Introduktion till LED
En LED eller Light Emitting Diode är en enkel PN-korsningsdiod , gjord av material med större energibarriär. När tillförseln ges till LED-korsningen rör sig elektronerna från valensbandet till ledningsbandet. När elektronen tappar energi och faller tillbaka till sitt ursprungliga tillstånd avges en foton. Detta utsända ljus ligger i frekvensbandet för det synliga frekvensområdet för ljus.
LED
Denna enkla diod avger ljus när dess p-n-korsning är förspänd av en spänning så låg som 1 volt. De flesta lysdioder arbetar mellan 1,5 volt och 2 volt, men de höga ljusa typerna, särskilt de vita, blåa och rosa lysdioderna, kräver 3 volt för att ge maximal ljusstyrka. Strömmen genom lysdioden bör begränsas till 20 - 30 milli ampere, annars kommer enheten att brännas. Vita och blå lysdioder tål ström upp till 40 milli ampere.
Ljusdiod - LED
LED-lampan har ett halvledarkrets bestående av galliumförening som har egenskapen fotonutsläpp genom strömpåverkan. Chipet är anslutet till två terminalstolpar för att tillhandahålla matningsspänning. Hela enheten är inkapslad i ett epoxihölje med terminalerna utskjutande. Lysdiodens långa ledning är positiv medan den korta ledningen är negativ. Ursprungligen var halvledaren som användes i lysdioden galliumarsenidfosfat (GaAsP) medan galliumaluminiumärnesid (GaAlAs) används nu en dag i starkt ljusa lysdioder. Blå och vita lysdioder använder Indium Gallium Nitrid (InGaN) medan flerfärgade lysdioder använder olika kombinationer av material för att producera olika färger. Den vita lysdioden innehåller ett blått chip med vit oorganisk fosfor. När det blå ljuset träffar fosfor kommer vitt ljus att avges.
Lysdioder avger ljus baserat på elektroluminiscens. Halvledarmaterialet i lysdioden har både P-typ och N-region. P-regionen bär positiva laddningsbär som kallas Hål medan N-regionen släpper elektroner. Det fotonemitterande materialet är inklämt mellan P- och N-skikten. När en potentialskillnad appliceras mellan P- och N-skikten rör sig elektronerna från N-skiktet mot det aktiva materialet och kombineras med hål. Detta frigör energi i form av ljus från det aktiva materialet. Baserat på typen av aktivt material kommer olika färger att produceras.
8 typer av lysdioder och det material som används i dem
1. Aluminium Galliumarsenid - Infraröd LED
2. Aluminium Gallium Arsenid, Gallium Arsenid Fosfid, Gallium Fosfid - Röd LED
3. Aluminium Galliumfosfid, Galliumnitrid - Grön LED
4. Aluminium Galliumfosfid, Galliumarsenidfosfid, Galliumfosfid - Gul LED
5. Aluminium Gallium Indiumfosfid - Orange LED
6. Indiumgalliumnitrid, kiselkarbid, safir, zinkselenid - blå LED
7. Galliumnitridbaserad Indium Galliumnitrid - Vit LED
8. Indium Gallium Nitrid, Aluminium Gallium Nitrid - Ultraviolett LED
8 LED-parametrar
1. Ljusflöde - Det är mängden energi från lysdioden och mäts i Lumen (lm) eller Milli lumen (mlm)
2. Ljusintensitet - Det är ljusflödet som täcker ett område och mäts i termer av Candela (cd). Ljusstyrkan för LED beror på ljusstyrkan.
3. Ljuseffektivitet - Den indikerar ljuset i förhållande till den spänning som appliceras. Enheten är lumen per watt (lm w).
4. Framspänning (Vf) - Det är spänningsfallet över lysdioden. Den sträcker sig från 1,8 volt i röd lysdiod till 2,2 volt i gröna och gula lysdioder. I blå och vita lysdioder är den 3,2 volt.
5. Framström (If) - Det är den maximala tillåtna strömmen genom lysdioden. Den sträcker sig från 10 mA till 20 mA i vanlig LED medan 20 mA till 40 mA i vita och blå lysdioder. De höga ljusa 1 watt lysdioderna kräver 100 - 350 milli ampere ström.
6. Betraktningsvinkel - Det kallas också Off-axel-vinkel. Det är ljusintensiteten som faller till halva axelvärdet. Detta resulterar i full ljusstyrka helt under skick. LED-lamporna med hög ljusstyrka har smal betraktningsvinkel så att ljuset fokuseras i en stråle.
7. Energinivå - Energinivån i ljuseffekten beror på den spänning som appliceras och laddningen i halvledarens elektroner. Energinivån är E = qV där q är laddningen i elektronerna och V är den applicerade spänningen. q är vanligtvis -1,6 × 1019 Joule.
8. Wattage of LED - Det är framspänningen multiplicerad med framströmmen. Om överström strömmar genom lysdioden minskas dess livslängd. Så ett seriemotstånd, vanligtvis 470 ohm till 1K, används för att begränsa strömmen genom lysdioden.
LED-motståndet kan väljas med formeln Vs - Vf / If. Där Vs är ingångsspänningen, är Vf framspänningen för LED och If är framströmmen för LED.
Behov av växelströmsförsörjning för att köra LED
För applikationer som involverar låg effekt, t.ex. i mobiltelefoner, är det möjligt att använda likström för en LED. Men för storskaliga applikationer som trafikljus med lysdioder är det faktiskt obekvämt att använda DC. Detta beror på att när avståndet ökar likströmsöverföring bidrar till fler förluster och det är också ganska billigt att använda enheter för DC-DC-omvandling. Som ett resultat är det mer lämpligt att använda växelströmsförsörjning för avancerade applikationer som glödning av ett stort antal lysdioder.
Kondensator som växelströmsbegränsare
Kondensatorn har en egenskap att motsätta sig förändringen i den applicerade spänningen genom att dra eller mata ström från kretsen när de laddas eller urladdas. Strömmen över kondensatorn ges som
I = CdV / dt
Där C är kapacitans, anger dV / dt förändring i spänning. I är laddningen mellan plattorna per tidsenhet eller strömmen.
Strömmen genom en kondensator är en reaktion mot spänningsförändringen. Därför för en hög momentan spänning är strömmen noll. Med andra ord spänningen släpper strömmen med 90 grader. Denna egenskap hos kondensatorn gör den användbar som en spänningsreducerare för växelströmsförsörjning. Detta beror dock på kapacitansvärdet och frekvensen. Ju högre frekvens och kapacitans, mindre är reaktansen.
Applikation som involverar användning av nätström för att driva LED
LED- eller ljusdioder kan manövreras direkt via växelströmsnätet helt enkelt genom att använda en kombination av en kondensator och ett motstånd. AC-huvudförsörjningen på 220V omvandlas till lågspännings AC med en transformator. Kondensatorn används som spänningsbegränsare där som motståndet är strömbegränsaren. Dioderna med hög PIV (1000V) används för att skydda lysdioderna från högspänning.
Normalt är spänningsfallet över en vit led ca 1,5V. Lysdioderna är anslutna i två serie-parallella kombinationer. Om 12 lysdioder används i varje kombination är spänningsfallet över LED-kombinationen cirka 30 V. Motståndet fungerar som en strömbegränsare och ger ett spänningsfall på cirka 30V. Således med kombinationen av en kondensator och motståndet är det möjligt att driva en serie lysdioder. Motståndets värde beror på antalet använda lysdioder. Eftersom LED-värdena är 15mA kommer strömmen genom varje LED att vara 15mA och den totala strömmen genom de två uppsättningarna av LED-kombinationen blir 30mA, vilket orsakar ett spänningsfall på 30V över 1k-motståndet.
Jag hoppas att du har en uppfattning om begreppet nätströmsdriven lysdiod om det finns ytterligare frågor om detta ämne eller om begreppet elektriska och elektroniska projekt, lämna kommentarerna nedan.
