Sujeten:
- Aféierung
- Operatioun vun enger LED
- Leedungsspannung par rapport zu der Faarf vun der LED
- Kontroll Methoden
- Multi-Faarf LEDs
Aféierung:
Eng LED ass eng allgemeng benotzt Hallefleitkomponent fir Liicht ze emittéieren. LED steet fir: Light Emitting Diode a bedeit: Light Emitting Diode. No senger Erfindung am Joer 1962 gouf d'LED haaptsächlech als Luuchtlamp a fir Signaliwwerdroung benotzt. Zënter de spéiden 90er hunn technologesch Entwécklungen et méiglech gemaach LEDs ze produzéieren déi als Liichtquell fir alldeeglech Gebrauch déngen. An der Automobiltechnologie ginn LEDs dacks als Instrumentbeliichtung (Dashboard), Baussebeliichtung (Réckluuchten) oder Haaptbeleuchtung (an de Scheinwerfer) benotzt wéinst de folgende Virdeeler am Verglach mat Glühwäin an Halogenlampen:
- nidderegen Energieverbrauch: mat der selwechter Liichtintensitéit am Verglach mat aner Luuchten, verbraucht d'LED wesentlech manner Energie. D'LED huet eng ganz héich Effizienz vu bis zu 80%;
- Sécherheet: Glühbirnen brauchen ongeféier 200 ms fir de Filament z'erhëtzen a Liicht ze emittéieren. Eng LED erfuerdert keng Erwiermungsphase, dat heescht datt eng LED seng Liichtintensitéit méi séier erreecht (a manner wéi 1 Millisekonnen). Wann eng LED als Bremslicht benotzt gëtt, gëtt d'Bremse méi fréi bemierkt an huet e positiven Afloss op d'Stoppzäit;
- niddereg Hëtzt Entwécklung: Well d'LEDs kaum ophëtzen, kënnen d'Lampehäiser méi kleng gemaach ginn a méi bëlleg Materialien kënne benotzt ginn, déi manner resistent géint thermesch Stress sinn;
- héich Liewensdauer: eng LED dauert ongeféier e ganzt Auto säi Liewen. Wann et stellt sech eraus datt d'LEDs defekt sinn, kann d'Ursaach dacks soss anzwousch fonnt ginn, wéi zum Beispill eng Paus am Drockwee oder falsch Kontroll. D'Hellegkeet vun enger LED kann mat enger gewëssen Unzuel u Brennstonnen erofgoen.
D'Bild hei drënner weist d'Symbol vun der Diode, mat zousätzlechen Text iwwer der "Anode" an "Kathode" Säiten. D'Symbol vun enger LED ass bal identesch mat deem vun enger Diode, awer zwee no uewen weisen Pfeile goufen derbäigesat, déi d'Liichtstralung uginn. Déi aktuell Richtung ass, grad wéi bei der Diode, an der Richtung vum Pfeil. De vertikale Schlag ass déi ëmgedréint Richtung. Wann de Stroum duerch d'LED an d'Richtung vum Pfeil fléisst, da gëtt et hell. Ëmgedréit gëtt et blockéiert an dowéinst net hell.
Operatioun vun enger LED:
Just wéi eng "normal" Diode besteet d'LED aus zwee hallefleitende Schichten:
- déi negativ Schicht (n-Schicht) enthält en Iwwerschoss vun Elektronen;
- déi positiv Schicht (p Schicht) huet e Mangel un Elektronen.
De Mangel un Elektronen an der p-Schicht kann als eng Zuel vun iwwerschësseg positiv Lächer gesi ginn. Am p-n-Kräizung (Depletschicht) fëllt den Iwwerschoss vun Elektronen an der n-Schicht d'Lücken an der p-Schicht aus. Kee Stroum fléisst nach, sou datt d'Laascht am np Kräizung neutral ass.
Fir datt de Stroum duerch d'Diode fléisst, muss d'intern Spannung vun der Verarmungszone als éischt iwwerwonne ginn. Dëst ass déi sougenannt Diffusiounspannung oder Schwellspannung vun der Diode. Wann d'Spannung erhéicht gëtt, kann den Elektronenstroum vun der n-Schicht an d'p-Schicht fléissen. Wéi och ëmmer, an der Verarmungsschicht ginn e puer vun dësen Elektronen vun de Lächer ageholl. Dës Elektronen befreien en Deel vun hirer Energie a Form vu Blëtzer. Dat generéiert Liicht kann duerch déi dënn p-Schicht flüchten. D'Liichtintensitéit gëtt vum Stroum bestëmmt: wat de Stroum méi staark ass, wat d'Liicht méi intensiv ass.
De Sprangen vun de Valenzelektronen vun der negativer op déi positiv Schicht liwwert d'Liicht, déi d'Diode emittéiert.
Dirigentspannung par rapport zu der Faarf vun der LED:
Eng LED kënnt an dräi Faarwen: rout, gréng a blo. Mat dësen dräi Grondfaarwen kënnen aner Faarwen kritt ginn andeems se se vermëschen. D'Zesummesetzung vun de Materialien an den n a p Schichten bestëmmt d'Quantitéit vun Energie an den Elektronen a Lächer.
- Niddereg-Energie-Elektronen konvertéieren manner Energie a Liichtstrahlung wéi en héich-Energie-Elektron;
- Rout Liicht huet manner Energie wéi blo Liicht;
- Rout gëtt duerch niddereg-Energie-Elektronen erstallt a blo duerch héich-Energie-Elektronen.
Wäiss LEDe kënnen net produzéiert ginn. Andeems Dir eng extra Leuchtstoffschicht un eng blo LED bäidréit, gëtt en Deel vum bloe Liicht a giel Liicht ëmgewandelt. D'Mëschung vu bloen a giele Liicht gëtt vum mënschlechen Auge als wäiss Liicht ugesinn. Andeems Dir de Vermëschungsverhältnis tëscht dësem gielen a bloe Liicht upasst, kënnt Dir waarm oder kal wäiss Liicht ausstralen.
An der Charakteristik gesi mir d'Spannung, déi an der Verarmungszone opbaut an dofir d'Leedungsspannung vun der entspriechender Faarf LED ass. Wann de Stroum duerch eng LED geschéckt gëtt, gëtt et e bal konstante Spannungsfall.
Kontrollmethoden:
An der Automobiltechnologie kënne mir LEDs mat engem benotzen Serie resistor oder an Serie Kreesleef, sou datt mir déi gewënschte Kontroll Volt erreechen.
LED mat Serie resistor:
Wa mir eng LED direkt un de Plus a Minus vun der Batterie verbannen, géif d'LED direkt ausfalen. Et soll ëmmer een ginn Serie resistor a Serie mat der LED gesat ginn.
De Wäert vun der Serie resistor ass vun zwee Faktore bestëmmt: de Stroum a Versuergung Volt. Eng rout LED luucht op, soubal d'Betribsspannung vun 1,5 Volt erreecht gëtt an ongeféier 20 mA doduerch fléissen.
Déi geliwwert Versuergungsspannung hänkt vun der Applikatioun of. An der Automobilindustrie kann dëst 5, awer och 12 oder 24 Volt sinn. Déi erfuerderlech Resistenz kann mam Ohms Gesetz bestëmmt ginn. Subtractéiert d'Betribsspannung vun der Versuergungsspannung an deelt se mam Stroum.
- Mat enger Versuergungsspannung vu 5 Volt gëtt e Serieresistor vu (5 - 1,5) / 0,02 = 175 Ohm fir déi roude LED erfuerderlech.
- mat enger Versuergungsspannung vun 12 Volt an enger rouder LED: (12 – 1,5) / 0,02 = 525 ohm (e Resistenz vun engem Faktor méi héich).
Mir begéinen haaptsächlech LEDs mat Seriewidderstanden an der ëmgebauter LED Beliichtung (Retrofit). Déi séier On- an Off-Zäiten an d'Hellegkeet vun enger LED kënnen e Grond sinn fir Glühbirnen duerch LEDs ze ersetzen. Dir musst et net fir Energieeffizienz maachen, well de Serieresistor och e Kraaftverloscht verursaacht, deen an e puer Fäll esou grouss ass wéi d'Kraaftverloscht vun der ursprénglecher Lampe.
LEDs an Serie Verbindung:
Duerch d'Verbindung vun den LEDs an der Serie ass kee Serieresistor oder e Serieresistor mat engem nidderegen Resistenzwäert erfuerderlech. Déi intern Resistenz vun den LEDs selwer suergt dofir datt d'Versuergungsspannung tëscht den LEDen am Serieschalter verdeelt gëtt. Wat méi LEDs an der Serie plazéiert sinn, wat méi kleng de Serieresistor ka gemaach ginn. An der Figur si sechs LEDs a Serie verbonnen an zwou Reihen sinn parallel verbonne.
D'LEDs, déi a Serie verbonne sinn, ginn an hënneschte Liichteenheeten oder Drëtt Bremslichtunitéiten fonnt. Dëst ass eng dacks benotzt Kontrollmethod an der Automobiltechnologie.
Upasst d'Liichtintensitéit:
Mat engem Mikrokontroller kënne mir d'Kontroll vun enger LED mat engem Puls kontrolléieren. Mir nennen dat: Puls Breet Modulatioun (PWM).
Den Duty Cycle bestëmmt d'Zäit wou d'LED aktivéiert ass. Duerch d'Ofwiesselung vun den On-Off Impulser tëscht 3,3 an 0 Volt mat héijer Geschwindegkeet, beliicht d'LED mat enger méi niddereger Hellegkeet.
Dës Kontrollmethod ass d'selwecht op enger Glühbir mat verschidde Funktiounen, wéi:
- 50% Hellegkeet mat Luuchten ageschalt;
- 100% hell Liicht mat Brems- Liicht op.
An engem praktesche Setup mat engem Arduino kënnt Dir experimentéieren mat der PWM Kontroll vun den LEDs op der Arduino oder extern verbonne LEDs (equipéiert mat Serieresisten).
Multi-Faarf LEDs:
All Faarwen kënnen mat den dräi Grondfaarwen rout, gréng a blo komponéiert ginn. Dëst kann gutt benotzt ginn andeems Dir zwee oder dräi LEDs kombinéiert. Hei ënnendrënner sinn dräi Prinzipien déi benotzt gi fir verschidde Faarwen duerch en elektresche Circuit ze kréien.
Zwee-Faarf LED:
D'Diagramm weist zwee LEDs parallel verbonne mat der ëmgedréint an no vir. D'Richtung vum Stroum bestëmmt wéi eng LED oplicht: gréng (uewen) oder rout (ënnen).D'Polaritéit gëtt ëmgedréit duerch en externe Circuit oder ECU.
Tricolor LED:
Dëst Diagramm weist och zwee LEDs parallel verbonne. Am Circuit kann eng Versuergungsspannung op eng vun den zwou LEDen (gréng oder rout) oder béid zur selwechter Zäit applizéiert ginn. An deem Fall geschitt Faarfmëschung an déi rout a gréng LED ginn giel.
RGB LED:
Mat RGB LEDs sinn dräi LEDs, jidderee mat hirer eegener Faarf, an engem Gehäuse ënnerbruecht. D'Faarwen kënnen separat kontrolléiert ginn. Fir d'RGB LED ze kontrolléieren, sinn dräi PWM Kontrollen erfuerderlech, déi e justierbare On / Off Verhältnis op all Power Pin generéieren. Nieft de verschiddene Faarwen kann d'Liichtintensitéit och ugepasst ginn.
Am nächste Bild gesi mir dräi LEDs, jidderee mat hirer eegener Anodeverbindung (A1 bis A3) an enger gemeinsamer Kathode.
