яркост. Какво означава този термин? Както разбрахме, светодиодът дава максимална светлина в центъра и в горната част, тоест ъгълът е нула. Съответно, колкото по-далече от центъра, толкова по-малко светлина. Ъгълът на половинната яркост е когато светодиодът дава 100 конвенционални светлинни единици при „0“ градуса, и например при 30 градуса (спрямо оста „0“) - 50. Ъгълът на половинната яркост на фигура I е интензитетът на светлината, Imax е максималната интензивност на светлината. ImaxCos - половината мощност на светлината. Защо "двойно" - умножаваме градуси по две, светодиодът също свети симетрично. В резултат на това получаваме хубав равнобедрен триъгълник от светлина. Има светлина и извън този триъгълник, имаме топка светлина, но референтната точка за характеристиката на светодиода е половината от ъгъла.

Candela

Сега можем да помислим какво е Кандела. Кандела по стар начин е „свещ“. Не забравяйте, че казваха - полилей или лампа със сто свещи? В старите времена беше необходима някаква отправна точка. Съгласихме се да вземем свещ с необходимата дебелина, да я запалим и да я считаме за стандартна, тази много кандела. В днешно време, разбира се, те мислят различно. Няма да обяснявам подробно как, това е извън обхвата на статията. Това е просто мерна единица за светлинен интензитет и се нарича Кандела. Основната му характеристика е използването на насочени източници за измерване на интензитета на светлината. Ето защо за 5 мм светодиоди стойностите са посочени в свещи, по-точно, миликандали (1 cd = 1000 mcd).

Време е да разберем как 5-милиметровите светодиоди или всеки друг в пластмасов калъф се различават от мощните.

Дизайн характеристики на индикаторните 5 мм светодиоди

Както бе споменато по-горе, светодиодът е кристал, излъчващ светлина. Помислете за дизайна на светодиода в 5 мм пластмасов калъф. Близкият преглед разкрива две важни неща - обектива и рефлектора. LED кристалът се поставя в рефлекторното устройство на светодиода. Този рефлектор задава началния ъгъл на разсейване. След това светлината преминава през епоксидна обвивка. Стига се до лещата - и след това започва да се разсейва отстрани под ъгъл в зависимост от дизайна на лещата. На практика - от 5 до светодиодната диаграма 160 градуса.

За да се посочи светлинният интензитет на такива светодиоди, се използва само кандела.Светодиодите с насочена емисия излъчват светлина под плътен ъгъл. За да разберете какво е солиден ъгъл, достатъчно е да си представите следната картина. Вземате фенерче, включвате го и го поставяте в кофата на огъня до самото дъно, след което го затваряте с капак. Съответно светлината вътре има формата на конус във формата на нашата кофа. Този конус, ограничен от капак, е солиден ъгъл.

Ще се опитам да обясня значението на разпределението на светлината по-просто. Да речем, че светлинният интензитет на нашия фенер е 1 кандела, тоест 1000 микрочанли (за да бъдем по-образни, микровръзките могат да се считат за фотони :)) Ако продължим по аналогия, имаме пълна кофа микрочанди. Ако желаете, можете да изчислите обема на кофата - добре дошли на геометрията :) Съответно, ако вземем кофата два пъти повече - микрочастите са равномерно разпределени върху нея, тоест няма да има повече :) Във всички тези обяснения можете да намерите отговора на свещения въпрос - колко Светодиоди са необходими за замяна на 100-ватова крушка. За него - по-нататък.

Характеристики на дизайна на светодиодите с висока мощност

За разлика от индикаторните светодиоди, мощните са не само устройство, но и маркетингов продукт. Днес между големите производители има истинска надпревара за лумени - кой е повече? И никой не се интересува, че тези лумени все още трябва да се използват. Да вървим в ред.

Основната разлика между мощен светодиод и индикатор в чистата му форма е да се сведат до минимум пречките за излизане на светлина от корпуса на LED. Следователно мощните светодиоди имат диаграма на Ламберт. До какво води това на практика? Включвате светодиода и получавате хубава крушка над него. И какво да правя след това? Как могат да осветят повърхността, от която се нуждаете? Трябва да използвате различни оптики или отражатели, което неизбежно води до загуби и следователно до намаляване на светещия поток. Ето защо, ако, закупили мощен светодиод, не сте се сдобили с добра оптика и сте проектирали специално за неговия дизайн - радвате се рано - главоболието тепърва предстои.

Доставянето на необходимите лумени към повърхността, която искате да запалите, не е лесна задача.

лумен

Както вече разбрахте, канделите за оценка на светещата интензивност на светодиодите с висока мощност не са подходящи. За да направите това, има лумени - това е общото количество светлина, което светодиодът може да даде, когато е свързан с определените стойности на тока и напрежението. Спомняте ли си аналогията на кофата с огън? Тук тя също се вписва. Предполагаме, че ако светодиодът има интензитет на светлината от 100 лумена, тогава в нашата кофа ще има 100 лумена.

100 W обикновена крушка също е източник на Lambert. Средната светлинна мощност на тази крушка е 10-15 лумена на ват. Тоест 100 вата нажежаема светлина ще ни даде, да речем, 1000 лумена. Така че, за да замените 100-ватова лампа с LED, ви трябват 10 броя по 100 лумена всеки. Това просто ли е? Не, за съжаление. Стигаме до термин като LUX.

лукс

Луксът е съотношението на броя на лумените и осветената площ. 1 лукс е 1 лумен на квадратен метър. Да речем, че имаме квадратна повърхност с площ от един метър. Всичко е равномерно осветено от крушка, разположена на определено разстояние отгоре. За тази крушка производителят обяви осветление от 100 лукса. Взимаме устройство, което измерва силата на светлината и го измерваме навсякъде на нашия площад, трябва да получим 100 лумена. Ако е така, производителят не ни измами.

Прочетете също по тази тема:Примери за използване на LED