Dioda LED zasilania sieciowego

Wypróbuj Nasz Instrument Do Eliminowania Problemów





Wprowadzenie do LED

Dioda LED lub Dioda elektroluminescencyjna to prosta dioda złączowa PN wykonane z materiału o większej barierze energetycznej. Gdy zasilanie jest dostarczane do złącza LED, elektrony przemieszczają się z pasma walencyjnego do pasma przewodnictwa. Kiedy elektron traci energię i powraca do swojego pierwotnego stanu, emitowany jest foton. To emitowane światło znajduje się w paśmie częstotliwości widzialnego zakresu częstotliwości światła.

DOPROWADZIŁO

DOPROWADZIŁO



Ta prosta dioda emituje światło, gdy jej złącze p-n jest obciążone napięciem zaledwie 1 wolta. Większość diod LED działa w zakresie od 1,5 V do 2 V, ale typy o dużej jasności, zwłaszcza białe, niebieskie i różowe diody LED, wymagają 3 woltów, aby zapewnić maksymalną jasność. Prąd przepływający przez diodę LED powinien być ograniczony do 20-30 miliamperów, w przeciwnym razie urządzenie zostanie spalone. Białe i niebieskie diody LED mogą tolerować prąd do 40 miliamperów.


Dioda elektroluminescencyjna - LED

Dioda elektroluminescencyjna - LED



Dioda LED posiada chip półprzewodnikowy wykonany ze związku galu, który ma właściwość emisji fotonów pod wpływem prądu. Chip jest podłączony do dwóch zacisków w celu zapewnienia napięcia zasilania. Cały zespół jest zamknięty w obudowie epoksydowej z wystającymi zaciskami. Długie odprowadzenie diody LED jest dodatnie, podczas gdy krótkie odprowadzenie jest ujemne. Pierwotnie półprzewodnik zastosowany w diodzie LED był fosforanem arsenku galu (GaAsP), natomiast aeresnek glinu galu (GaAlAs) jest obecnie używany w bardzo jasnych diodach LED. Niebieskie i białe diody LED wykorzystują azotek indu i galu (InGaN), podczas gdy wielokolorowe diody LED wykorzystują różne kombinacje materiałów w celu uzyskania różnych kolorów. Biała dioda LED zawiera niebieski chip z białym nieorganicznym luminoforem. Kiedy niebieskie światło pada na luminofor, emitowane jest światło białe.

Diody LED emitują światło w oparciu o elektroluminescencję. Materiał półprzewodnikowy w diodzie LED ma zarówno obszary typu P, jak i typu N. Region p przenosi dodatnie ładunki zwane dziurami, podczas gdy region N uwalnia elektrony. Materiał emitujący fotony jest umieszczony pomiędzy warstwami P i N. Kiedy występuje różnica potencjałów między warstwami P i N, elektrony z warstwy N przemieszczają się w kierunku materiału aktywnego i łączą się z dziurami. To uwalnia energię w postaci światła z materiału aktywnego. W zależności od rodzaju materiału aktywnego będą produkowane różne kolory.

8 rodzajów diod i zastosowany w nich materiał

1. Arsenek glinu galu - dioda podczerwieni

2. Arsenek glinu i galu, Fosforan arsenku galu, Fosforek galu - czerwona dioda LED


3. Fosforan glinu i galu, azotek galu - zielona dioda LED

4. Fosforan galu glinowy, fosforek arsenku galu, fosforek galu - żółta dioda LED

5. Fosforan glinowo-gowo-indowy - pomarańczowa dioda LED

6. Azotek indu i galu, węglik krzemu, szafir, selenek cynku - niebieska dioda LED

7. Azotek indu galu na bazie azotku galu - biała dioda LED

8. Azotek indu i galu, azotek glinu galu - dioda ultrafioletowa

8 parametrów diod LED

1. Strumień świetlny - jest to ilość energii z diody LED mierzona w Lumenach (lm) lub Milli lumenach (mlm)

2. Natężenie światła - jest to strumień świetlny pokrywający obszar i jest mierzony w kandeli (cd). Jasność diody LED zależy od natężenia światła.

3. Skuteczność świetlna - wskazuje światło w odniesieniu do przyłożonego napięcia. Jego jednostką jest lumen na wat (lm w).

4. Napięcie przewodzenia (Vf) - Jest to spadek napięcia na diodzie LED. Waha się od 1,8 V w przypadku czerwonej diody LED do 2,2 V w przypadku zielonych i żółtych diod LED. W przypadku niebieskich i białych diod LED wynosi 3,2 wolta.

5. Prąd przewodzenia (If) - jest to maksymalny prąd dopuszczalny przez diodę LED. Waha się od 10 mA do 20 mA w zwykłych diodach LED i od 20 mA do 40 mA w białych i niebieskich diodach LED. Bardzo jasne 1 watowe diody LED wymagają prądu 100-350 miliamperów.

6. Kąt widzenia - jest również nazywany kątem poza osią. Jest to spadek natężenia światła do połowy wartości osi. Skutkuje to pełną jasnością w pełnym stanie. Diody LED o wysokiej jasności mają wąski kąt widzenia, dzięki czemu światło zostanie skupione w wiązce.

7. Poziom energii - Poziom energii w strumieniu świetlnym zależy od przyłożonego napięcia i ładunku elektronów półprzewodnika. Poziom energii to E = qV, gdzie q to ładunek elektronów, a V to przyłożone napięcie. q wynosi zazwyczaj -1,6 × 1019 dżuli.

8. Moc diody LED - Jest to napięcie przewodzenia pomnożone przez prąd przewodzenia. Jeśli nadmiar prądu przepływa przez diodę LED, jej żywotność ulegnie skróceniu. Tak więc rezystor szeregowy, zwykle 470 Ω do 1 K, jest używany do ograniczenia prądu przez diodę LED.

Rezystor LED można wybrać za pomocą wzoru Vs - Vf / If. Gdzie Vs jest napięciem wejściowym, Vf jest napięciem przewodzenia diody LED, a If jest prądem przewodzenia diody LED.

Potrzeba zasilania AC do jazdy LED

W przypadku zastosowań wymagających małej mocy, takich jak telefony komórkowe, można zastosować zasilacz prądu stałego dla diody LED. Jednak w przypadku zastosowań na dużą skalę, takich jak sygnalizacja świetlna wykorzystująca diody LED, użycie prądu stałego jest w rzeczywistości niewygodne. Dzieje się tak, ponieważ wraz ze wzrostem odległości przesyłanie prądu stałego przyczynia się do większych strat, a także stosunkowo niedrogie jest stosowanie urządzeń do konwersji DC-DC. W rezultacie bardziej odpowiednie jest użycie zasilania AC do zastosowań zaawansowanych, takich jak świecenie dużej liczby diod LED.

Kondensator jako ogranicznik napięcia AC

LED Cir

Kondensator ma właściwość przeciwdziałania zmianie przyłożonego napięcia poprzez pobieranie lub dostarczanie prądu z obwodu podczas ładowania lub rozładowywania. Prąd na kondensatorze jest podany jako

I = CdV / dt

Gdzie C to pojemność, dV / dt oznacza zmianę napięcia. I jest ładunkiem między płytami na jednostkę czasu lub prądu.

Prąd przepływający przez kondensator jest reakcją na zmianę napięcia. Dlatego dla wysokiego napięcia chwilowego prąd wynosi zero. Innymi słowy, napięcie opóźnia prąd o 90 stopni. Ta właściwość kondensatora sprawia, że ​​można go wykorzystać jako reduktor napięcia do zasilania AC. Jednak zależy to od wartości pojemności i częstotliwości. Im wyższa częstotliwość i pojemność, tym mniejsza reaktancja.

Zastosowanie polegające na wykorzystaniu sieci prądu przemiennego do sterowania diodami LED

Obwód LED

Diody LED lub diody elektroluminescencyjne mogą być obsługiwane bezpośrednio przez zasilanie sieciowe AC, po prostu za pomocą kombinacji kondensatora i rezystora. Główne źródło prądu przemiennego o napięciu 220 V jest przekształcane na prąd zmienny o niskim napięciu za pomocą transformatora. Kondensator jest używany jako ogranicznik napięcia, podczas gdy rezystor jest ogranicznikiem prądu. Diody o wysokim współczynniku PIV (1000 V) służą do ochrony diod LED przed wysokim napięciem.

Zwykle spadek napięcia na białej diodzie LED wynosi około 1,5 V. Diody LED są połączone w dwóch kombinacjach szeregowo-równoległych. Jeśli w każdej kombinacji zastosowanych jest 12 diod LED, spadek napięcia na kombinacji diod LED wynosi około 30 V. Rezystor działa jako ogranicznik prądu i zapewnia spadek napięcia o około 30 V. W ten sposób dzięki połączeniu kondensatora i rezystora można sterować szeregiem diod LED. Wartość rezystora zależy od liczby zastosowanych diod LED. Ponieważ wartość znamionowa diody LED wynosi 15 mA, prąd płynący przez każdą diodę LED będzie wynosić 15 mA, a całkowity prąd płynący przez dwa zestawy kombinacji diod LED wyniesie 30 mA, powodując spadek napięcia o 30 V na rezystorze 1 k

Mam nadzieję, że masz pomysł na koncepcję diod LED zasilanych z sieci, jeśli dodatkowe pytania dotyczące tego tematu lub koncepcji projektów elektrycznych i elektronicznych zostaw w sekcji komentarzy poniżej.