מבוא לד
נורית LED או דיודת פולטות אור היא דיודת צומת PN פשוטה , עשוי מחומר עם מחסום אנרגיה גדול יותר. כאשר האספקה ניתנת לצומת ה- LED, האלקטרונים עוברים מרצועת הערכיות לרצועת ההולכה. כאשר האלקטרון מאבד אנרגיה ונופל חזרה למצבו המקורי, פוטון נפלט. אור נפלט זה נמצא בטווח התדרים של טווח התדרים הגלוי של האור.
לד
דיודה פשוטה זו פולטת אור כאשר צומת ה- p-n שלה מוטה על ידי מתח נמוך עד 1 וולט. רוב הנוריות עובדות בין 1.5 וולט ל -2 וולט, אך הסוגים הבהירים הגבוהים במיוחד נוריות הלבן, הכחול והוורוד דורשות 3 וולט בכדי לתת בהירות מקסימאלית. הזרם דרך ה- LED צריך להיות מוגבל ל 20-30 מילי אמפר אחרת המכשיר יישרף. נוריות LED לבנות וכחולות יכולות לסבול זרם של עד 40 מילי אמפר.
דיודת פולטות אור - לד
ל- LED יש שבב מוליך למחצה המורכב מתרכובת גליום שיש לו את המאפיין של פליטת פוטונים בהשפעת הזרם. השבב מחובר לשני עמדות מסוף לאספקת מתח אספקה. המכלול כולו נעטף במארז אפוקסי כשהמסופים יוצאים החוצה. ההובלה הארוכה של ה- LED חיובית ואילו ההובלה הקצרה היא שלילית. במקור, המוליך למחצה ששימש את ה- LED היה גליום ארסניד פוספט (GaAsP) ואילו גליום אלומיניום ארזניד (GaAlAs) משמש כיום ימים בנורות נוריות גבוהות. נוריות LED כחולות ולבנות משתמשות באינדיום גליום ניטריד (InGaN) ואילו נוריות ה- LED הססגוניות משתמשות בשילובי חומרים שונים כדי לייצר צבעים שונים. ה- LED הלבן מכיל שבב כחול עם זרחן אורגני לבן. כאשר האור הכחול פוגע בזרחן, ייפלט אור לבן.
נוריות LED פולטות אור המבוסס על אלקטרולומינסנציה. חומר המוליך למחצה ב- LED כולל אזורים מסוג P וגם מסוג N. האזור p נושא מטען חיובי הנקרא חורים ואילו אזור N משחרר אלקטרונים. החומר הפולט פוטון משובץ בין שכבות P ו- N. כאשר מוחל הפרש פוטנציאלי בין שכבות P ו- N, האלקטרונים משכבת N נעים לעבר החומר הפעיל ומשתלבים עם חורים. זה משחרר אנרגיה בצורת אור מהחומר הפעיל. בהתבסס על סוג החומר הפעיל, יופקו צבעים שונים.
8 סוגים של נוריות LED והחומר המשמש בהם
1. אלומיניום גליניום ארסניד - נורית אינפרא אדום
2. אלומיניום גליניום ארסניד, גליום ארסניד פוספיד, גליום פוספיד - נורת LED אדומה
3. אלומיניום גליום פוספיד, גליום ניטריד - נורית LED
4. אלומיניום גליום פוספיד, גליום ארסניד פוספיד, גליום פוספיד - נורת LED צהובה
5. אלומיניום גליום אינדיום פוספיד - LED כתום
6. אינדיום גליום ניטריד, סיליקון קרביד, ספיר, אבץ סלניד - לד כחול
7. אינדיום גליום ניטריד על בסיס גליום ניטריד - נורית LED לבנה
8. אינדיום גליום ניטריד, גליום ניטריד אלומיניום - נורית אולטרה סגול
8 פרמטרים לד
1. שטף אור - זהו כמות האנרגיה מ- LED ונמדדת בלומן (lm) או לומן מילי (mlm)
2. עוצמת האור - זהו שטף האור המכסה שטח ונמדד במונחים של קנדלה (cd). בהירות ה- LED תלויה בעוצמת האור.
3. יעילות זוהרת - היא מציינת את האור ביחס למתח המופעל. היחידה שלה היא לומן לוואט (lm w).
4. מתח קדימה (Vf) - זהו ירידת המתח על פני ה- LED. הוא נע בין 1.8 וולט בנורת LED אדומה ל -2.2 וולט בנורות ירוקות וצהובות. ב- LED נוריות כחול לבן הוא 3.2 וולט.
5. זרם קדימה (אם) - זהו הזרם המרבי המותר באמצעות הנורית. זה נע בין 10 mA ל 20mA בנורמלי רגיל ואילו 20mA ל 40 mA ב נוריות לבן וכחול. נוריות ה- LED הבהירות הגבוהות של 1 וואט דורשות זרם של 100 - 350 מיליאמפר אמפר.
6. זווית ראיה - היא נקראת גם זווית Off-axis. זהו עוצמת האור ליפול לחצי ציר. התוצאה היא בהירות מלאה במלואה במצב. נוריות ה- LED הבהירות הגבוהות בעלות זווית צפייה צרה כך שהאור יתמקד בקורה.
7. רמת אנרגיה - רמת האנרגיה בתפוקת האור תלויה במתח המופעל ובמטען באלקטרונים של מוליכים למחצה. רמת האנרגיה היא E = qV כאשר q הוא המטען באלקטרונים ו- V הוא המתח המופעל. q הוא בדרך כלל -1.6 × 1019 ג'ול.
8. מתח LED - זהו המתח קדימה מוכפל בזרם קדימה. אם זרם עודף זורם דרך ה- LED, חייו יצטמצמו. אז נגד סדרה, בדרך כלל 470 אוהם עד 1K משמש להגבלת הזרם דרך ה- LED.
ניתן לבחור את הנגד LED באמצעות הנוסחה Vs - Vf / If. כאשר Vs הוא מתח הקלט, Vf הוא המתח הקדמי של ה- LED ואם הזרם הקדמי של ה- LED.
צורך באספקת זרם חשמל להנעת LED
עבור יישומים הכוללים צריכת חשמל נמוכה כמו בטלפונים ניידים, ניתן להשתמש באספקת DC עבור נורית LED. עם זאת עבור יישומים בקנה מידה גדול כמו רמזורים המשתמשים בנורות LED, זה ממש לא נוח להשתמש ב- DC. הסיבה לכך היא שככל שהמרחק גדל העברת הכוח DC תורמת להפסדים רבים יותר וגם זה די זול להשתמש במכשירים להמרת DC-DC. כתוצאה מכך, מתאים יותר להשתמש באספקת זרם חילופין ליישום ברמה גבוהה כמו זוהר של מספר רב של נוריות נוריות.
קבל כמגביל מתח AC
לקבל יש תכונה של התנגדות לשינוי המתח המופעל על ידי משיכה או אספקת זרם מהמעגל, כאשר הם נטענים או מתפרקים. הזרם על פני הקבל ניתן כ-
אני = CdV / dt
כאשר C הוא קיבול, dV / dt מציין שינוי במתח. אני המטען בין הלוחות ליחידת זמן או לזרם.
הזרם דרך קבל הוא תגובה כנגד שינוי המתח. לכן עבור מתח מיידי גבוה, הזרם הוא אפס. במילים אחרות מתח מאחר את הזרם ב 90 מעלות. מאפיין זה של הקבל הופך אותו לשמיש כמפחית מתח לאספקת חשמל. עם זאת זה תלוי בערך הקיבול ובתדירות. התדר והקיבול גבוהים יותר, התגובה פחותה.
יישום שכולל שימוש ברשת החשמל להפעלת LED
דיודות פולטות LED או אור ניתנות להפעלה ישירות באמצעות זרם זרם חילופין פשוט באמצעות שילוב של קבלים ונגד. הספק הראשי של 220 וולט ממיר לזרם מתח נמוך באמצעות שנאי. הקבל משמש כמגביל מתח כאשר הנגד הוא המגביל הנוכחי. הדיודות בעלות PIV גבוה (1000V) משמשות להגנה על נוריות LED מפני מתח גבוה.
בדרך כלל ירידת המתח על פני נורית לבנה היא בערך 1.5 וולט. נוריות ה- LED מחוברות בשני שילובים סדרתיים מקבילים. אם משתמשים ב 12 נוריות בכל שילוב, ירידת המתח על פני שילוב הלד היא סביב 30 וולט. הנגד פועל כמגביל זרם ומספק ירידת מתח של כ- 30V. לפיכך, בשילוב של קבלים ונגד, ניתן להניע סדרת נוריות. ערך הנגד תלוי במספר הנוריות המשמשות. מכיוון שדירוג ה- LED הוא 15mA, הזרם דרך כל ה- LED יהיה 15mA והזרם הכולל באמצעות שתי ערכות שילוב ה- LED יהיה 30mA, מה שגורם לירידת מתח של 30V על פני הנגד 1k.
אני מקווה שקיבלתם מושג לגבי הרעיון של נורית LED המופעלת אם יש עוד צורך בנושא זה או בקונספט של פרויקטים חשמליים ואלקטרוניים השאירו את סעיף ההערות למטה.
