3 Anledningar till varför lysdioder används som ljuskälla jämfört med HID-lampor
- LED-lampor har inget glödtråd att brinna ut eller bryta, därför håller de mycket längre än konventionella glödlampor. Med tanke på att ett mycket litet halvledarchip kör en LED är de mycket hållbara och tenderar att ta många tusen timmar.
- Lysdioder är 'direkt på', ungefär som halogenlampor, och är därför praktiska för användning i applikationer som är utsatta för frekvent eller potentiell on-off-cykling. Omvänt är HID-lampor mer ömtåliga och måste värmas upp (15 - 25 sekunder) under tändning
- LED-teknik förändras snabbt och det är förutsägbart att lysdioder så småningom kommer att överträffa prestanda för HID-belysning.
Hur används LED som ljuskälla?
Ljusdioder (LED) är ljuskällor som använder dioder som avger ljus när de är anslutna i en krets. Effekten är en form av elektroluminiscens där lysdioder släpper ut ett stort antal fotoner utåt. Lysdioden är inrymd i en plastlampa som koncentrerar ljuskällan. Den viktigaste delen av en lysdiod är halvledarkretsen i mitten av ljuskällan. Den består av p- och n-regioner med en korsning mellan dem. P-regionen domineras av positiva elektriska laddningar och n-regionen domineras av negativa elektriska laddningar. Korsningen är en slags vägg mellan de två regionerna och blockerar passagen av laddningsbärare mellan de två regionerna.
När tillräcklig spänning appliceras på halvledarkretsen kan elektroner röra sig lätt över korsningen där de omedelbart lockas till de positiva krafterna i p-regionen. När en elektron rör sig tillräckligt nära en positiv laddning i p-regionen, 'laddas de två' igen.
När en elektron kombineras med en positiv jon omvandlas den elektriska potentialenergin till elektromagnetisk energi och detta inträffar i form av emission av en ljusfoton.
Denna foton har en frekvens som bestäms av egenskaperna hos halvledarmaterialet (vanligtvis en kombination av de kemiska elementen gallium, arsenik och fosfor).
Lysdioder som avger olika färger är gjorda av olika halvledarmaterial. Med enkla ord är lysdioder små elektriska kretskomponenter som fungerar som en glödlampa utan glödtråd. LED-lampor belyses enbart av rörelser av elektroner i ett halvledarmaterial, vilket gör dem energieffektiva och extremt elastiska under långa tidsperioder.
Vilken typ av LED används i ljusapplikationer?
White LED är den mest spännande nya belysningstekniken sedan introduktionen av lysrör. Högintensiva lysdioder är nu populära på grund av deras höga låga strömkrav. Höga ljusa vita lysdioder används alltmer i belysningstillämpningar som ett mått för att spara energi. Tillämpningar av vit LED inkluderar bakgrundsbelysning i mobiltelefoner, LCD-bakgrundsbelysning, hem- och fordonsbelysning, displayskivor etc. Lysdioderna är extremt små i storlek och förbrukar lite energi och omvandlar effektivt el till ljus.
Varför föredras den vita lysdioden?
En LED med hög watt producerar vanligtvis cirka 75-100 lumen per watt på bekostnad av 350 milli ampere ström. Energiförlust genom värme är praktiskt taget noll i lysdioder och de har en mycket lång livslängd på tusentals timmar. LED-lampor är miljövänliga enheter eftersom de inte innehåller bly eller kvicksilver. Till skillnad från lysrör avger inte lysdioder UV-strålning.
A1 watt vit LED ger cirka 100 lm ljusflöde som är tillräckligt för att tända ett begränsat område. Mängden ljus som emitteras av en ljuskälla mäts i termer av lumen. Till exempel avger en glödlampa på 60 W 730 lumen och att en halogenlampa på 50 W är 900 lumen. Varje LED-chip har en yta på endast en kvadratmillimeter, vilket ger mycket koncentrerad ljusstyrka
Framspänningsfallet på den 1 watt vita lysdioden är 3,3 volt och förbrukar 350 milli ampere ström. Således kräver vanlig vit LED 3 volt och cirka 40 mA ström för att ge maximal ljusstyrka.
Högeffektiva vita lysdioder kan köras med hög ström på hundratals milli ampere till en ampere för att producera högintensivt ljus. Vissa märken kan producera över tusen lumen. HPLED-enheterna måste monteras på en kylfläns för att möjliggöra värmeavledning, annars skadas enheten lätt.
2 sätt att konstruera vit LED
- Metoden involverar beläggning av ett LED-chip (mestadels blått av Indium Gallium Nitrid, InGaN) med fosfor i olika färger för att producera det vita ljuset. Den del av ljusspektret som motsvarar det blå ljuset överförs till den längre våglängden genom en process som kallas Stokes 'shift. Det vita ljuset från vita lysdioder kommer från det smala bandet blått som naturligt släpps ut av GaN lysdioder, plus ett brett spektrum gult genererat av en fosforbeläggning på formen som absorberar en del av det blå och omvandlar det till gult. InGaN kan producera operativa våglängder från grönt till ultraviolett genom att variera de relativa mängderna indium och gallium under produktionen. Det vanliga fosformaterialet är ceriumdopat yttriumaluminiumgranat eller Ce3 + YAG.
- Vita lysdioder kan också tillverkas genom att belägga nära UV-lysdioder med en blandning av högeffektiva Europium-baserade röda och blåa utsläppande fosfor plus grön emitterande koppar och aluminiumdopad zinksulfid. Detta är en metod som liknar hur fluorescerande lampor fungerar. Denna metod är mindre effektiv än den blå lysdioden med fosfor, eftersom Stokes-växlingen är större och mer energi därför omvandlas till värme. En annan nackdel är att UV-ljus kan läcka från en LED som inte fungerar och orsaka mänskliga ögon eller hud.
3 Applikationer som involverar LED som ljuskälla
- LED-baserad nödlampa
Den kan anslutas till nätuttaget och den tänds vid strömavbrott. Det avger kallt vitt ljus i rummet vilket också räcker för läsändamål. Den drivs av ett 4,5 volts trådlöst telefonbatteri och använder 1 watt vit LED.
Funktion av systemet
Kretsen använder en liten 4,5 volt 300 mA stepdown-transformator, en brygglikriktare bestående av D1 till D4 och utjämningskondensatorn C1 som strömförsörjning för att ladda det 4,5 volt uppladdningsbara batteriet. 4,5 volt-transformatorn är lättillgänglig och används vanligtvis i LED nödljus . Den sänker 230 volt växelström till låg volt växelström som sedan rättas till av fullvågslikriktaren. Kondensator C1 gör DC-krusningen gratis för laddning. Motstånd R1 tillhandahåller cirka 80 milli ampere ström för laddning. Eftersom kretsen alltid är inkopplad är låg ström idealisk för laddning. Det uppladdningsbara batteriet som används i kretsen är ett trådlöst telefonbatteri på 4,5 volt.
När strömmen är tillgänglig laddas batteriet via R1 och D5. Samtidigt får PNP-transistorn positiv förspänning genom R1 och den förblir avstängd. När strömmen misslyckas blir D5-omvända förspänningar och basen på T1 blir negativ. Den leder sedan och tänder lysdioden. När strömmen återupptas släcks LED automatiskt.
1W-LED-nödlampa
Hur ställer man in?
Kretsen kan monteras på en liten bit perf-kort. Bifoga kretsen, transformatorn och batteriet i en adapteradapterlåda. Fixera LED utanför lådan, helst med en reflekterande baksida. Du kan klistra in foliepapper för detta ändamål, det fungerar också som en kylfläns för lysdioden. Eftersom hög ström flyter genom T1 när LED-lampan tänds, kräver T1 en kylfläns. 1 watt vit LED kostar runt Rs.50 och batteriet Rs.150.
- Automatisk lampa med 1 W LED
Här är en Automatisk lampa med hög effekt Vit LED som tänds på kvällen och lyser till morgonen. Vita lysdioder används idag eftersom de behöver en enkel likströmsförsörjning för att driva och kontrollera dem, i motsats till glödlampor för gasurladdning. Den använda lysdioden har 1 W och en reglerad strömförsörjning utan transformator används för att driva enheten.
Systemets funktion
Kondensatorerna c1 och c2 sänker växelspänningen till ett lägre värde. Normalt används högkvalitativa kondensatorer. Brygglikriktarsektionen producerar en pulserande likströmsutgång från växelsignalen. Kondensatorn tar bort ac krusningar som finns i likströmssignalen. Denna filtrerade signal appliceras över zenerdioden, som ger en reglerad DC-utgång över sin terminal. Kondensatorn c3 tillåter i allmänhet växelströmssignal att passera genom den och blockerar likströmssignalen. Det fungerar som ett bypasselement. LDR och T1 bildar en ljuskänslig brytare för att slå på / stänga av lysdioden. LDR erbjuder högt motstånd i mörker och lågt motstånd i ljus. Så under dagtid leder LDR och T1-basen dras till jordpotentialen och det förblir avstängt för att stänga av den vita lysdioden. Under nattetid, när dagsljuset upphör, ökar motståndet till LDR och T1 får tillräcklig basförspänning och ledning. Lysdioden som är ansluten till samlaren T1 tänds sedan. BD 139 är en medelstor NPN-transistor och dess stiftanslutningar är Base - Collector - Emitter från framsidan. Kylfläns är nödvändig för T1 eftersom lysdioden passerar cirka 100 miljonström. LED som används i kretsen är den 1 watt vita lysdioden som har ett spänningsfall framåt på 3,3 volt och kräver 350 miljon ström för att få full ljusstyrka.
- Bärbar nödlampa med mobil laddare
Här är bärbar nödlampa med mobil laddare. Den använder en hög, ljus vit LED som kan ge tillräckligt med ljus i rummet när strömmen bryts. En vit LED kan vara en Indium Gallium Nitrid-LED som avger ett blåvitt ljus som kan filtreras med ett fosforfilter i linsen eller med en blandning av flerfärgade lysdioder. Den kan också användas som en mobil laddare i plug-in-läget också under resan.
Systemets funktion
Strömförsörjningen för kretsen härrör från 0-6 volt 300 mA nedstegstransformatorer, en fullvågslikriktare innefattande D1 till D4 och utjämningskondensatorn C1. Nödljuskretsen består av dioden D5, motståndet R2 och transistorn T1. När nätströmmen är tillgänglig, förspänns dioden D5 framåt och 6 volt batteriet laddas genom motståndet R2. Samtidigt kommer PNP-transistorn T1 att vara ur ledning eftersom basen hålls hög genom R1. Den vita lysdioden som är ansluten till samlaren på T1 förblir släckt. När strömförsörjningen misslyckas vänder D5 förspänningar och basen på T1 får en negativ förspänning och den leder. Den vita lysdioden tänds sedan med strömmen från batteriet. Mobil laddare i kretsen består av en Zener-baserad reglerad strömförsörjning. Laddningsströmmen kan tappas från punkterna A och B med lämplig kontakt.
Bärbar nödljuscum mobil laddare
Nu hoppas jag att du har en uppfattning om begreppet LED-ljuskällor och om du har frågor från artikeln och från de elektriska elektroniska projekten lämnar du kommentarsavsnittet nedan.
