Surse de lumină LED

3 Motive pentru care LED-urile sunt utilizate ca sursă de lumină în comparație cu lămpile HID

• LED-urile nu au un filament de ars sau de rupt, prin urmare, durează mult mai mult decât becurile convenționale. Având în vedere că un cip semiconductor foarte mic rulează un LED, acestea sunt foarte durabile și tind să dureze multe mii de ore.
• LED-urile sunt „aprinse instantaneu”, la fel ca lămpile cu halogen și, prin urmare, convenabile pentru utilizare în aplicații care sunt supuse ciclului de pornire frecvent sau potențial. În schimb, lămpile HID sunt mai fragile și trebuie să se încălzească (15 - 25 secunde) în timpul aprinderii
• Tehnologia LED se schimbă rapid și este previzibil ca LED-urile să depășească în cele din urmă performanța iluminării HID.

Cum se utilizează LED-ul ca sursă de lumină?

Diodele cu emisie de lumină (LED) sunt surse de lumină care utilizează diode care emit lumină atunci când sunt conectate într-un circuit. Efectul este o formă de electro luminescență în care LED-urile eliberează un număr mare de fotoni în exterior, LED-ul este adăpostit într-un bec din plastic, care concentrează sursa de lumină. Cea mai importantă parte a unui LED este cipul semiconductor situat în centrul sursa de lumină. Se compune din regiuni p și n cu o joncțiune între ele. Regiunea p este dominată de sarcini electrice pozitive, iar regiunea n este dominată de sarcini electrice negative. Joncțiunea este un fel de perete între cele două regiuni, care blochează trecerea purtătorilor de sarcină între cele două regiuni.

Când se aplică o tensiune suficientă cipului semiconductor, electronii se pot deplasa cu ușurință peste joncțiune unde sunt atrași imediat de forțele pozitive din regiunea p. Când un electron se deplasează suficient de aproape de o sarcină pozitivă în regiunea p, cele două sarcini se „re-combină”.

Atunci când un electron se combină cu un ion pozitiv, energia potențială electrică se transformă în energie electromagnetică și aceasta are loc sub forma emisiei unui foton de lumină.

Acest foton are o frecvență determinată de caracteristicile materialului semiconductor (de obicei o combinație a elementelor chimice galiu, arsenic și fosfor).

LED-urile care emit culori diferite sunt realizate din materiale semiconductoare diferite. În cuvinte simple, LED-urile sunt componente mici ale circuitelor electrice care acționează ca un bec fără filament. LED-urile sunt iluminate numai prin mișcarea electronilor dintr-un material semiconductor, făcându-i eficienți din punct de vedere energetic și extrem de rezistenți pe perioade lungi de timp.

Care este tipul de LED utilizat în aplicații de iluminare?

LED-ul alb este cea mai interesantă nouă tehnologie de iluminare de la introducerea lămpilor fluorescente. LED-urile de intensitate mare sunt acum populare datorită cerințelor lor ridicate de curent scăzut. LED-urile albe puternic strălucitoare sunt din ce în ce mai utilizate în aplicațiile de iluminat ca măsură de economisire a energiei. Aplicațiile LED-ului alb includ iluminarea luminii de fundal în telefoanele mobile, luminile din spate LCD, iluminarea casei și a vehiculelor, panourile de afișare etc. LED-urile sunt de dimensiuni extrem de mici și consumă puțină energie și transformă eficient electricitatea în lumină.

De ce este preferat LED-ul alb?

Un LED cu putere ridicată produce de obicei în jur de 75-100 lumeni pe watt în detrimentul curentului de 350 de mili amperi. Pierderile de energie prin căldură sunt practic nule în LED-uri și au o durată de viață foarte lungă de mii de ore. LED-urile sunt dispozitive ecologice, deoarece nu conțin plumb sau mercur. Spre deosebire de lămpile fluorescente, LED-urile nu emit raze UV.

LED-ul alb de 1 watt oferă un flux luminos de aproximativ 100 lm, care este suficient pentru a lumina o zonă limitată. Cantitatea de lumină emisă de o sursă de lumină este măsurată în termeni de lumen. De exemplu, un bec de 60 de wați emite 730 de lumeni și acela de o lampă cu halogen de 50 de wați este de 900 de lumeni Fiecare cip LED are o suprafață de doar un milimetru pătrat, ceea ce face ca luminozitatea generală să fie foarte concentrată

Căderea de tensiune directă a LED-ului alb de 1 watt este de 3,3 volți și consumă 350 mili amperi de curent. Astfel, LED-ul alb obișnuit necesită 3 volți și aproximativ 40 mA curent pentru a oferi luminozitate maximă.

LED-urile albe de mare putere pot fi conduse la un curent mare de sute de mili amperi la un ampere pentru a produce lumină de intensitate ridicată. Unele mărci pot produce peste o mie de lumeni. Dispozitivele HPLED trebuie montate pe un radiator pentru a permite disiparea căldurii, altfel dispozitivul se va deteriora cu ușurință.

2 moduri de a construi un LED alb

• Metoda implică acoperirea unui cip LED (în mare parte albastru fabricat din azotură de galiu de indiu, InGaN) cu fosfor de diferite culori pentru a produce lumina albă. Partea din spectrul de lumină corespunzătoare luminii albastre este transferată pe lungimea de undă mai mare, printr-un proces cunoscut sub numele de deplasare a lui Stokes. Lumina albă a LED-urilor albe provine din banda albastră îngustă emisă în mod natural de LED-urile GaN, plus un galben cu spectru larg generat de o acoperire cu fosfor pe matriță care absoarbe o proporție din albastru și îl transformă în galben. InGaN poate produce lungimi de undă operaționale de la verde la ultra-violet, variind cantitățile relative de indiu și galiu în timpul producției. Materialul fosfor utilizat în mod obișnuit este granatul de aluminiu Yttrium dopat cu ceriu sau Ce3 + YAG.
• LED-urile albe pot fi, de asemenea, realizate prin acoperirea LED-urilor cu emisiuni UV cu un amestec de fosfori cu emisie roșie și albastră pe bază de Europium, cu eficiență ridicată, plus sulfuri de zinc dopate cu cupru și aluminiu. Aceasta este o metodă similară cu funcționarea lămpilor fluorescente. Această metodă este mai puțin eficientă decât LED-ul albastru cu fosfor, deoarece schimbarea Stokes este mai mare și, prin urmare, se transformă mai multă energie în căldură. Un alt dezavantaj este că, lumina UV poate scurge de la un LED care nu funcționează și poate provoca daune ochilor sau pielii umane.

3 Aplicații care implică LED-ul ca sursă de lumină

• Lampă de urgență bazată pe LED

Poate fi conectat la priza de curent alternativ și se aprinde în momentul întreruperii alimentării. Emite lumină albă rece în cameră, care este suficientă și pentru citire. Este alimentat de o baterie de telefon fără fir de 4,5 volți și folosește LED alb de 1 watt.

Funcționarea sistemului

Circuitul folosește un transformator mic de 4,5 volți 300 mA, un redresor de punte cuprinzând D1 până la D4 și condensatorul de netezire C1 ca sursă de alimentare pentru încărcarea bateriei reîncărcabile de 4,5 volți. Transformatorul de 4,5 volți este ușor disponibil și este utilizat în general în Luminile LED de urgență . Scade c.a 230 volți la curent alternativ scăzut, care este apoi rectificat de redresorul cu undă completă. Condensatorul C1 face ca ondulația CC să fie gratuită pentru încărcare. Rezistorul R1 asigură aproximativ 80 de mili amperi de curent pentru încărcare. Deoarece circuitul este întotdeauna conectat, curentul redus este ideal pentru încărcare. Bateria reîncărcabilă utilizată în circuit este o baterie de telefon fără fir de 4,5 volți.
Când alimentarea este disponibilă, bateria se încarcă prin R1 și D5. În același timp, tranzistorul PNP devine polarizat pozitiv prin R1 și rămâne oprit. Când puterea cade, D5 inversează polarizările și baza T1 va deveni negativă. Apoi conduce și aprinde LED-ul. Când alimentarea se reia, LED-ul se stinge automat.

1W-LED-lampă de urgență

Cum se setează?

Circuitul poate fi asamblat pe o mică bucată de tablă de perfecționare. Includeți circuitul, transformatorul și bateria într-o cutie adaptor tip plug-in. Fixează LED-ul în afara cutiei, de preferință cu o masă reflectorizantă din spate. Puteți lipi hârtie cu folie în acest scop și va acționa și ca radiator pentru LED. Deoarece curentul mare trece prin T1 când LED-ul se aprinde, T1 necesită un radiator. LED-ul alb de 1 watt costă aproximativ Rs.50 și bateria Rs.150.

• Lampă automată cu LED de 1 W

Iată un Lampă automată cu putere mare LED alb care se aprinde seara și rămâne aprins până dimineața. LED-urile albe sunt utilizate în aceste zile, deoarece au nevoie de o sursă simplă de alimentare DC pentru a le alimenta și controla, spre deosebire de lămpile cu descărcare cu gaz incandescent. LED-ul utilizat are o putere nominală de 1 W, iar sursa de alimentare reglată fără transformator este utilizată pentru alimentarea dispozitivului.

Funcționarea sistemului

Condensatorii c1 și c2 scad tensiunea alternativă la o valoare mai mică. În mod normal se folosesc condensatori cu valoare ridicată. Secțiunea redresor de punte produce o ieșire DC pulsantă de la semnalul ca. Condensatorul elimină undele de curent alternativ prezente în semnalul de curent continuu. Acest semnal filtrat este aplicat pe dioda zener, care asigură o ieșire DC reglată pe terminalul său. Condensatorul c3 permite în general semnalului ca să treacă prin el și blochează semnalul de curent continuu. Acționează ca un element de bypass. LDR și T1 formează un comutator sensibil la lumină pentru a porni / opri LED-ul. LDR oferă rezistență ridicată la întuneric și rezistență scăzută la lumină. Deci, în timpul zilei, LDR conduce și baza T1 va fi trasă la potențial la sol și rămâne oprită pentru a opri LED-ul alb. În timpul nopții, când lumina zilei încetează, rezistența LDR crește și T1 obține o prejudecată de bază suficientă și conduce. LED-ul conectat la colectorul T1 se aprinde apoi. BD 139 este un tranzistor NPN de putere medie, iar conexiunile pinilor sunt de bază - colector - emițător din partea frontală. Radiatorul de căldură este necesar pentru T1, deoarece LED-ul trece în jurul curentului de 100 miliamperi. LED-ul utilizat în circuit este LED-ul alb de 1 watt care are o cădere de tensiune înainte de 3,3 volți și necesită curent de 350 miliamperi pentru a obține o luminozitate completă.

• Lampă portabilă de urgență cu încărcător mobil

Iată lampa portabilă de urgență cu încărcătorul mobil. Folosește un LED alb strălucitor, care poate oferi suficientă lumină în cameră atunci când alimentarea de la rețea cade. Un LED alb poate fi un LED de nitrură de galiu de indiu care emite o lumină albă albăstruie, care poate fi filtrată folosind un filtru de fosfor în lentilă sau folosind un amestec de LED-uri multicolore. Poate fi folosit și ca încărcător mobil în modul plug-in și în timpul călătoriei.

Funcționarea sistemului

Sursa de alimentare pentru circuit este derivată de la un transformator de 0-6 volți 300 mA, un redresor cu undă completă care cuprinde D1 până la D4 și condensatorul de netezire C1. Circuitul de lumină de urgență este format din dioda D5, rezistorul R2 și tranzistorul T1.Când este disponibilă tensiunea de rețea, polarizarea înainte a diodei D5 și bateria de 6 volți se încarcă prin rezistorul R2. În același timp, tranzistorul PNP T1 va fi în afara conducere, deoarece baza sa este menținută ridicată prin R1. LED-ul alb conectat la colectorul T1 rămâne stins. Când alimentarea rețelei eșuează, D5 inversează polarizările și baza T1 primește o polarizare negativă și conduce. LED-ul alb se aprinde apoi folosind alimentarea bateriei. Secțiunea încărcătorului mobil al circuitului constă dintr-o sursă de alimentare regulată bazată pe Zener. Curentul de încărcare poate fi extras din punctele A și B folosind un conector adecvat.

Lumina portabilă de urgență cu încărcător mobil

Acum sper că aveți o idee despre conceptul surselor de lumină LED și dacă aveți întrebări din articol și din proiectele electronice electrice, lăsați secțiunea de comentarii de mai jos.