Использование светодиодов в электронных проектах

Использование светодиода

Светоизлучающие диоды (LED — Light Emitting Diodes) представляют собой электрический источник света, состоящий из двух электродов, находящихся в контакте друг с другом. Электрический ток течет только в одном направлении, входя через анод и выходя через катод.

Где применяются светодиоды

  • Внутреннее и наружное освещение
    Использование и функции светодиодов зависят от места, где они используются. Его можно использовать для подсветки телевизоров, смартфонов, светодиодных дисплеев, автомобильного освещения и затемнения света. Использование светодиода обеспечивает более длительное время автономной работы устройств благодаря более низкому выходному напряжению и меньшему энергопотреблению.
  • Индикаторы состояния
    Светодиоды также можно использовать для отображения состояния устройства. Например, светодиоды часто используются для индикации того, включено ли устройство, выключено ли оно или находится в каком-либо другом режиме работы.
  • Светодиодные матрицы и сегментные дисплеи
    Светодиоды также используются для отображения последовательности чисел, которая создается путем включения или отключения любого из семи светодиодных сегментов для отображения цифры. С другой стороны, матричные дисплеи могут отображать значки, другую базовую графику и формировать буквенно-цифровые символы, поскольку они представляют собой квадратные или круглые пиксели. У вас также есть возможность максимально увеличить объем информации, которую вы можете отобразить на небольшом пространстве, прокручивая символы и графику по всему дисплею.
  • Оптроны
    Оптопары обеспечивают гальваническую развязку между входным источником и выходной нагрузкой с помощью светочувствительного оптического интерфейса. В этом электронном компоненте светодиод используется для обнаружения испускаемого инфракрасного луча путем создания инфракрасного света и полупроводникового фоточувствительного устройства. Интенсивность тока от источника сигнала проходит через входной светодиод, который излучает инфракрасный свет, пропорциональный электрическому сигналу.

Преимущества светодиодов

Некоторые из преимуществ светодиодов заключаются в следующем:

  • Энергоэффективность — светодиоды имеют КПД 80-90%, что означает, что до 90% их энергии может быть преобразовано в свет, а не в тепло, в отличие от некоторых ламп, которые теряют 80% своей энергии в виде тепла.
  • Прочные и долговечные. Они изготовлены из твердого пластика, стойкого к суровым погодным условиям, ударам, вибрации и истиранию.
  • Отсутствие ультрафиолетового излучения – светодиоды излучают очень мало инфракрасного света, поэтому большую часть времени они используются в музеях. Они не разрушают хранящиеся материалы ни под воздействием ультрафиолета, ни при нагревании. Это помогает в освещении дисплеев, но также предотвращает повреждение артефактов.
  • Управляемый — вы можете контролировать, хотите ли вы, чтобы он был тусклым или ярким, или какой цвет вы хотите, чтобы он отображал.
  • Работает при экстремальных температурах — светодиоды надежны даже при падении ртути, в отличие от других ламп, таких как флуоресцентные, на которые могут воздействовать очень низкие температуры. Это также причина, почему он используется в морозильных камерах.
  • Долгий срок службы – до 50 000 часов и более при правильном проектировании.

Это лишь некоторые из преимуществ светодиодов, которые делают их очень экономичными и эффективными в реальных устройствах.

Полярность светодиода

Светодиоды относятся к семейству диодов, поэтому, как и их родственники, они также имеют полярность.

Есть много способов определить отрицательный и положительный выводы светодиода. Более длинная ножка светодиода указывает на положительный вывод (анод), который подключается к + источника питания. Более короткая ножка — это отрицательный вывод (катод), который подключается к источника питания.

Если вы не можете понять по ножкам, где анод, а где катод, то можете найти плоский край на внешнем корпусе светодиода. Контакт, ближайший к плоскому краю, будет отрицательным катодным выводом.

При использовании мультиметра, если отрицательный вывод касается катода, а положительный — анода, светодиод должен загореться.

Токоограничивающие резисторы

Если через светодиод проходит большой ток, он сгорит слишком быстро. С другой стороны, если через него проходит меньший ток, его может быть недостаточно, чтобы зажечь светодиод. Чтобы контролировать это, используется токоограничивающий резистор для уменьшения тока в цепи.

Вам нужно найти значения тока, Vf и Vs, чтобы получить значение токоограничивающего резистора, который вам понадобится. Прямой ток можно найти в техническом описании светодиода, а также прямое падение напряжения, а Vs — это напряжение питания. Получив все эти значения, вы можете использовать приведенное ниже уравнение для определения токоограничивающего резистора.

\[R=\frac{V_S-V_f}{I}\]

Используя закон тока Кирхгофа (KCL), ток от источника через резистор и светодиод, который уходит на землю, одинаков. Если вы используете закон напряжения Кирхгофа (KVL), напряжение питания равно падению напряжения на резисторе, которое складывается с прямым падением напряжения на светодиоде.

Пример

Какой номинал токоограничительного резистора нужен, если у вас есть один светодиод и вы хотите запитать его напряжением питания Vs = 5В?

Шаги для рассчета токоограничивающего резистора:

  • Обратитесь к техническому описанию светодиода, чтобы узнать о рекомендуемых характеристиках прямого напряжения и прямого тока светодиода. Для этого примера они равны 3,1 В и 30 мА соответственно.
  • Преобразуйте все ваши единицы измерения в вольты, амперы или омы.
  • Поместите значения в приведенное выше уравнение, где I = 30 мА или 0,03 А.
\[R=\frac{5-3.1}{0.03}=63.33\text{ Ом}\]

Если вы не можете найти резистор с таким значением, можно округлить значение до следующего наибольшего общего значения.

5 1 голос
Рейтинг статьи
Подписаться
Уведомить о
guest
0 комментариев
Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии