Увод у ЛЕД
ЛЕД или Диода која емитује светлост је једноставна диода са ПН спојем , направљен од материјала са већом енергетском баријером. Како се напајање даје ЛЕД споју, електрони се крећу из валентног појаса у проводни појас. Када електрон изгуби енергију и врати се у првобитно стање, емитује се фотон. Ова емитована светлост је у фреквенцијском опсегу видљивог опсега фреквенција светлости.
ЛЕД
Ова једноставна диода емитује светлост када је њен п-н спој пристран напоном од само 1 волта. Већина ЛЕД диода ради између 1,5 волта и 2 волта, али за јако светле типове, посебно беле, плаве и ружичасте ЛЕД диоде, потребно је 3 волта да дају максималну осветљеност. Струја кроз ЛЕД треба да буде ограничена на 20 -30 мили ампера, иначе ће уређај изгорети. Беле и плаве ЛЕД диоде могу поднети струју до 40 миллипера.
Диода која емитује светлост - ЛЕД
ЛЕД има полупроводнички чип састављен од једињења галијума који има својство емисије фотона под утицајем струје. Чип је повезан са две стезаљке за обезбеђивање напона напајања. Читав склоп је енкапсулиран у епоксидну кутију са истуреним терминалима. Дуги одвод ЛЕД-а је позитиван, док је кратки одвод негативан. Првобитно је полупроводник који се користио у ЛЕД био галијум-арсенид-фосфат (ГаАсП), док се галијум-алуминијум-аереснид (ГаАлАс) данас користи дан у јако светлим ЛЕД-има. Плаве и беле ЛЕД користе индијум галијум нитрид (ИнГаН), док вишебојне ЛЕД користе различите комбинације материјала за производњу различитих боја. Бела ЛЕД садржи плави чип са белим неорганским фосфором. Када плаво светло удари у фосфор, емитоваће се бело светло.
ЛЕД диоде емитују светлост на основу електролуминисценције. Полупроводнички материјал у ЛЕД-у има и П и Н тип подручја. П регион носи позитивне наелектрисане носаче зване рупе док Н регион ослобађа електроне. Материјал који емитује фотоне налази се између П и Н слојева. Када се примени разлика потенцијала између П и Н слојева, електрони из Н слоја крећу се према активном материјалу и комбинују се са рупама. Ово ослобађа енергију у облику светлости из активног материјала. На основу врсте активног материјала производиће се различите боје.
8 врста ЛЕД диода и материјал који се користи у њима
1. Алуминијум галијум арсенид - инфрацрвена ЛЕД
2. Алуминијум галијум арсенид, галијум арсенид фосфид, галијум фосфид - црвена ЛЕД
3. Алуминијум галијум фосфид, галијум нитрид - зелена ЛЕД
4. Алуминијум галијум фосфид, галијум арсенид фосфид, галијум фосфид - жута ЛЕД
5. Алуминијум галијум индијум фосфид - наранџаста ЛЕД
6. Индијум галијум нитрид, силицијум карбид, сафир, цинк селенид - плава ЛЕД
7. Индијум-галијум-нитрид на бази галијум нитрида - бела ЛЕД
8. Индијум галијум нитрид, алуминијум галијум нитрид - ултраљубичаста ЛЕД
8 ЛЕД параметара
1. Светлосни ток - Количина енергије од ЛЕД-а мери се у луменима (лм) или мили луменима (млм)
2. Интензитет светлости - То је светлосни ток који покрива подручје и мери се према Цандели (цд). Осветљеност ЛЕД-а зависи од интензитета светлости.
3. Светлосна ефикасност - Означава светлост у односу на примењени напон. Његова јединица је лумен по вату (лм в).
4. Предњи напон (Вф) - То је пад напона на ЛЕД-у. У распону је од 1,8 волти у црвеној ЛЕД до 2,2 волте у зеленој и жутој ЛЕД диоди. У плавим и белим ЛЕД има 3,2 волта.
5. Предња струја (ако) - То је највећа дозвољена струја кроз ЛЕД. Она се креће од 10 мА до 20 мА код обичних ЛЕД док 20 мА до 40 мА код белих и плавих ЛЕД диода. Високо светлеће ЛЕД диоде од 1 вата захтевају струју од 100 - 350 милиона ампера.
6. Угао гледања - назива се и угао ван осе. То је интензитет светлости који пада на половину осе. То резултира пуном осветљеношћу у пуном стању под условом. Високо светлеће ЛЕД диоде имају уски угао гледања, тако да ће светлост бити усмерена у сноп.
7. Ниво енергије - Ниво енергије у излазној светлости зависи од примењеног напона и наелектрисања у електронима полупроводника. Ниво енергије је Е = кВ где је к наелектрисање електрона, а В примењени напон. к је обично -1,6 × 1019 џула.
8. Снага ЛЕД-а - То је предњи напон помножен са предњом струјом. Ако вишак струје тече кроз ЛЕД, њен животни вијек ће се смањити. Дакле, серијски отпор, обично 470 ома до 1К, користи се за ограничавање струје кроз ЛЕД.
ЛЕД отпорник се може одабрати помоћу формуле Вс - Вф / Иф. Где је Вс улазни напон, Вф је предњи напон ЛЕД-а, а Иф предња струја ЛЕД-а.
Потреба за напајањем наизменичном струјом за ЛЕД за вожњу
За апликације које укључују малу снагу, попут мобилних телефона, могуће је користити једносмерно напајање за ЛЕД. Међутим, за велике апликације попут семафора који користе ЛЕД диоде, заправо је незгодно користити једносмерну струју. То је зато што, како се растојање повећава, пренос једносмерне енергије доприноси већим губицима, а такође је и прилично јефтино користити уређаје за претварање у једносмерну и једносмерну струју. Као резултат тога, прикладније је користити напајање наизменичном струјом за врхунску примену попут ужарења великог броја ЛЕД диода.
Кондензатор као граничник наизменичног напона
Кондензатор има својство супротстављања промени напона повлачењем или напајањем струје из кола, док се пуне или празне. Струја преко кондензатора дата је као
И = ЦдВ / дт
Тамо где је Ц капацитивност, дВ / дт означава промену напона. И је наелектрисање између плоча по јединици времена или струја.
Струја кроз кондензатор је реакција против промене напона. Стога је за високи тренутни напон струја нула. Другим речима, напон заостаје за струјом за 90 степени. Ово својство кондензатора чини га употребљивим као редуктор напона за напајање наизменичном струјом. Међутим, ово зависи од вредности капацитивности и фреквенције. Што су фреквенција и капацитивност веће, реактанција је мања.
Апликација која укључује употребу АЦ мреже за погон ЛЕД-а
Диодама или ЛЕД диодама се може директно управљати преко мреже наизменичне струје једноставном употребом комбинације кондензатора и отпорника. Главно напајање наизменичном струјом од 220 В се трансформише у нисконапонски наизменични напон помоћу трансформатора. Кондензатор се користи као граничник напона где је као отпорник граничник струје. Диоде са високим ПИВ (1000В) користе се за заштиту ЛЕД диода од високог напона.
Обично пад напона на белом ЛЕД-у износи око 1,5В. ЛЕД диоде су повезане у две серијске паралелне комбинације. Ако се у свакој комбинацији користи 12 ЛЕД диода, пад напона на ЛЕД комбинацији је око 30В. Отпорник делује као граничник струје и обезбеђује пад напона од приближно 30В. Тако је комбинацијом кондензатора и отпорника могуће покретати низ ЛЕД диода. Вредност отпорника зависи од броја коришћених ЛЕД диода. Будући да је ЛЕД вредност на 15мА, струја кроз сваку ЛЕД ће бити 15мА, а укупна струја кроз два сета ЛЕД комбинација биће 30мА, што ће довести до пада напона од 30В на 1к отпорнику.
Надам се да имате идеју о концепту ЛЕД-а који се напаја мрежом ако било шта даље тражи ову тему или концепт електричних и електронских пројеката, оставите одељак за коментаре у наставку.
