Allt du behöver veta om lysdioder: 7 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:45

En ljusemitterande diod är en elektronisk enhet som avger ljus när ström passerar genom den. Lysdioder är små, extremt effektiva, ljusa, billiga, elektroniska komponenter. Folk tror att lysdioder bara är vanliga ljusemitterande komponenter och tenderar att förbise intressanta fakta och funktioner hos lysdioder. I denna instruerbara kommer jag att lära dig 'Allt du behöver veta om lysdioder' som innehåller deras arbets-, ström- och effektbetyg, byggnader, typer, motståndskalkylator för lysdioder, användningsområden, tester och en enkel LED -krets.

Här är en länk till den gratis Android -appen 'LED Resistor Calculator': LED Resistor Calculator. Denna app hjälper dig att beräkna det lämpliga motståndsvärdet som krävs för en LED.

LED -historiens historia

Kapten Henry Joseph Round var en av de tidiga radiopionjärerna och fick 117 patent. Han var den första som rapporterade observation av elektroluminescens från en diod, vilket ledde till upptäckten av den ljusemitterande dioden. Vladimirovich Losev observerade ljusutsläpp från carborundum-punktkontaktkorsningar. Under arbetet som radiotekniker märkte han att kristaldioder som används i radiomottagare avgav ljus när ström passerade genom dem. År 1927 publicerade Losev detaljer i en rysk tidskrift om hans arbete med ljusemitterande dioder. Ett par år senare uppfann Nick Holonyak, Jr. den första synliga spektrumet (rött) LED 1962 medan han arbetade som konsultforskare vid ett General Electric Company-laboratorium i Syracuse, New York.

Reservdelar:

• Blandade färg -lysdioder - AliExpress
• RGB -lysdioder - AliExpress
• IR -lysdioder - AliExpress

Steg 1: Sammansättning och arbete

BILD:

1. Dremeling en LED.
2. Ovanifrån av LED: ns elektoder. (större-katod, mindre-anod).
3. Närbild av anod och katod av LED. (LED skuren i hälften).
4. Anod och katod av LED tas bort från plastskal.

Sammansättning

De vanligaste lysdioderna består av Gallium (Ga), Arsenik (As) och fosfor (P). Moderna lysdioder är inte bara GaAsP -typer - andra halvledarbryggningar finns i överflöd! Dessa halvledare används också i olika andra elektroniska komponenter.

Arbetssätt

En LED är en P-N Junction-diod som avger ljus. När en lysdiod är i förspänning avger den ljus istället för värme som genereras av en normal diod. När P-N-övergången är i förspänning, i fallet med en LED, kombineras några av hålen med elektronerna i N-regionen och några av elektronerna från N kombineras med ett hål från P-regionen. Varje rekombination utstrålar ljus eller fotoner.

Lysdioder har en polaritet och fungerar därför inte om de är anslutna med omvänd förspänning. Den enklaste metoden för att kontrollera polariteten hos vanlig LED är genom att hålla lysdioden nära ögat. Du kommer att se att det finns två elektroder. Den tjockare är katoden (-). Ljus avges från katoden. Den tunnare elektroden är anoden (+). [Även om denna metod för att kontrollera polaritet inte fungerar för vissa lysdioder som högeffektiva lysdioder osv där motsatsen är sant]. I allmänhet tillverkas LED: er så att längden på katodernas och anodens ledningar skiljer sig åt. På grund av detta tillverkas lysdioderna med anod (+) ledningen längre än katoden (-) ledningen. Detta gör det också lättare att bestämma polariteten. Obs: Vissa tillverkare håller båda elektroderna lika långa. För att testa polariteten behöver du använda en multimeter.

Steg 2: Ström- och effektbetyg, Haitz lag

BILD: LED -symbol

Vanliga IR -lysdioder kan fungera ner till ~ 1.5V men vanliga röda lysdioder behöver ~ 1.8V, vanliga gröna lysdioder behöver ~ 2V och vanliga blå & vita lysdioder (som naturligtvis är blåa med fosforbeläggning) behöver en bra 3V.

Lysdioder har ingen "spänningsgrad"; de är strömdrivna. Ljusstyrkan är ungefär proportionell mot strömmen, och inte direkt proportionell mot spänningen. Vid en viss ström kommer de att ha en framspänning, men det är sekundärt till strömmen, vilket är den viktigaste faktorn som måste kontrolleras.

Nuvarande betyg

Nuvarande betyg på lysdioder liknar också spänningsbetyg. Lysdioder har i allmänhet ett standardvärde för ström. De flesta lysdioder kräver cirka 5-25 mA. Strömmen som krävs av en lysdiod beror ibland på lysdiodens färg. Om du levererar överflödig ström kommer lysdioden att brinna och skadas. Å andra sidan, om du levererar mycket låg ström kommer LED inte att producera sin maximala effekt. Moderna ultralätta röda/gröna lysdioder kan ge acceptabel effekt (för statusanvändning etc) på så lite som 1mA

Effektbetyg

En lysdioder kan ha olika effektvärden beroende på deras typ, byggnad och nuvarande betyg, etc. Lysdioder finns också i "High Power LED" -paket. Lysdioder är mindre ineffektiva än konventionella glödlampor som CFL och glödlampor.

Haitz lag

Det sägs att varje decennium minskar kostnaden per lumen (enhet med nyttigt ljus) med en faktor 10, och mängden ljus som genereras per LED -paket ökar med en faktor 20 för en given våglängd (färg) av ljus. Det anses vara LED -motsvarigheten till Moores lag, som säger att antalet transistorer i en given integrerad krets fördubblas var 18 till 24 månader. Båda lagarna är beroende av processoptimering av produktionen av halvledarenheter.

Steg 3: Bygg

BILD:

1. Grundläggande LED.
2. Dome LED.
3. SMD LED (stor).
4. SMD LED (liten).
5. Display-LED som används i 7-segmentig display.

Lysdioder tillverkas i en mängd olika former och storlekar. Färgen på plastlinsen är ofta densamma som den faktiska färgen på ljuset, men inte alltid. Till exempel används lila plast ofta för infraröda lysdioder, och de flesta blå enheter har färglösa höljen. Moderna högeffektiva lysdioder som de som används för belysning och bakgrundsbelysning finns vanligtvis i paket med ytmonterade enheter (SMD). Vissa lysdioder har diffusa plastlinser.

Grundläggande LED

Den grundläggande lysdioden är en av de mest använda lysdioderna. På grund av dess popularitet är dess pice relativt billigare jämfört med andra lysdioder. Det ser väldigt enkelt ut och designen är väldigt enkel.

Dome LED

Detta är en typ av LED som är formad som en "Dome". Denna form är utformad för att öka området till vilket ljuset överförs. Med andra ord är ljusets strålningsvinkel (omkrets) större än LED -lampan. Detta styrs i allmänhet av hur långt de placerar ljussändaren från kupolen. Specifikationsarken ger dig nästan alltid en "halveffektvinkel" (vinkeln utanför axeln där du bara ser halva ljusstyrkan). Om du vill ha en mycket bredare emissionsvinkel kan du klippa av kupolen med ett dremelverktyg. Om du bryr dig kan du sedan fila eller polera slutet, men det är inte nödvändigt. Ju närmare du skär den till utsläppsenheten, desto bredare vinkel får du. Men var försiktig så att du inte skär för nära eftersom det finns en liten tråd där som vanligtvis inte kan ses av ögat. Även om denna typ av LED är något dyrare än en vanlig LED.

SMD LED

Denna typ av LED är i allmänhet mycket liten i storlek. SMD betyder ytmonterad enhet. Och som namnet antyder är denna lysdiod lödd på PCB-ytan till skillnad från konventionella 'genomgående' komponenter. Dessa lysdioder är generellt lödda av maskiner (precisionslödningsrobotar) och är extremt svåra att lödda för hand (även om det inte är omöjligt att lödda SMD -lysdioder för hand). För att löd SMD LED: n för hand behöver du bara ett fint spetsigt lödkolv, lite tunt löd, ett starkt ljus och eventuellt ett förstoringsglas och några bra och exakta lödningsförmågor.

Display LED

Denna typ av LED används främst på skärmar eftersom dess form är platt.

Steg 4: Typer

BILD:

1. Dome LED: er.
2. IR -lysdioder.
3. 7 LED -display för segment
4. Trefärgad LED (färgförändrande LED).

Färg LED

Färgade och vita lysdioder används främst i indikatorer, lampor, belysningsutrustning etc. De är en av de mest använda lysdioderna

Färgbytande LED (Tri/Bi Color LED)

I denna typ av lysdioder ändras färgen från LED: n inom en viss tidsperiod. En liten integrerad krets (IC) är inbäddad i denna LED -ordning för att styra tidsfördröjningen mellan övergången mellan de olika färgerna. Tri/bicolor lysdioder ändrar inte färg de är faktiskt två separata lysdioder (ofta en röd och en grön) i ett paket. Du vrider den ena eller den andra för att producera två färger och båda för att göra en tredje.

Infraröd (IR) LED

Denna typ av LED -strålar infraröda ljusstrålar. Dessa infraröda strålar kan inte ses av det mänskliga ögat. Denna typ av LED fungerar i allmänhet på en överföringsfrekvens på 38KHz. Designern modulerar lysdioden som ett sätt för mottagaren att skilja den från andra IR -källor. Lysdioder moduleras också vid mycket låga frekvenser för att helt enkelt visa en blinkande lysdiod och moduleras ofta vid relativt höga frekvenser med varierande driftscykel för att effektivt styra deras ljusstyrka. Och sedan moduleras vissa med mycket högre frekvenser för att skicka data (som används i fiberoptik till exempel). Den används huvudsakligen i fjärrstyrda och små kommunikationsenheter. Du kan testa en IR -lysdiod genom att titta på den under en kamera medan en ström matas ut över lysdioden. Med andra ord kan kameror upptäcka IR -strålar från LED: n. Kameror som inte har ett IR -blockfilter kan i allmänhet se nära IR ganska bra (och tenderar att vara billiga kameror och särskilt säkerhetskameror). Men det bör nämnas att även vissa mobiltelefonkameror inte ser IR -lysdioder alls särskilt bra på grund av deras IR -blockfilter.

7 LED -display för segment

En LED med 7 segment är en LED bestående av 7 display -LED: er som är anslutna i form av en 8. Den används i räknare, displayer etc. En LED som liknar denna används också för att visa alfabet.

UV -LED

UV -lysdioder avger ultravioletta ljusstrålar. Dessa strålar har olika tillämpningar såsom sterilisering, vattenrening, etc.

Steg 5: Motståndskalkylator för lysdioder

BILDER:

1. Olika motstånd och en LED.
2. LED Resistance Calculator App -logotyp.

Så den vanligaste frågan om lysdioder är det lämpliga motståndet att använda tillsammans med. Anledningen till att ett motstånd används tillsammans med lysdioder är för att skydda dem från överskott av ström som kan brinna och skada lysdioden. Men att välja rätt LED är inte så enkelt. Varför? Tja, om du väljer ett mycket högt motstånd, kommer LED inte att avge sitt maximala ljus. Och om du har ett lågt motstånd finns det chanser att lysdioden skadas.

Så en enkel formel uppfanns:

Motstånd = (Källspänning - LED -spänning) / (LED -ström / 1000)

*Tänk på att LED -strömmen är i milliampere (mA)

För att göra denna beräkning enklare kan du använda denna gratis Android App LED Resistance Calculator. Det är en app utformad speciellt för denna instruerbara. Andra funktioner och fler elektronikrelaterade funktioner och räknare kommer att läggas till i den här appen. Appen utvecklades av BluBot Technologies. Du kan kolla in hans instruktioner och kontakta honom via hans Orangeboard @Nathan Neal Dmello. Han genomför också olika andra projekt för att utveckla appar, webbplatser, datorprogram etc. Du kan kontakta honom via hans webbplats.

Steg 6: Användningar

BILD:

1. TV -fjärrkontroll utan knapptryckning.
2. TV -fjärrkontroll med knappen intryckt och IR -LED -blixt upptäckt.
3. Strip of Dome LED från en nödficklampa.
4. LED -blixt från en smarttelefonkamera.
5. LED -indikatorer för en bärbar dator.

LED -lampor används överallt. Från telefonens blixt, till bilens musiksystem, till dina trädgårdsbelysning, till din TV -skärm. I grund och botten har deras anpassningsbara karaktär och effektivitet gett dem en plats i de flesta elektroniska prylar.

Några av de mest kända användningsområdena är:

1. Belysning.
2. Visar.
3. Indikatorer.
4. Dekorativa lampor och föremål.
5. Fjärrkontroll.
6. Sterilisering.
7. Rening av vatten.
8. Tandvård och andra medicinska tillämpningar.

Steg 7: Testning och krets

BILD:

1. Multimeter som används för att testa LED.
2. Enkel krets med LED.

Testning

En klassisk snabbtestare för färg, ljusstyrka och polaritet är bara en 3V litiummyntcell (t.ex. CR2032). Vidrör naturligtvis bara lysdioder med lägre spänning till detta, så kan de överhettas!

Vissa lysdioder kan testas för att kontrollera om det fungerar korrekt med hjälp av en multimeter och genom att följa stegen:

1. Ställ multimeterns ratt på funktionen 'Kontinuitet'.
2. Anslut nu LED: ns anod (+) till multimeterns RÖDA/positiva/(+) sond och anslut lysdiodens katod (-) till multimeterns SVART/negativa (-) sond.
3. Om lysdioden fungerar kommer multimetern att avge ett "pip" -ljud. Och ett värde visas på multimeterns skärm. Utöver detta ska lysdioden lysa.

*Att testa en lysdiod med kontinuitetsfunktionen hos en multimeter fungerar vanligtvis inte eftersom de flesta multimetrar endast använder en låg spänning, mindre än 1V, för motstånds- och kontinuitetstester. Om det gör det kommer multimetern inte att göra ett kontinuerligt pip; det kan göra en kort pip. Många multimetrar har en diodtestfunktion, indikerad med en diodsymbol, som gäller upp till 2V över dioden. Detta kommer att på ett tillförlitligt sätt berätta polariteten för många lysdioder men inte nödvändigtvis blå och vita lysdioder med höga framspänningar.

Du kan också testa lysdioden och alla andra komponenter med hjälp av denna krets:- Elektronisk sensorkomponenttestare

Krets

Detta är en av de mest grundläggande och mångsidiga kretsarna du kan hitta som använder en lysdiod i den. Anledningen till att det är en bra krets att börja med är att den också kan kontrollera hur andra elektroniska komponenter eller elektroniska sensorer fungerar. Du kan också kolla in en detaljerad handledning som hjälper dig att göra denna krets: Electronic Sensor Component Tester

Tvåa i Tech Contest

Andra priset i Teach It! Tävling sponsrad av Dremel