Как узнать прямое напряжение светодиода: мультиметром, по внешнему виду, таблица параметров

Содержание

Простой способ определить Vf светодиода, чтобы выбрать подходящий резистор

Вы неправильно понимаете, как работает светодиод, так как Vf — это не напряжение, которое вы кладете на светодиод, чтобы заставить его работать, а напряжение, которое появляется (падает) на светодиод, когда ток пропускается через него.

Если вы посмотрите на соответствующий лист данных, вы увидите Vf (min), Vf и Vf (max), заданные для определенного тока, и это означает, что, если вы подадите указанный ток через светодиод, вы можете ожидать Vf падать где-нибудь между Vf (мин) и Vf (макс.), причем Vf является типичным значением.

Итак, ответ на ваш вопрос:

Источником питания является любой источник переменного напряжения, R обеспечивает балласт для светодиода, снижая его чувствительность к изменениям источника питания.

Это не даст светодиоду испускать свой волшебный дым, если вы случайно запустите источник питания слишком далеко, и его значение [R] не критично, в разумных пределах.

Например, если вы используете резистор 1000 Ом и пытаетесь протолкнуть 20 мА через светодиод, эти 20 мА также должны пройти через R, поэтому R будет падать:

 E = IR = 0,02 A × 1000 Ом = 20 вольт, E = IRзнак равно0.02A×1000Ωзнак равно20 вольт,

и вам понадобится запас для светодиодов.

«A» — это амперметр, используемый для измерения тока через светодиод, а «V» — вольтметр, используемый для измерения напряжения на светодиоде.

При использовании, то, что вам нужно сделать, это запустить источник питания с нуля вольт, а затем провернуть его до тех пор, пока амперметр не покажет 20 миллиампер, тогда напряжение, отображаемое на вольтметре, будет Vf для этого конкретного диода при данном конкретном токе и температуре окружающей среды. температура.

Возвращаясь к вашему вопросу, способ определить, какое значение последовательного сопротивления является «правильным» для вашего светодиода, состоит в том, чтобы сначала определить его Vf при желаемом прямом токе (если), а затем использовать закон Ома для определения значения сопротивления, так:

R =  Vс — VеяеR = Вs-Веяе

Если предположить, что Vs (напряжение питания) составляет 12 вольт, то Vf равно 2 вольтам, а If — 20 мА, мы получим

R =  12 В- 2 В0,02 А= 500 ОмR = 12В-2В0.02Aзнак равно500 Ом

Затем, чтобы определить мощность рассеиваемого резистора, мы можем написать:

Pd = (Vs — Vf) × If = 10 В × 0,02 А = 0,2 Вт  Pd = (Vs — Vf)×Если знак равно 10V×0.02Aзнак равно0,2 Вт

510 Ом — это самое близкое значение E24 (+/- 5%), которое будет сохраняться, если на консервативной стороне 20 мА, и резистор 1/4 Вт должен быть в порядке.

Утиный суп, а? 😉

потребление тока, напряжение, мощность и светоотдача

ПОДЕЛИТЕСЬ
В СОЦСЕТЯХ

Времена, когда светодиоды использовали только в качестве индикаторов включения приборов, давно прошли. Современные светодиодные приборы могут полностью взаимозаменить лампы накаливания в бытовых, промышленных и уличных светильниках. Этому способствуют различные характеристики светодиодов, зная которые можно правильно подобрать LED-аналог. Использование светодиодов, учитывая их основные параметры, открывает обилие возможностей в сфере освещения.

Основой светодиода является искусственный полупроводниковый кристаллик

Какие бывают светодиоды

Светодиод (обозначается СД, СИД, LED в англ.) представляет собой прибор, в основе которого лежит искусственный полупроводниковый кристаллик. При пропускании через него электротока создается явление испускания фотонов, что приводит к свечению. Данное свечение имеет очень узкий диапазон спектра, и цвет его находится в зависимости от материала полупроводника.

Светодиоды вполне могут заменить обычные лампы накаливания

Светодиоды с красным и желтым свечением производят из неорганических полупроводниковых материалов на базе арсенида галлия, зеленые и синие изготавливают на основе индия-галлия-нитрида. Чтобы увеличить яркость светового потока используют различные присадки или применяют метод многослойности, когда слой чистого нитрида алюминия размещают между полупроводниками. В результате образования в одном кристаллике нескольких электронно-дырочных (p-n) переходов, яркость его свечения возрастает.

Различают два типа светодиодов: для индикации и освещения. Первые используют для индикации включения в сеть различных приборов, а также как источники декоративной подсветки. Они представляют собой цветные диоды, помещенные в просвечивающийся корпус, каждый из них имеет четыре вывода. Приборы, излучающие инфракрасный свет, используют в устройствах для удаленного управления приборами (пульт ДУ).

В области освещения используют светодиоды, излучающие белый свет. По цвету различают светодиоды с холодным белым, нейтральным белым и теплым белым свечением. Существует классификация применяемых для освещения светодиодов по способу монтажа. Маркировка светодиода SMD означает, что прибор состоит из алюминиевой или медной подложки, на которой размещен кристаллик диода. Сама подложка располагается в корпусе, контакты которого соединены с контактами светодиода.

Применение светодиодной подсветки в интерьере кухни

Другой тип светодиодов обозначается OCB. В таком приборе на одной плате размещается множество кристаллов, покрытых люминофором. Благодаря такой конструкции достигается большая яркость свечения. Такую технологию используют при производстве светодиодных ламп с большим световым потоком на относительно малой площади. В свою очередь это делает производство светодиодных ламп наиболее доступным и недорогим.

Обратите внимание! Сравнивая лампы на SMD и COB светодиодах можно отметить, что первые поддаются ремонту путем замены вышедшего из строя светодиода. Если не работает лампа на COB светодиодах, придется менять всю плату с диодами.

Характеристики светодиодов

Выбирая для освещения подходящую светодиодную лампу, следует учитывать параметры светодиодов. К ним относят напряжение питания, мощность, рабочий ток, эффективность (светоотдача), температуру свечения (цвет), угол излучения, размеры, срок деградации. Зная основные параметры, можно будет без труда выбрать приборы для получения того или иного результата освещенности.

LED-технологии используются в оформлении табло аэропортов и вокзалов

Величина тока потребления светодиода

Как правило, для обычных светодиодов предусмотрена сила тока величиной 0,02А. Однако бывают светодиоды, рассчитанные на 0,08А. К таким светодиодам относят более мощные приборы, в устройстве которых задействованы четыре кристалла. Они располагаются в одном корпусе. Так как каждый из кристаллов потребляет по 0,02А, в сумме один прибор будет потреблять 0,08А.

Стабильность работы светодиодных приборов зависит от величины тока. Даже незначительное увеличение силы тока способствует снижению интенсивности излучения (старению) кристалла и увеличению цветовой температуры. Это в конечном результате приводит к тому, что светодиоды начинают отливать синим цветом и преждевременно выходят из строя. А если показатель силы тока увеличивается существенно, светодиод сразу перегорает.

Чтобы ограничить потребляемый ток, в конструкциях LED-ламп и светильников предусмотрены стабилизаторы тока для светодиодов (драйверы). Они преобразуют ток, доводя его до нужной светодиодам величины. В случае, когда требуется подключить отдельный светодиод к сети, нужно использовать токоограничительные резисторы. Расчет сопротивления резистора для светодиода выполняют с учетом его конкретных характеристик.

Полезный совет! Чтобы правильно подобрать резистор, можно воспользоваться калькулятором расчета резистора для светодиода, размещенным в сети интернет.

Светодиодная гирлянда может использоваться в качестве декора помещения

Напряжение светодиодов

Как узнать напряжение светодиодов? Дело в том, что параметра напряжения питания как такового у светодиодов нет. Вместо этого используется характеристика падения напряжения на светодиоде, что означает величину напряжения на выходе светодиода при прохождении через него номинального тока. Значение напряжения, указанное на упаковке, отражает как раз падение напряжения. Зная эту величину, можно определить оставшееся на кристалле напряжение. Именно это значение берется во внимание при расчетах.

Учитывая применение различных полупроводников для светодиодов, напряжение у каждого из них может быть разным. Как узнать, на сколько Вольт светодиод? Определить можно по цвету свечения приборов. Например, для синих, зеленых и белых кристаллов напряжение составляет около 3В, для желтых и красных – от 1,8 до 2,4В.

При использовании параллельного подключения светодиодов идентичного номинала с величиной напряжения в 2В можно столкнуться со следующим: в результате разброса параметров одни излучающие диоды выйдут из строя (сгорят), а другие будут очень слабо светиться. Это произойдет ввиду того, что при увеличении напряжения даже на 0,1В наблюдается увеличение силы тока, проходящего через светодиод, в 1,5 раза. Поэтому так важно следить, чтобы ток соответствовал номиналу светодиода.

100Вт лампы накаливания эквивалентно 12-12,5Вт LED-светильника

Светоотдача, угол свечения и мощность светодиодов

Сравнение светового потока диодов с другими источниками света проводят, учитывая силу издаваемого ими излучения. Приборы размером около 5 мм в диаметре дают от 1 до 5 лм света. В то время как световой поток лампы накаливания в 100Вт составляет 1000 лм. Но при сопоставлении необходимо учитывать, что у обычной лампы свет рассеянный, а у светодиода – направленный. Поэтому необходимо принимать во внимание угол рассеивания светодиодов.

Угол рассеивания разных светодиодов может составлять от 20 до 120 градусов. При освещении светодиоды дают более яркий свет по центру и снижают освещенность к краям угла рассеивания. Таким образом, светодиоды лучше освещают конкретное пространство, используя при этом меньше мощности. Однако если требуется увеличить площадь освещенности, в конструкции светильника используют рассеивающие линзы.

Как определить мощность светодиодов? Чтобы определить мощность светодиодной лампы, требующейся для замены лампы накаливания, необходимо применять коэффициент, равный 8. Так, заменить обычную лампу мощностью 100Вт можно светодиодным прибором мощностью не менее 12,5Вт (100Вт/8). Для удобства можно воспользоваться данными таблицы соответствия мощности ламп накаливания и LED-источников света:

Мощность лампы накаливания, Вт Соответствующая мощность светодиодного светильника, Вт
100 12-12,5
75 10
60 7,5-8
40 5
25 3

 

При использовании светодиодов для освещения очень важен показатель эффективности, который определяется отношением светового потока (лм) к мощности (Вт). Сопоставляя эти параметры у разных источников света, получаем, что эффективность лампы накаливания составляет 10-12 лм/Вт, люминесцентной – 35-40 лм/Вт, светодиодной – 130-140 лм/Вт.

Цветовая температура LED-источников

Одним из важных параметров светодиодных источников является температура свечения. Единицы измерения этой величины – градусы Кельвина (К). Следует отметить, что все источники света по температуре свечения разделяют на три класса, среди которых теплый белый имеет цветовую температуру менее 3300 К, дневной белый – от 3300 до 5300 К и холодный белый свыше 5300 К.

Обратите внимание! Комфортное восприятие человеческим глазом светодиодного излучения непосредственно зависит от цветовой температуры LED-источника.

Цветовая температура обычно указывается на маркировке светодиодных ламп. Она обозначается четырехзначным числом и буквой К. Выбор LED-ламп с определенной цветовой температурой напрямую зависит от особенностей применения ее для освещения. Предложенная ниже таблица отображает варианты использования светодиодных источников с разной температурой свечения:

Цвет свечения светодиодов Цветовая температура, К Варианты использования в освещении
Белый Теплый 2700-3500 Освещение бытовых и офисных помещений как наиболее подходящий аналог лампы накаливания
Нейтральный (дневной) 3500-5300 Отличная цветопередача таких ламп позволяет применять их для освещения рабочих мест на производстве
Холодный свыше 5300 Используется в основном для освещения улиц, а также применяется в устройстве ручных фонарей
Красный 1800 Как источник декоративной и фито-подсветки
Зеленый Подсветка поверхностей в интерьере, фито-подсветка
Желтый 3300 Световое оформление интерьеров
Синий 7500 Подсветка поверхностей в интерьере, фито-подсветка

 

Волновая природа цвета позволяет выразить цветовую температуру светодиодов, используя длину волны. Маркировка некоторых светодиодных приборов отражает цветовую температуру именно в виде интервала различных длин волн. Длина волны имеет обозначение λ и измеряется в нанометрах (нм).

Типоразмеры SMD светодиодов и их характеристики

Учитывая размер SMD светодиодов, приборы классифицируются в группы с различными характеристиками. Наиболее популярные светодиоды с типоразмерами 3528, 5050, 5730, 2835, 3014 и 5630. Характеристики SMD светодиодов в зависимости от размеров рознятся. Так, разные типы SMD светодиодов отличаются по яркости, цветовой температуре, мощности. В маркировке светодиодов первые две цифры показывают длину и ширину прибора.

Светодиоды SMD 5630 на LED-ленте

Основные параметры светодиодов SMD 2835

К основным характеристикам SMD светодиодов 2835 относят увеличенную площадь излучения. В сравнении с прибором SMD 3528, который имеет круглую рабочую поверхность, площадь излучения SMD 2835 имеет прямоугольную форму, что способствует большей светоотдаче при меньшей высоте элемента (около 0,8 мм). Световой поток такого прибора составляет 50 лм.

Корпус светодиодов SMD 2835 выполнен из термостойкого полимера и может выдерживать температуру до 240°С. Следует отметить, что деградация излучения в этих элементах составляет менее 5% в течение 3000 часов функционирования. Кроме того, прибор имеет достаточно низкое тепловое сопротивление перехода кристалл-подложка (4 С/Вт). Рабочий ток в максимальном значении – 0,18А, температура кристалла – 130°С.

По цвету свечения выделяют теплый белый с температурой свечения 4000 К, дневной белый – 4800 К, чистый белый – от 5000 до 5800 К и холодный белый с цветовой температурой 6500-7500 К. Стоит отметить, что максимальная величина светового потока у приборов с холодным белым свечением, минимальная – у светодиодов теплого белого цвета. В конструкции прибора увеличены контактные площадки, что способствует лучшему отводу тепла.

Полезный совет! Светодиоды SMD 2835 могут быть использованы для любого типа монтажа.

Размеры светодиода SMD 2835

Характеристики светодиодов SMD 5050

В конструкции корпуса SMD 5050 размещены три однотипных светодиода. LED источники синего, красного и зеленого цвета имеют технические характеристики, аналогичные кристаллам SMD 3528. Значение рабочего тока каждого из трех светодиодов составляет 0,02А, следовательно суммарная величина тока всего прибора 0,06А. Для того, чтобы светодиоды не вышли из строя, рекомендуется не превышать эту величину.

LED приборы SMD 5050 имеют прямое напряжение величиной 3-3,3В и светоотдачу (сетевой поток) 18-21 лм. Мощность одного светодиода складывается из трех величин мощности каждого кристалла (0,7Вт) и составляет 0,21Вт. Цвет свечения, испускаемый приборами, может быть белым во всех оттенках, зеленым, синим, желтым и многоцветным.

Близкое расположение светодиодов разных цветов в одном корпусе SMD 5050 позволило реализовать многоцветные светодиоды с отдельным управлением каждым цветом. Для регулирования светильников с использованием светодиодов SMD 5050 используют контроллеры, благодаря чему цвет свечения можно плавно изменять от одного к другому через заданное количество времени. Обычно такие приборы имеют несколько режимов управления и могут регулировать яркость свечения светодиодов.

Размеры светодиода SMD 5050

Типовые характеристики светодиода SMD 5730

Светодиоды SMD 5730 – современные представители LED-приборов, корпус которых имеет геометрические размеры 5,7х3 мм. Они относятся к сверхярким светодиодам, характеристики которых стабильны и качественно отличаются от параметров предшественников. Изготовленные с применением новых материалов, эти светодиоды отличаются повышенной мощностью и высокоэффективным световым потоком. Кроме того, они могут работать в условиях повышенной влажности, устойчивы к перепадам температур и вибрации, имеют длительный срок службы.

Существует две разновидности приборов: SMD 5730-0,5 с мощностью 0,5Вт и SMD 5730-1 с мощностью 1Вт. Отличительной особенностью приборов является возможность их функционирования на импульсном токе. Величина номинального тока  SMD 5730-0,5 составляет 0,15А, при импульсной работе прибор может выдерживать силу тока до 0,18А. Данный тип светодиодов обеспечивает световой поток до 45 лм.

Светодиоды SMD 5730-1 работают на постоянном токе 0,35А, при импульсном режиме – до 0,8А. Эффективность светоотдачи такого прибора может составить до 110 лм. Благодаря термостойкому полимеру, корпус прибора выдерживает температуру до 250°С. Угол рассеивания обоих типов SMD 5730 равен 120 градусам. Степень деградации светового потока составляет менее 1% при работе в течение 3000 часов.

Размеры светодиода SMD 5730

Характеристики светодиодов Cree

Компания Cree (США) занимается разработкой и выпуском сверхъярких и самых мощных светодиодов. Одна из групп светодиодов Cree представлена серией приборов Xlamp, которые делятся на однокристальные и многокристальные. Одной из особенностей однокристальных источников является распределение излучения по краям прибора. Это инновация позволила выпускать светильники с большим углом свечения, используя минимальное количество кристаллов.

В серии LED-источников XQ-E High Intensity угол свечения составляет от 100 до 145 градусов. Имея небольшие геометрические размеры 1,6х1,6 мм, мощность сверхярких светодиодов – 3 Вольта, а световой поток – 330 лм. Это одна из новейших разработок компании Cree. Все светодиоды, конструкция которых разработана на базе одного кристалла, имеют качественную цветопередачу в пределах CRE 70-90.

Статья по теме:

Как сделать или починить LED-гирлянду самостоятельно. Цены и основные характеристики наиболее популярных моделей.

Компания Cree выпустила несколько вариантов многокристальных LED-приборов с новейшими типами питания от 6 до 72 Вольт. Многокристальные светодиоды делятся на три группы, в которые входят приборы с высоким напряжением, мощностью до 4Вт и выше 4Вт. В источниках до 4Вт собраны 6 кристаллов в корпусе типа MX и ML. Угол рассеивания составляет 120 градусов. Купить светодиоды Cree такого типа можно с белым теплым и холодным цветом свечения.

Полезный совет! Несмотря на высокую надежность и качество света, купить мощные светодиоды серии MX и ML можно по относительно небольшой цене.

В группу свыше 4Вт входят светодиоды из нескольких кристаллов. Самыми габаритными в группе являются приборы мощностью 25Вт, представленные серией MT-G. Новинка компании – светодиоды модели XHP. Один из крупных LED-приборов имеет корпус 7х7 мм, его мощность 12Вт, светоотдача 1710 лм. Светодиоды с высоким напряжением питания объединяют в себе небольшие габариты и высокую светоотдачу.

LED-лампы серии XQ-E High Intensity производителя Cree (США)

Схемы подключения светодиодов

Существуют определенные правила подключения светодиодов. Беря во внимание, что проходящий через прибор ток движется только в одном направлении, для длительного и стабильного функционирования LED-приборов важно учитывать не только определенное напряжение, но и оптимальную величину тока.

Схема подключения светодиода к сети 220В

В зависимости от используемого источника питания, различают два вида схем подключения светодиодов к 220В. В одном из случаев используется драйвер с ограниченным током, во втором – специальный блок питания, стабилизирующий напряжение. Первый вариант учитывает использование специального источника с определенной силой тока. Резистор в данной схеме не требуется, а количество подключаемых светодиодов ограничивается мощностью драйвера.

Для обозначения светодиодов на схеме используются пиктограммы двух видов. Над каждым схематическим их изображением находятся две небольшие параллельные стрелочки, направленные вверх. Они символизируют яркое свечение LED-прибора. Перед тем как подключить светодиод к 220В используя блок питания, необходимо в схему включить резистор. Если это условие не выполнить, это приведет к тому, что рабочий ресурс светодиода существенно сократится или он попросту выйдет из строя.

Схема подключения светодиодов к сети 220В с использованием гасящего конденсатора С1

Если при подключении использовать блок питания, то стабильным в схеме будет лишь напряжение. Учитывая незначительное внутреннее сопротивление LED-прибора, включение его без ограничителя тока приведет к сгоранию прибора. Именно поэтому в схему включения светодиода вводят соответствующий резистор. Следует отметить, что резисторы бывают с разным номиналом, поэтому их следует правильно рассчитывать.

Полезный совет! Негативным моментом схем включения светодиода в сеть 220 Вольт с использованием резистора становится рассеивание большой мощности, когда требуется подключить нагрузку с повышенным потреблением тока. В этом случае резистор заменяют гасящим конденсатором.

Как рассчитать сопротивление для светодиода

При расчете сопротивления для светодиода руководствуются формулой:

U = IхR,

где U – напряжение, I – сила тока, R – сопротивление (закон Ома). Допустим, необходимо подключить светодиод с такими параметрами: 3В – напряжение и 0,02А – сила тока. Чтобы при подключении светодиода к 5 Вольтам на блоке питания он не вышел из строя, надо убрать лишние 2В (5-3 = 2В). Для этого необходимо включить в схему резистор с определенным сопротивлением, которое рассчитывается с помощью закона Ома:

R = U/I.

Резисторы с различными значениями сопротивления

Таким образом, отношение 2В к 0,02А составит 100 Ом, т.е. именно такой необходим резистор.

Очень часто бывает, что учитывая параметры светодиодов, сопротивление резистора имеет нестандартное для прибора значение. Такие ограничители тока нельзя отыскать в точках продажи, например, 128 или 112,8 Ом. Тогда следует использовать резисторы, сопротивление которых имеет ближайшее большее значение по сравнению с расчетным. При этом светодиоды будут функционировать не в полную силу, а лишь на 90-97%, но это будет незаметно для глаза и положительно отразится на ресурсе прибора.

В интернете представлено множество вариантов калькуляторов расчетов светодиодов. Они учитывают основные параметры: падение напряжения, номинальный ток, напряжение на выходе, количество приборов в цепи. Задав в поле формы параметры LED-приборов и источников тока, можно узнать соответствующие характеристики резисторов. Для определения сопротивления маркированных цветом токоограничителей также существуют онлайн расчеты резисторов для светодиодов.

Схемы параллельного и последовательного подключения светодиодов

При сборке конструкций из нескольких LED-приборов используют схемы включения светодиодов в сеть 220 Вольт с последовательным или параллельным соединением. При этом для корректного подключения следует учитывать, что при последовательном включении светодиодов требуемое напряжение представляет собой сумму падений напряжений каждого прибора. В то время как при параллельном включении светодиодов складывается сила тока.

Схемы параллельного подключения светодиодов. В варианте 1 на каждую цепь диодов используется отдельный резистор, в варианте 2 — один общий для всех цепей

Если в схемах используются LED-приборы с разными параметрами, то для стабильной работы необходимо рассчитать резистор для каждого светодиода отдельно. Следует отметить, что двух совершенно одинаковых светодиодов не существует. Даже приборы одной модели имеют незначительные отличия в параметрах. Это приводит к тому, что при подключении большого их количества в последовательную или параллельную схему с одним резистором, они могут быстро деградировать и выйти из строя.

Обратите внимание! При использовании одного резистора в параллельной или последовательной схеме можно подключать лишь LED-приборы с идентичными характеристиками.

Расхождение в параметрах при параллельном подключении нескольких светодиодов, допустим 4-5 шт., не повлияет на работу приборов. А если в такую схему подключить много светодиодов – это будет плохим решением. Даже если LED-источники имеют незначительный разброс характеристик, это приведет к тому, что некоторые приборы будут излучать яркий свет и быстро сгорят, а другие – будут слабо светиться.  Поэтому при параллельном подключении следует всегда использовать отдельный резистор для каждого прибора.

Что касается последовательного соединения, то здесь имеет место экономное потребление, так как вся цепь расходует количество тока, равное потреблению одного светодиода. При параллельной схеме, потребление составляет сумму расходования всех включенных в схему LED-источников, включенных в схему.

Схема последовательного подключения светодиодов

Как подключить светодиоды к 12 Вольтам

В конструкции некоторых приборов резисторы предусмотрены еще на этапе изготовления, что дает возможность подключения светодиодов к 12 Вольт или 5 Вольт. Однако такие приборы не всегда можно найти в продаже. Поэтому в схеме подключения светодиодов к 12 вольт предусматривают ограничитель тока. Первым делом необходимо выяснить характеристики подключаемых светодиодов.

Такой параметр, как прямое падение напряжения у типовых LED-приборов составляет около 2В. Номинальный ток у этих светодиодов соответствует 0,02А. Если требуется подключить такой светодиод к 12В, то «лишние» 10В (12 минус 2) необходимо погасить ограничительным резистором. С помощью закона Ома можно рассчитать для него сопротивление. Получим, что 10/0,02 = 500 (Ом). Таким образом, необходим резистор с номиналом 510 Ом, который является ближайшим по ряду электронных компонентов Е24.

Чтобы такая схема работала стабильно, требуется еще вычислить мощность ограничителя. Используя формулу, исходя из которой мощность равна произведению напряжения и тока, рассчитываем ее значение. Напряжение величиной 10В умножаем на ток 0,02А и получаем 0,2Вт. Таким образом, необходим резистор, стандартный номинал мощности которого составляет 0,25Вт.

Схема подключения RGB светодиодной ленты к 12В

Если в схему необходимо включить два LED-прибора, то следует учитывать, что напряжение падающее на них, будет составлять уже 4В. Соответственно для резистора останется погасить уже не 10В, а 8В. Следовательно, дальнейший расчет сопротивления и мощности резистора делается на основании этого значения. Расположение резистора в схеме можно предусмотреть в любом месте: со стороны анода, катода, между светодиодами.

Как проверить светодиод мультиметром

Один из способов проверки рабочего состояния светодиодов – тестирование мультиметром. Таким прибором можно диагностировать светодиоды любого исполнения. Перед тем как проверить светодиод тестером, переключатель прибора устанавливают в режиме «прозвонки», а щупы прикладывают к выводам. При замыкании красного щупа на анод, а черного на катод, кристалл должен излучать свет. Если поменять полярность, на дисплее прибора должна отображаться показание «1».

Полезный совет! Перед тем как проверить светодиод на работоспособность, рекомендуется приглушить основное освещение, так как при тестировании ток очень низкий и светодиод будет излучать свет так слабо, что при нормальном освещении этого можно не заметить.

Схема проверки светодиода с помощью цифрового мультиметра

Тестирование LED-приборов можно произвести, не используя щупы. Для этого в отверстия, расположенные в нижнем углу прибора, анод вставляют в отверстие с символом «Е», а катод – с указателем «С». Если светодиод в рабочем состоянии – он должен засветиться. Этот метод тестирования подходит для светодиодов с достаточно длинными контактами, очищенными от припоя. Положение переключателя при таком способе проверки не имеет значения.

Как проверить светодиоды мультиметром, не выпаивая? Для этого необходимо припаять к щупам тестера кусочки от обычной скрепки. В качестве изоляции подойдет текстолитовая прокладка, которая укладывается между проводами, после чего обрабатывается изолентой. На выходе получается своеобразный переходник для подключения щупов. Скрепки хорошо пружинят и надежно фиксируются в разъемах. В таком виде можно подключить щупы к светодиодам, не выпаивая их из схемы.

Что можно сделать из светодиодов своими руками

Многие радиолюбители практикуют сборку различных конструкций из светодиодов своими руками. Собранные самостоятельно изделия не уступают по качеству, а иногда и превосходят аналоги производственного изготовления. Это могут быть цветомузыкальные устройства, мигающие конструкции светодиодов, бегущие огни на светодиодах своими руками и многое другое.

Использование светодиодов в создании сценических костюмов

Сборка стабилизатора тока для светодиодов своими руками

Чтобы ресурс светодиода не выработался раньше положенного срока, необходимо чтобы ток, протекающий через него, имел стабильное значение. Известно, что светодиоды красного, желтого и зеленого цвета могут справляться с повышенной нагрузкой по току. В то время как сине-зеленые и белые LED-источники даже при небольшой перегрузке сгорают за 2 часа. Таким образом, для нормальной работы светодиода необходимо решить вопрос с его питанием.

Если собрать цепочку из последовательно или параллельно соединенных светодиодов, то обеспечить им идентичное излучение можно в том случае, если ток, проходящий через них, будет иметь одинаковую силу. Кроме того, импульсы обратного тока могут негативно повлиять на ресурс LED-источников. Чтобы такого не произошло, необходимо включить в схему стабилизатор тока для светодиодов.

Качественные признаки светодиодных светильников зависят от применяемого драйвера – устройства, которое преобразует напряжение в стабилизированный ток с конкретным значением. Многие радиолюбители собирают схему питания светодиодов от 220В своими руками на базе микросхемы LM317. Элементы для такой электронной схемы имеют небольшую стоимость и такой стабилизатор легко сконструировать.

Схема подключения мощного светодиода с использованием интегрального стабилизатора напряжения LM317

При использовании стабилизатора тока на LM317 для светодиодов регулируют ток в пределах 1А. Выпрямитель на базе LM317L стабилизирует ток до 0,1А. В схеме устройства используют всего лишь один резистор. Его рассчитывают посредством онлайн калькулятора сопротивления для светодиода. Для питания подойдут имеющиеся подручные устройства: блоки питания от принтера, ноутбука или другой бытовой электроники. Более сложные схемы собирать самостоятельно не выгодно, так как их проще приобрести в готовом виде.

ДХО из светодиодов своими руками

Применение на автомобилях дневных ходовых огней (ДХО) заметно повышает видимость автомобиля в светлое время другими участниками дорожного движения. Многие автолюбители практикуют самостоятельную сборку ДХО с использованием светодиодов. Один из вариантов – устройство ДХО из 5-7 светодиодов мощностью 1Вт и 3Вт на каждый блок. Если использовать менее мощные LED-источники, световой поток не будет соответствовать нормативам для таких огней.

Полезный совет! При изготовлении ДХО своими руками, учитывайте требования ГОСТа: световой поток 400-800 Кд, угол свечения в горизонтальной плоскости – 55 градусов, в вертикальной – 25 градусов, площадь – 40 см².

Дневные ходовые огни улучшают видимость автомобиля на дороге

Для основания можно использовать плату из алюминиевого профиля с площадками для крепления светодиодов. Светодиоды фиксируются на плате с помощью теплопроводного клеящего состава. В соответствии с типом LED-источников подбирается оптика. В данном случае подойдут линзы с углом свечения 35 градусов. Линзы устанавливаются на каждый светодиод отдельно. Провода выводятся в любую удобную сторону.

Далее изготавливается корпус для ДХО, служащий одновременно и радиатором. Для этого можно использовать П-образный профиль. Готовый светодиодный модуль располагают внутри профиля, закрепив его на винтах. Все свободное пространство можно залить прозрачным герметиком на силиконовой основе, оставив на поверхности только линзы. Такое покрытие будет служить в качестве влагозащиты.

Подключение ДХО к питанию производится с обязательным использованием резистора, сопротивление которого предварительно просчитывается и проверяется. Способы подключения могут быть разными, учитывая модель автомобиля. Схемы подключения можно отыскать в сети интернет.

Схема подключения ДХО с блоком управления

Как сделать, чтобы светодиоды мигали

Наиболее популярными мигающими светодиодами, купить которые можно в готовом виде, являются приборы, регулируемые уровнем потенциала. Мигание кристалла происходит за счет изменения питания на выводах прибора. Так, двухцветный красно-зеленый LED-прибор излучает свет в зависимости от направления проходящего по нему тока. Эффект мигания в RGB-светодиоде достигается подключением трех выводов для отдельного управления к конкретной системе регулирования.

Но можно сделать мигающим и обычный одноцветный светодиод, имея в арсенале минимум электронных компонентов. Перед тем как сделать мигающий светодиод, необходимо выбрать работающую схему, которая будет простой и надежной. Можно использовать схему мигающего светодиода, которая будет запитана от источника с напряжением 12В.

Схема состоит из транзистора небольшой мощности Q1 (подойдет кремниевый высокочастотный КТЗ 315 или его аналоги), резистора R1 820-1000 Ом, 16-вольтового конденсатора С1 емкостью 470 мкФ и LED-источника. При включении схемы конденсатор заряжается до 9-10В, после этого транзистор на миг открывается и отдает накопленную энергию светодиоду, который начинает мигать. Данную схему можно реализовать только в случае питания от источника 12В.

Мигание светодиодов используется, например, в елочной гирлянде

Можно собрать более усовершенствованную схему, которая работает по аналогии с транзисторным мультивибратором. В схему входят транзисторы КТЗ 102 (2 шт.), резисторы R1 и R4 по 300 Ом каждый, чтобы ограничить ток, резисторы R2 и R3 по 27000 Ом, чтобы задавать ток базы транзисторов, 16-вольтовые полярные конденсаторы (2 шт. емкостью 10 мкФ) и два LED-источника. Данная схема питается от источника постоянного напряжения 5В.

Схема работает по принципу «пары Дарлингтона»: конденсаторы С1 и С2 попеременно заряжаются и разряжаются, что служит причиной открывания конкретного транзистора. Когда один транзистор отдает энергию С1, загорается один светодиод. Далее плавно заряжается С2, а ток базы VT1 снижается, что приводит к закрытию VT1 и открытию VT2 и загорается другой светодиод.

Полезный совет! Если использовать напряжение питания свыше 5В, потребуется применить резисторы с другим номиналом, чтобы исключить выход из строя светодиодов.

Схема вспышек на светодиоде

Сборка цветомузыки на светодиодах своими руками

Чтобы реализовать достаточно сложные схемы цветомузыки на светодиодах своими руками, необходимо сначала разобраться, как работает простейшая схема цветомузыки. Она состоит из одного транзистора, резистора и LED-прибора. Такую схему можно запитать от источника с номиналом от 6 до 12В. Функционирование схемы происходит за счет каскадного усиления с общим излучателем (эмиттером).

На базу VT1 поступает сигнал с изменяющейся амплитудой и частотой. В том случае, когда колебания сигнала превышают заданный порог, транзистор открывается и загорается светодиод. Минусом данной схемы является зависимость мигания от степени  звукового сигнала. Таким образом эффект цветомузыки будет проявляться только при определенной степени громкости звука. Если звук увеличить. светодиод будет все время гореть, а при уменьшении – чуть вспыхивать.

Чтобы добиться полноценного эффекта, используют схему цветомузыки на светодиодах с разбивкой диапазона звука на три части. Схема с трехканальным преобразователем звука питается от источника напряжением 9В. Огромное количество схем цветомузыки можно найти в интернете на различных форумах радиолюбителей. Это могут быть схемы цветомузыки с использованием одноцветной ленты, RGB-светодиодной ленты, а также схемы плавного включения и выключения светодиодов. Так же в сети можно отыскать схемы бегущих огней на светодиодах.

Схема для сборки цветомузыки своими руками

Конструкция индикатора напряжения на светодиодах своими руками

Схема индикатора напряжения включает резистор R1 (переменное сопротивление 10 кОм), резисторы R1, R2 (1кОм), два транзистора VT1 КТ315Б, VT2 КТ361Б, три светодиода – HL1, HL2 (красные), HLЗ (зеленый). X1, X2 – 6-вольтовые источники питания. В данной схеме рекомендуется использовать LED-приборы с напряжением 1,5В.

Алгоритм работы самодельного светодиодного индикатора напряжения представляет собой следующее: когда подается напряжение, светится центральный LED-источник зеленого цвета. В случае падения напряжения, включается светодиод красного цвета, расположенный слева. Увеличение напряжения заставляет светиться красный светодиод, размещенный справа. При среднем положении резистора все транзисторы будут в закрытом положении, и напряжение поступит лишь на центральный зеленый светодиод.

Открытие транзистора VT1 происходит, когда ползунок резистора передвигают вверх, тем самым повышая напряжение. В этом случае поступление напряжения на HL3 прекращается, и оно подается на HL1. При перемещении ползунка вниз (понижение напряжение) происходит закрытие транзистора VT1 и открытие VT2, что даст питание светодиоду HL2. С незначительной задержкой LED HL1 погаснет, HL3 один раз мелькнет и засветится HL2.

Схема сборки индикатора напряжения на светодиодах своими руками

Такую схему можно собрать, используя радиодетали от устаревшей техники. Некоторые собирают ее на текстолитовой плате, соблюдая масштаб 1:1 c размерами деталей, чтобы все элементы могли разместиться на плате.

Безграничный потенциал LED-освещения дает возможность самостоятельно конструировать из светодиодов различные светотехнические приборы с отличными характеристиками и достаточно низкой стоимостью.

Напряжение на светодиоде


В сети «гуляют» таблицы со следующими величинами рабочего напряжения светодиодов:
белые 3-3,7 v
синие 2,5-3,7 v
зеленые 2,2-3,5 v
желтые 2,1-2,2 v
красные 1,6-2,03 v

В то же время производители конкретных SMD светодиодов дают следующие напряжение питания светодиодов:

Напряжение красного светодиода самое низкое, а белого – самое высокое.

На цвет свечения светодиода влияют добавки в полупроводнике. Корректировать цвет удается нанесением люминофора, так, например, получают из голубого свечения белый свет.

Падение напряжения на светодиоде зависит не только от цвета свечения, но и от конкретного типа, протекающего тока, температуры и старения. Отвод тепла в лампах, светильниках и прожекторах является очень важной задачей, т.к. сильно влияет на степень деградации светодиодов. .

На практике самым важным параметром светодиода, от которого зависит срок его службы, является номинальный ток. Для светодиодов увеличение тока на 20% выше номинального сокращает срок их службы в несколько раз. Поэтому для светодиодов стабилизатор напряжения не обязателен, важнее поддерживать заданный ток с помощью специальных драйверов, которые автоматически поддерживают ток в широком диапазоне колебаний напряжения питания. «Правильные» драйверы обеспечивают нормальную работу светодиодной лампы в диапазоне питающего напряжения 60-260 вольт.

В случае использования токограничивающих резисторов, напряжение желательно стабилизировать. КПД при таком включении складывается из КПД стабилизатора напряжения и потерь на резисторе и не превышает 80%, в то время как КПД современных драйверов-стабилизаторов тока не ниже 95%.

Наличие технологического разброса прямого падения напряжения даже у диодов произведённых в одном технологическом цикле, делает нежелательным их параллельное включение. Проблема решается уменьшением тока через светодиоды с соответствующей потерей яркости свечения, либо установкой ограничительного резистора на каждый led.

При последовательном включении все светодиоды в гирлянде, должны быть одного типа или иметь одинаковый рабочий ток.

Следует помнить, что светодиод пропускает ток только при подаче на катод отрицательного напряжения, а на анод положительного. При обратном включении ток протекает при повышенном напряжении и следствием может стать пробой и выход из строя. Допустимое обратное напряжение, как правило, находится в пределах 5 вольт. При питании переменным током надо использовать встречно-параллельное включение диодов.

Зависимость интенсивности излучения светодиода от прямого тока нелинейная, при увеличении тока интенсивность излучения растет не пропорционально.

  • Схема светодиодной лампы на 220в
  • Как паять светодиодную ленту
  • Светодиодная лента на 220 в
  • Простое зарядное устройство
  • Разрядное устройство для автомобильного аккумулятора
  • Схема драйвера светодиодов на 220
  • Подсветка для кухни из ленты
  • Подсветка рабочей зоны кухни
  • LED лампа Selecta g9 220v 5w
  • Светодиодная лампа ASD LED-A60
  • Схема светодиодной ленты
  • Схема диодной лампы 5 Вт 220в
  • Простой цифровой термометр своими руками с датчиком на LM35
  • Общедомовой учет тепла
  • В чем разница между типичным и максимальным прямым напряжением для светодиода?

    Я думаю, вы немного запутались, потому что светодиоды — это устройства, управляемые током. В некоторой степени «типичное» прямое напряжение находится на типичном безопасном токе возбуждения, в то время как максимальное прямое напряжение может быть пиковым импульсным током, который может выдержать светодиод, но не иметь длительного срока службы.

    Я покупаю 5-миллиметровые круглые высокоэффективные светодиоды белого цвета, которые излучают 1 ватт света и потребляют около 1/9 ватта энергии. Прямое напряжение составляет 2,9, что является минимальным напряжением включения, но не более 3,5 Вольт.

    Я знаю, что мне нужно минимум 2,9 вольт, чтобы сделать их тусклыми, и ограничить или зафиксировать ток в зависимости от того, как долго я хочу, чтобы он длился в зависимости от яркости. Изготовитель утверждает, что 20 мА непрерывного или 30 мА импульсного при 10% -ном рабочем цикле являются типичными максимальными значениями тока.

    Таким образом, в конечном итоге у вас есть источник напряжения, достаточно высокий для полного включения светодиода, но вы ограничиваете ток, используя токоподвод или зажим или фиксированный резистор, связанный с источником постоянного напряжения. Я провожу свой на 15-16 мА в блоках по 25, поэтому мне нужен источник 75 вольт, чтобы включить их.

    Но мой источник — 1/2 волна 120 В переменного тока, поэтому мой источник — около 85 вольт. Несколько кОм резисторов ограничивают ток до безопасного уровня 15–16 мА. Будущая версия может включать в себя приемник тока для блокировки тока светодиода, даже если напряжение источника колеблется. Пожалуйста, прочтите @laptop комментарий и ссылку на некоторые полезные текущие приемники и зажимы.

    Важно понимать, что типичное прямое напряжение должно сочетаться с безопасным током привода, обычно 2/3 от номинального максимального значения, чтобы светодиод работал холодным и имел длительный срок службы. Если вы используете его в импульсном режиме, возьмите 2/3 максимального предела импульсного тока в качестве хорошего безопасного значения.

    Светодиоды не заботятся о напряжении источника, если оно превышает минимальное номинальное напряжение. Они очень заботятся о токе привода от этого источника напряжения. Старайтесь не путать напряжение и ток.

    Как определить напряжение светодиода мультиметром

    В этой статье объясним подробно как определить напряжение светодиода мультиметром.

    Все светодиоды имеют очень важную характеристику — рабочее напряжение (напряжение падения). Величина рабочего напряжения зависит от материалов из которых они сделаны. По рабочему напряжению все светодиоды можно разделить на 2 группы:

    1. светодиоды с напряжением от 3 В до 3,8 В (синие, белые и некоторые виды сине-зеленые)
    2. светодиоды с напряжением от1,8 В до 2,1 В (красные, желтые, оранжевые и большинство зеленых)

    В связи с тем, что производители часто создают новые модели светодиодов, мы советуем сперва определить напряжение светодиодов, прежде чем использовать их  в своих конструкциях.

    Определить это напряжение очень легко. Для этого нам потребуется только источник питания с выходным напряжением от 9 до 16 В, мультиметр и резистор сопротивлением 1 кОм (1000 Ом). Это значение сопротивления гарантирует оптимальный ток для нашего светодиода, не слишком высокий и не слишком низкий.

    Ниже приводим действия, необходимые для измерения рабочего напряжения светодиода.

    ШАГ 1: Определение полярности выводов нашего светодиода.

    Чтобы определить полярность нашего светодиода, в его корпусе есть два элемента, которые мы можем оценить.

    Первый — длина выводов. Как вы можете видеть на рисунке, самая короткий вывод – это минусовой вывод.

    Второй — элемент находится по окружности светодиода. На корпусе есть скос – это минусовой вывод.

    Блок питания 0…30 В / 3A

    Набор для сборки регулируемого блока питания…

    Описанный метод определения работает в отношении всех 3 мм и 5 мм светодиодов.

    Можно использовать еще и третий метод, состоящий в том, чтобы заглянуть внутрь светодиода, треугольный вымпелобразный сегмент является отрицательным выводом, а другой, без особой формы, является положительным. Конечно же, этот метод небезопасен, поскольку есть несколько типов светодиодов, где расположение противоположное.

    ШАГ 2: Подключаем наш светодиод

    После того как мы определили полярность нашего светодиода, мы подключаем один из выводов резистора 1 кОм (1000 Ом) последовательно с положительным выводом светодиода, как показано на рисунке.

    Затем мы соединяем другой вывод резистора с плюсом источника питания. Наконец, мы подключаем свободный вывод светодиода к минусу источника питания. Светодиод должен загореться.

    ШАГ 3: Подготавливаем наш мультиметр

    Теперь мы готовим наш мультиметр для проведения измерения. Переместите селектор тестера в положение измерения постоянного напряжения со шкалой до 20 В. Если наш мультиметр не имеет этой шкалы напряжения, то мы можем выбрать 30 В или 50 В.

    Подключаем отрицательный щуп (черный) к входу, который имеет обозначение «COM», в то время как положительный (красный) подключаем к входу V-mA-ῼ. На дисплее вы должны увидеть значение «0.00»

    ШАГ 4: Определение напряжения светодиода

    Прикладываем положительный щуп (красный) к положительному выводу светодиода, в то время как отрицательный (черный) щуп мультиметра прикладываем с отрицательному выводу. На дисплее мультиметра мы должны увидеть рабочее напряжение светодиода.

    Мы можем записать это значение, так как оно будет полезно для вычисления значения сопротивления светодиода. Для расчета сопротивления светодиодов используйте онлайн калькулятор.

    www.inventable.eu

    Почему важно прямое напряжение светодиода, его учет при выборе светильника

    Светодиод представляет собой полупроводниковый прибор, принцип работы которого основан на излучении света в процессе пропускания через него в прямом направлении тока.

    В электрической цепи ведет себя аналогично традиционному диоду, но в зависимости от вида прямое его напряжение может колебаться в интервале 1.5-2.5 В. Это означает, что на нем падение напряжения при прямом включении также в интервале 1.5-2.5 В. 

    Данный эффект также нашел применение в стабилизаторах напряжения, если есть необходимость в стабильном напряжении в интервале от 1.5 до 2.5 В. Диапазон рабочего тока светодиода составляет 5-20 мА, вследствие, используется гасящий резистор для питания. Информацию о рабочем токе можно найти в справочных пособиях. К неисправности может привести продолжительное превышение рабочего тока. 

    Разновидности светодиодов

    Компания «Сервис Лайт» предлагает обширный ассортимент ламп, которые бывают различных типов и цветов. Испускать они способны как ИК (инфракрасное) излучение, так и видимое излучение. Для человеческого глаза инфракрасное излучение невидимо. В настоящее время светодиоды нашли обширное применение, к примеру, в разнообразных приборах индексации.

    Сравнительно недавно были созданы сверхъяркие источники, применяемые для освещения пространства на замену обычным лампам. Подобные светильники обладают сроком службы более чем 30 тысяч часов, а также потребляют во много раз меньше электроэнергии. Стоимость подобных источников света достаточно высока.

    Многих интересует, что такое прямое напряжение. Прямое напряжение является прямым направлением напряжения (а именно от катода к аноду), в процессе которого лампа испускает свет. У каждого типа предполагается индивидуальное минимальное напряжение, которое зависит от материала светодиода. Для белых и голубых вариаций требуется наибольшее напряжение, для красных и инфракрасных предполагается самое маленькое.

    Человеческим глазом невозможно увидеть излучение инфракрасного света, вследствие чего они нашли активное применение в роли индикаторов. Применяются они в разнообразных датчиках, подсветках камер. Если посмотреть через камеру сотового телефона на запитанный ИК диод, то можно будет увидеть его свечение. 

    Яркость дампы повышается с увеличением тока. Но бесконечно его повышать невозможно. Лампа перегреется и сгорит при большом токе. Также он сгорит, если моментально подать на него высокое напряжение. Поэтому необходимо тщательно подбирать параметры осветительных приборов с учетом их будущей эксплуатации.

     

     

     

    Напряжение питания светодиодов

    Светоизлучающему диоду, как и человеку, необходимо питаться правильно. Только в этом случае он гарантирует многолетнюю и безотказную работу. Светодиоды имеют нелинейную вольтамперную характеристику, схожую с обычным диодом. Поэтому их питание должно осуществляться стабильным током – это один из ключевых принципов. Если его не соблюдать, последствия для светодиодов могут быть самые плачевные.

    Чтобы определить, какая схема питания будет оптимальной в том или ином случае, необходимо для начала узнать исходные данные:

    • параметры светодиода, нормируемые производителем;
    • параметры питающей сети (сеть 220 В, аккумулятор, батарейки или что-то другое).

    Содержание статьи

    Параметры светодиода

    Самые важные параметры –  это номинальный и максимальный ток. При номинальном обычно нормируются световые характеристики – сила света в канделах или световой поток в люменах. Максимальный ток – это предельное значение, при котором можно эксплуатировать данный прибор. Значения этих параметров в современных однокристальных приборах варьируются от нескольких мА до 3 А.

    Прямое падение напряжения – напряжение питания светодиодов, которое падает на p-n-переходе при номинальном токе. Его значение пригодиться при расчете выходных параметров источника питания.

    Максимальная температура корпуса и p-n-перехода, максимальное обратное напряжение  — параметры тоже важные, но в случаях, когда соблюдаются токовые режимы и схема не предусматривает обратного включения, на них можно не обращать внимания.

    Параметры питающей сети

    При изготовлении любого устройства своими руками, необходимо определить параметры источника, который будет осуществлять питание светодиодов. Сеть 220 В, автомобильный аккумулятор на напряжение 12 В или простые батарейки – в любом случае необходимо определить диапазон питающего напряжения, то есть минимальное и максимальное его значение. На сеть 220 В дается (но не всегда соблюдается) допуск ±10%. Для аккумулятора берется в расчет напряжение при полной зарядке и в разряженном состоянии. С батарейками и так всё понятно.

    В случае с автономными источниками питания важно также узнать их емкость и максимальный выходной ток.

    Простейшая схема

    Пусть стоит задача сделать своими руками примитивный светодиодный фонарик, питающийся от одной батарейки. Возьмем, к примеру, светодиод C503C (CREE) с номинальным током ILED=20 мА и падением напряжения ULED =3,2 В.

    В качестве источника питания используем литиевую батарейку на 3,7В (если использовать пальчиковые батарейки, то одной не обойдешься).

    Если включать светодиод напрямую, то сила тока через светодиод будет ограничиваться только внутренним сопротивлением батарейки, что в лучшем случае будет приводить к очень быстрому ее разряду, а в худшем к выходу из строя светодиода. Простейшая схема включения показана на рисунке ниже.

    Для ограничения тока используется резистор, сопротивление которого определяется по формуле R=(UБ-ULED)/ ILED. В нашем случае сопротивление составит 25 Ом.

    При увеличении мощности диода, схема будет усложняться, т.к. при больших токах применять резистор нецелесообразно – слишком большие потери мощности. Если напряжение питания имеет большой диапазон, эта схема тоже не годится, потому что не обеспечивает стабилизацию тока.

    Развиваем тему

    Питание мощных светодиодов осуществляется с применением стабилизаторов тока – драйверов. Они могут быть выполнены как на основе дискретных компонентов, так и с применением специализированных микросхем. Драйвер можно приобрести в готовом виде, а можно изготовить своими руками – это не сложно, учитывая, что схем и рекомендаций в интернете с избытком.

    Еще один важный момент организации питания полупроводниковых источников света: при объединении светодиодов в группы, рекомендуется их последовательное соединение. Это обусловлено тем, что падение напряжения на p-n-переходе имеет определенный разброс от прибора к прибору, и при параллельном включении токи через них будут отличаться.

    Питание светодиодов от 220 В сети , организуется с помощью так называемых сетевых драйверов. По сути, это импульсные источники питания для светодиодов, они преобразуют сетевое напряжение в стабильный постоянный ток. Изготавливать такой источник своими руками – довольно сложно, если вы не специалист в этой области, а учитывая широкую номенклатуру, представленную на современном рынке еще и нецелесообразно.

     

    Напряжение

    — простой способ определить Vf светодиода, чтобы выбрать соответствующий резистор

    .

    Вы неправильно понимаете, как работает светодиод, поскольку Vf — это не напряжение, которое вы прикладываете к светодиоду, чтобы заставить его работать, а напряжение, которое появляется (падает) на светодиоде, когда через него проходит ток.

    Если вы посмотрите на соответствующий лист данных, вы увидите, что Vf (мин.), Vf и Vf (макс.) указаны для определенного тока, и это означает, что если вы форсируете указанный ток через светодиод, вы можете ожидать Vf находится где-то между Vf(min) и Vf(max), где Vf является типичным значением.

    Итак, ответ на ваш вопрос:

    Источником питания является любой источник переменного напряжения, R обеспечивает балласт для светодиода, уменьшая его чувствительность к колебаниям напряжения питания.

    Это предотвратит выброс волшебного дыма светодиодом, если вы непреднамеренно включите источник питания слишком сильно, и его значение [R] не является критическим в пределах разумного.

    Например, если вы используете резистор 1000 Ом и пытаетесь подать 20 мА через светодиод, эти 20 мА также должны пройти через R, поэтому R упадет:

    $$ \text{E = IR} = 0.02A \times 1000 \Omega = \text {20 вольт,} $$

    , кроме того, вам понадобится запас для светодиода.

    «A» — амперметр, используемый для измерения тока через светодиод, а «V» — вольтметр, используемый для измерения напряжения на светодиоде.

    При использовании вы должны начать отключать питание при нуле вольт, а затем увеличивать его до тех пор, пока амперметр не покажет 20 миллиампер, тогда напряжение, отображаемое на вольтметре, будет Vf для этого конкретного диода при этом конкретном токе и температура окружающей среды.

    Возвращаясь к вашему вопросу, способ определить, какое значение последовательного сопротивления является «правильным» для вашего светодиода, состоит в том, чтобы сначала определить его Vf при желаемом прямом токе (If), а затем использовать закон Ома для определения значения сопротивления. , например:

    $$ \text {R = } \frac{Vs — Vf}{If} $$

    Предполагая, что Vs (напряжение питания) равно 12 вольт, что Vf равно 2 вольтам, а If равно 20 мА, мы получим

    $$ \text {R = } \frac{12V — 2V}{0,02A} = \text{500 Ом} $$

    Тогда, чтобы определить мощность, которую будет рассеивать резистор, мы можем написать:

    $$ \text{Pd = (Vs — Vf)} \times \text{If}\ = \ \text{10V} \times \text{0.02A} = \text{0,2 Вт} $$

    510 Ом — это ближайшее значение E24 (+/- 5%), которое будет поддерживать If на консервативной стороне 20 мА, и резистор на 1/4 Вт должен быть в порядке.

    Утиный суп, а? 😉

    Прямое напряжение светодиода

    — это диапазон, так как же рассчитать номинал резистора?

    Сначала вы указываете одного производителя светодиодов и номер детали. Разброс в Vf от части к части будет не так велик, как вы предлагаете (не 0,5В).

    Во-вторых, небольшие изменения яркости не сразу заметны глазу.Так что вам не нужно беспокоиться о небольших вариациях от устройства к устройству.

    В-третьих, когда это возможно, вы питаете светодиоды от регулируемого напряжения, а не от батареи, чтобы исключить один источник вариаций.

    В-четвертых, когда единственным доступным источником питания является переменный (например, батарея), вы управляете светодиодом с помощью источника тока вместо источника напряжения с токоограничивающим резистором. Если имеется хотя бы одно регулируемое напряжение (даже если это низкое напряжение), довольно легко создать удовлетворительный источник тока для управления светодиодным индикатором, используя только один транзистор и несколько резисторов.Это дешево, но занимает много места в конструкциях с ограниченным пространством.

    Если нет ни одного доступного регулируемого напряжения, вы все равно можете сделать приличный источник тока, используя два последовательно включенных диода в качестве источника опорного напряжения.

    Я не уверен, что я настоящий инженер, но мне приходилось делать все это при разработке потребительских товаров, и именно так я с этим справлялся. Еще одна вещь, которая действительно может помочь вам со светодиодными индикаторами, — это когда большие нагрузки вызывают проседание напряжения батареи.Например, вибрационный двигатель или динамик могут привести к падению напряжения аккумулятора на некоторых продуктах. Этот спад может вызвать заметное мерцание или изменение яркости светодиода, когда светодиод питается от батареи. Это еще одна причина использовать текущий источник вместо этого.

    Вот источник тока, когда светодиод питается от батареи, но у вас есть доступный сигнал GPIO, полученный из регулируемого напряжения:

    имитация этой схемы — схема создана с помощью CircuitLab

    В приведенной выше схеме не имеет значения, питается ли светодиод от 3.3V или VBATT или что-то еще, пока GPIO питается от регулируемого источника. Я скопировал это из другого ответа. Вы хотели бы настроить резистор эмиттера, чтобы получить конкретный ток, который вы ищете. Когда нет больших накладных расходов, вы также можете уменьшить R2, чтобы базовое напряжение было меньше 1 В.

    Вот схема на случай отсутствия регулируемого напряжения:

    имитация этой схемы

    В приведенной выше схеме D1 и D2 действуют как источник опорного напряжения.Напряжение будет меняться, но не так сильно, как напряжение батареи. Это постоянное напряжение на базе Q1 затем преобразуется в постоянное напряжение на R3 и, таким образом, в постоянный ток коллектора (транзистор не будет насыщаться, если VBATT не будет очень низким). На самом деле я не делал этого в производственном дизайне, но я думаю, что это сработает.

    По сравнению с простым переключателем с насыщением обе схемы хорошо справляются с поддержанием желаемого тока, даже когда напряжения едва хватает для поддержания свечения светодиода.

    Вот некоторые результаты моделирования, сравнивающие простой переключатель с насыщением и токоограничивающим резистором (D1), эталонную схему делителя напряжения (D2) и эталонную схему с двумя диодами (D5). Это со светодиодом 3V. Обратите внимание, что значения резисторов были изменены, чтобы получить около 9 мА при VBATT = 4,2 В.

    Как видите, источник тока с эталонным делителем напряжения сохранял хорошие характеристики, скажем, до 3,35 В. Таким образом, требуется всего около 350 мВ накладных расходов.

    Эталонная схема с двумя диодами сохраняла хорошие рабочие характеристики примерно до 3,45 В, что составляет около 450 мВ накладных расходов.

    Стандартная схема вообще не поддерживает регулируемый ток. Ток падает линейно с напряжением батареи.

    Также обратите внимание, что опорная схема с двумя диодами и опорная схема делителя напряжения имеют более высокий ток при всех напряжениях батареи по сравнению со стандартной схемой, за исключением максимального напряжения батареи.

    светодиодов — Расчет прямого напряжения для цепочки гирлянд: мультиметр показывает «1»

    Эти волшебные огоньки работают так, как вы описали, все параллельно.Обычно они имеют один резистор в батарейном отсеке, если 3 батареи, или, может быть, без резистора, если 2 батареи. Более умные со схемой таймера будут по-прежнему довольно похожи. Хотя ответ транзисторов является правильным для определения прямого напряжения одного светодиода, при предполагаемом прямом токе 20 мА он не отвечает на большинство ваших вопросов.

    Чтобы найти напряжение и ток цепочки, вы берете часть того, что сказал транзистор, но применяете ее по-другому. Используйте комплект новых, хороших батареек. Вам нужно будет измерить их напряжение, пока светодиоды горят.И вам нужно будет разобрать корпус, чтобы получить доступ к резистору внутри. Измерьте напряжение на резисторе. Это даст вам довольно точное прямое напряжение параллельной цепочки светодиодов (напряжение источника — напряжение резистора = напряжение нагрузки)

    Теперь извлеките батарейки и измерьте сопротивление резистора или считайте цветовой код или код smd-резистора, если он имеется. При этом у вас есть как напряжение на резисторе, так и сопротивление, поэтому вы можете найти ток через него. Напряжение/сопротивление = ток в амперах. В качестве альтернативы можно просто измерить ток в цепи с батареями. Любая ИС таймера вряд ли будет потреблять достаточно, чтобы сделать ток, который вы измеряете, неточным.

    Теперь, когда у вас есть общий ток, вы можете разделить его на количество светодиодов, чтобы получить довольно близкий прямой ток. Затем вы можете использовать эти цифры для замены резистора и батарейного отсека источником USB и резистором для напряжения USB 5 В.

    Что касается вашего вопроса о подаче или потреблении тока, USB по стандарту должен ограничивать 100 мА без учета нумерации, но это редко обеспечивается аппаратно.Вы можете предположить, что вы можете потреблять 500 мА или более в 99% источников питания. Расходные материалы USB, такие как настенные зарядные устройства, часто имеют мощность 2,1 ампера. Ваша нагрузка, особенно простая схема со светодиодом и резистором, будет тянуть только то, что ей нужно.

    Ваше предположение о 3 В является довольно хорошим предположением на практике, поскольку оно меньше, чем Vf ваших типичных синих или белых светодиодов при рекомендуемом номинальном токе 20 мА. Так они потребляют меньше тока и дольше служат. Красные светодиоды вы должны положить ниже.

    Все это говорит о том, что проще всего подключить их к USB-накопителю с помощью 1 или 2 диодов, таких как 1n4001, с 0.Среднее прямое падение напряжения 7 В снижает напряжение питания USB 5 В примерно до того же уровня, что и батареи, которые используются в волшебной лампочке. Соблюдая полярность, подключите провода аккумулятора, и все готово.

    Диод (светодиод) прямое напряжение последовательно и параллельно

    В качестве предисловия я всего лишь любитель электроники, а не студент-электрик, и я только начинаю заниматься этим, так что эти ответы могут быть очевидными даже для первокурсника.

    Насколько я понимаю, базовый светодиод имеет прямое напряжение, которое он будет «потреблять» от напряжения в цепи (я не уверен в правильности термина для этого), поэтому при расчете номинала токоограничивающего резистора, необходимого для защиты светодиода, учитывайте только напряжение на резисторе, которое в последовательной цепи батарея-резистор-светодиод представляет собой напряжение минус прямое напряжение светодиода.

    Таким образом, светодиод с прямым напряжением 2 В, подключенный последовательно к батарее 9 В, потребует резистора ограничения тока для падения 7 В.

    Если несколько резисторов-светодиодов подключены к батарее параллельно, напряжение будет одинаковым на каждом «переходе».

    Значит напряжение в точках A, B, C, D и E должно быть 9В? Поэтому снова каждый резистор падает на 7 В, а каждый светодиод на 2 В.

    Мой вопрос: что произойдет, если 5 светодиодов будут соединены последовательно? Я думаю, что мы можем использовать один резистор, так как ток в последовательной цепи должен быть одинаковым во всех точках, но если бы мы использовали батарею 9 В и каждый светодиод имел прямое напряжение 2 В, что произойдет с 5 последовательными резисторами?

    Поскольку общее падение напряжения больше, чем напряжение, обеспечиваемое батареей, будет ли каждый светодиод падать на одну пятую от 9 вольт (при прочих равных условиях)? Поскольку напряжение на входе минус напряжение на выходе должно равняться нулю, это мое предположение относительно того, что произойдет, и что если бы это напряжение было ниже «рабочего прямого напряжения» каждого светодиода, то они просто не загорались бы?

    Я знаю, что если бы они были резисторами, то каждый из них имел бы падение напряжения, пропорциональное его сопротивлению по отношению к общему сопротивлению в последовательной цепи, но, поскольку светодиоды не являются резисторами, предположительно, они не обязательно вели бы себя так? В учебниках, которые я читал, не говорится, что вам нужно «рассчитать» прямое напряжение светодиодов, вы просто руководствуетесь таблицей компонентов.

    Извините, если мои вопросы немного беспорядочны, я просто пытаюсь понять, что здесь происходит.

    Lab: Измерение прямого напряжения светодиодов

    Светодиоды (светоизлучающие диоды) освещают наш современный мир. Все, от индикаторов состояния до дисплеев и даже… ну, освещения, использует светодиоды всех цветов, форм и размеров. Как мы выяснили в предыдущем эксперименте, цвет светодиода определяется свойствами материала кремния, из которого он сделан.В этой лабораторной работе мы изучим эти свойства и выясним, как они связаны с цветом светодиода.

    Светоизлучающие диоды, как следует из их названия, аналогичны обычным диодам в том смысле, что ток может течь через них только в одном направлении. Это потому, что они состоят из двух разных видов полупроводников, спрессованных вместе. Мы назовем их N-Type и P-Type . Материалы N-типа заряжены отрицательно, потому что у них есть дополнительные электроны, в то время как материалы P-типа заряжены положительно, потому что у них отсутствуют электроны (у них есть «дырки»).При подаче тока электроны перетекают из N-типа в P-тип и притягиваются к дыркам. Эти текущие электроны обладают довольно высокой энергией, и когда они «захватываются» дырками, находящимися на более низком энергетическом уровне, им приходится отдавать часть этой энергии. В светодиодах эта энергия высвобождается в виде света. Чем больше разница энергий (известная как ширина запрещенной зоны ), тем больше энергии должен высвободить электрон, и тем короче длина волны света [1].

    «Высота», на которой электрон «падает» в отверстие, представляет собой ширину запрещенной зоны светодиода и определяет длину волны излучаемого света.

    Представьте, что вы стоите на лестнице и бросаете теннисные мячи в ведро с водой (будьте осторожны). Чем выше вы находитесь на лестнице, тем больший «всплеск» вы произведете. По сути, это то, что определяет цвет светодиода. С красными светодиодами (с низкоэнергетическим длинноволновым светом) вы роняете теннисные мячи с первых двух перекладин. С синими светодиодами (с высокоэнергетическим коротковолновым светом) вы опускаете их сверху (опять же, пожалуйста, будьте в безопасности там). Высота, на которой вы бросаете теннисные мячи, и есть ширина запрещенной зоны.

    Напряжение, которое мы подаем, чтобы заставить светодиод светиться, пропорционально уровню энергии электронов, протекающих через него. Измеряя это напряжение, мы можем оценить, сколько энергии теряют электроны при прохождении. (Это не совсем точно, но очень близко)

    Беспричинное изображение светодиодов
    • Светодиоды — непостоянные звери. Они довольно чувствительны и могут взорваться, если подать на них слишком большой ток (здесь говорит личный опыт). Обязательно тщательно отрегулируйте их ток и дважды проверьте проводку.
    • Некоторые светодиоды могут быть очень яркими даже при слабом токе. Хотя на них, вероятно, безопасно смотреть, старайтесь не смотреть прямо в них.

    Это специальный эксперимент, предназначенный для лабораторий с ограниченным оборудованием. Мы создали две версии этого эксперимента на основе имеющегося в вашей лаборатории оборудования/материалов:

    • Лаборатория A: Ручные мультиметры, потенциометры и резисторы
    • Лаборатория B: Настольный источник питания
    • Хотя процедуры и материалы разные, конечный результат точно такой же.Однако это может быть проще в зависимости от оборудования, имеющегося в вашей лаборатории.

      • Ручной мультиметр
        • Все, что может измерять напряжение до 0,01 В, подойдет.
        • 90
      • 100 Ом резистор
      • 10Kω Потенциометр
      • 9V Аккумулятор и повод
      • Различные светодиоды
        • Предпочтительно вы хотите, по крайней мере, красный, зеленый и синий светодиод.
      1. Постройте следующую схему. Пока не вставляйте батарею. (нажмите на фото, чтобы увеличить):
      2. Поверните потенциометр так, чтобы цифры наверху были обращены к отрицательному проводу вашей батареи. (на моем я повернул его до упора вправо)
        • Если у вас другой потенциометр, он может работать по-другому. Выньте светодиод и вставьте аккумулятор. Поместите щупы мультиметра на отрицательный провод батареи и одну из ножек резистора. Поворачивайте потенциометр, пока измеритель не покажет ноль вольт.Затем вставьте светодиод обратно.
        • (сначала снимите светодиод)

        • Помните, в какую сторону смотрит потенциометр, когда мультиметр показывает ноль вольт.
      3. Подсоедините провод мультиметра к каждой ножке резистора и поворачивайте потенциометр до тех пор, пока напряжение не покажет 0,1 В , положительное или отрицательное. Вы должны увидеть, как светодиод начинает светиться.
      4. Измерьте напряжение на светодиоде. Запишите это значение. Это светодиод Forward Voltage .
      5. Поверните потенциометр обратно в исходное положение.
      6. Замените светодиоды и повторите шаги 3–5.
      • Настольный источник питания
        • Источник питания должен иметь регулировку напряжения и тока, а также цифровые дисплеи или циферблаты для измерения этих значений.
      • Провода питания
        • Используйте провода типа «банановый разъем» с зажимами типа «крокодил» на концах.
      • Различные светодиоды
        • Желательно, чтобы у вас был как минимум красный, зеленый и синий светодиоды.
      • (дополнительно) Мультиметр
        • Мультиметры обычно более точны, чем показания напряжения/тока на блоке питания, поэтому вам следует использовать его для перепроверки ваших измерений, если он у вас есть.
      1. Установите ограничение тока вашего источника питания на 10 мА.
        • В некоторых источниках питания это можно сделать, установив его на низкое напряжение (0,1 В), закоротив его выход и повернув ограничение тока до значения 10 мА.
      2. Полностью уменьшите настройку напряжения.
      3. Подключите светодиод к проводам питания.
      4. Медленно увеличивайте напряжение до тех пор, пока оно не перестанет повышаться. Светодиод должен начать светиться при напряжении около 1-2В.
      5. Запишите напряжение, при котором это происходит. Это светодиод Forward Voltage .
      6. Снова полностью уменьшите напряжение.
      7. Замените светодиод другим и повторите шаги 3–6.
      Моя настройка блока питания. Обратите внимание, как горит красный индикатор «Ток», указывая на то, что он регулирует ток.
      • Светодиод не горит
        • Проверьте правильность полярности светодиода. Светодиод загорается только тогда, когда ток течет от положительного вывода к отрицательному.
        • Если вы выполняете лабораторную работу А, убедитесь, что батарея достаточно заряжена. Измерьте напряжение мультиметром. Эта лабораторная работа должна работать с батареей всего 5 В (очень, очень разряженная батарея 9 В!)
        • Если вы выполняете лабораторную работу B, убедитесь, что выход источника питания включен.На некоторых блоках питания есть кнопка, позволяющая включать и отключать их выход.
        • Если ни один из вышеперечисленных шагов не работает, возможно, ваш светодиод неисправен. Отложите его в сторону и сообщите об этом лаборанту.
      • Светодиод загорается очень ярко, затем внезапно гаснет
        • Возможно, ваш потенциометр был неправильно повернут при запуске. Это приведет к тому, что через светодиод будет протекать очень большой ток, который повредит его. Не волнуйтесь, светодиоды не слишком дороги! Отложите его в сторону, сообщите об этом своему лаборанту и считайте это учебным опытом.Убедитесь, что напряжение на светодиоде равно нулю, когда потенциометр находится в исходном положении.
      Цвет СИД вперед Напряжение (V)
      Инфракрасный 1,09
      Красный 1,80
      Оранжевый 1,84
      Желтый 1,87
      Желто-зеленый 1,88
      Зеленый 2.36
      Blue Blue 2
      266
      1N914
      1N914 0.62

      Наряду с обычными цветами светодиодов, я также проверил инфракрасные и белые светодиоды и обычный 1N914 малосигнальный диод. Обратите внимание, что прямое напряжение для обычного диода намного меньше, чем для светодиода.

      Проверка диода «методом потенциометра» визуально не так интересна, как проверка светодиодов.

      Как мы выяснили в предыдущей лабораторной работе, белые светодиоды на самом деле являются синими светодиодами с желтым люминофором.Тот факт, что его прямое напряжение очень похоже на напряжение синего светодиода, говорит нам о том, что этот конкретный белый светодиод был сделан таким образом.

      Помните, как работают люминофорные светодиоды (посередине)? Белый светодиод, изготовленный из люминофора, содержит синий светодиод внизу.

      Вот таблица распространенных светодиодов и их (приблизительная) длина волн [2]:

      ~ 560 ~ 540
      цвет длина волны
      Red ~ 670
      Orange ~ 610
      Yellow ~ 580 ~ 580 ~ 580
      Blue ~ 470

      Вы замечали, как светодиоды с большими длинами волн имеют более низкое прямое напряжение?

      Вот удобная формула для определения энергии фотона с определенной длиной волны [3]:

      Другими словами:

       

      Обратите внимание, как энергия увеличивается с уменьшением длины волны.

      Положить это в приведенный выше стол, у нас есть:

      цвет длина волны (нм) Photon Energy (EV)
      Red ~ 670 ~ 1,9
      Orange ~ 610 ~ 2,0
      ~ 580 ~ 580 ~ 580 ~ 2.1
      Yellow-Green ~ 560 ~ 2.2
      Green ~ 540 ~2.3
      Синий ~470 ~2,6

      Это говорит нам о том, сколько энергии должен потерять электрон, чтобы произвести фотон данной длины волны. Обратите внимание, что единицами измерения являются электрон-вольты (эВ), то есть заряд электрона, умноженный на 1 вольт. У вас может возникнуть соблазн сравнить эти значения с измеренными вами прямыми напряжениями, но они не совсем сопоставимы. Из-за некоторых других эффектов прямое напряжение светодиода, умноженное на заряд электрона, на самом деле меньше энергии фотона! Однако они должны быть как минимум пропорциональны измеренным вами значениям [4].

      Если у вас есть спектроскоп или спектрометр, вы можете измерить длину волны ваших светодиодов! Я использовал спектроскоп Eisco PH 0100QA (не аффилированный с ними), недорогой и относительно точный. Обычно вы можете найти их за несколько долларов на многих веб-сайтах, посвященных физике или химии.

      Мой спектроскоп. Вы смотрите через маленький конец и указываете большим концом на источник света.

      Для спектроскопа Eisco вы смотрите в окуляр и направляете трубку так, чтобы свет, который вы хотите измерить, проходил через щель на другом конце.Вы должны увидеть яркое пятно в правой части поля зрения, где находится числовая шкала. Пиковая длина волны — это место, где пятно наиболее яркое. Эти спектроскопы обычно лучше всего работают в слегка затемненной (не совсем темной) комнате, где достаточно света, чтобы увидеть цифры.

      Красный светодиод, вид через спектроскоп. Справа, прямо под числовой шкалой, вы можете видеть, что самое яркое пятно находится где-то между отметками 6 и 6,5, что означает, что это около 620-630 нм. То же самое с зеленым светодиодом.Его самое яркое пятно составляет около 530–540 нм. Яркое пятно синего светодиода составляет около 460–470 нм.

      , используя мой спектроскоп, я измерил следующие длины волн для моих светодиодов:

      9032
      цвет
      940
      Red
      Оранжевый 600
      Желтый 585
      желто-зеленый 560
      Зеленый 530
      Синий 465

      * Я получил это одноразовая техническое описание, поэтому у нас есть основа для сравнения, поскольку инфракрасное излучение невидимо невооруженным глазом, а спектроскоп в любом случае не достигает такой высоты.

      Когда вы соотносите длину волны с прямым напряжением светодиода, вы получаете этот красивый график:

      Я также добавил линию (красную), чтобы показать, какой должна быть расчетная ширина запрещенной зоны светодиода. Обратите внимание, как измеренное мной прямое напряжение постоянно ниже. Скорее всего, это может быть связано с тем, что мой спектроскоп не идеально откалиброван. Это также может указывать на то, что в энергию фотонов может вносить свой вклад не только электрическая потенциальная энергия, но мне потребуются более точные приборы, чтобы быть уверенным.
      Длина волны (нм) Прямое напряжение (В)
      940 1.09
      630 1,80
      600 1,84
      585 1,87
      560 1,88
      530 2,36
      465 2,65

       

      В отличие от лазеров, светодиоды не очень точны. Их длины волн могут немного меняться в зависимости от температуры и тока (что, вероятно, просто нагревает светодиод).Это связано с тем, что более высокие температуры приводят к сужению запрещенной зоны светодиода, уменьшая энергию испускаемых фотонов [5].

      Пробовали этот эксперимент? Комментарий ниже с вашими наблюдениями!

      1. https://en.wikipedia.org/wiki/Light-emitting_diode_physics; http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Electronic/led.html
      2. https://en.wikipedia.org/wiki/Color
      3. http://faculty.sites.uci.edu/ chem1l/files/2013/11/RDGLED.pdf; https://en.wikipedia.org/wiki/Photon_energy
      4. https://www.spiedigitallibrary.org/conference-proceedings-of-spie/11143/111432S/Is-a-glowing-LED-meaningful-to-determine-the-Planks-constant/10.1117/12.2508193.full?webSyncID=9a0ce46e-9e6e-c7a4- 9dab-6a0cbad05932&sessionGUID=9ad883c9-d902-bc99-93ce-d268bead49a2; http://electron6.phys.utk.edu/phys250/Laboratories/Light%20emitting%20diodes.htm
      5. https://en.wikipedia.org/wiki/Band_gap

      Поделитесь тем, что вы узнали

      I у меня есть вопрос для вас.

      Светодиодные токоограничивающие резисторы

      Ограничение тока в светодиоде очень важно.Светодиод ведет себя совсем иначе, чем резистор в цепи. Резисторы ведут себя линейно по закону Ома: V = IR. Например, увеличивая напряжение на резисторе, ток будет увеличиваться пропорционально, пока номинал резистора остается прежним. Достаточно просто. Светодиоды так себя не ведут. Они ведут себя как диоды с характеристикой ВАХ, отличной от резистора.

      Например, для диодов существует спецификация, называемая характерным (или рекомендуемым) прямым напряжением (обычно между 1.5-4В для светодиодов). Вы должны достичь характеристического прямого напряжения, чтобы включить диод или светодиод, но по мере превышения характеристического прямого напряжения сопротивление светодиода быстро падает. Поэтому светодиод начнет потреблять кучу тока и в некоторых случаях сгорит. Резистор используется последовательно со светодиодом, чтобы поддерживать ток на определенном уровне, называемом характерным (или рекомендуемым) прямым током.

      Используя приведенную выше схему, вам нужно будет знать три значения, чтобы определить значение токоограничивающего резистора.

      i = прямой ток светодиода в амперах (указан в техническом описании светодиода)
      Vf = прямое падение напряжения на светодиоде в вольтах (найдено в техническом описании светодиода)
      Vs = напряжение питания

      Получив эти три значения, подставьте их в это уравнение, чтобы определить токоограничивающий резистор:

      Кроме того, имейте в виду эти две концепции при обращении к приведенной выше схеме.

      1. Ток i, выходящий из источника питания через резистор и светодиод и обратно на землю, одинаков.(ККЛ)
      2. Падение напряжения на резисторе, помимо прямого падения напряжения светодиода, равно напряжению питания. (КВЛ)

      Пример 1

      Какой номинал токоограничительного резистора следует использовать, если у вас есть один светодиод и вы хотите запитать его напряжением питания Vs = 3,8 В?

      Чтобы рассчитать токоограничивающий резистор, вам сначала нужно посмотреть в таблице данных (всегда сначала RTFM!) Рекомендуемые характеристики прямого напряжения и прямого тока светодиода.В этом примере они равны 3,1 В и 30 мА соответственно. Не забудьте перевести все единицы измерения в вольты, амперы или омы! например 1 мА = 0,001 А

      Если вы подставите значения в приведенное выше уравнение, вы получите:

      23,3 Ом может быть нечетным значением для поиска, поэтому округлите его до следующего наибольшего общего значения.


      Пример 2

      Что делать, если вы хотите привести в действие светодиод высокой мощности? Какой должна быть номинальная мощность резистора?


      Целью резистора является ограничение тока и, таким образом, потребление некоторой мощности.Вы должны быть уверены, что номинальная мощность (мощность) вашего резистора достаточна для используемой мощности. Уравнение мощности:

      Допустим, вы используете приведенный выше светодиод с напряжением питания 12 В, прямым напряжением светодиода 3,9 В и общим прямым током 1400 мА. Какую номинальную мощность выбрать для резистора?

      Резистор имеет падение напряжения, как и светодиод. Итак, согласно закону напряжения Кирхгофа:

      Если вы определите падение напряжения на резисторе, вы получите 8.1В. Теперь у нас достаточно информации, чтобы подставить числа в уравнение мощности (не забудьте преобразовать все единицы измерения в ампер и вольт, например, 1400 мА = 1,4 А):

      Расчетное значение составляет приблизительно 12 Вт . Как правило, вы должны получить номинальную мощность резистора, близкую к удвоенному расчетному значению. Так что резистора в районе на 20-25 Вт будет достаточно. Кроме того, имейте в виду, резистор на 20-25 Вт будет чертовски большим!

      Светоизлучающие диоды (СИД) — узнайте.sparkfun.com

      Добавлено в избранное Любимый 64

      Введение

      Светодиоды окружают нас повсюду: В наших телефонах, автомобилях и даже домах. Каждый раз, когда загорается что-то электронное, есть большая вероятность, что за этим стоит светодиод. Они бывают самых разных размеров, форм и цветов, но независимо от того, как они выглядят, у них есть одна общая черта: они — бекон электроники.Считается, что они делают любой проект лучше, и их часто добавляют к маловероятным вещам (к всеобщему удовольствию).

      Однако, в отличие от бекона, они уже не годятся после того, как их приготовили. Это руководство поможет вам избежать случайных светодиодных барбекю! Впрочем, обо всем по порядку. Что именно это этот светодиод, о котором все говорят?

      Светодиоды

      (это «элли-и-ди») — это особый тип диодов, которые преобразуют электрическую энергию в свет. На самом деле, светодиод означает «Светоизлучающий диод».(Он делает то, что написано на жестяной банке!) И это отражено в сходстве между диодом и светодиодным схематическим обозначением:

      Короче говоря, светодиоды похожи на крошечные лампочки. Тем не менее, светодиоды требуют гораздо меньше энергии для освещения по сравнению с ними. Они также более энергоэффективны, поэтому они не нагреваются, как обычные лампочки (если только вы не накачиваете их энергией). Это делает их идеальными для мобильных устройств и других приложений с низким энергопотреблением. Однако не сбрасывайте их со счетов в мощной игре.Светодиоды высокой интенсивности нашли свое применение в акцентном освещении, прожекторах и даже автомобильных фарах!

      Вы уже испытываете тягу? Тяга поставить светодиоды на все подряд? Хорошо, оставайтесь с нами, и мы покажем вам, как!

      Предлагаемая литература

      Вот некоторые другие темы, которые будут обсуждаться в этом руководстве. Если вы не знакомы с каким-либо из них, пожалуйста, ознакомьтесь с соответствующим руководством, прежде чем идти дальше.

      Что такое цепь?

      Каждый электрический проект начинается со схемы.Не знаете, что такое цепь? Мы здесь, чтобы помочь.

      Что такое электричество?

      Мы можем видеть электричество в действии на наших компьютерах, освещая наши дома, как удары молнии во время грозы, но что это такое? Это не простой вопрос, но этот урок прольет на него свет!

      Диоды

      Диодный праймер! Свойства диодов, типы диодов и применение диодов.

      Электроэнергия

      Обзор электроэнергии, скорость передачи энергии. Мы поговорим об определении мощности, ваттах, уравнениях и номинальных мощностях. 1,21 гигаватт обучающего веселья!

      Полярность

      Введение в полярность в электронных компонентах. Узнайте, что такое полярность, в каких частях она присутствует и как ее определить.

      Предлагаемый просмотр

      Как их использовать

      Вот вы и пришли к разумному выводу, что нужно ставить светодиоды на все.Мы думали, ты придешь.

      Пройдемся по книге правил:

      1) Полярность имеет значение

      В электронике полярность указывает, является ли компонент схемы симметричным или нет. Светодиоды, будучи диодами, пропускают ток только в одном направлении. А когда нет тока, нет и света. К счастью, это также означает, что вы не сможете сломать светодиод, подключив его наоборот. Скорее просто не получится.

      Положительная сторона светодиода называется «анодом» и маркируется более длинным «выводом» или ножкой.Другая, отрицательная сторона светодиода называется катодом . Ток течет от анода к катоду и никогда в обратном направлении. Перевернутый светодиод может препятствовать правильной работе всей цепи, блокируя протекание тока. Так что не волнуйтесь, если добавление светодиода сломает вашу цепь. Попробуйте перевернуть его.

      2) Ток Moar равен свету Moar

      Яркость светодиода напрямую зависит от потребляемого им тока. Это означает две вещи. Во-первых, сверхъяркие светодиоды быстрее разряжают батареи, потому что дополнительная яркость достигается за счет дополнительной потребляемой мощности.Во-вторых, вы можете контролировать яркость светодиода, контролируя величину тока через него. Но создание настроения — не единственная причина сократить потребление тока.

      3) Существует такая вещь, как слишком много энергии

      Если вы подключите светодиод напрямую к источнику тока, он попытается рассеять столько энергии, сколько ему разрешено потреблять, и, подобно трагическим героям прошлого, он уничтожит себя. Вот почему важно ограничить величину тока, протекающего через светодиод.

      Для этого мы используем резисторы. Резисторы ограничивают поток электронов в цепи и защищают светодиод от слишком большого тока. Не волнуйтесь, для определения наилучшего номинала резистора требуется лишь немного базовой математики. Вы можете узнать все об этом в примерах применения нашего руководства по резисторам!

      Резисторы

      1 апреля 2013 г.

      Учебник по всем резисторам вещей. Что такое резистор, как они ведут себя параллельно/последовательно, расшифровка цветовых кодов резисторов и применение резисторов.

      Пусть вас не пугает вся эта математика, на самом деле очень сложно все испортить. В следующем разделе мы рассмотрим, как сделать светодиодную схему без калькулятора.

      Светодиоды без математики

      Прежде чем мы поговорим о том, как читать техническое описание, давайте подключим несколько светодиодов. В конце концов, это учебник по светодиодам, а не учебник по для чтения .

      Это также не учебник по математике, поэтому мы дадим вам несколько практических правил для запуска и работы светодиодов.Как вы, вероятно, поняли из информации в предыдущем разделе, вам понадобится батарея, резистор и светодиод. Мы используем батарею в качестве источника питания, потому что ее легко найти, и она не может обеспечить опасное количество тока.

      Базовый шаблон для светодиодной цепи довольно прост, просто подключите батарею, резистор и светодиод последовательно. Нравится:


      Резистор 330 Ом

      Хорошим номиналом резистора для большинства светодиодов является 330 Ом (оранжевый — оранжевый — коричневый).Вы можете использовать информацию из последнего раздела, чтобы помочь вам определить точное значение, которое вам нужно, но это светодиоды без математики . Итак, начните с включения резистора 330 Ом в приведенную выше схему и посмотрите, что произойдет.

      Метод проб и ошибок

      Интересная особенность резисторов заключается в том, что они рассеивают дополнительную мощность в виде тепла, поэтому, если у вас есть резистор, который нагревается, вам, вероятно, нужно использовать меньшее сопротивление. Однако, если ваш резистор слишком мал, вы рискуете сжечь светодиод! Учитывая, что у вас есть несколько светодиодов и резисторов, вот блок-схема, которая поможет вам спроектировать схему светодиодов методом проб и ошибок:


      Броски с батарейкой типа «таблетка»

      Еще один способ зажечь светодиод — просто подключить его к батарейке типа «таблетка»! Так как батарейка типа «таблетка» не может обеспечить ток, достаточный для повреждения светодиода, вы можете соединить их напрямую! Просто вставьте батарейку типа «таблетка» CR2032 между выводами светодиода.Длинная ножка светодиода должна касаться стороны батареи, отмеченной знаком «+». Теперь вы можете обмотать все это лентой, добавить магнит и приклеить к чему-либо! Ура метателям!

      Конечно, если вы не получаете отличных результатов методом проб и ошибок, вы всегда можете взять свой калькулятор и посчитать. Не волнуйтесь, рассчитать наилучшее значение резистора для вашей схемы несложно. Но прежде чем вы сможете определить оптимальное значение резистора, вам нужно найти оптимальный ток для вашего светодиода.Для этого нам нужно сообщить в техпаспорт…

      Узнать подробности

      Не подключайте никакие странные светодиоды к своим цепям, это просто вредно для здоровья. Познакомьтесь с ними первыми. А как лучше читать даташит.

      В качестве примера мы рассмотрим техническое описание нашего базового красного светодиода 5 мм.

      Светодиод Ток

      Начиная сверху и спускаясь вниз, первое, с чем мы сталкиваемся, это очаровательный стол:

      Ах, да, но что все это значит?

      В первой строке таблицы указано, какой ток ваш светодиод сможет непрерывно выдерживать.В этом случае вы можете дать ему 20 мА или меньше, и он будет светить ярче всего при 20 мА. Вторая строка говорит нам, каким должен быть максимальный пиковый ток для коротких импульсов. Этот светодиод может выдерживать короткие скачки до 30 мА, но вы не хотите поддерживать этот ток слишком долго. Это техническое описание даже достаточно полезно, чтобы предложить стабильный диапазон тока (в третьем ряду сверху) 16-18 мА. Это хорошее целевое число, которое поможет вам произвести расчеты резисторов, о которых мы говорили.

      Следующие несколько строк менее важны для целей данного руководства.Обратное напряжение — это свойство диода, о котором в большинстве случаев не стоит беспокоиться. Рассеиваемая мощность — это мощность в милливаттах, которую светодиод может использовать до того, как он выйдет из строя. Это должно работать само собой, пока вы держите светодиод в пределах рекомендуемых значений напряжения и тока.

      Напряжение светодиода

      Посмотрим, какие еще столы сюда поставили… А!

      Полезный столик! Первая строка сообщает нам, каким будет прямое падение напряжения на светодиоде.Прямое напряжение — это термин, который часто встречается при работе со светодиодами. Это число поможет вам решить, какое напряжение потребуется вашей схеме для питания светодиода. Если у вас есть более одного светодиода, подключенного к одному источнику питания, эти цифры действительно важны, потому что прямое напряжение всех светодиодов, сложенных вместе, не может превышать напряжение питания. Мы поговорим об этом более подробно позже в более подробном разделе этого руководства.

      Длина волны светодиода

      Во второй строке этой таблицы указана длина волны света.Длина волны — это, по сути, очень точный способ объяснить, какого цвета свет. Это число может немного варьироваться, поэтому в таблице указаны минимум и максимум. В данном случае это от 620 до 625 нм, что находится как раз на нижнем красном конце спектра (от 620 до 750 нм). Опять же, мы рассмотрим длину волны более подробно в более подробном разделе.

      Яркость светодиода

      Последняя строка (обозначенная как «Интенсивность света») показывает, насколько ярким может быть светодиод. Единица мкд, или милликандела , является стандартной единицей измерения интенсивности источника света.Этот светодиод имеет максимальную интенсивность 200 мкд, что означает, что он достаточно яркий, чтобы привлечь ваше внимание, но не совсем яркий фонарик. При 200 мкд этот светодиод мог бы стать хорошим индикатором.

      Угол обзора

      Далее у нас есть веерообразный график, представляющий угол обзора светодиода. Различные стили светодиодов будут включать линзы и отражатели, чтобы либо концентрировать большую часть света в одном месте, либо распространять его как можно шире. Некоторые светодиоды подобны прожекторам, испускающим фотоны во всех направлениях; Другие настолько направленны, что вы не можете сказать, что они включены, если не смотрите прямо на них.Чтобы прочитать график, представьте, что светодиод стоит прямо под ним. «Спицы» на графике обозначают угол обзора. Круглые линии представляют интенсивность в процентах от максимальной интенсивности. Этот светодиод имеет довольно узкий угол обзора. Вы можете видеть, что если смотреть прямо вниз на светодиод, он наиболее яркий, потому что при 0 градусах синие линии пересекаются с самым внешним кругом. Чтобы получить угол обзора 50%, угол, при котором интенсивность света вдвое меньше, проследите за кругом 50% вокруг графика, пока он не пересечет синюю линию, затем следуйте по ближайшему выступу, чтобы считать угол.Для этого светодиода угол обзора 50% составляет около 20 градусов.

      Размеры

      Наконец, механический чертеж. Это изображение содержит все размеры, которые вам понадобятся для установки светодиода в корпус! Обратите внимание, что, как и у большинства светодиодов, у этого есть небольшой фланец внизу. Это удобно, когда вы хотите установить его в панель. Просто просверлите отверстие идеального размера для корпуса светодиода, и фланец предотвратит его падение!

      Теперь, когда вы знаете, как расшифровать техническое описание, давайте посмотрим, какие причудливые светодиоды вы можете встретить в дикой природе…

      Типы светодиодов

      Поздравляем, вы знаете основы! Может быть, вы даже получили в свои руки несколько светодиодов и начали их освещать, это потрясающе! Как бы вы хотели активизировать свою игру с миганием? Давайте поговорим о том, как сделать что-то необычное за пределами вашего стандартного светодиода.

      Крупный план сверхяркого светодиода 5 мм Крупный план

      Типы светодиодов

      Вот другие персонажи.

      Светодиоды RGB

      Светодиоды

      RGB (красный-зеленый-синий) на самом деле представляют собой три светодиода в одном! Но это не значит, что он может делать только три цвета.Поскольку красный, зеленый и синий являются аддитивными основными цветами, вы можете контролировать интенсивность каждого из них, чтобы создать любой цвет радуги. Большинство светодиодов RGB имеют четыре контакта: по одному для каждого цвета и общий контакт. У некоторых общий штырек является анодом, а у других катодом.

      Общий прозрачный светодиод RGB с катодом

      Светодиоды с интегральными схемами

      Велоспорт

      Некоторые светодиоды умнее других. Возьмем, к примеру, велосипедный светодиод. Внутри этих светодиодов на самом деле есть интегральная схема, которая позволяет светодиоду мигать без какого-либо внешнего контроллера.Вот крупным планом микросхема (большой черный квадратный чип на кончике наковальни), управляющая цветами.

      5-миллиметровый светодиодный индикатор с медленным циклом крупным планом

      Просто включите его и смотрите, как он работает! Они отлично подходят для проектов, где вы хотите немного больше действий, но не имеете места для схемы управления. Есть даже мигающие светодиоды RGB, которые переключаются между тысячами цветов!

      Адресные светодиоды

      Другие типы светодиодов могут управляться индивидуально.Существуют различные наборы микросхем (WS2812, APA102, UCS1903 и многие другие), используемые для управления отдельными светодиодами, соединенными вместе. Ниже показан крупный план WS2812. Большая квадратная микросхема справа управляет цветами по отдельности.

      Адресный WS2812 PTH Close Up

      Встроенный резистор

      Что это за магия? Светодиод со встроенным резистором? Верно. Существуют также светодиоды с небольшим токоограничивающим резистором. Если вы внимательно посмотрите на изображение ниже, на штыре есть небольшая черная квадратная микросхема для ограничения тока на этих типах светодиодов.

      Светодиод со встроенным резистором Крупный план

      Итак, подключите светодиод со встроенным резистором к источнику питания и зажгите его! Мы протестировали эти типы светодиодов при напряжении 3,3 В, 5 В и 9 В.

      Суперяркий зеленый светодиод со встроенным резистором

      Примечание: В техническом описании светодиодов со встроенным резистором указано, что рекомендуемое прямое напряжение составляет около 5 В. Тестирование одного на 5 В, он потребляет около 18 мА.Стресс-тест с батареей 9В, тянет около 30мА. Вероятно, это верхний предел входного напряжения. Использование более высокого напряжения может сократить срок службы светодиода. При напряжении около 16 В в наших стресс-тестах светодиод перегорел.

      Корпуса для поверхностного монтажа (SMD)

      Светодиоды

      SMD представляют собой не столько определенный вид светодиодов, сколько тип корпуса. По мере того, как электроника становится все меньше и меньше, производители придумали, как втиснуть больше компонентов в меньшее пространство. Детали SMD (Surface Mount Device) представляют собой крошечные версии своих стандартных аналогов.Вот крупный план адресуемого светодиода WS2812B, упакованного в небольшой корпус 5050.

      Адресный WS2812B Крупный план

      SMD-светодиоды

      бывают нескольких размеров, от довольно больших до размеров меньше рисового зерна! Поскольку они такие маленькие и имеют подушечки вместо ножек, с ними не так просто работать, но если у вас мало места, они могут быть именно тем, что прописал доктор.

      Пакет WS2812B-5050 Пакет APA102-2020

      Светодиоды SMD также упрощают и ускоряют установку большого количества светодиодов на печатные платы и ленты.Вы, вероятно, не стали бы вручную припаивать все эти компоненты вручную.

      Крупный план адресной светодиодной матрицы 8×32 (WS2812-5050) Адресная светодиодная лента 5M (APA102-5050) с питанием

      Высокая мощность

      Мощные светодиоды

      от таких производителей, как Luxeon и CREE, невероятно яркие. Они ярче, чем суперяркие! Как правило, светодиод считается высокомощным, если он может рассеивать мощность 1 Вт или более.Это причудливые светодиоды, которые вы найдете в действительно хороших фонариках. Массивы из них можно построить даже для прожекторов и автомобильных фар. Поскольку через светодиод проходит так много энергии, для них часто требуются радиаторы. Радиатор — это, по сути, кусок теплопроводного металла с большой площадью поверхности, задачей которого является передача как можно большего количества отработанного тепла в окружающий воздух. В конструкцию некоторых разделительных досок, таких как показанная ниже, может быть встроено некоторое рассеивание тепла.

      Мощный RGB-светодиод Алюминиевая задняя панель для некоторого рассеивания тепла

      Мощные светодиоды могут генерировать столько отработанного тепла, что без надлежащего охлаждения могут повредить сами себя. Не позволяйте термину «отработанное тепло» обмануть вас, эти устройства по-прежнему невероятно эффективны по сравнению с обычными лампочками. Для управления можно использовать драйвер светодиода постоянного тока.

      Специальные светодиоды

      Существуют даже светодиоды, излучающие свет за пределами обычного видимого спектра. Например, вы, вероятно, используете инфракрасные светодиоды каждый день. Они используются в таких вещах, как пульты от телевизора, для отправки небольших фрагментов информации в виде невидимого света! Они могут выглядеть как стандартные светодиоды, поэтому их будет трудно отличить от обычных светодиодов.

      ИК-светодиод

      На противоположном конце спектра также можно найти ультрафиолетовые светодиоды. Ультрафиолетовые светодиоды заставят некоторые материалы флуоресцировать, как черный свет! Они также используются для дезинфекции поверхностей, поскольку многие бактерии чувствительны к ультрафиолетовому излучению.Они также могут быть использованы для обнаружения подделок (купюры, кредитные карты, документы и т. д.), солнечных ожогов, список можно продолжить. Пожалуйста, надевайте защитные очки при использовании этих светодиодов.

      УФ-светодиод для проверки банкноты США

      Дополнительные светодиоды

      Имея в своем распоряжении такие причудливые светодиоды, нет оправдания тому, что что-то останется неосвещенным. Однако, если ваша жажда знаний о светодиодах не утолена, тогда читайте дальше, и мы подробно рассмотрим светодиоды, цвет и силу света!

      Копаем глубже

      Итак, вы закончили со светодиодами 101 и хотите еще? О, не волнуйтесь, у нас есть еще.Давайте начнем с науки о том, что заставляет светодиоды тикать… э-э… мигать. Мы уже упоминали, что светодиоды — это особый вид диодов, но давайте углубимся в то, что именно это означает:

      .

      То, что мы называем светодиодом, на самом деле представляет собой светодиод и упаковку вместе, но сам светодиод на самом деле крошечный! Это чип полупроводникового материала, легированный примесями, которые создают границу для носителей заряда. Когда ток течет в полупроводник, он перескакивает с одной стороны этой границы на другую, высвобождая при этом энергию.В большинстве диодов эта энергия уходит в виде тепла, но в светодиодах эта энергия рассеивается в виде света!

      Длина волны света и, следовательно, цвет зависят от типа полупроводникового материала, используемого для изготовления диода. Это связано с тем, что структура энергетических зон полупроводников различается между материалами, поэтому фотоны излучаются с разными частотами. Вот таблица распространенных светодиодных полупроводников по частоте:

      Усеченная таблица полупроводниковых материалов по цветам. Полная таблица доступна в статье Википедии для «LED» .

      В то время как длина волны света зависит от ширины запрещенной зоны полупроводника, интенсивность зависит от количества энергии, проходящей через диод.Мы немного говорили об интенсивности света в предыдущем разделе, но это больше, чем просто числовое значение того, насколько ярко что-то выглядит.

      Единица измерения силы света называется кандела, хотя, когда вы говорите об интенсивности одного светодиода, вы обычно находитесь в диапазоне милликандела. Что интересно в этой единице, так это то, что на самом деле это не мера количества световой энергии, а фактическая мера «яркости». Это достигается путем взятия мощности, излучаемой в определенном направлении, и взвешивания этого числа с помощью функции светимости света.Человеческий глаз более чувствителен к некоторым длинам волн света, чем к другим, и функция светимости представляет собой стандартизированную модель, учитывающую эту чувствительность.

      Сила света светодиодов может варьироваться от десятков до десятков тысяч милликандел. Индикатор питания на вашем телевизоре, вероятно, составляет около 100 мкд, тогда как у хорошего фонарика может быть 20 000 мкд. Смотреть прямо на что-то более яркое, чем несколько тысяч милликандел, может быть болезненно; не пытайтесь.

      Прямое падение напряжения

      О, я также обещал, что мы поговорим о концепции прямого падения напряжения.Помните, когда мы смотрели техническое описание, я упомянул, что прямое напряжение всех ваших светодиодов, сложенных вместе, не может превышать напряжение вашей системы? Это связано с тем, что каждый компонент в вашей схеме должен совместно использовать напряжение, а количество напряжения, которое каждая часть использует вместе, всегда будет равно доступному количеству. Это называется законом напряжения Кирхгофа. Таким образом, если у вас есть источник питания 5 В, и каждый из ваших светодиодов имеет прямое падение напряжения 2,4 В, вы не сможете питать более двух одновременно.

      Законы Кирхгофа также пригодятся, когда вы хотите приблизить напряжение на данной части на основе прямого напряжения других частей. Например, в примере, который я только что привел, есть источник питания 5 В и 2 светодиода с прямым падением напряжения 2,4 В каждый. Конечно, мы хотели бы включить токоограничивающий резистор, верно? Как узнать напряжение на этом резисторе? Это просто:

      5 (напряжение системы) = 2,4 (светодиод 1) + 2,4 (светодиод 2) + резистор

      5 = 4.8 + Резистор

      Резистор = 5 — 4,8

      Резистор = 0,2

      Итак, на резисторе 0,2 В! Это упрощенный пример, и это не всегда так просто, но, надеюсь, это даст вам представление о важности прямого падения напряжения. Используя значение напряжения, которое вы получаете из законов Кирхгофа, вы также можете делать такие вещи, как определение тока через компонент с помощью закона Ома. Короче говоря, вы хотите, чтобы напряжение вашей системы было равно ожидаемому прямому напряжению компонентов вашей комбинированной схемы.

      Расчет токоограничивающих резисторов

      Если вам нужно рассчитать точное значение токоограничивающего резистора, включенного последовательно со светодиодом, ознакомьтесь с одним из примеров приложений в руководстве по резисторам для получения дополнительной информации.

      Ресурсы и продолжение

      Вы сделали это! Вы знаете почти все… о светодиодах. Теперь иди и ставь светодиоды на все, что угодно! А теперь… драматичная реконструкция светодиода без токоограничивающего резистора, перегруженного и перегоревшего:

      Ага… это не зрелищно.

      Если вы хотите узнать больше о некоторых темах, связанных со светодиодами, посетите эти другие учебные пособия:

      Легкий

      Свет является полезным инструментом для инженера-электрика. Понимание того, как свет связан с электроникой, является фундаментальным навыком для многих проектов.

      ИК-связь

      В этом руководстве объясняется, как работает обычная инфракрасная (ИК) связь, а также показано, как настроить простой ИК-передатчик и приемник с помощью Arduino.

      Как производятся светодиоды

      Мы совершим экскурсию по производителю светодиодов и узнаем, как производятся светодиоды PTH 5 мм для SparkFun.

      Руководство по сборке Simon Says

      Независимо от того, какой вариант комплекта для пайки через отверстия Simon Says вы приобрели, это руководство поможет вам пройти весь процесс сборки.

      Руководство по подключению QuickLogic Thing Plus (EOS S3)

      В этом руководстве представлены описания функций и параметры конфигурации QuickLogic Thing Plus EOS S3.Он также служит в качестве руководства «Начало работы» и «Как».

       

      Хотите узнать больше о светодиодах?

      См. нашу страницу LED , где вы найдете все, что вам нужно знать, чтобы начать использовать эти компоненты в своем проекте.

      Отведи меня туда!

       

      Или посмотрите некоторые из этих сообщений в блоге:

      .