Πηγές φωτός LED

Δοκιμάστε Το Όργανο Μας Για Την Εξάλειψη Των Προβλημάτων





3 Λόγοι για τους οποίους τα LED χρησιμοποιούνται ως πηγή φωτός σε σύγκριση με τους λαμπτήρες HID

  • Τα LED δεν έχουν νήμα για να καούν ή να σπάσουν, επομένως, διαρκούν πολύ περισσότερο από τους συμβατικούς λαμπτήρες. Δεδομένου ότι ένα πολύ μικρό τσιπ ημιαγωγών λειτουργεί με LED, είναι πολύ ανθεκτικό και τείνει να διαρκεί πολλές χιλιάδες ώρες.
  • Οι λυχνίες LED είναι «στιγμιαίες αναμμένες», μοιάζουν με λαμπτήρες αλογόνου και, επομένως, βολικές για χρήση σε εφαρμογές που υπόκεινται σε συχνή ή πιθανή on-off ποδηλασία. Αντίθετα, οι λαμπτήρες HID είναι πιο εύθραυστοι και πρέπει να ζεσταθούν (15 - 25 δευτερόλεπτα) κατά την ανάφλεξη
  • Η τεχνολογία LED αλλάζει γρήγορα και είναι προβλέψιμο ότι τα LED θα υπερβούν τελικά την απόδοση του φωτισμού HID.

Πώς χρησιμοποιείται το LED ως πηγή φωτός;

Οι δίοδοι εκπομπής φωτός (LED) είναι πηγές φωτός που χρησιμοποιούν διόδους που εκπέμπουν φως όταν συνδέονται σε κύκλωμα. Το αποτέλεσμα είναι μια μορφή ηλεκτροφωτισμού όπου τα LED απελευθερώνουν μεγάλο αριθμό φωτονίων προς τα έξω, το LED στεγάζεται σε έναν πλαστικό λαμπτήρα, ο οποίος συγκεντρώνει την πηγή φωτός. Το πιο σημαντικό μέρος ενός LED είναι το τσιπ ημιαγωγού που βρίσκεται στο κέντρο η πηγή φωτός. Αποτελείται από περιοχές p και n με διασταύρωση μεταξύ τους. Η περιοχή p κυριαρχείται από θετικά ηλεκτρικά φορτία και η περιοχή n κυριαρχείται από αρνητικά ηλεκτρικά φορτία. Η διασταύρωση είναι ένα είδος τοίχου μεταξύ των δύο περιοχών, εμποδίζοντας τη διέλευση των φορέων φορτίου μεταξύ των δύο περιοχών.

Όταν εφαρμόζεται επαρκής τάση στο ημι-αγωγό τσιπ, τα ηλεκτρόνια μπορούν να κινηθούν εύκολα κατά μήκος της διασταύρωσης όπου προσελκύονται αμέσως στις θετικές δυνάμεις στην περιοχή p. Όταν ένα ηλεκτρόνιο κινείται αρκετά κοντά σε ένα θετικό φορτίο στην περιοχή p, τα δύο φορτία 'συνδυάζονται ξανά'.




Όταν ένα ηλεκτρόνιο συνδυάζεται με ένα θετικό ιόν, η ενέργεια του ηλεκτρικού δυναμικού μετατρέπεται σε ηλεκτρομαγνητική ενέργεια και αυτό συμβαίνει με τη μορφή εκπομπής ενός φωτονίου φωτός.

Αυτό το φωτόνιο έχει μια συχνότητα που καθορίζεται από τα χαρακτηριστικά του ημιαγωγού υλικού (συνήθως ένας συνδυασμός των χημικών στοιχείων γάλλιο, αρσενικό και φωσφόρος).



Τα LED που εκπέμπουν διαφορετικά χρώματα κατασκευάζονται από διαφορετικά υλικά ημιαγωγών. Με απλά λόγια, τα LED είναι μικρά εξαρτήματα ηλεκτρικού κυκλώματος που λειτουργούν ως λαμπτήρας χωρίς νήμα. Τα LED φωτίζονται αποκλειστικά από την κίνηση ηλεκτρονίων σε υλικό ημιαγωγών, καθιστώντας τα ενεργειακά αποδοτικά και εξαιρετικά ανθεκτικά για μεγάλες χρονικές περιόδους.

Ποιος είναι ο τύπος LED που χρησιμοποιείται σε εφαρμογές φωτισμού;

Το White LED είναι η πιο συναρπαστική νέα τεχνολογία φωτισμού από την εισαγωγή των λαμπτήρων φθορισμού. Τα LED υψηλής έντασης είναι πλέον δημοφιλή λόγω των υψηλών απαιτήσεων χαμηλού ρεύματος. Τα υψηλά φωτεινά λευκά LED χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο στην εφαρμογή φωτισμού ως μέτρο εξοικονόμησης ενέργειας. Οι εφαρμογές λευκού LED περιλαμβάνουν φωτισμό οπίσθιου φωτισμού σε κινητά τηλέφωνα, οπίσθια φωτιστικά LCD, φωτισμό σπιτιού και οχήματος, πίνακες οθόνης κ.λπ. Τα LED είναι εξαιρετικά μικρά σε μέγεθος και καταναλώνουν λίγη ενέργεια και μετατρέπουν αποτελεσματικά την ηλεκτρική ενέργεια σε φως.


Γιατί προτιμάται το λευκό LED;

Ένα LED υψηλής ισχύος συνήθως παράγει περίπου 75-100 lumens ανά watt εις βάρος του ρεύματος των 350 milli ampere. Η απώλεια ενέργειας μέσω θερμότητας είναι σχεδόν μηδενική στα LED και έχουν πολύ μεγάλη διάρκεια ζωής χιλιάδων ωρών. Οι λυχνίες LED είναι φιλικές προς το περιβάλλον συσκευές καθώς δεν περιέχουν μόλυβδο ή υδράργυρο. Σε αντίθεση με τους λαμπτήρες φθορισμού, τα LED δεν εκπέμπουν ακτίνες UV.

Το λευκό LED A1 watt δίνει περίπου 100 lm φωτεινή ροή που επαρκεί για να φωτίσει μια περιορισμένη περιοχή. Η ποσότητα φωτός που εκπέμπεται από μια πηγή φωτός μετράται σε όρους αυλού. Για παράδειγμα, ένας λαμπτήρας 60 Watt εκπέμπει 730 lumen και ότι με μια λάμπα αλογόνου 50 Watt είναι 900 lumen Κάθε τσιπ LED έχει εμβαδόν μόνο ενός τετραγωνικού χιλιοστού, γεγονός που καθιστά πολύ συγκεντρωμένη συνολική φωτεινότητα

Η πτώση τάσης προς τα εμπρός του λευκού LED 1 watt είναι 3,3 βολτ και καταναλώνει ρεύμα 350 milliere. Έτσι, το συνηθισμένο λευκό LED απαιτεί 3 βολτ και περίπου 40 mA ρεύμα για να δώσει τη μέγιστη φωτεινότητα.

Τα λευκά LED υψηλής ισχύος μπορούν να κινούνται σε υψηλό ρεύμα εκατοντάδων χιλιοστών αμπέρ σε ένα Αμπέρ για να παράγουν φως υψηλής έντασης. Μερικές μάρκες μπορούν να παράγουν πάνω από χίλια lumens. Τα HPLED πρέπει να τοποθετηθούν σε μια ψύκτρα για να επιτρέψουν την απαγωγή θερμότητας, διαφορετικά η συσκευή θα υποστεί βλάβη εύκολα.

2 τρόποι κατασκευής λευκού LED

  • Η μέθοδος περιλαμβάνει επικάλυψη ενός τσιπ LED (κυρίως μπλε κατασκευασμένο από Indium Gallium Nitride, InGaN) με φωσφόρο διαφορετικών χρωμάτων για την παραγωγή του λευκού φωτός. Το μέρος του φάσματος φωτός που αντιστοιχεί στο μπλε φως μεταφέρεται στο μεγαλύτερο μήκος κύματος, μέσω μιας διαδικασίας γνωστής ως μετατόπιση Stokes. Το λευκό φως των λευκών LED προέρχεται από το μπλε στενό εύρος που εκπέμπεται φυσικά από τα GaN LEDs, καθώς και ένα ευρύ φάσμα κίτρινου που δημιουργείται από μια επικάλυψη φωσφόρου στη μήτρα που απορροφά ένα μέρος του μπλε και το μετατρέπει σε κίτρινο. Το InGaN μπορεί να παράγει λειτουργικά μήκη κύματος από πράσινο σε υπεριώδες μεταβάλλοντας τις σχετικές ποσότητες ινδίου και γαλλίου κατά την παραγωγή. Το συνήθως χρησιμοποιούμενο φωσφορικό υλικό είναι το Cerium-doped Yttrium aluminium Garnet ή Ce3 + YAG.
  • Τα λευκά LED μπορούν επίσης να κατασκευαστούν με επικάλυψη κοντά σε LED που εκπέμπουν υπεριώδη ακτινοβολία με ένα μείγμα υψηλής απόδοσης ερυθρών και μπλε φωσφορικών εκπομπών με βάση το Europium συν πράσινο χαλκό εκπομπής και θειούχο ψευδάργυρο με αλουμίνιο. Αυτή είναι μια μέθοδος παρόμοια με τη λειτουργία των λαμπτήρων φθορισμού. Αυτή η μέθοδος είναι λιγότερο αποτελεσματική από την μπλε LED με φωσφόρο, καθώς η μετατόπιση Stokes είναι μεγαλύτερη και ως εκ τούτου περισσότερη ενέργεια μετατρέπεται σε θερμότητα. Ένα άλλο μειονέκτημα είναι ότι, το υπεριώδες φως μπορεί να διαρρεύσει από μια λανθασμένη λυχνία LED και να προκαλέσει βλάβη στα ανθρώπινα μάτια ή στο δέρμα.

3 Εφαρμογές που περιλαμβάνουν LED ως πηγή φωτός

  • Λάμπα έκτακτης ανάγκης με βάση LED

Μπορεί να συνδεθεί στην πρίζα AC και ανάβει τη στιγμή της διακοπής ρεύματος. Εκπέμπει δροσερό λευκό φως στο δωμάτιο που επαρκεί και για λόγους ανάγνωσης. Τροφοδοτείται από μπαταρία ασύρματου τηλεφώνου 4,5 volt και χρησιμοποιεί λευκό LED 1 watt.

Λειτουργία του συστήματος

Το κύκλωμα χρησιμοποιεί έναν μικρό μετασχηματιστή σταδιακής απόστασης 300 mA, 300 mA, έναν ανορθωτή γέφυρας που περιλαμβάνει D1 έως D4 και τον πυκνωτή εξομάλυνσης C1 ως τροφοδοτικό για τη φόρτιση της επαναφορτιζόμενης μπαταρίας 4,5 volt. Ο μετασχηματιστής 4,5 volt είναι άμεσα διαθέσιμος και χρησιμοποιείται γενικά στο LED φώτα έκτακτης ανάγκης . Πέφτει τα 230 βολτ AC σε χαμηλής τάσης AC που στη συνέχεια διορθώνεται από τον ανορθωτή πλήρους κύματος. Ο πυκνωτής C1 καθιστά το DC κυματισμό δωρεάν για φόρτιση. Το Resistor R1 παρέχει ρεύμα αμπέρ περίπου 80 milli για φόρτιση. Δεδομένου ότι το κύκλωμα είναι πάντα συνδεδεμένο, το χαμηλό ρεύμα είναι ιδανικό για φόρτιση. Η επαναφορτιζόμενη μπαταρία που χρησιμοποιείται στο κύκλωμα είναι μια μπαταρία ασύρματου τηλεφώνου 4,5 volt.
Όταν η τροφοδοσία είναι διαθέσιμη, φορτίζεται η μπαταρία μέσω R1 και D5. Ταυτόχρονα, το τρανζίστορ PNP παίρνει θετική πόλωση μέσω του R1 και παραμένει απενεργοποιημένο. Όταν η ισχύς αποτύχει, η αντίστροφη μεροληψία D5 και η βάση του Τ1 θα γίνουν αρνητικές. Στη συνέχεια, ενεργοποιεί και ανάβει το LED. Όταν η ισχύς ξαναρχίσει, το LED σβήνει αυτόματα.

1W-LED-Λάμπα έκτακτης ανάγκης

1W-LED-Λάμπα έκτακτης ανάγκης

Πώς να ρυθμίσετε;

Το κύκλωμα μπορεί να συναρμολογηθεί σε ένα μικρό κομμάτι της σανίδας perf. Κλείστε το κύκλωμα, τον μετασχηματιστή και την μπαταρία σε ένα κουτί προσαρμογέα τύπου. Στερεώστε το LED έξω από το κιβώτιο κατά προτίμηση με ένα ανακλαστικό πίσω έδαφος. Μπορείτε να επικολλήσετε χαρτί Foil για αυτό το σκοπό. Θα λειτουργήσει επίσης ως ψύκτρα για το LED. Δεδομένου ότι το υψηλό ρεύμα ρέει μέσω του T1 όταν ανάβει το LED, το T1 απαιτεί ψύκτρα. Λευκό LED 1 Watt κοστίζει περίπου Rs.50 και η μπαταρία Rs.150.

  • Αυτόματη λυχνία με LED 1 W

Εδώ είναι ένα Αυτόματη λάμπα με υψηλή ισχύ Λευκό LED που ανάβει το βράδυ και παραμένει αναμμένο μέχρι το πρωί. Οι λευκές λυχνίες LED χρησιμοποιούνται αυτές τις μέρες, καθώς χρειάζονται μια απλή τροφοδοσία DC για τροφοδοσία και έλεγχο τους, σε αντίθεση με τους λαμπτήρες εκκένωσης αερίου πυρακτώσεως. Το LED που χρησιμοποιείται έχει βαθμολογία 1 W και η ρυθμιζόμενη τροφοδοσία χωρίς μετασχηματιστή χρησιμοποιείται για την τροφοδοσία της συσκευής.

Εργασία του συστήματος

Οι πυκνωτές c1 και c2 μειώνουν την τάση AC σε χαμηλότερη τιμή. Συνήθως χρησιμοποιούνται πυκνωτές υψηλής αξίας. Το τμήμα ανορθωτή γέφυρας παράγει μια παλμική έξοδο DC από το σήμα εναλλασσόμενου ρεύματος. Ο πυκνωτής αφαιρεί τους κυματισμούς AC που υπάρχουν στο σήμα dc. Αυτό το φιλτραρισμένο σήμα εφαρμόζεται σε όλη τη δίοδο zener, η οποία παρέχει ρυθμιζόμενη έξοδο DC σε όλο το τερματικό της. Ο πυκνωτής c3 επιτρέπει γενικά το σήμα εναλλασσόμενου ρεύματος να περνά μέσα από αυτό και μπλοκάρει το σήμα DC. Ενεργεί ένα στοιχείο παράκαμψης. Τα LDR και T1 σχηματίζουν έναν διακόπτη ευαίσθητο στο φως για να ανάβουν / σβήνουν το LED. Το LDR προσφέρει υψηλή αντίσταση στο σκοτάδι και χαμηλή αντίσταση στο φως. Έτσι κατά τη διάρκεια της ημέρας, το LDR συμπεριφέρεται και η βάση του T1 θα τραβηχτεί στο έδαφος και θα παραμείνει απενεργοποιημένη για να σβήσει το λευκό LED. Κατά τη διάρκεια της νύχτας, όταν σταματά το φως της ημέρας, η αντίσταση του LDR αυξάνεται και το Τ1 λαμβάνει επαρκή προκατάληψη και συμπεριφορά βάσης. Η λυχνία LED που συνδέεται με τον συλλέκτη T1 ανάβει. Το BD 139 είναι ένα τρανζίστορ μέσης ισχύος NPN και οι συνδέσεις των ακίδων είναι Βάση - Συλλέκτης - Πομπός από την μπροστινή πλευρά. Η ψύκτρα είναι απαραίτητη για το T1, δεδομένου ότι το LED περνά περίπου 100milliamperes ρεύμα. Η λυχνία LED που χρησιμοποιείται στο κύκλωμα είναι η λευκή λυχνία 1 watt που έχει πτώση τάσης προς τα εμπρός 3,3 βολτ και απαιτεί ρεύμα 350milliampere για πλήρη φωτεινότητα.

Υψηλής ισχύος-LED-Νύχτα-Λάμπα-1

  • Φορητή λυχνία έκτακτης ανάγκης με κινητό φορτιστή

Εδώ είναι ο φορητός λαμπτήρας έκτακτης ανάγκης και ο φορτιστής κινητού. Χρησιμοποιεί ένα υψηλό φωτεινό λευκό LED που μπορεί να δώσει αρκετό φως στο δωμάτιο όταν η τροφοδοσία ρεύματος αποτύχει. Ένα λευκό LED μπορεί να είναι ένα Indium Gallium Nitride LED που εκπέμπει ένα γαλάζιο λευκό φως, το οποίο μπορεί να φιλτραριστεί χρησιμοποιώντας ένα φίλτρο φωσφόρου στο φακό ή χρησιμοποιώντας ένα μείγμα πολύχρωμων LED. Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως φορτιστής κινητής τηλεφωνίας στη λειτουργία plug in καθώς και κατά τη διάρκεια του ταξιδιού.

Εργασία του συστήματος

Η τροφοδοσία του κυκλώματος προέρχεται από μετασχηματιστές μετατόπισης 0-6 volt 300 mA, έναν ανορθωτή πλήρους κύματος που περιλαμβάνει D1 έως D4 και τον πυκνωτή εξομάλυνσης C1. Το κύκλωμα φωτός έκτακτης ανάγκης αποτελείται από τη δίοδο D5, την αντίσταση R2 και το τρανζίστορ T1. Όταν είναι διαθέσιμη η παροχή ρεύματος, οι μελλοντικές προκαταλήψεις διόδων D5 και οι μπαταρίες 6 volt φορτίζονται μέσω της αντίστασης R2. Ταυτόχρονα, το τρανζίστορ PNP T1 θα είναι αγωγιμότητα δεδομένου ότι η βάση του διατηρείται ψηλά μέσω του R1. Το λευκό LED που είναι συνδεδεμένο στον συλλέκτη του T1 παραμένει σβηστό. Όταν η τροφοδοσία ρεύματος αποτύχει, η αντίστροφη μεροληψία D5 και η βάση του Τ1 παίρνει αρνητική πόλωση και συμπεριφέρεται. Στη συνέχεια, το λευκό LED ανάβει χρησιμοποιώντας την ισχύ από την μπαταρία. Το τμήμα κινητού φορτιστή του κυκλώματος αποτελείται από ρυθμιζόμενη τροφοδοσία με βάση το Zener. Το ρεύμα φόρτισης μπορεί να κτυπηθεί από τα σημεία Α και Β χρησιμοποιώντας κατάλληλο βύσμα.

Emergency-light-cum-Mobile-

Φορητό φως έκτακτης ανάγκης με κινητό φορτιστή

Τώρα ελπίζω να έχετε μια ιδέα για την έννοια των πηγών φωτός LED και αν έχετε απορίες από το άρθρο και από τα ηλεκτρικά ηλεκτρονικά έργα αφήστε την ενότητα σχολίων παρακάτω.