Vše, co potřebujete vědět o LED diodách: 7 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Světelná dioda je elektronické zařízení, které vyzařuje světlo, když jím prochází proud. LED diody jsou malé, extrémně účinné, jasné, levné, elektronické součástky. Lidé si myslí, že LED diody jsou jen běžnými součástmi vyzařujícími světlo a mají tendenci přehlížet zajímavá fakta a funkce LED. V tomto návodu vás naučím „Vše, co potřebujete vědět o LED“, které zahrnuje jejich pracovní, proudové a výkonové hodnocení, konstrukce, typy, kalkulačku odporů pro diody LED, použití, testování a jednoduchý obvod LED.

Zde je odkaz na bezplatnou aplikaci 'LED Resistor Calculator' pro Android: Kalkulačka odporu LED. Tato aplikace vám pomůže vypočítat příslušnou hodnotu odporu požadovanou pro LED.

Historie LED

Kapitán Henry Joseph Round byl jedním z prvních průkopníků rozhlasu a získal 117 patentů. Byl prvním, kdo hlásil pozorování elektroluminiscence z diody, což vedlo k objevu světlo emitující diody. Vladimirovič Losev pozoroval vyzařování světla z bodových kontaktních spojů karborundu. Během své práce rádiového technika si všiml, že křišťálové diody používané v rádiových přijímačích vyzařují světlo, když jimi prochází proud. V roce 1927 zveřejnil Losev v ruském časopise podrobnosti o své práci na světelných diodách. O několik let později Nick Holonyak Jr. vynalezl první LED diodu s viditelným spektrem (červenou) v roce 1962, když pracoval jako konzultant v laboratoři General Electric Company v Syracuse v New Yorku.

Seznam dílů:

• Různé barevné LED diody - AliExpress
• RGB LED - AliExpress
• IR LED - AliExpress

Krok 1: Složení a práce

OBRAZ:

1. Dremeling LED.
2. Pohled shora na elektrody LED. (větší katoda, menší anoda).
3. Detailní záběr na anodu a katodu LED. (LED na polovinu).
4. Anoda a katoda LED odstraněny z plastového pláště.

Složení

Nejběžnější LED diody jsou tvořeny galliem (Ga), arsenem (As) a fosforem (P). Moderní LED diody nejsou jen typy GaAsP - jiných polovodičových varů je mnoho! Tyto polovodiče se používají také v různých dalších elektronických součástkách.

Pracovní

LED je spojovací dioda P-N, která vyzařuje světlo. Když je LED v dopředném předpětí, vyzařuje světlo místo tepla generovaného normální diodou. Když je P-N přechod v dopředném předpětí, v případě LED se některé otvory spojí s elektrony N-oblasti a některé z elektronů z N se spojí s otvorem z P-oblasti. Každá rekombinace vyzařuje světlo nebo fotony.

LED diody mají polaritu, a proto nefungují, pokud jsou zapojeny v reverzním předpětí. Nejsnazší způsob, jak zkontrolovat polaritu běžných LED, je držet LED blízko oka. Uvidíte, že existují dvě elektrody. Silnější je Katoda (-). Z Katody vychází světlo. Tenčí elektroda je anoda (+). [Ačkoli tento způsob kontroly polarity nebude fungovat u některých LED, jako jsou vysoce účinné LED diody atd., Kde je opak pravdou]. LED diody se obecně vyrábějí tak, aby se lišila délka přívodů katody a anody. Díky tomu jsou LED diody vyráběny s anodovým (+) svodem delším než s katodovým (-) svodem. To také usnadňuje určení polarity. Poznámka: Někteří výrobci ponechávají oba elektrodové vodiče stejně dlouhé. K otestování polarity budete potřebovat multimetr.

Krok 2: Hodnocení proudu a výkonu, Haitzův zákon

OBRÁZEK: Symbol LED

Běžné infračervené LED diody mohou pracovat až na ~ 1,5 V, ale běžné červené LED potřebují ~ 1,8 V, společné zelené LED potřebují ~ 2 V a běžné modré a bílé LED (které jsou samozřejmě modré s fosforovým povlakem) potřebují dobré 3 V.

LED diody nemají „jmenovité napětí“; jsou poháněny proudem. Jas je zhruba úměrný proudu a není přímo úměrný napětí. Při jakémkoli konkrétním proudu budou mít dopředné napětí, ale to je sekundární k proudu, což je hlavní faktor, který musí být řízen.

Aktuální hodnocení

Aktuální hodnocení LED je také podobné. LED diody mají obecně standardní proudové hodnocení. Většina LED vyžaduje přibližně 5-25 mA. Proud požadovaný LED někdy závisí na barvě LED. Pokud dodáte nadbytečný proud, LED se spálí a poškodí. Na druhou stranu, pokud dodáváte velmi nízký proud, LED nebude produkovat svůj maximální výkon. Moderní ultra jasné červené/zelené LED diody mohou poskytovat přijatelný výstup (pro použití stavu atd.) Již od 1 mA

Hodnocení výkonu

LED diody mohou mít různé jmenovité výkony v závislosti na jejich typu, sestavení a hodnocení proudu atd. LED diody se také dodávají v balíčcích „High Power LED“. LED diody jsou méně účinné než konvenční žárovky, jako jsou žárovky CFL a žárovky.

Haitzův zákon

Uvádí, že každé desetiletí klesají náklady na lumen (jednotka emitovaného užitečného světla) faktorem 10 a množství světla generovaného na jeden balíček LED se zvyšuje o faktor 20 pro danou vlnovou délku (barvu) světla. Je považován za LED protějšek Moorova zákona, který uvádí, že počet tranzistorů v daném integrovaném obvodu se každých 18 až 24 měsíců zdvojnásobí. Oba zákony spoléhají na optimalizaci procesu výroby polovodičových součástek.

Krok 3: Stavět

OBRAZ:

1. Základní LED.
2. Dome LED.
3. LED SMD (velká).
4. LED SMD (malá).
5. Displej LED použitý v 7segmentovém displeji.

LED diody se vyrábějí v různých tvarech a velikostech. Barva plastových čoček je často stejná jako skutečná barva vyzařovaného světla, ale ne vždy. Například pro infračervené LED diody se často používá fialový plast a většina modrých zařízení má bezbarvá pouzdra. Moderní vysoce výkonné LED diody, jako jsou diody používané pro osvětlení a podsvícení, se obvykle nacházejí v balíčcích zařízení pro povrchovou montáž (SMD). Některé LED diody mají rozptýlené plastové čočky.

Základní LED

Základní LED je jednou z nejpoužívanějších LED. Díky své popularitě je jeho kostka relativně levnější ve srovnání s jinými LED diodami. Vypadá to velmi základní a design je velmi jednoduchý.

Dome LED

Jedná se o typ LED, který má tvar „kopule“. Tento tvar je také navržen tak, aby zvětšil oblast, do které je světlo přenášeno. Jinými slovy, úhel vyzařování (obvod) světla z LED je větší než základní LED. To je obecně řízeno tím, jak daleko umístí emitor světla z kopule. Specifikační listy vám téměř vždy poskytnou „úhel polovičního výkonu“(úhel mimo osu, ve kterém vidíte pouze poloviční jas). Pokud chcete mnohem širší emisní úhel, můžete kopuli odříznout nástrojem dremel. Pokud vás to zajímá, můžete konec nebo soubor vyleštit, ale není to nutné. Čím blíže budete řezat k emisnímu zařízení, tím širší úhel budete mít. Dávejte si však pozor, abyste neřízli příliš blízko, protože je tam malý drát, který obvykle není vidět okem. Ačkoli tento typ LED je o něco dražší než základní LED.

LED SMD

Tento typ LED má obecně velmi malé rozměry. SMD znamená zařízení montované na povrch. A jak naznačuje jeho název, tato LED je připájena na povrch desky plošných spojů na rozdíl od konvenčních součástek s „průchozími otvory“. Tyto LED diody jsou obecně pájeny stroji (přesné pájecí roboty) a je extrémně obtížné je pájet ručně (i když není možné ručně pájet LED diody SMD). K ručnímu pájení LED SMD potřebujete pouze jemnou špičku páječky, tenkou pájku, jasné světlo a případně lupu a dobré a přesné pájecí schopnosti.

LED displej

Tento typ LED se používá hlavně v displejích, protože jeho tvar je plochý.

Krok 4: Typy

OBRAZ:

1. Dome LED diody.
2. IR LED diody.
3. 7 LED segmentového displeje
4. Tříbarevná LED (měnící barva LED).

Barevná LED

Barevné a bílé LED diody se používají hlavně v indikátorech, lampách, osvětlovacích zařízeních atd. Jsou jednou z nejčastěji používaných LED

LED měnící barvu (Tri/Bi Color LED)

U tohoto typu LED se barva vyzařovaná LED mění v určitém časovém období. Do této LED je zabudován malý integrovaný obvod (IC), aby bylo možné řídit časové zpoždění mezi přechodem různých barev. Tri/bicolor LED diody nemění barvu, jsou to vlastně dvě samostatné LED diody (často červená a zelená) v jednom balení. Otočením jednoho nebo druhého vytvoříte dvě barvy a obě vytvoříte třetí.

Infračervená (IR) LED

Tento typ LED paprsků infračervené paprsky světla. Lidské oko tyto infračervené paprsky nevidí. Tento typ LED obecně pracuje na přenosové frekvenci 38KHz. Návrhář moduluje LED jako způsob, jak jej přijímač rozlišuje od jiných IR zdrojů. LED diody jsou také modulovány na velmi nízkých frekvencích, aby jednoduše ukazovaly blikající LED, a často jsou modulovány na relativně vysokých frekvencích s různým pracovním cyklem, aby účinně kontrolovaly jejich jas. A pak jsou některé modulovány na mnohem vyšších frekvencích pro odesílání dat (jak se používá například ve vláknové optice). Používá se hlavně v dálkově ovládaných a komunikačních zařízeních s malým dosahem. Infračervenou LED diodu můžete vyzkoušet tak, že ji budete sledovat pod kamerou, zatímco na ni bude přiveden proud. Jinými slovy kamery dokážou detekovat IR paprsky vyzařované z LED. Kamery, které nemají filtr IR bloku, mohou obecně dobře vidět blízko IR (a obvykle se jedná o levné kamery a zejména bezpečnostní kamery). Je však třeba zmínit, že dokonce i některé kamery mobilních telefonů vůbec nevidí IR LED kvůli jejich filtru IR bloku.

7 LED segmentového displeje

LED se 7 segmentovými displeji je LED sestávající ze 7 LED diod připojených ve formě 8. Používá se v kalkulačkách, displejích atd. Podobná LED dioda se také používá k zobrazování abeced.

UV LED

UV LED diody vyzařují ultrafialové paprsky. Tyto paprsky mají různé aplikace, jako je sterilizace, čištění vody atd.

Krok 5: Kalkulačka odporu pro LED diody

SNÍMKY:

1. Různé odpory a LED.
2. Logo aplikace Kalkulačka odporu LED.

Nejčastější otázkou ohledně LED je tedy vhodný odpor, který je třeba použít společně s. Důvodem použití rezistoru spolu s LED je jejich ochrana před přebytečným proudem, který může LED vypálit a poškodit. Ale vybrat správnou LED není tak jednoduché. Proč? Pokud zvolíte velmi vysoký odpor, LED nebude vydávat své maximální světlo. A pokud máte nízký odpor, existuje šance, že se LED poškodí.

Byl tedy vynalezen jednoduchý vzorec:

Odpor = (Napětí zdroje - napětí LED) / (Proud LED / 1000)

*Mějte na paměti, že LED proud je v miliampérech (mA)

Aby byl tento výpočet snazší, můžete použít tuto bezplatnou kalkulačku odporu LED aplikace pro Android. Je to aplikace navržená speciálně pro tento Instructable. Do této aplikace budou přidány další funkce a další funkce a kalkulačky související s elektronikou. Aplikaci vyvinula společnost BluBot Technologies. Můžete se podívat na jeho Instructables a kontaktovat ho prostřednictvím jeho Orangeboard @Nathan Neal Dmello. Rovněž realizuje různé další projekty ve vývoji aplikací, webových stránek, počítačových programů atd. Můžete ho kontaktovat prostřednictvím jeho webových stránek.

Krok 6: Použití

OBRAZ:

1. TV Remote bez stisknutí tlačítka.
2. Dálkový ovladač TV se stisknutým tlačítkem a detekovaným IR LED bleskem.
3. Pás Dome LED z nouzové svítilny.
4. LED blesk fotoaparátu chytrého telefonu.
5. LED indikátory napájení notebooku.

LED diody se používají všude. Od blesku telefonu, přes hudební systém v autě, přes zahradní osvětlení až po televizní obrazovku. V podstatě jejich adaptivní povaha a účinnost jim dala místo ve většině elektronických gadgetů.

Některá z nejznámějších použití jsou:

1. Osvětlení.
2. Displeje.
3. Indikátory.
4. Dekorativní světla a předměty.
5. Dálkové ovládání.
6. Sterilizace.
7. Čištění vody.
8. Zubní lékařství a další lékařské aplikace.

Krok 7: Testování a obvod

OBRAZ:

1. Multimetr slouží k testování LED.
2. Jednoduchý obvod pomocí LED.

Testování

Klasický rychlý tester barev, jasu a polarity je pouze 3V lithiová knoflíková baterie (např. CR2032). Samozřejmě se toho krátce dotkněte pouze LED diod nižšího napětí, jinak se mohou přehřát!

Některé LED diody lze testovat, aby bylo možné zkontrolovat, zda správně funguje pomocí multimetru & podle následujících kroků:

1. Nastavte číselník multimetru na funkci 'Kontinuita'.
2. Nyní připojte anodu (+) LED k ČERVENÉ/Pozitivní/(+) sondě multimetru a připojte Katodu (-) LED k ČERNÉ/Negativní/(-) sondě multimetru.
3. Pokud LED svítí, multimetr začne vydávat zvuk „pípnutí“. A na obrazovce multimetru se zobrazí hodnota. Kromě toho by se měla rozsvítit LED.

*Testování LED pomocí funkce spojitosti multimetru obvykle nebude fungovat, protože většina multimetrů pro zkoušky odporu a spojitosti používá pouze nízké napětí, méně než 1 V. Pokud ano, multimetr nevydá nepřetržité pípnutí; může zaznít jedno krátké pípnutí. Mnoho multimetrů má funkci testování diod, označenou symbolem diody, který na diodu platí až 2V. To vám spolehlivě řekne polaritu mnoha LED, ale ne nutně modrobílých LED s vysokým dopředným napětím.

Pomocí tohoto obvodu můžete také otestovat LED a jakoukoli jinou součást:- Tester elektronických součástek snímače

Obvod

Jedná se o jeden z nejzákladnějších a nejvšestrannějších obvodů, které můžete najít a který v něm používá LED. Důvodem, proč je to skvělý obvod, je, že může také zkontrolovat fungování jakýchkoli jiných elektronických součástek nebo elektronických senzorů. Můžete se také podívat na podrobný návod, který vám pomůže vytvořit tento obvod: Tester elektronických senzorů

Druhé místo v technické soutěži

Druhá cena v Teach It! Soutěž sponzorovaná společností Dremel