Mengenai LED untuk Dummies

Saya tidak suka formula. Seperti mana-mana orang biasa :) Mereka menyebabkan saya sakit kepala dan keinginan untuk membuang sesuatu ke dalam dinding. Sepanjang hidup saya, saya cuba menjauhkan diri dari mereka. Dan ternyata. Tetapi sekarang saya tertarik dengan LED dan menyedari - tidak ada di mana-mana. Untuk mendapatkan hasil yang diingini, anda perlu memahami bagaimana ia berfungsi. Perlahan-lahan, sepanjang langkah-langkah, saya mula mengharungi hutan lumen, candela, dan steradian. Secara beransur-ansur, gambar mula terbentuk di kepala saya. Dan pada masa yang sama menyesal - mengapa, mengapa tidak ada seorang pun yang dapat menerangkannya dalam bahasa yang mudah diakses? Banyak masa yang sia-sia ... Saya akan cuba menyelamatkan anda dari sakit kepala dan menerangkannya secepat mungkin - apa yang LED dan bagaimana ia berfungsi. Nah, pada masa yang sama saya akan menerangkan beberapa undang-undang optik :)

Artikel ini didedikasikan untuk mereka yang bingung dalam watts-candela-lumens-suites. Dan sesungguhnya dalam LED. Ditulis oleh teko maju untuk pemula :)

LED biasa

Tidak kira bagaimana anda berputar, anda perlu menyentuh undang-undang elektrik biasa. Dalam contoh ilustrasi, tentu saja :) Kita semua tahu - apa yang 220 volt - inilah yang dapat memukul dengan betul, jika anda tidak mematuhi langkah keselamatan. Apabila anda membeli perkakas elektrik, sebagai contoh, besi, pasport menyatakan voltan yang direka untuknya. Biasanya ini adalah 220 volt. Tetapi dalam pasport yang sama parameter ini juga ditunjukkan - voltan berselang dengan frekuensi 50 hertz. Kenapa pengeluar keras kepala menunjukkan parameter ini untuk anda?

Ambil apa-apa pasport teknikal untuk perkakas elektrik dan lihat - ia mengatakan bahawa voltan bekalan harus ~ 220 volt, 50 Hz. Mari lihat apa itu. A "~" menunjukkan bahawa voltan mestilah berubah. Dalam sistem elektrik automotif, sebagai contoh, voltan adalah malar. Dan dengan bateri jenis jari ia kekal. Perbezaannya mudah - voltan malar mempunyai tambah dan tolak - pemboleh ubah tidak. Mengapa tidak? Semuanya sangat mudah. Dalam rangkaian AC, ditambah dan tolak sentiasa berubah tempat. Hubungan yang sama sama ada ditambah atau tolak. Berapa kerap? Tetapi untuk ini, terdapat nilai lain - 50 Hz.

Apa itu Hz? Ini adalah satu goyah sesaat. Iaitu, di rangkaian rumah kami, ditambah perubahan minus lima puluh kali sesaat. Dan sekarang - apakah penggunaan praktikal pengetahuan ini, apa jenis bearing yang ada pada LED?

Baiklah. Katakan anda mempunyai buluh 220 volt 100 watt di tangan anda. Jika anda memasukkannya ke dalam rangkaian elektrik - ia akan menyala untuk semua seratus wattnya. Dan jika kita tidak memerlukan 100 watt ini? Adakah anda perlu, katakan, 50? Ini akan membantu kami DIODE.

Jika kita mematahkan kata "LED" ke dalam komponennya, kita mendapat "cahaya" dan "diod". Iaitu, ini adalah diod biasa, yang juga bersinar.

Diod adalah peranti yang paling baik dibandingkan, contohnya, dengan injap atau puting pada roda kereta. Di sana anda boleh mengepam udara, dan belakang - puting susu tidak dibiarkan. Diod biasa kelihatan seperti barel hitam dengan dua pin - plus dan tolak. Di sini kita boleh menggunakannya untuk eksperimen praktikal yang membantu banyak untuk membetulkan bahan. Sudah tentu, adalah berbahaya untuk memulakan eksperimen dengan serta-merta dengan 220 volt, tetapi dengan penjagaan yang betul tiada apa yang buruk akan berlaku. Walau bagaimanapun, semua eksperimen yang anda lakukan dengan bahaya dan risiko anda sendiri :)

Lihat topik: Peranti dan prinsip operasi diod semikonduktor

Kami memerlukan mentol lampu dari peti sejuk untuk 220v, 15 watt. Untuknya, anda perlu mencari kartrij yang sesuai dan keluarkan dua wayar daripadanya. Kemudian kita memerlukan mana-mana diod yang boleh diperoleh, contohnya, dari mana-mana TV atau rakaman rakaman yang salah. Semakin besarnya, semakin baik. Anda tidak perlu mengambil yang sangat kecil - 220 volt selepas semua. Di dekatnya terdapat biasanya sebutan dalam bentuk segitiga.

Kemudian kita memerlukan kord kuasa dengan palam, beberapa wayar dan besi pematerian. Untuk bermula, silakan hubungkan bola lampu ke rangkaian dan ingat bagaimana ia bersinar. Kemudian cabut dan pasang litar seperti yang ditunjukkan di sebelah kiri.

Jangan lupa berhati-hati melindungi semua sendi dengan pita elektrik. Pasangkan. Seperti yang anda lihat, mentol lampu bersinar lebih teruk. Ini tidak menghairankan - dia kini menerima hanya separuh daripada voltan yang dia perlukan - diod kedua tidak bermula. Jika pengalaman anda berjaya, dan diodnya cukup besar - kini anda boleh membuat mana-mana mentol anda praktikal kekal.

Sebagai contoh, lampu 50-watt bersinar di lorong anda dan sentiasa terbakar. Ambil 100 watt, pasangkan melalui diod - ia akan bersinar seperti 50 watt, tetapi ia tidak akan terbakar. Terdapat, bagaimanapun, satu kaveat - diod mesti diberi nilai untuk 220V dan arusnya adalah sekurang-kurangnya amperes. Ia adalah yang terbaik untuk membeli satu di kedai-kedai bahagian radio.

Baiklah, kerana kami tahu apa yang diodnya, masuklah ke topik minat kami - LED. LED, seperti sekarang jelas, juga mempunyai tambah dan tolak. Iaitu, untuk operasi, sumber voltan malar diperlukan - bateri, bateri, bekalan kuasa. Bekalan kuasa mesti menunjukkan bahawa ia membekalkan voltan malar (DC). Biasanya pada penutup blok terdapat pelekat kandungan ini.

Input - ~ 220V 50HZ,

output - 12v, 0.5 A DC

Ini bermakna unit sedemikian boleh menghasilkan voltan malar 12 volt dan arus 0.5 ampere.

Perhatikan bahawa pengecas untuk telefon bimbit juga merupakan bekalan kuasa. Ia biasanya mempunyai parameter 5-6 volt, 0.2-0.5 A. Ia sering sangat mudah untuk menggunakannya untuk kuasa LED, kerana pengecas menstabilkan semasa. Tetapi lebih lanjut mengenai ini kemudian dalam artikel berikut.

Dua parameter penting bagi kami - voltan operasi LED dan semasa. Voltan pengoperasian LED juga dipanggil "penurunan voltan". Pada dasarnya, istilah ini bermakna bahawa selepas LED, voltan dalam litar akan kurang dengan saiz penurunan yang sama. Iaitu, jika kita membekalkan kuasa kepada LED, yang mempunyai penurunan voltan 3 volt, maka ia akan memakan tiga volt ini, dan peranti yang disambungkan kepadanya selepas ini akan mendapat 3 volt kurang. Tetapi perkara yang paling penting untuk dipelajari adalah bahawa arus adalah penting kepada LED, bukan voltan. Dia akan mengambil voltan sebanyak yang dia perlukan, tetapi semasa - berapa banyak yang anda berikan. Maksudnya, jika sumber kuasa anda boleh memberikan 10 ampere, LED akan mengambil masa sehingga ia terbakar. Logik di sini adalah mudah - LED bersambung menggunakan arus dan mula panas. Semakin kuat ia memanas - lebih banyak arus boleh melewatinya - ia berkembang dari pemanasan. Bersama semasa, penurunan voltan merentasi diod meningkat. Dan sehingga ia terbakar sepenuhnya - tidak ada yang membatasi semasa. Tetapi ini mesti dilakukan, dengan menggunakan elemen yang mengehadkan.

Ambil perhatian bahawa jika sumber kuasa mempunyai voltan keluaran yang sama dengan voltan operasi LED, ia tidak perlu untuk mengehadkan arus. Iaitu, jika anda mempunyai, misalnya, LED putih dan bateri 3.6 volt dari telefon bimbit - anda boleh menyambungkannya terus ke bateri ini - tiada apa yang akan berlaku kepada LED. Dia akan gembira untuk meraih lebih banyak lagi - tetapi tidak ada voltan yang mencukupi. Jadi bateri sel 3.6 V adalah sumber kuasa ideal untuk bereksperimen dengan LED putih dan biru. Kenapa hanya dengan mereka - mengenai perkara ini dalam artikel lain.

Secara umum, dalam siri dengan LED, kita perlu meletakkan sejenis paip dan menukarkannya kepada nilai yang kita perlukan. Dalam peranan seperti kren boleh menjadi peranti yang berbeza. Yang paling mudah ialah perintang.

Aspek optik menggunakan LED

Katakan kita belajar bagaimana untuk menyambungkan LED dan hadkan semasa. Persoalan timbul - berapa banyak bersinar? Di sini kita perlu membuat sedikit optik.

Di antara ciri-ciri LED, terutama yang berkuasa, jenis pengedaran cahaya sering ditunjukkan. Biasanya ini adalah Lambert LED yang dipanggil. Selanjutnya kita akan menganggapnya sebagai yang paling meluas. Apakah maksud perkataan ini? Lampu "Lambert" bersinar dalam semua arah sama, tanpa mengira arah.Jika LED adalah bola, ia akan bersinar sama rata di semua arah - inilah intipati gambarajah Lambert. Untuk menjelaskannya, matahari adalah sumber Lambertian.

Reka bentuk LED standard ialah kristal, plat nipis yang bersinar. Lihat melalui tetingkap telus LED - dan anda akan melihat kristal ini. Kabel wayar nipis datang kepadanya. Jika anda menyambung imaginasi, anda boleh membayangkan cahaya yang datang dari LED sebagai awan berbentuk sfera yang menggantung di atasnya. Cahaya - ini adalah zarah kecil yang dipanggil foton. Oleh itu, bola yang dipenuhi dengan foton tergantung di atas LED. Dan semakin banyak cahaya yang dipancarkan, semakin besar bola, semakin jauh donat foton terbang, mendorong dan berkerumun. Kebanyakan mereka terbang ke atas serenjang dengan pesawat kristal, sehingga keamatan cahaya maksimum LED adalah 90 darjah berbanding dengan pesawat kristal. Saya harap sekarang gambarajah yang diberikan oleh pengeluar LED telah menjadi lebih jelas kepada anda :) Untuk menjadi benar-benar boleh difahami, mari kita lihat contoh.

Mari kita anggap bahawa terdapat LED, di bahagian atas mana sfera cahaya yang dipancarkan olehnya tergantung dengan diameter 1 meter (baik LED! :)).

Skala yang lebih rendah adalah bilangan peratus meter ini, bahagian atas adalah tahap radiasi. Selaras dengan gambarajah ini, bilangan foton terbesar adalah pada titik tertinggi dengan darjah 0 dan julat 1 meter. Ia kelihatan pelik, tetapi ia. Kurang pelik ia mula melihat, jika anda ingat bahawa cahaya adalah gelombang, ia bukan untuk apa-apa yang mereka nyatakan panjang gelombang untuk ciri-ciri. Oleh itu, sfera cahaya kita boleh diwakili sebagai medan elektromagnet dengan ketumpatan tertentu. Tetapi ini sudah menjadi hutan - mari kita teruskan :)

Sudut kecerahan separuh

Pengilang biasanya menunjukkan parameter seperti sudut dua kecerahan separuh. Apakah maksud perkataan ini? Seperti yang kita tahu, LED memberikan cahaya maksimum di tengah dan di bahagian atas, iaitu sudut adalah sifar. Oleh itu, jauh dari pusat, semakin kurang cahaya. Sudut kecerahan separuh adalah apabila LED memberikan 100 unit konvensional cahaya pada darjah "0", dan, misalnya, pada 30 darjah (relatif kepada paksi "0") - 50. Sudut kecerahan separuh pada Rajah I adalah keamatan cahaya, Imax adalah intensiti cahaya maksimum. ImaxCos - separuh kuasa cahaya. Kenapa "double" - kita darab darjah dua, LED juga bersinar simetri. Akibatnya, kita mendapat segitiga isosceles bagus cahaya. Terdapat juga cahaya di luar segitiga ini, kita mempunyai bola cahaya, tetapi titik rujukan untuk ciri LED adalah separuh sudut.

Candela

Kini kita boleh mempertimbangkan apa yang Candela ada. Candela adalah, dengan cara lama, "lilin." Ingat, mereka biasa katakan - kandil atau lampu dengan seratus lilin? Di zaman dahulu, beberapa jenis titik rujukan diperlukan. Kami bersetuju untuk mengambil lilin dari ketebalan yang diperlukan, menyalakannya dan menganggapnya satu standard, candela ini sangat. Pada masa kini, sudah tentu, mereka berfikir secara berbeza. Saya tidak akan menerangkan secara terperinci bagaimana, ini adalah di luar ruang lingkup artikel. Ia hanya satu unit ukuran untuk keamatan bercahaya, dan ia dipanggil Candela. Ciri utamanya ialah penggunaan sumber arah untuk mengukur intensiti cahaya. Itulah sebabnya untuk 5 mm LED nilai-nilai ditunjukkan dalam lilin, lebih tepatnya, millicandels (1 cd = 1000 mcd).

Sudah tiba masanya untuk mengetahui bagaimana LED 5 mm atau yang lain dalam kes plastik berbeza dari yang berkuasa.

Ciri reka bentuk penunjuk LED 5 mm

Seperti yang dinyatakan di atas, LED adalah kristal pemancar cahaya. Pertimbangkan reka bentuk LED dalam kes plastik 5 mm. Pemeriksaan yang mendalam mendedahkan dua perkara penting - kanta dan reflektor. Kristal LED diletakkan di dalam peranti pemantul LED. Reflektor ini menetapkan sudut hamburan awal. Kemudian cahaya melewati sarung epoxy. Ia datang ke lensa - dan kemudian mula menghilang di sisi pada sudut bergantung pada reka bentuk kanta. Dalam amalan - dari 5 hingga rajah LED 160 darjah.

Untuk menunjukkan keamatan cahaya LED sedemikian, candela hanya digunakan.LED dengan pancaran arah memancarkan cahaya dalam sudut pepejal. Untuk memahami apa sudut pepejal, cukup untuk membayangkan gambar berikut. Anda mengambil lampu suluh, menghidupkannya dan memasukkannya ke dalam baldi api ke bahagian paling bawah, kemudian tutupnya dengan penutup. Cahaya dalam, dengan sewajarnya, mempunyai bentuk kerucut dalam bentuk baldi kami. Kon ini dibatasi oleh penutup adalah sudut pepejal.

Saya akan cuba menjelaskan maksud pengedaran cahaya dengan lebih mudah. Katakanlah intensiti bercahaya tanglung kami adalah 1 candela, iaitu 1000 microchandels (untuk lebih kiasan, microchain boleh dianggap sebagai foton :)) Jika kita pergi lebih jauh dengan analogi, kita mempunyai baldi penuh microchandels. Sekiranya anda ingin, anda boleh mengira isipadu baldi - selamat datang kepada geometri :) Oleh itu, jika kita mengambil baldi dua kali lebih banyak - yang microchandels diagihkan sama rata, iaitu, tidak akan ada lagi :) Dalam semua penjelasan ini, anda boleh mencari jawapan kepada soalan suci - berapa banyak Lampu LED diperlukan untuk menggantikan mentol 100 watt. Mengenai - selanjutnya.

Ciri Reka Bentuk LED Kuasa Tinggi

Tidak seperti LED penunjuk, yang kuat bukan hanya peranti, tetapi juga produk pemasaran. Hari ini, di antara pengeluar utama, terdapat perlumbaan sebenar untuk lumen - siapa lagi? Dan tidak ada yang peduli bahawa lumen ini masih harus digunakan. Mari pergi dalam rangka.

Perbezaan utama antara LED berkuasa dan penunjuk LED dalam bentuk tulen adalah untuk mengurangkan sebarang halangan kepada cahaya keluar dari perumahan LED. Oleh itu, LED berkuasa mempunyai gambarajah Lambert. Apakah yang dimaksudkan dalam praktik ini? Anda menghidupkan LED dan mendapatkan mentol cahaya yang bagus di atasnya. Dan apa yang perlu dilakukan seterusnya? Bagaimana mereka boleh menerangi permukaan yang anda perlukan? Anda perlu menggunakan pelbagai optik atau reflektor, yang tidak dapat dielakkan membawa kepada kerugian, dan oleh itu penurunan fluks bercahaya. Oleh itu, jika anda telah membeli LED yang kuat, anda tidak memperoleh optik yang baik, dan direka khusus untuk reka bentuknya - anda bersukacita lebih awal - sakit kepala masih akan datang.

Menyampaikan lumen yang anda perlukan ke permukaan yang anda ingin cahaya bukanlah tugas yang mudah.

Lumen

Seperti yang sudah anda fahami, candelas untuk menilai keamatan cahaya LED berkuasa tinggi tidak sesuai. Untuk melakukan ini, ada lumen - ini adalah jumlah cahaya yang boleh diberikan oleh LED apabila disambungkan dengan nilai semasa dan voltan yang ditentukan. Ingat analogi baldi api? Di sini dia juga sesuai. Kami menganggap bahawa jika LED mempunyai keamatan cahaya sebanyak 100 lumen, maka dalam baldi kami akan ada 100 lumen.

Mentol cahaya biasa 100 W juga merupakan sumber Lambert. Output cahaya purata mentol ini adalah 10-15 lumen per watt. Maksudnya, 100 watt lampu pijar akan memberi kita, katakan, 1000 lumen. Oleh itu, untuk menggantikan lampu 100 watt dengan LED, anda memerlukan 10 keping 100 lumen setiap satu. Adakah itu mudah? Tidak, malangnya. Kami datang ke istilah seperti LUX.

Suite

Mewah ialah nisbah bilangan lumen dan kawasan yang diterangi. 1 lux ialah 1 lumen bagi satu meter persegi. Katakan kita mempunyai permukaan persegi dengan luas satu meter. Kesemuanya itu dinyalakan secara terang-terangan oleh mentol yang terletak pada jarak jauh tertentu dari atas. Untuk mentol ini, pengeluar mengisytiharkan pencahayaan 100 lux. Kami mengambil peranti yang mengukur kekuatan cahaya dan mengukurnya di mana saja di dataran kami, kami perlu mendapatkan 100 lumen. Jika ya, pengilang tidak menipu kami.

Baca juga mengenai topik ini:Contoh penggunaan LED