LED

Mga Paksa:

Panimula
Pagpapatakbo ng isang LED
Conduction boltahe na may kaugnayan sa kulay ng LED
Mga paraan ng pagkontrol
Mga LED na maraming kulay

Panimula:
Ang LED ay isang karaniwang ginagamit na bahagi ng semiconductor upang maglabas ng liwanag. Ang ibig sabihin ng LED ay: Light Emitting Diode at ibig sabihin ay: light-emitting diode. Matapos ang pag-imbento nito noong 1962, ang LED ay pangunahing ginagamit bilang ilaw ng tagapagpahiwatig at para sa paghahatid ng signal. Mula noong huling bahagi ng 90s, ginawang posible ng mga teknolohikal na pag-unlad na makagawa ng mga LED na nagsisilbing ilaw na pinagmumulan para sa pang-araw-araw na paggamit. Sa teknolohiyang automotive, ang mga LED ay kadalasang ginagamit bilang instrument lighting (dashboard), exterior lighting (taillights) o main lighting (sa mga headlight) dahil sa mga sumusunod na pakinabang kumpara sa incandescent lamp at halogen lamp:

mababang pagkonsumo ng enerhiya: na may parehong intensity ng liwanag kumpara sa iba pang mga uri ng lamp, ang LED ay gumagamit ng mas kaunting enerhiya. Ang LED ay may napakataas na kahusayan ng hanggang 80%;
kaligtasan: ang mga incandescent lamp ay nangangailangan ng humigit-kumulang 200 ms upang mapainit ang filament at maglabas ng liwanag. Ang isang LED ay hindi nangangailangan ng isang warm-up phase, na nangangahulugan na ang isang LED ay umabot sa intensity ng liwanag nito nang mas mabilis (sa mas mababa sa 1 millisecond). Kapag ang isang LED ay ginagamit bilang ilaw ng preno, ang pagpepreno ay napapansin nang mas maaga at may positibong impluwensya sa oras ng paghinto;
mababang init na pag-unlad: dahil ang mga LED ay halos hindi uminit, ang mga lamp housing ay maaaring gawing mas maliit at mas mura ang mga materyales na maaaring gamitin na hindi gaanong lumalaban sa thermal stress;
mataas na habang-buhay: ang isang LED ay tumatagal ng humigit-kumulang isang buong buhay ng kotse. Kung ito ay lumabas na ang mga LED ay may depekto, ang dahilan ay madalas na matatagpuan sa ibang lugar, tulad ng isang break sa print path o hindi tamang kontrol. Ang liwanag ng isang LED ay maaaring bumaba sa isang tiyak na bilang ng mga oras ng pagsunog.

Ang larawan sa ibaba ay nagpapakita ng simbolo ng diode, na may karagdagang teksto sa itaas ng "anode" at "cathode" na mga gilid. Ang simbolo ng isang LED ay halos magkapareho sa isang diode, ngunit dalawang pataas na nakaturo na mga arrow ay idinagdag, na nagpapahiwatig ng liwanag na radiation. Ang kasalukuyang direksyon ay, tulad ng sa diode, sa direksyon ng arrow. Ang vertical stroke ay ang reverse direction. Kung ang kasalukuyang daloy sa pamamagitan ng LED sa direksyon ng arrow, ito ay liwanag. Sa kabaligtaran, ito ay mai-block at samakatuwid ay hindi sisindi.

Pagpapatakbo ng isang LED:
Tulad ng isang "normal" na diode, ang LED ay binubuo ng dalawang semiconducting layer:

ang negatibong layer (n-layer) ay naglalaman ng labis na mga electron;
ang positibong layer (p layer) ay may kakulangan ng mga electron.

Ang kakulangan ng mga electron sa p-layer ay makikita bilang isang bilang ng mga labis na positibong butas. Sa p-n junction (depletion layer), ang surplus ng mga electron sa n-layer ay pupunuin ang mga gaps sa p-layer. Wala pang kasalukuyang dumadaloy, kaya neutral ang singil sa np junction.

Upang ang kasalukuyang daloy sa pamamagitan ng diode, ang panloob na boltahe ng depletion zone ay dapat munang malampasan. Ito ang tinatawag na diffusion voltage o threshold voltage ng diode. Kapag ang boltahe ay nadagdagan, ang electron kasalukuyang ay maaaring dumaloy mula sa n-layer sa p-layer. Gayunpaman, sa depletion layer, ang ilan sa mga electron na ito ay nakukuha ng mga butas. Ang mga electron na ito ay naglalabas ng bahagi ng kanilang enerhiya sa anyo ng mga flash ng liwanag. Ang nabuong liwanag ay maaaring makatakas sa manipis na p-layer. Ang intensity ng liwanag ay tinutukoy ng kasalukuyang: mas malakas ang agos, mas matindi ang liwanag.

Ang paglukso ng mga valence electron mula sa negatibo hanggang sa positibong layer ay nagbibigay ng liwanag na inilalabas ng diode.

Boltahe ng konduktor na may kaugnayan sa kulay ng LED:
Ang LED ay may tatlong kulay: pula, berde at asul. Sa tatlong pangunahing kulay na ito ay maaaring makuha ang iba pang mga kulay sa pamamagitan ng paghahalo ng mga ito. Ang komposisyon ng mga materyales sa n at p layer ay tumutukoy sa dami ng enerhiya sa mga electron at butas.

Ang mga electron na may mababang enerhiya ay nagko-convert ng mas kaunting enerhiya sa light radiation kaysa sa isang electron na may mataas na enerhiya;
Ang pulang ilaw ay may mas kaunting enerhiya kaysa sa asul na ilaw;
Ang pula ay nilikha ng mga electron na mababa ang enerhiya at asul ng mga electron na may mataas na enerhiya.

Hindi makagawa ng mga puting LED. Sa pamamagitan ng pagdaragdag ng dagdag na fluorescent layer sa isang asul na LED, ang bahagi ng asul na ilaw ay na-convert sa dilaw na liwanag. Ang pinaghalong asul at dilaw na liwanag ay nakikita ng mata ng tao bilang puting liwanag. Sa pamamagitan ng pagsasaayos ng ratio ng paghahalo sa pagitan ng dilaw at asul na ilaw na ito, maaari kang maglabas ng mainit o malamig na puting liwanag.

Sa katangian nakikita natin ang boltahe na nabubuo sa depletion zone at samakatuwid ay ang boltahe ng pagpapadaloy ng may-katuturang LED na kulay. Kapag ang kasalukuyang ay ipinadala sa pamamagitan ng isang LED, mayroong isang halos pare-pareho ang boltahe drop.

Mga paraan ng pagkontrol:
Sa teknolohiya ng automotive maaari naming gamitin ang mga LED na may a serye risistor o sa mga series circuit, upang makamit namin ang nais na boltahe ng kontrol.

LED na may serye risistor:
Kung ikokonekta namin ang isang LED nang direkta sa plus at minus ng baterya, ang LED ay agad na mabibigo. Dapat laging may isa serye risistor mailagay sa serye kasama ang LED.

Ang halaga ng risistor ng serye ay tinutukoy ng dalawang mga kadahilanan: ang kasalukuyang at supply ng boltahe. Ang isang pulang LED ay umiilaw sa sandaling maabot ang operating voltage na 1,5 volts at humigit-kumulang 20 mA ang dumadaloy dito.

Ang ibinigay na boltahe ng supply ay depende sa aplikasyon. Sa industriya ng automotive maaari itong maging 5, ngunit din 12 o 24 volts. Ang kinakailangang paglaban ay maaaring matukoy gamit ang Batas ng Ohm. Ibawas ang operating boltahe mula sa supply boltahe at hatiin ito sa kasalukuyang.

Sa isang boltahe ng supply na 5 volts, isang serye na risistor ng (5 - 1,5) / 0,02 = 175 ohm ay kinakailangan para sa pulang LED.
na may boltahe ng supply na 12 volts at isang pulang LED: (12 – 1,5) / 0,02 = 525 ohm (isang paglaban ng isang kadahilanan na mas mataas).

Pangunahing nakatagpo kami ng mga LED na may mga series resistors sa retrofitted LED lighting (retrofit). Ang mabilis na pag-on at off na mga oras at ang liwanag ng isang LED ay maaaring maging dahilan upang palitan ng mga LED ang mga incandescent lamp. Hindi mo kailangang gawin ito para sa kahusayan ng enerhiya, dahil ang risistor ng serye ay nagdudulot din ng pagkawala ng kuryente na sa ilang mga kaso ay kasing laki ng pagkawala ng kapangyarihan ng orihinal na lampara.

Pagkonekta ng mga LED sa serye:
Sa pamamagitan ng pagkonekta sa mga LED sa serye, walang serye risistor o isang serye risistor na may mababang halaga ng pagtutol ay kinakailangan. Ang panloob na paglaban ng mga LED mismo ay tinitiyak na ang supply boltahe ay ibinahagi sa mga LED sa serye ng circuit. Ang mas maraming mga LED ay inilalagay sa serye, mas maliit ang serye na risistor ay maaaring gawin. Sa figure, anim na LEDs ay konektado sa serye at dalawang hilera ay konektado sa parallel.

Ang mga LED na konektado sa serye ay matatagpuan sa mga rear light unit o ikatlong brake light unit. Ito ay isang madalas na ginagamit na paraan ng kontrol sa teknolohiya ng automotive.

Ayusin ang intensity ng liwanag:
Sa isang microcontroller maaari nating kontrolin ang kontrol ng isang LED na may pulso. Tinatawag namin ito: Pulse Width Modulation (PWM).
Tinutukoy ng duty cycle ang oras kung kailan na-activate ang LED. Sa pamamagitan ng pagpapalit-palit ng mga on-off na pulso sa pagitan ng 3,3 at 0 volts sa mataas na bilis, ang LED ay umiilaw sa mas mababang liwanag.

Ang paraan ng kontrol na ito ay pareho sa isang bumbilya na may maraming function, gaya ng:

50% liwanag na may mga ilaw na nakabukas;
100% maliwanag na ilaw na may brake light.

Sa isang praktikal na pag-setup sa isang Arduino, maaari kang mag-eksperimento sa kontrol ng PWM ng mga LED sa Arduino o mga panlabas na konektadong LED (na nilagyan ng mga resistor ng serye).

Mga LED na maraming kulay:
Ang lahat ng mga kulay ay maaaring binubuo ng tatlong pangunahing mga kulay pula, berde at asul. Maaari itong magamit nang mabuti sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng dalawa o tatlong LED. Ipinapakita sa ibaba ang tatlong prinsipyong ginagamit upang makakuha ng maraming kulay sa pamamagitan ng isang de-koryenteng circuit.

Dalawang kulay na LED:
Ang diagram ay nagpapakita ng dalawang LED na konektado sa parallel, na may reverse at forward na direksyon. Tinutukoy ng direksyon ng kasalukuyang kung aling LED ang umiilaw: berde (itaas) o pula (ibaba). Ang polarity ay binabaligtad ng isang panlabas na circuit o ECU.

Tricolor LED:
Ang diagram na ito ay nagpapakita rin ng dalawang LED na konektado sa parallel. Sa circuit, ang isang supply boltahe ay maaaring ilapat sa isa sa dalawang LEDs (berde o pula), o pareho sa parehong oras. Sa kasong iyon, nangyayari ang paghahalo ng kulay at nagiging dilaw ang pula at berdeng LED.

RGB LED:
Sa mga RGB LED, tatlong LED, bawat isa ay may sariling kulay, ay nakalagay sa isang pabahay. Ang mga kulay ay maaaring kontrolin nang hiwalay. Para makontrol ang RGB LED, tatlong PWM control ang kailangan, na bumubuo ng adjustable on/off ratio sa bawat power pin. Bilang karagdagan sa iba't ibang mga kulay, ang intensity ng liwanag ay maaari ding iakma.

Sa susunod na larawan makikita natin ang tatlong LED, bawat isa ay may sariling koneksyon sa Anode (A1 hanggang A3) at isang karaniwang Cathode.

Mga kaugnay na pahina: