LEDs und ihre Anwendungen. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Anfänger Funkamateur

 Kommentare zum Artikel

[Bei der Verarbeitung dieser Anweisung ist ein Fehler aufgetreten.]

LEDs, oder Leuchtdioden (LED, in der englischen Version LED – Licht emittierende Diode) – ein Halbleiterbauelement, das inkohärentes Licht aussendet, wenn ein elektrischer Strom durch es fließt. Die Arbeit basiert auf dem physikalischen Phänomen des Auftretens von Lichtstrahlung, wenn ein elektrischer Strom durch einen pn-Übergang fließt. Die Farbe des Leuchtens (die Wellenlänge des Emissionsspektrummaximums) wird durch die Art der verwendeten Halbleitermaterialien bestimmt, die den pn-Übergang bilden.

Wert

1. LEDs haben keine Glaskolben und Filamente, was eine hohe mechanische Festigkeit und Zuverlässigkeit (Stoß- und Vibrationsfestigkeit) gewährleistet
2. Das Fehlen von Heizung und Hochspannung garantiert ein hohes Maß an elektrischer und Brandsicherheit
3. Trägheitslos macht LEDs unverzichtbar, wenn hohe Geschwindigkeit erforderlich ist
4. Miniatur
5. Lange Lebensdauer (Haltbarkeit)
6. Hohe Effizienz,
7. Relativ niedrige Versorgungsspannungen und Stromverbrauch, geringer Stromverbrauch
8. Eine große Anzahl verschiedener Farben des Glühens, die Richtwirkung der Strahlung
9. Einstellbare Intensität

Begrenztheit

1. relativ hohe Kosten. Das Geld/Lumen-Verhältnis einer herkömmlichen Glühlampe im Vergleich zu LEDs beträgt etwa das Hundertfache
2. kleiner Lichtstrom von einem Element
3. Verschlechterung der LED-Parameter im Laufe der Zeit
4. Erhöhte Anforderungen an die Stromquelle

Aussehen und Hauptparameter

LEDs haben mehrere grundlegende Parameter.

1. Fallart
2. Typischer (Arbeits-)Strom
3. Abfall der (Arbeits-)Spannung
4. Lumineszenzfarbe (Wellenlänge, nm)
5. Abstrahlwinkel

Unter der Art des Gehäuses versteht man im Wesentlichen den Durchmesser und die Farbe des Leuchtmittels (Linse). Wie Sie wissen, ist die LED ein Halbleiterbauelement, das mit Strom versorgt werden muss. Daher wird der Strom, der eine bestimmte LED mit Strom versorgen sollte, als typisch bezeichnet. In diesem Fall fällt an der LED eine bestimmte Spannung ab. Die Farbe der Emission wird sowohl durch die verwendeten Halbleitermaterialien als auch durch die Dotierstoffe bestimmt. Die wichtigsten in LEDs verwendeten Elemente sind: Aluminium (Al), Gallium (Ga), Indium (In), Phosphor (P), die ein Leuchten im Bereich von Rot bis Gelb bewirken. Indium (In), Gallium (Ga) und Stickstoff (N) werden verwendet, um blaues und grünes Leuchten zu erzeugen. Wenn einem Kristall außerdem ein Leuchtstoff hinzugefügt wird, der ein blaues (blaues) Leuchten verursacht, erhalten wir eine weiße LED. Der Abstrahlwinkel wird auch durch die Produktionseigenschaften der Materialien sowie des Leuchtmittels (Linse) der LED bestimmt.

Derzeit haben LEDs in den unterschiedlichsten Bereichen Anwendung gefunden: LED-Leuchten, Automobilbeleuchtung, Werbeschilder, LED-Panels und -Anzeiger, Laufschriften und Ampeln usw.

Schaltschema und Berechnung der notwendigen Parameter:

Da es sich bei der LED um ein Halbleiterbauelement handelt, muss beim Anschluss an die Schaltung die Polarität beachtet werden. Die LED hat zwei Ausgänge, von denen einer die Kathode ("Minus") und der andere die Anode ("Plus") ist.

Die LED leuchtet nur wenn direkt verbunden, wie in der Abbildung gezeigt

Beim erneuten Einschalten leuchtet die LED nicht. Darüber hinaus ist der Ausfall der LED bei niedrigen zulässigen Werten der Sperrspannung möglich.

Die Abhängigkeiten des Stroms von der Spannung für direkte (blaue Kurve) und umgekehrte (rote Kurve) Einschlüsse sind in der folgenden Abbildung dargestellt. Es ist nicht schwer zu bestimmen, dass jeder Spannungswert seiner eigenen Strommenge entspricht, die durch die Diode fließt. Je höher die Spannung, desto höher der Stromwert (und desto höher die Helligkeit). Für jede LED gibt es zulässige Werte der Versorgungsspannung Umax und Umaxrev (jeweils für Direkt- und Rückwärtsschaltung). Beim Anlegen von Spannungen über diesen Werten kommt es zu einem elektrischen Durchschlag, der zum Ausfall der LED führt. Außerdem gibt es einen Mindestwert der Versorgungsspannung Umin, bei dem die LED leuchtet. Der Bereich der Versorgungsspannungen zwischen Umin und Umax wird als „Arbeitsbereich“ bezeichnet, da hier der Betrieb der LED gewährleistet ist.

\

1. Es gibt eine LED, wie schließt man diese im einfachsten Fall richtig an?

Um die LED im einfachsten Fall richtig anzuschließen, müssen Sie sie über einen Strombegrenzungswiderstand anschließen.

Beispiel 1

Es handelt sich um eine LED mit einer Betriebsspannung von 3 Volt und einem Betriebsstrom von 20 mA. Es muss an eine 5-Volt-Quelle angeschlossen werden.

Berechnen Sie den Widerstandswert des Strombegrenzungswiderstands

R = Ulöschen / ILED
Uquench = Upower - ULED
UVersorgung = 5 V
ULED = 3V
ILED = 20 mA = 0.02 A
R \u5d (3-0.02) / 100 \u0.1d XNUMX Ohm \uXNUMXd XNUMX kOhm

Das heißt, Sie müssen einen Widerstand mit einem Widerstand von 100 Ohm nehmen

2. Wie verbinde ich mehrere LEDs?

Wir schalten mehrere LEDs in Reihe oder parallel und berechnen den erforderlichen Widerstand.

Beispiel 1.

Es gibt LEDs mit einer Betriebsspannung von 3 Volt und einem Betriebsstrom von 20 mA. Es müssen 3 LEDs an eine 15-Volt-Quelle angeschlossen werden.

Wir machen die Rechnung: 3 LEDs für 3 Volt = 9 Volt, also eine 15-Volt-Quelle reicht aus, um die LEDs in Reihe einzuschalten

Die Berechnung ist ähnlich wie im vorherigen Beispiel.

R = Ulöschen / ILED
Ulöschung = Upower - N * ULED
UVersorgung = 15 V
ULED = 3V
ILED = 20 mA = 0.02 A
R \u15d (3-3 * 0.02) / 300 \u0.3d XNUMX Ohm \uXNUMXd XNUMX kOhm

Beispiel 2

Es gebe LEDs mit einer Betriebsspannung von 3 Volt und einem Betriebsstrom von 20 mA. Es ist notwendig, 4 LEDs an eine Quelle von 7 Volt anzuschließen

Wir machen eine Berechnung: 4 LEDs für 3 Volt \u12d 2 Volt, was bedeutet, dass wir nicht genug Spannung haben, um die LEDs in Reihe zu schalten, also werden wir sie in Reihe und parallel schalten. Lassen Sie uns sie in zwei Gruppen von XNUMX LEDs aufteilen. Jetzt müssen wir die Strombegrenzungswiderstände berechnen. Ähnlich wie in den vorherigen Abschnitten berechnen wir die Strombegrenzungswiderstände für jeden Zweig.

R = Ulöschen / ILED
Ulöschung = Upower - N * ULED
UVersorgung = 7 V
ULED = 3V
ILED = 20 mA = 0.02 A
R \u7d (2-3 * 0.02) / 50 \u0.05d XNUMX Ohm \uXNUMXd XNUMX kOhm

Da die LEDs in den Zweigen die gleichen Parameter haben, sind die Widerstände in den Zweigen gleich.

Beispiel 3

Wenn es LEDs verschiedener Marken gibt, dann kombinieren wir diese so, dass jeder Zweig nur LEDs EINES Typs (oder mit gleichem Betriebsstrom) hat. In diesem Fall ist es nicht notwendig, die gleichen Spannungen zu beachten, da wir für jeden Zweig unseren eigenen Widerstand berechnen.

Beispielsweise gibt es 5 verschiedene LEDs:
1. rote Spannung 3 Volt 20 mA
2. Grünspannung 2.5 Volt 20 mA
3. Blau Spannung 3 Volt 50 mA
4. Weißspannung 2.7 Volt 50 mA
5. Gelb Spannung 3.5 Volt 30 mA

Da wir die LEDs nach Strom in Gruppen einteilen
1) 1. und 2
2) 3. und 4
3) 5

Wir berechnen Widerstände für jeden Zweig

R = Ulöschen / ILED
Uquench = Upower - (ULEDY + ULEDX + ...)
UVersorgung = 7 V
ULED1 = 3 V
ULED2 = 2.5 V
ILED = 20 mA = 0.02 A
R1 = (7-(3+2.5))/0.02 = 75 Ohm = 0.075 kOhm

ähnlich
R2 = 26 Ohm
R3 = 117 Ohm

Ebenso können Sie beliebig viele LEDs anordnen

Wichtiger Hinweis!

Bei der Berechnung des strombegrenzenden Widerstands erhält man Zahlenwerte, die nicht in der Standard-Widerstandsreihe liegen, daher wählen wir einen Widerstand mit einem etwas größeren Widerstand als berechnet.

3. Was passiert, wenn es eine Spannungsquelle mit einer Spannung von 3 Volt (oder weniger) und eine LED mit einer Betriebsspannung von 3 Volt gibt?

Es ist akzeptabel (aber nicht wünschenswert), eine LED in einen Stromkreis ohne strombegrenzenden Widerstand einzubauen. Die Nachteile liegen auf der Hand – die Helligkeit hängt von der Versorgungsspannung ab. Es ist besser, DC-DC-Wandler (Spannungsaufwärtswandler) zu verwenden.

4. Ist es möglich, mehrere LEDs mit der gleichen Betriebsspannung von 3 Volt parallel zueinander an einer Quelle von 3 Volt (oder weniger) einzuschalten? Bei den „chinesischen“ Laternen wird das so gemacht.

Auch dies ist in der Amateurfunkpraxis akzeptabel. Die Nachteile einer solchen Einbeziehung: Da die LEDs eine gewisse Streuung der Parameter aufweisen, ergibt sich das folgende Bild: Einige leuchten heller, andere schwächer, was nicht ästhetisch ist, was wir bei den Taschenlampen oben beobachten. Es ist besser, DC-DC-Wandler (Spannungsaufwärtswandler) zu verwenden.

Wichtiger Hinweis!

Die oben vorgestellten Schaltungen unterscheiden sich nicht in der hohen Genauigkeit der berechneten Parameter. Dies liegt daran, dass beim Stromfluss durch die LED darin Wärme erzeugt wird, was zu einer Erwärmung des pn-Übergangs führt, das Vorhandensein von Strom- Begrenzungswiderstand reduziert diesen Effekt, der Ausgleich stellt sich aber bei leicht erhöhtem Strom durch die LED ein . Daher ist es ratsam, Stromstabilisatoren anstelle von Spannungsstabilisatoren zu verwenden, um Stabilität zu gewährleisten. Bei Verwendung von Stromstabilisatoren können Sie nur eine Verbindung herstellen ein Zweig der LEDs.

Autor: Sivent; Veröffentlichung: cxem.net

Siehe andere Artikel Abschnitt Anfänger Funkamateur.

Lesen und Schreiben nützlich Kommentare zu diesem Artikel.

<< Zurück

Neueste Nachrichten aus Wissenschaft und Technik, neue Elektronik:

Kunstleder zur Touch-Emulation 15.04.2024

In einer modernen Technologiewelt, in der Distanz immer alltäglicher wird, ist es wichtig, die Verbindung und das Gefühl der Nähe aufrechtzuerhalten. Jüngste Entwicklungen bei künstlicher Haut durch deutsche Wissenschaftler der Universität des Saarlandes läuten eine neue Ära der virtuellen Interaktionen ein. Deutsche Forscher der Universität des Saarlandes haben ultradünne Folien entwickelt, die das Tastgefühl über eine Distanz übertragen können. Diese Spitzentechnologie bietet neue Möglichkeiten der virtuellen Kommunikation, insbesondere für diejenigen, die weit von ihren Lieben entfernt sind. Die von den Forschern entwickelten ultradünnen, nur 50 Mikrometer dicken Folien lassen sich in Textilien integrieren und wie eine zweite Haut tragen. Diese Folien fungieren als Sensoren, die taktile Signale von Mama oder Papa erkennen, und als Aktoren, die diese Bewegungen an das Baby weiterleiten. Durch die Berührung des Stoffes durch die Eltern werden Sensoren aktiviert, die auf Druck reagieren und den ultradünnen Film verformen. Das ... >>

Petgugu Global Katzenstreu 15.04.2024

Die Pflege von Haustieren kann oft eine Herausforderung sein, insbesondere wenn es darum geht, Ihr Zuhause sauber zu halten. Das Startup Petgugu Global hat eine neue interessante Lösung vorgestellt, die Katzenbesitzern das Leben erleichtert und ihnen hilft, ihr Zuhause perfekt sauber und ordentlich zu halten. Das Startup Petgugu Global hat eine einzigartige Katzentoilette vorgestellt, die den Kot automatisch ausspülen kann und so Ihr Zuhause sauber und frisch hält. Dieses innovative Gerät ist mit verschiedenen intelligenten Sensoren ausgestattet, die die Toilettenaktivität Ihres Haustieres überwachen und nach dem Gebrauch eine automatische Reinigung aktivieren. Das Gerät wird an die Kanalisation angeschlossen und sorgt für eine effiziente Abfallentsorgung, ohne dass der Eigentümer eingreifen muss. Darüber hinaus verfügt die Toilette über einen großen spülbaren Stauraum, was sie ideal für Haushalte mit mehreren Katzen macht. Die Petgugu-Katzentoilettenschüssel ist für die Verwendung mit wasserlöslicher Streu konzipiert und bietet eine Reihe zusätzlicher ... >>

Die Attraktivität fürsorglicher Männer 14.04.2024

Das Klischee, dass Frauen „böse Jungs“ bevorzugen, ist schon lange weit verbreitet. Jüngste Untersuchungen britischer Wissenschaftler der Monash University bieten jedoch eine neue Perspektive zu diesem Thema. Sie untersuchten, wie Frauen auf die emotionale Verantwortung und Hilfsbereitschaft von Männern reagierten. Die Ergebnisse der Studie könnten unser Verständnis darüber verändern, was Männer für Frauen attraktiv macht. Eine von Wissenschaftlern der Monash University durchgeführte Studie führt zu neuen Erkenntnissen über die Attraktivität von Männern für Frauen. Im Experiment wurden Frauen Fotos von Männern mit kurzen Geschichten über deren Verhalten in verschiedenen Situationen gezeigt, darunter auch über ihre Reaktion auf eine Begegnung mit einem Obdachlosen. Einige der Männer ignorierten den Obdachlosen, während andere ihm halfen, indem sie ihm beispielsweise Essen kauften. Eine Studie ergab, dass Männer, die Empathie und Freundlichkeit zeigten, für Frauen attraktiver waren als Männer, die Empathie und Freundlichkeit zeigten. ... >>

Zufällige Neuigkeiten aus dem Archiv Künstliches Biberhaar 02.11.2016 Wissenschaftler des Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben eine wollähnliche Gummihaut entwickelt, um zu untersuchen, wie sie sich unter Wasser verhält. Diese Arbeit hilft zu verstehen, warum Biberhaare unter Wasser nicht benetzt werden. Der Grund für die Studie war ein Problem, das eine Gruppe von MIT-Studenten in Thailand gesehen hatte. Jugendliche machen sich Sorgen um die Gesundheit von Surfern, die gezwungen sind, stundenlang im Wasser nass zu werden. Die Idee war, sie mit Kleidung zu versorgen, die kein Wasser hält. Nach ihrer Rückkehr nach Hause wies Teamleiterin Anette (Peko) Hosoi, Professorin für Mechanik und Geschäftsführerin der MIT-Abteilung, die Studenten an, der Sache nachzugehen. Es stellte sich heraus, dass die Häute von Bibern und Seeottern das beste Beispiel dafür sind. Diese Tiere sind mit zwei Arten von Haaren bedeckt, lang und fein, die kürzere, dickere Haare bedecken, die als Unterwolle bezeichnet werden. Biologen sagen, dass lange Haare kein Wasser in die Unterwolle eindringen lassen. Der Mechanismus dieses Phänomens wurde jedoch nicht untersucht. Anschließend entwickelten die Schüler aus künstlichen Materialien eine exakte Kopie von Biberhaaren. Tausende Löcher wurden in Acrylblöcke gebohrt und Polydimethylsiloxan (PDMS)-Gummibänder wurden darin eingesetzt. Die Gummibänder wurden dann mit Silikonöl geschmiert, um zu sehen, wie sich Lufteinschlüsse bilden, wenn sie in Flüssigkeit getaucht werden. Nach einer Reihe von Experimenten fanden die Wissenschaftler heraus, dass sich bei Proben mit dickerem „Fell“ beim schnellen Eintauchen eine dickere Luftschicht zwischen den Haaren bildet. Also erstellten sie ein Modell, um zu beschreiben, wie viel Luft die Wolle bei einer bestimmten Sinkrate aufnehmen würde. Wissenschaftler stellten die Lücken zwischen den Haaren in Form von Röhrchen dar. „Wir haben festgestellt, dass das Gewicht des Wassers die Luft hineindrückt, aber die Viskosität der Flüssigkeit aufgrund der Tubuli dem Fluss widersteht. Wasser haftet an diesen Haaren und gelangt nicht auf die Haut“, sagen die Wissenschaftler. Basierend auf Berechnungen und Experimenten haben Wissenschaftler gelernt, vorherzusagen, wie schnell die Luftschicht die Wolle umgibt. Wenn Sie die Dichte und Länge des Fells und die Eintauchgeschwindigkeit kennen, können Sie jetzt ein Material für einen Neoprenanzug erstellen.

Weitere interessante Neuigkeiten:

▪ Künstliche Netzhaut hilft Blinden

▪ haarige Chips

▪ Selbstgeführter Lader Seegrid GP8-Serie

▪ Nanopartikel und Eis machen Zellulose zu einem Leiter

▪ Roboterarchäologe

News-Feed von Wissenschaft und Technologie, neue Elektronik

Interessante Materialien der Freien Technischen Bibliothek:

▪ Abschnitt der Website Experimente in der Physik. Artikelauswahl

▪ Artikel Konserven. Geschichte der Erfindung und Produktion

▪ Artikel Welche Erfindung halten die Briten für die größte in der Geschichte? Ausführliche Antwort

▪ Artikel Funktionelle Zusammensetzung von Luxor-Fernsehern. Verzeichnis

▪ Artikel Zündanlage für ein Auto Samara. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

▪ Artikel Transistor-Radioempfänger für das AM-Band. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Hinterlasse deinen Kommentar zu diesem Artikel:

Alle Sprachen dieser Seite

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Startseite | Bibliothek | Artikel | Sitemap | Site-Überprüfungen

www.diagramm.com.ua
2000-2024