Alt du trenger å vite om lysdioder: 7 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:23

En lysemitterende diode er en elektronisk enhet som avgir lys når strøm går gjennom den. Lysdioder er små, ekstremt effektive, lyse, billige, elektroniske komponenter. Folk tror at lysdioder bare er vanlige lysemitterende komponenter og har en tendens til å overse de interessante faktaene og funksjonene til lysdioder. I denne instruksen vil jeg lære deg 'Alt du trenger å vite om lysdioder', som inkluderer deres arbeids-, strøm- og effektvurderinger, bygninger, typer, motstandskalkulator for lysdioder, bruk, testing og en enkel LED -krets.

Her er en lenke til 'LED Resistor Calculator' gratis Android -app: LED Resistor Calculator. Denne appen hjelper deg med å beregne riktig motstandsverdi som kreves for en LED.

LED -historien

Kaptein Henry Joseph Round var en av radioens første pionerer og mottok 117 patenter. Han var den første som rapporterte observasjon av elektroluminescens fra en diode, noe som førte til oppdagelsen av den lysemitterende dioden. Vladimirovich Losev observerte lysutslipp fra carborundum punktkontaktkryss. I løpet av arbeidet som radiotekniker la han merke til at krystalldioder som ble brukt i radiomottakere, sendte ut lys når strømmen ble ført gjennom dem. I 1927 publiserte Losev detaljer i et russisk tidsskrift om hans arbeid med lysemitterende dioder. Et par år senere oppfant Nick Holonyak, Jr. den første synlige (røde) LED-lampen i 1962 mens han jobbet som rådgivende forsker ved et General Electric Company-laboratorium i Syracuse, New York.

Deleliste:

• Assorterte LED -farger - AliExpress
• RGB -lysdioder - AliExpress
• IR -lysdioder - AliExpress

Trinn 1: Sammensetning og arbeid

BILDE:

1. Dremeling en LED.
2. Sett ovenfra av LED -elektrodene. (større-katode, mindre-anode).
3. Nærbilde av anode og katode av LED. (LED skåret i to).
4. Anode og katode av LED fjernet fra plastskall.

Sammensetning

De vanligste lysdiodene består av Gallium (Ga), Arsen (As) og Fosfor (P). Moderne lysdioder er ikke bare GaAsP -typer - andre halvlederbrygger er det mange av! Disse halvlederne brukes også i forskjellige andre elektroniske komponenter.

Jobber

En LED er en P-N Junction-diode som sender ut lys. Når en LED er i forspenning, avgir den lys i stedet for varme generert av en normal diode. Når P-N-krysset er i forspenning, i tilfelle av en LED, kombineres noen av hullene med elektronene i N-regionen og noen av elektronene fra N kombineres med hull fra P-regionen. Hver rekombinasjon utstråler lys eller fotoner.

Lysdioder har en polaritet og fungerer derfor ikke hvis de er koblet til motsatt forspenning. Den enkleste metoden for å kontrollere polariteten til vanlig LED er ved å holde LED -en nær øyet. Du vil se at det er to elektroder. Den tykkere er katoden (-). Lys sendes ut fra katoden. Den tynnere elektroden er anoden (+). [Selv om denne metoden for å kontrollere polaritet ikke vil fungere for noen lysdioder som høyeffektive lysdioder osv. Der det motsatte er sant]. Vanligvis er LED -er produsert slik at lengden på ledningene til katoden og anoden varierer. På grunn av denne LED-lampene er produsert med anode (+) ledning lenger enn katode (-) ledning. Dette gjør det også lettere å bestemme polariteten. Merk: Noen produsenter beholder begge elektrodeledningene i samme lengde. For å teste polariteten må du bruke et multimeter.

Trinn 2: Nåværende og effektvurderinger, Haitz lov

BILDE: LED -symbol

Vanlige IR -lysdioder kan fungere ned til ~ 1.5V, men vanlige røde lysdioder trenger ~ 1.8V, vanlige grønne lysdioder trenger ~ 2V og vanlige blå og hvite lysdioder (som selvfølgelig er blå med fosforbelegg) trenger en god 3V.

Lysdioder har ikke en "spenningsvurdering"; de er strømstyrte. Lysstyrken er omtrent proporsjonal med strømmen, og ikke direkte proporsjonal med spenningen. Ved en bestemt strøm vil de ha en fremspenning, men det er sekundært til strømmen, som er hovedfaktoren som må kontrolleres.

Nåværende vurderinger

Gjeldende vurderinger av LED -er er også lik Spenningsvurderinger. LED -er har vanligvis en standard nåværende vurdering. De fleste lysdioder krever omtrent 5-25 mA. Strømmen som en LED krever, avhenger noen ganger av fargen på LED -en. Hvis du leverer overflødig strøm, vil LED -en brenne og bli skadet. På den annen side, hvis du leverer veldig lav strøm, vil LED -en ikke produsere maksimal effekt. Moderne røde/grønne lysdioder i ultrabrett kan gi akseptabel effekt (for statusbruk osv.) På så lite som 1 mA

Effektvurderinger

En lysdioder kan ha forskjellige effektverdier avhengig av type, konstruksjon og nåværende vurdering, etc. Lysdioder kommer også i "High Power LED" -pakker. Lysdioder er mindre ineffektive enn konvensjonelle lyspærer som CFL og glødelamper.

Haitz lov

Den sier at hvert tiår faller kostnaden per lumen (enhet med nyttig lys som sendes ut) med en faktor 10, og mengden lys som genereres per LED -pakke øker med en faktor 20 for en gitt bølgelengde (farge) av lys. Det regnes som LED -motstykket til Moores lov, som sier at antall transistorer i en gitt integrert krets dobles hver 18. til 24. måned. Begge lovene er avhengige av prosessoptimalisering av produksjonen av halvledere.

Trinn 3: Bygg

BILDE:

1. Grunnleggende LED.
2. Dome LED.
3. SMD LED (stor).
4. SMD LED (liten).
5. Display LED brukt i 7-segmenters display.

LED -er produseres i en rekke former og størrelser. Fargen på plastlinsen er ofte den samme som den faktiske fargen på lyset som sendes ut, men ikke alltid. For eksempel brukes lilla plast ofte for infrarøde lysdioder, og de fleste blå enheter har fargeløse hus. Moderne lysdioder med høy effekt, for eksempel de som brukes til belysning og bakgrunnsbelysning, finnes vanligvis i pakker med overflatemontering (SMD). Noen lysdioder har diffuse plastlinser.

Grunnleggende LED

Den grunnleggende LED -en er en av de mest brukte LED -ene. På grunn av at det er populært, er terningen relativt billigere sammenlignet med andre LED -er. Det ser veldig grunnleggende ut og designet er veldig enkelt.

Dome LED

Dette er en type LED som er formet som en 'Dome'. Denne formen er designet for å øke området som lyset overføres til. Med andre ord er lysets utstrålingsvinkel (omkrets) større enn LED -en. Dette styres generelt av hvor langt de plasserer lyssenderen fra kuppelen. Spesifikasjonsarkene gir deg nesten alltid en "halveffektvinkel" (vinkelen utenfor aksen der du bare ser halvparten av lysstyrken). Hvis du vil ha en mye større utslippsvinkel, kan du kutte kuppelen med et dremel -verktøy. Hvis du bryr deg, kan du deretter filere eller polere slutten, men det er ikke nødvendig. Jo nærmere du kutter den til utslippsenheten, jo større vinkel får du. Men vær forsiktig så du ikke skjærer for tett fordi det er en liten ledning der inne som vanligvis ikke kan sees av øyet. Selv om denne typen LED er litt dyrere enn en vanlig LED.

SMD LED

Denne typen LED er generelt veldig liten. SMD betyr Surface Mounted Device. Og som navnet antyder, er denne LED-en loddet på overflaten av kretskortet i motsetning til konvensjonelle "gjennomgående" komponenter. Disse LED -ene er vanligvis loddet av maskiner (presise loddingsroboter) og er ekstremt vanskelige å lodde for hånd (selv om det ikke er umulig å lodde SMD -lysdioder for hånd). For å lodde SMD -lysdioder for hånd trenger du bare et loddetinn med fint tupp, litt tynt loddetinn, et sterkt lys og muligens en forstørrelsesglass og noen gode og presise loddeferdigheter.

Display LED

Denne typen LED brukes hovedsakelig i skjermer da formen er flat.

Trinn 4: Typer

BILDE:

1. Dome LED -er.
2. IR lysdioder.
3. 7 Segment Display LED
4. Trefarget LED (fargeskiftende LED).

Farge LED

Fargede og hvite lysdioder brukes hovedsakelig i indikatorer, lamper, lysutstyr, etc. De er en av de mest brukte lysdiodene

Fargeskiftende LED (Tri/Bi Color LED)

I denne typen LED endres fargen fra LED -en innen en bestemt tidsperiode. En liten integrert krets (IC) er innebygd i denne LED -ordenen for å kontrollere tidsforsinkelsen mellom overgangen mellom de forskjellige fargene. Tri/bicolor lysdioder endrer ikke farge, de er faktisk to separate lysdioder (ofte en rød og en grønn) i en pakke. Du snur den ene eller den andre for å produsere to farger og begge for å lage en tredje.

Infrarød (IR) LED

Denne typen LED -stråler infrarøde lysstråler. Disse infrarøde strålene kan ikke sees av det menneskelige øye. Denne typen LED fungerer vanligvis på en overføringsfrekvens på 38KHz. Designeren modulerer LED -en som en måte for mottakeren å skille den fra andre IR -kilder. Lysdioder er også modulert ved svært lave frekvenser for ganske enkelt å vise en blinkende LED, og moduleres ofte på relativt høye frekvenser med varierende driftssyklus for effektivt å kontrollere lysstyrken. Og så blir noen modulert med mye høyere frekvenser for å sende data (som for eksempel brukt i fiberoptikk). Den brukes hovedsakelig i fjernstyrte og små kommunikasjonsenheter. Du kan teste en IR -lysdiode ved å se den under et kamera mens en strøm kommer på tvers av LED -en. Med andre ord kan kameraer oppdage IR -stråler fra LED -en. Kameraer som ikke har et IR -blokkfilter, kan generelt se ganske nær IR (og pleier å være billige kameraer og spesielt sikkerhetskameraer). Men det skal nevnes at selv noen mobiltelefonkameraer ikke ser IR -lysene veldig godt i det hele tatt på grunn av deres IR -blokkeringsfilter.

7 Segment Display LED

En 7 -segmenters display -LED er en LED som består av 7 display -LEDer som er tilkoblet i form av en 8. Den brukes i kalkulatorer, skjermer osv. En LED som ligner denne brukes også til å vise alfabeter.

UV LED

UV -LED avgir ultrafiolette lysstråler. Disse strålene har forskjellige bruksområder som sterilisering, vannrensing, etc.

Trinn 5: Motstandskalkulator for LED -er

BILDER:

1. Ulike motstander og en LED.
2. LED Resistance Calculator App Logo.

Så det vanligste spørsmålet om LED -er er den riktige motstanden som skal brukes sammen med. Grunnen til at en motstand brukes sammen med lysdioder er for å beskytte dem mot overflødig strøm som kan brenne og skade lysdioden. Men å velge riktig LED er ikke så enkelt. Hvorfor? Vel, hvis du velger en veldig høy motstand, vil ikke LED -en avgi sitt maksimale lys. Og hvis du har lav motstand, er det sjanser for at LED -en blir skadet.

Så en enkel formel ble oppfunnet:

Motstand = (Kildespenning - LED -spenning) / (LED -strøm / 1000)

*Husk at LED -strømmen er i milliampere (mA)

For å gjøre denne beregningen enklere kan du bruke denne gratis Android App LED Resistance Calculator. Det er en app designet spesielt for denne Instructable. Andre funksjoner og flere elektronikkrelaterte funksjoner og kalkulatorer vil bli lagt til i denne appen. Appen ble utviklet av BluBot Technologies. Du kan sjekke instruksjonene hans og kontakte ham via Orangeboard @Nathan Neal Dmello. Han påtar seg også forskjellige andre prosjekter for å utvikle apper, nettsteder, dataprogrammer, etc. Du kan kontakte ham via nettstedet hans.

Trinn 6: Bruker

BILDE:

1. TV -fjernkontroll uten å trykke på knappen.
2. TV -fjernkontroll med knapp trykket og IR LED -blits oppdaget.
3. Strip of Dome LED fra en nødlommelykt.
4. LED -blits på et smarttelefonkamera.
5. LED strømindikatorer på en bærbar PC.

LED -er brukes overalt. Fra telefonens blits, til bilens musikkanlegg, til hagelysene dine, til TV -skjermen. I utgangspunktet har deres adaptive natur og effektivitet gitt dem en plass i de fleste elektroniske gadgets.

Noen av de mest kjente bruksområdene er:

1. Belysning.
2. Viser.
3. Indikatorer.
4. Dekorative lys og gjenstander.
5. Fjernkontroll.
6. Sterilisering.
7. Rensing av vann.
8. Tannpleie og andre medisinske applikasjoner.

Trinn 7: Testing og krets

BILDE:

1. Multimeter som brukes til å teste LED.
2. Enkel krets ved hjelp av LED.

Testing

En klassisk hurtigtester for farge, lysstyrke og polaritet er bare en 3V litiummyntcelle (f.eks. CR2032). Bare berør lavere spenning -LED -er til dette kort, selvfølgelig kan de overopphetes!

Noen lysdioder kan testes for å kontrollere om det fungerer som det skal ved hjelp av et multimeter og ved å følge trinnene:

1. Sett multimeterskiven til funksjonen 'Kontinuitet'.
2. Koble nå LED-anoden (+) til RØD/Positiv/(+) sonden på multimeteret og koble katoden (-) til LED-en til SORT/Negativ/(-) sonden på multimeteret.
3. Hvis lysdioden fungerer, begynner multimeteret å lage en "pip" -lyd. Og en verdi vil vises på skjermen til multimeteret. I tillegg til dette bør LED -lampen lyse.

*Å teste en LED ved hjelp av kontinuitetsfunksjonen til et multimeter vil vanligvis ikke fungere fordi de fleste multimetre kun bruker lavspenning, mindre enn 1V, for motstands- og kontinuitetstester. Hvis det gjør det, vil ikke multimeteret gi et kontinuerlig pip; det kan gi ett kort pip. Mange multimetre har en diodetestfunksjon, indikert med et diodesymbol, som gjelder opptil 2V over dioden. Dette vil på en pålitelig måte fortelle deg polariteten til mange lysdioder, men ikke nødvendigvis blå og hvite lysdioder med høye spenninger fremover.

Du kan også teste LED og andre komponenter ved hjelp av denne kretsen:- Elektronisk sensor komponenttester

Krets

Dette er en av de mest grunnleggende og allsidige kretsene du kan finne som bruker en LED i den. Grunnen til at det er en flott krets å begynne med, er at den også kan kontrollere funksjonen til andre elektroniske komponenter eller elektroniske sensorer. Du kan også sjekke ut en detaljert opplæring som vil hjelpe deg med å lage denne kretsen: Electronic Sensor Component Tester

Runner Up i Tech Contest

Andre pris i Teach It! Konkurranse sponset av Dremel