Źródła światła LED

3 Powody, dla których diody LED są używane jako źródło światła w porównaniu z lampami HID

• Diody LED nie mają żarnika, który mógłby przepalić się lub pęknąć, dzięki czemu działają znacznie dłużej niż tradycyjne żarówki. Biorąc pod uwagę, że bardzo mały chip półprzewodnikowy obsługuje diodę LED, są one bardzo trwałe i zwykle wytrzymują wiele tysięcy godzin.
• Diody LED włączają się „natychmiastowo”, podobnie jak lampy halogenowe, a zatem są wygodne w użyciu w zastosowaniach, w których często występuje cykl włączania lub wyłączania. I odwrotnie, lampy HID są bardziej delikatne i muszą się nagrzewać (15-25 sekund) podczas zapłonu
• Technologia LED zmienia się szybko i można przewidzieć, że diody LED ostatecznie przekroczą wydajność oświetlenia HID.

W jaki sposób używana jest dioda LED jako źródło światła?

Diody elektroluminescencyjne (LED) to źródła światła wykorzystujące diody, które emitują światło po podłączeniu do obwodu. Efektem jest forma elektroluminescencji, w której diody LED uwalniają dużą liczbę fotonów na zewnątrz, dioda LED jest umieszczona w plastikowej żarówce, która skupia źródło światła. Najważniejszą częścią diody LED jest półprzewodnikowy chip umieszczony w środku źródło światła. Składa się z regionów p i n połączonych między nimi. W obszarze p dominują dodatnie ładunki elektryczne, a obszar n jest zdominowany przez ujemne ładunki elektryczne. Połączenie jest rodzajem ściany między dwoma obszarami, blokującej przepływ nośników ładunku między tymi dwoma obszarami.

Po przyłożeniu wystarczającego napięcia do chipa półprzewodnikowego elektrony mogą łatwo przemieszczać się przez złącze, gdzie są natychmiast przyciągane przez siły dodatnie w regionie p. Kiedy elektron porusza się dostatecznie blisko dodatniego ładunku w regionie p, dwa ładunki „ponownie się łączą”.

Kiedy elektron łączy się z jonem dodatnim, elektryczna energia potencjalna zamienia się w energię elektromagnetyczną, co następuje w postaci emisji fotonu światła.

Ten foton ma częstotliwość określoną przez właściwości materiału półprzewodnikowego (zwykle jest to kombinacja pierwiastków chemicznych, galu, arsenu i fosforu).

Diody LED emitujące różne kolory są wykonane z różnych materiałów półprzewodnikowych. Krótko mówiąc, diody LED to małe elementy obwodu elektrycznego, które działają jak żarówka bez żadnego żarnika. Diody LED są oświetlane wyłącznie przez ruch elektronów w materiale półprzewodnikowym, dzięki czemu są energooszczędne i niezwykle odporne na długie okresy czasu.

Jaki jest typ diody LED używanej w zastosowaniach oświetleniowych?

Biała dioda LED to najbardziej ekscytująca nowa technologia oświetleniowa od czasu wprowadzenia świetlówek. Diody LED o wysokiej intensywności są obecnie popularne ze względu na ich wysokie wymagania dotyczące niskiego natężenia prądu. Wysoko jasne białe diody LED są coraz częściej stosowane w zastosowaniach oświetleniowych jako środek oszczędzania energii. Zastosowania białych diod LED obejmują podświetlenie w telefonach komórkowych, podświetlenie LCD, oświetlenie domu i pojazdu, tablice informacyjne itp. Diody LED są bardzo małe i zużywają niewiele energii oraz wydajnie przekształcają energię elektryczną w światło.

Dlaczego preferowana jest biała dioda LED?

Dioda LED o dużej mocy zwykle wytwarza około 75-100 lumenów na wat kosztem prądu 350 miliamperów. Straty energii przez ciepło są praktycznie zerowe w diodach LED i mają one bardzo długą żywotność wynoszącą tysiące godzin. Diody LED są urządzeniami przyjaznymi dla środowiska, ponieważ nie zawierają ołowiu ani rtęci. W przeciwieństwie do świetlówek, diody LED nie emitują promieni UV.

Biała dioda LED o mocy A1 W zapewnia strumień świetlny około 100 lm, który jest wystarczający do oświetlenia ograniczonego obszaru. Ilość światła emitowanego przez źródło światła mierzy się w lumenach. Na przykład 60-watowa żarówka emituje 730 lumenów, a 50-watowa żarówka halogenowa 900 lumenów Każdy chip LED ma powierzchnię zaledwie jednego milimetra kwadratowego, co zapewnia bardzo skoncentrowaną ogólną jasność

Spadek napięcia w przewodzie 1-watowej białej diody LED wynosi 3,3 V i zużywa 350 miliamperów prądu. Tak więc zwykła biała dioda LED wymaga 3 V i około 40 mA prądu, aby zapewnić maksymalną jasność.

Białe diody LED o dużej mocy mogą być zasilane prądem o wartości setek miliamperów do jednego ampera, aby wytworzyć światło o dużej intensywności. Niektóre marki mogą wytwarzać ponad tysiąc lumenów. HPLED muszą być zamontowane na radiatorze, aby umożliwić odprowadzanie ciepła, w przeciwnym razie urządzenie ulegnie łatwemu uszkodzeniu.

2 sposoby na zbudowanie białej diody LED

• Metoda polega na pokryciu chipa LED (głównie niebieskiego wykonanego z azotku indu i galu, InGaN) fosforem o różnych kolorach w celu wytworzenia białego światła. Część widma światła odpowiadająca niebieskiemu światłu zostaje przeniesiona na dłuższą falę w procesie znanym jako przesunięcie Stokesa. Białe światło białych diod LED pochodzi z wąskopasmowego niebieskiego, naturalnie emitowanego przez diody GaN, oraz żółtego o szerokim spektrum, generowanego przez powłokę fosforową na matrycy, która pochłania część niebieskiego i przekształca go w żółty. InGaN może wytwarzać operacyjne długości fal od zielonego do ultrafioletowego, zmieniając względne ilości indu i galu podczas produkcji. Powszechnie stosowanym materiałem luminoforu jest granat itrowo-glinowy z domieszką ceru lub Ce3 + YAG.
• Białe diody LED można również wytwarzać poprzez powlekanie diod LED emitujących promieniowanie UV mieszaniną wysokowydajnych luminoforów emitujących czerwono i niebiesko na bazie europu oraz siarczku cynku domieszkowanego miedzią i aluminium emitującego światło zielone. Jest to metoda podobna do działania świetlówek. Ta metoda jest mniej wydajna niż niebieska dioda LED z luminoforem, ponieważ przesunięcie Stokesa jest większe i dlatego więcej energii jest zamieniane na ciepło. Inną wadą jest to, że światło UV może wyciekać z nieprawidłowo działającej diody LED i powodować uszkodzenie oczu lub skóry.

3 Zastosowania wykorzystujące LED jako źródło światła

• Lampa awaryjna na bazie diod LED

Można go podłączyć do gniazdka sieciowego i świeci w momencie zaniku prądu. Emituje w pomieszczeniu chłodne, białe światło, które jest również wystarczające do czytania. Jest zasilany przez 4,5-woltową baterię do telefonu bezprzewodowego i wykorzystuje 1 watową białą diodę LED.

Działanie systemu

Obwód wykorzystuje mały transformator obniżający napięcie 4,5 V 300 mA, prostownik mostkowy zawierający D1 do D4 oraz kondensator wygładzający C1 jako źródło zasilania do ładowania akumulatora 4,5 V. Transformator 4,5 V jest łatwo dostępny i jest powszechnie używany w Światła awaryjne LED . Zmniejsza napięcie 230 V AC do niskiego napięcia AC, które jest następnie prostowane przez prostownik pełnookresowy. Kondensator C1 sprawia, że ​​napięcie DC jest wolne od tętnień podczas ładowania. Rezystor R1 dostarcza około 80 miliamperów prądu do ładowania. Ponieważ obwód jest zawsze podłączony, niski prąd jest idealny do ładowania. Akumulator zastosowany w obwodzie to 4,5-woltowa bezprzewodowa bateria telefonu.
Gdy dostępne jest zasilanie sieciowe, akumulator ładuje się przez R1 i D5. W tym samym czasie tranzystor PNP otrzymuje dodatnie odchylenie przez R1 i pozostaje wyłączony. W przypadku awarii zasilania D5 odwraca odchylenie i podstawa T1 staje się ujemna. Następnie przewodzi i zapala diodę LED. Po wznowieniu zasilania dioda LED wyłącza się automatycznie.

Lampa awaryjna LED 1W

Jak ustawić?

Obwód można zmontować na małym kawałku płytki perf. Zamknąć obwód, transformator i baterię w skrzynce adaptera typu wtyczka. Zamocuj diodę LED na zewnątrz pudełka, najlepiej za pomocą odblaskowego tła. W tym celu można wkleić papier foliowy, który będzie również służył jako radiator dla diody LED. Ponieważ wysoki prąd przepływa przez T1, gdy świeci się dioda LED, T1 wymaga radiatora. 1 watowa biała dioda LED kosztuje około 50 rupii, a bateria 150 rupii.

• Automatyczna lampa wykorzystująca 1 W LED

Oto plik Automatyczna lampa wykorzystująca dużą moc Biała dioda LED, która włącza się wieczorem i świeci do rana. Białe diody LED są obecnie używane, ponieważ potrzebują prostego zasilacza prądu stałego do zasilania i sterowania nimi, w przeciwieństwie do żarówek wyładowczych. Zastosowana dioda LED ma moc 1 W, a do zasilania urządzenia służy regulowany zasilacz bez transformatora.

Działanie systemu

Kondensatory c1 i c2 obniżają napięcie AC do niższej wartości. Zwykle stosowane są kondensatory o dużej wartości. Sekcja prostownika mostkowego wytwarza pulsujące napięcie wyjściowe DC z sygnału AC. Kondensator usuwa tętnienia prądu przemiennego obecne w sygnale prądu stałego. Ten filtrowany sygnał jest podawany na diodę Zenera, która zapewnia regulowane wyjście DC na swoim zacisku. Kondensator c3 generalnie przepuszcza sygnał AC i blokuje sygnał DC. Działa jako element obejściowy. LDR i T1 tworzą światłoczuły przełącznik do włączania / wyłączania diody LED. LDR zapewnia wysoką odporność w ciemności i niski opór w świetle. Tak więc w ciągu dnia LDR przewodzi, a podstawa T1 zostanie podciągnięta do potencjału ziemi i pozostanie wyłączona, aby wyłączyć białą diodę LED. W nocy, gdy kończy się światło dzienne, rezystancja LDR wzrasta, a T1 uzyskuje wystarczające odchylenie podstawowe i przewodzi. Następnie zapala się dioda LED podłączona do kolektora T1. BD 139 jest tranzystorem NPN średniej mocy, a jego styki to podstawa - kolektor - emiter od strony przedniej. Radiator jest niezbędny dla T1, ponieważ dioda LED przepuszcza prąd o wartości około 100 miliamperów. Zastosowana w obwodzie dioda LED to 1-watowa biała dioda LED, która ma spadek napięcia do przodu o 3,3 V i wymaga prądu 350 mA, aby uzyskać pełną jasność.

• Przenośna lampa awaryjna z mobilną ładowarką

Oto przenośna lampa awaryjna z mobilną ładowarką. Wykorzystuje bardzo jasną białą diodę LED, która może zapewnić wystarczające światło w pomieszczeniu w przypadku awarii zasilania sieciowego. Biała dioda LED może być diodą z azotku indu i galu, która emituje niebieskawo-białe światło, które można filtrować za pomocą filtra fosforowego w soczewce lub za pomocą mieszanki wielokolorowych diod LED. Może być również używana jako ładowarka mobilna w trybie plug in, a także podczas podróży.

Działanie systemu

Zasilanie obwodu pochodzi z transformatorów obniżających napięcie 0-6 V 300 mA, prostownika pełnookresowego zawierającego od D1 do D4 i kondensatora wygładzającego C1. Obwód oświetlenia awaryjnego składa się z diody D5, rezystora R2 i tranzystora T1. Gdy dostępne jest zasilanie sieciowe, dioda D5 spolaryzuje do przodu, a akumulator 6 V ładuje się przez rezystor R2. W tym samym czasie tranzystor T1 PNP będzie wyłączony. przewodzenie, ponieważ jego podstawa jest utrzymywana wysoko przez R1. Biała dioda LED podłączona do kolektora T1 pozostaje zgaszona. W przypadku awarii zasilania sieciowego D5 odwraca polaryzację, a podstawa T1 otrzymuje ujemne odchylenie i przewodzi. Następnie włącza się biała dioda LED, wykorzystując energię z akumulatora. Sekcja mobilnej ładowarki obwodu składa się z regulowanego zasilacza opartego na Zenerie. Prąd ładowania można pobrać z punktów A i B za pomocą odpowiedniego złącza.

Przenośna ładowarka samochodowa do oświetlenia awaryjnego

Mam nadzieję, że masz już pomysł na koncepcję źródeł światła LED i jeśli masz jakieś pytania z artykułu i projektów elektrotechnicznych, zostaw komentarz poniżej.