Informazioni sull'utilizzo di LED, dispositivo LED, come illuminare un LED

Ora tutti hanno familiarità con i LED: luci a LED, lampade a LED, nastri e molto altro. Grazie agli sforzi degli sviluppatori, apparvero dispositivi assolutamente esotici, ad esempio un ugello su un rubinetto dell'acqua.

Esternamente, è un cilindro di plastica trasparente: versato acqua fredda - all'interno dell'ugello si accende un LED blu, si è riscaldato - è diventato giallo e, anche se l'acqua è troppo calda, l'ugello diventa rosso. Il contenuto del riempimento interno è sconosciuto, ma il fatto che i LED vengano utilizzati come elementi di emissione è ovvio.

Il primo LED è stato sviluppato all'Università dell'Illinois nel 1962. Nel 1990 sono nati i LED luminosi e superluminosi.

Il LED stesso è molto simile a un diodo raddrizzatore convenzionale, solo quando una corrente continua lo attraversa, il cristallo a semiconduttore inizia a brillare. Il nome inglese dei LED è diodo a emissione di luce, o LED, che può letteralmente essere tradotto come diodo a emissione di luce.

Per ottenere diverse lunghezze d'onda della radiazione (colore), al semiconduttore vengono aggiunti vari droganti. L'aggiunta di alluminio, elio, indio, fosforo fa sì che il cristallo emetta colori dal rosso al giallo. Per ottenere un bagliore dal blu al verde, i cristalli sono drogati con particelle di azoto, gallio o indio.

Al giorno d'oggi, i LED bianchi sono probabilmente i più comuni. Fondamentalmente, questi sono prodotti per la creazione di illuminazione - da torce elettriche, souvenir a faretti seri per l'installazione su tetti e facciate di edifici. Ma ecco un dettaglio interessante: in natura, non esiste materiale semiconduttore che possa brillare di bianco.

Come essere qui? Le radiazioni ultraviolette hanno contribuito a uscire da questa situazione: il cristallo "ultravioletto" è ricoperto da uno strato di fosforo, approssimativamente lo stesso di quello fatto nelle lampade fluorescenti, a seguito del quale il LED si illumina di bianco.

Ma c'è anche un agguato. Come nelle lampade fluorescenti, il fosforo perde le sue proprietà nel tempo, il bagliore diventa debole. Tuttavia, affinché si verifichi tale usura, il LED deve continuamente brillare per almeno un anno e forse anche di più. Pertanto, con l'accensione e lo spegnimento periodici, la durata di questi dispositivi è piuttosto ampia.

Inizialmente, i LED erano destinati principalmente a indicare i dispositivi, hanno sostituito le lampade a incandescenza in miniatura. I vantaggi qui sono innegabili. Si tratta di un basso consumo energetico, di una bassa tensione di alimentazione e anche di un'elevata durata: una lampada a incandescenza ha una durata non superiore a mille ore, mentre per i LED questo parametro ammonta a diverse decine di migliaia.

Alcune fonti affermano che il LED può funzionare continuamente fino a 11 anni! Ma in alcuni dispositivi, al fine di sostituire una lampadina, è necessario ricorrere al significativo smontaggio dell'alloggiamento e dell'intero pannello del display. Qui un martello, uno scalpello e un'altra madre aiutano in pieno.

Un parametro distintivo dei LED è una varietà di colori, che elimina la necessità di filtri. Rispetto alle lampade a incandescenza Lampadine a LED possiede una maggiore resistenza meccanica, il che rende facile tollerare vibrazioni e carichi d'urto. Entro limiti ragionevoli, ovviamente.

Dispositivo LED

I primi LED sono stati prodotti in custodie metalliche con una finestra trasparente. Con il miglioramento della tecnologia, lo scafo ha iniziato a essere interamente realizzato in plastica.Il colore della plastica, di regola, corrisponde al colore del bagliore, ma anche i casi trasparenti sono molto comuni. Di che colore brilla questo LED, può essere scoperto solo dopo la sua inclusione.

Come diodo raddrizzatore convenzionaleIl LED ha due pin anodo e catodo. Pertanto, durante la connessione, osservare la polarità. L'uscita dell'anodo, di regola, è leggermente più lunga del catodo, ma questo è ancora un nuovo LED. Se le gambe sono già tagliate, le conclusioni possono essere determinate dal multimetro "proverbiale": con la polarità corretta della connessione, il LED si illumina un po '.

Nella direzione opposta, il dispositivo dovrebbe mostrare una grande resistenza, quasi aperta, come nel caso di un diodo raddrizzatore convenzionale. La disposizione interna del LED in un alloggiamento trasparente è mostrata nella Figura 1.

Figura 1. La struttura interna del LED in una custodia trasparente

Come accendere un LED

Molto spesso, i radioamatori dilettanti pongono la domanda: "Quale tensione è necessaria per accendere un LED?". Qui puoi vedere l'analogia con le lampade a incandescenza. Questa lampada è per 220V e questa per 12. Nel caso di utilizzo di un LED, non si può dire che questo LED sia per 5V e questo per 12V. La domanda è: perché?

Il fatto è che il LED è un dispositivo di corrente: un resistore di limitazione della corrente viene acceso in serie con esso, come mostrato nella Figura 2.

Figura 2 Schema elettrico a LED attraverso una resistenza di limitazione della corrente

È facile vedere che il LED è collegato a una sorgente CC con la polarità corretta: l'anodo è collegato al polo positivo della batteria e il catodo attraverso il resistore di limitazione, rispettivamente, al negativo. Naturalmente, la resistenza di limitazione può anche essere inclusa nella rottura dell'uscita dell'anodo, poiché il circuito è seriale!

La sorgente DC nella figura è mostrata come una cella galvanica con una tensione non superiore a un volt e mezzo. In effetti, può essere una batteria di celle con una tensione di 12 ... 24 V e con l'inclusione appropriata, anche una rete di illuminazione a corrente alternata di 220 V. L'importante è limitare la corrente continua attraverso il LED al livello indicato nella documentazione tecnica. Per la maggior parte dei LED moderni, questa corrente è di 20 mA.

Ma qui è giusto fare una piccola osservazione sul problema della tensione del LED. Il fatto è che al momento, ai fini della miniaturizzazione delle apparecchiature elettroniche, è stata stabilita la produzione di LED con un resistore di limitazione integrato nella custodia. Questa integrazione ci consente di dire che questo LED ha una tensione di lavoro di 12V e questo è solo 5.

È con questo marchio che puoi vedere i cartellini dei prezzi sugli scaffali dei mercati radio. È vero, tali dispositivi non sono comuni, quindi, non si dovrebbe dimenticare il resistore limitante.

Esiste anche una categoria di LED progettati per una tensione operativa specifica. Questi sono i cosiddetti LED lampeggianti contenenti un generatore integrato all'interno, che fa lampeggiare il cristallo a una determinata frequenza. I tentativi di modificare la frequenza di lampeggiamento con l'aiuto di condensatori esterni e altri trucchi sono destinati a fallire. Sebbene alcune variazioni di frequenza possano essere ottenute variando la tensione di alimentazione.

Quindi, i LED lampeggianti sono prodotti per una tensione specifica: alta tensione 3 ... 14 V e bassa tensione 1,8 ... 5 V. Allo stesso tempo, la resistenza di limitazione integrata per i LED lampeggianti a bassa tensione è assente. Qui devi mostrare la massima attenzione. Ma torniamo ai normali LED.

Quindi, è già stato detto che la corrente continua della maggior parte dei LED è di 20 milliampere. È possibile fare un po 'meno (solo la luminosità diminuirà e il colore sarà un po' diverso dal previsto), ma molto è altamente indesiderabile. È questo valore corrente che è destinato a fornire la resistenza di limitazione mostrata in Figura 2.

Per calcolare il valore di resistenza di questo resistore, è necessario conoscere due parametri.Innanzitutto, è la tensione di alimentazione del circuito (attenzione, è SCHEMES, non un singolo LED) e, in secondo luogo, una caduta di tensione diretta sul LED.

Questo calo diretto è specificato nella documentazione tecnica e per la maggior parte dei tipi di LED è compreso nell'intervallo 1,8 ... 3,6 V (per ogni tipo è suo, ma il più delle volte 2 V). Questa sarà la caduta di tensione diretta sul LED con una corrente di 20 mA. Con tali dati, è molto semplice calcolare la resistenza del resistore limitatore. Per chiarire da dove proviene, è possibile utilizzare il semplice diagramma mostrato in Figura 3.

Figura 3Schema di collegamento LED

È ovvio che il resistore collegato in serie R1 e il LED HL1 sono un divisore di tensione. È anche noto che una caduta di tensione diretta sul LED secondo i dati di riferimento è esattamente 2V. Qui abbiamo un buon LED.

Quindi, con una tensione di alimentazione di 12V, la caduta di tensione attraverso il resistore R1 sarà di 12V - 2V = 10V. Quindi, secondo la legge di Ohm, è facile calcolare la resistenza del resistore alla quale la corrente attraverso il LED sarà 20mA: R = U / I = 10V / 20mA = 0,5KΩ.

Formula per il calcolo della resistenza di limitazione:

Qui è tutto chiaro e semplice. Nel numeratore sono presenti la tensione di alimentazione e una caduta di tensione diretta sul LED. Il denominatore contiene la corrente richiesta attraverso il LED moltiplicata per un fattore di affidabilità di 0,75. In meccanica, questo si chiama margine di sicurezza.

Nel caso in cui più LED siano collegati in serie, la caduta di tensione su di essi si somma semplicemente e viene sostituita nella formula mostrata sopra. Naturalmente, in questo caso, la resistenza R in questo caso diventa inferiore rispetto a un singolo LED.

Naturalmente, una certa potenza viene rilasciata sul resistore. In modo che il resistore non si esaurisca immediatamente o nel tempo, la sua potenza viene solitamente calcolata dalla formula:

Tutte le quantità hanno la dimensione del sistema SI: tensione in volt, resistenza in Ohm, potenza in watt.

Abbastanza spesso sono necessari vari modi per collegare i LED, collegandoli a varie fonti di alimentazione, ma questo sarà discusso nel seguito dell'articolo.

Vedi anche: Come collegare la striscia LED all'alimentazione

Boris Aladyshkin