Tot el que heu de saber sobre els LED: 7 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

Un díode emissor de llum és un dispositiu electrònic que emet llum quan hi passa corrent. Els LED són components electrònics petits, extremadament eficients, brillants, econòmics. La gent pensa que els LED són només components emissors de llum habituals i solen passar per alt els fets i les característiques interessants dels LED. En aquest instructiu, us ensenyaré "Tot el que heu de saber sobre els LED", que inclou el seu funcionament, corrent i potència, versions, tipus, calculadora de resistències per a LEDs, usos, proves i un circuit LED senzill.

Aquí teniu un enllaç a l'aplicació gratuïta per a Android "Calculadora de resistències LED": Calculadora de resistències LED. Aquesta aplicació us ajuda a calcular el valor de resistència adequat necessari per a un LED.

Història del LED

El capità Henry Joseph Round va ser un dels primers pioners de la ràdio i va rebre 117 patents. Va ser el primer a informar de l'observació de l'electroluminescència d'un díode, que va conduir al descobriment del díode emissor de llum. Vladimirovich Losev va observar l’emissió de llum des de les unions de contacte amb el carborúndum. En el transcurs de la seva feina com a tècnic de ràdio, es va adonar que els díodes de cristall utilitzats en els receptors de ràdio emetien llum quan hi passava corrent. El 1927, Losev va publicar detalls en una revista russa sobre el seu treball sobre díodes emissors de llum. Un parell d’anys més tard, Nick Holonyak, Jr., va inventar el primer LED d’espectre visible (vermell) el 1962 mentre treballava com a científic consultor en un laboratori de la General Electric Company a Syracuse, Nova York.

Llista de peces:

• LEDs de colors variats - AliExpress
• LED RGB - AliExpress
• LEDs IR - AliExpress

Pas 1: Composició i treball

IMATGE:

1. Dremeling un LED.
2. Vista superior dels elèctrodes del LED. (càtode més gran, ànode més petit).
3. Primer pla de l’ànode i el càtode del LED. (LED tallat a la meitat).
4. Ànode i càtode de LED retirats de la carcassa de plàstic.

Composició

Els LED més comuns estan formats per gal·li (Ga), arsènic (As) i fòsfor (P). Els LED moderns no són només tipus GaAsP: hi ha altres fabricants de semiconductors. Aquests semiconductors també s’utilitzen en altres components electrònics.

Treball

Un LED és un díode de connexió P-N que emet llum. Quan un LED està en biaix cap endavant, emet llum en lloc de calor generada per un díode normal. Quan la unió P-N està en biaix cap endavant, en cas de LED, alguns dels forats es combinen amb els electrons de la regió N i alguns dels electrons de N es combinen amb els forats de la regió P. Cada recombinació irradia llum o fotons.

Els LED tenen una polaritat i, per tant, no funcionen si estan connectats en polarització inversa. El mètode més senzill per comprovar la polaritat del LED comú és mantenir el LED a prop dels ulls. Veureu que hi ha dos elèctrodes. El més gruixut és el càtode (-). La llum s’emet des del càtode. L'elèctrode més prim és l'ànode (+). [Tot i que aquest mètode de comprovació de la polaritat no funcionarà per a alguns LEDs, com ara LEDs d'alta eficiència, etc., on es compleix el contrari]. Generalment els LED es fabriquen de manera que la longitud dels cables del càtode i de l’ànode difereixin. A causa d'això, els LED es fabriquen amb el cable d'ànode (+) més llarg que el cable de càtode (-). Això també fa que sigui més fàcil determinar la polaritat. Nota: Alguns fabricants mantenen els dos cables d’elèctrodes de la mateixa longitud. Per provar la polaritat, haureu d’utilitzar un multímetre.

Pas 2: valoracions actuals i de potència, llei de Haitz

IMATGE: símbol LED

Els LED d’IR comuns poden funcionar fins a ~ 1,5V, però els LED vermells comuns necessiten ~ 1,8V, els LED verds comuns necessiten ~ 2V i els LED blaus i blancs comuns (que, per descomptat, són blaus amb un recobriment de fòsfor) necessiten un bon 3V.

Els LED no tenen una "tensió nominal"; estan impulsats actualment. La brillantor és aproximadament proporcional al corrent i no directament proporcional al voltatge. En qualsevol corrent en particular, tindran un voltatge directe, però que és secundari al corrent, que és el principal factor que s’ha de controlar.

Valoracions actuals

Les qualificacions actuals dels LED són similars també de la tensió. Els LED solen tenir una qualificació de corrent estàndard. La majoria dels LED requereixen uns 5-25 mA. El corrent requerit per un LED de vegades depèn del color del LED. Si subministreu un excés de corrent, el LED es cremarà i es farà malbé. D'altra banda, si subministreu un corrent molt baix, el LED no produirà la seva sortida màxima. Els moderns LED vermells / verds ultrabrillants poden donar una sortida acceptable (per a ús d'estat, etc.) en tan sols 1 mA

Valoracions de potència

Els LED poden tenir diverses potències de potència en funció del tipus, de la versió i de la corrent actual, etc. Els LED també es presenten en paquets "LED d'alta potència". Els LED són menys ineficaços que les bombetes convencionals, com ara les bombetes CFL i les bombetes incandescents.

Llei de Haitz

Afirma que cada dècada, el cost per llum (unitat de llum útil emesa) disminueix en un factor de 10 i la quantitat de llum generada per paquet de LED augmenta en un factor de 20, per a una longitud d'ona (color) determinada de llum. Es considera la contraparte LED de la llei de Moore, que estableix que el nombre de transistors en un circuit integrat determinat es duplica cada 18 a 24 mesos. Ambdues lleis es basen en l'optimització de processos de producció de dispositius semiconductors.

Pas 3: construeix

IMATGE:

1. LED bàsic.
2. LED de cúpula.
3. LED SMD (gran).
4. LED SMD (petit).
5. LED de visualització utilitzat a la pantalla de 7 segments.

Els LED es produeixen en diverses formes i mides. El color de la lent de plàstic sol ser el mateix que el color real de la llum emesa, però no sempre. Per exemple, el plàstic porpra s'utilitza sovint per als LED d'infrarojos i la majoria de dispositius blaus tenen carcasses incolores. Els LED moderns d’alta potència, com els que s’utilitzen per a la il·luminació i la retroil·luminació, es troben generalment en paquets de dispositius de muntatge superficial (SMD). Alguns LED tenen lents de plàstic difoses.

LED bàsic

El LED bàsic és un dels LED més utilitzats. A causa de la seva popularitat, els seus pics són relativament més econòmics en comparació amb els altres LED. Sembla molt bàsic i el disseny és molt senzill.

LED de cúpula

Aquest és un tipus de LED que té la forma d'una "cúpula". Aquesta forma està dissenyada per augmentar la zona a la qual es transmet la llum. En altres paraules, l'angle d'emissió (circumferència) de la llum del LED és superior al LED bàsic. Generalment, això es controla a la distància que situen l'emissor de llum de la cúpula. Les fulles d'especificacions gairebé sempre us proporcionen un "angle de mitja potència" (l'angle fora de l'eix en què només veieu la meitat de la brillantor). Si voleu un angle d’emissió molt més ampli, podeu tallar la cúpula amb una eina dremel. Si us interessa, podeu arxivar o polir el final, però no és necessari. Com més a prop el talleu al dispositiu d’emissió, més angle obtindreu. Però tingueu cura de no tallar massa a prop perquè hi ha un petit fil que normalment no es pot veure a ull. Tot i que aquest tipus de LED és una mica més car que un led bàsic.

LED SMD

Aquest tipus de LED és generalment de mida molt petita. SMD significa dispositiu muntat en superfície. I, com el seu nom indica, aquest LED es solda a la superfície del PCB a diferència dels components convencionals de "forat". Aquests LED són generalment soldats per màquines (robots de soldadura precisos) i són extremadament difícils de soldar a mà (tot i que no és impossible soldar els LED SMD a mà). Per soldar els LED SMD a mà, només necessiteu un soldador de punta fina, una mica de soldadura fina, una llum brillant i, possiblement, una lupa i algunes habilitats de soldadura bones i precises.

Pantalla LED

Aquest tipus de LED s’utilitza principalment en pantalles ja que la seva forma és plana.

Pas 4: tipus

IMATGE:

1. LED de cúpula.
2. LED d'IR.
3. LED de visualització de 7 segments
4. LED de tres colors (LED de canvi de color).

Color LED

Els LED de colors i blancs s’utilitzen principalment en indicadors, làmpades, equips d’il·luminació, etc. Són un dels LED més utilitzats

LED de canvi de color (Tri / Bi Color LED)

En aquest tipus de LED, el color emès pel LED canvia en un període de temps específic. Un petit circuit integrat (IC) està incrustat en aquest ordre de LED per controlar el retard de temps entre la transició dels diversos colors. Els LEDs tri / bicolors no canvien de color, en realitat són dos LED separats (sovint un vermell i un verd) en un paquet. Gireu un o altre per produir dos colors i tots dos per fer un tercer.

LED d'infrarojos (IR)

Aquest tipus de LED fa raigs de llum infrarojos. Aquests rajos infrarojos no poden ser vistos per l’ull humà. Aquest tipus de LED sol funcionar amb una freqüència de transmissió de 38 KHz. El dissenyador modula el LED com una manera perquè el receptor el pugui discriminar d'altres fonts IR. Els LED també es modulen a freqüències molt baixes per mostrar simplement un LED parpellejant, i sovint es modulen a freqüències relativament altes amb cicle de treball variable per controlar eficaçment la seva brillantor. I després, algunes es modulen a freqüències molt més altes per enviar dades (com s’utilitza per exemple en fibra òptica). S'utilitza principalment en dispositius de comunicació de control remot i de petit abast. Podeu provar un LED d’IR veient-lo sota una càmera mentre s’aplica un corrent a través del LED. En altres paraules, les càmeres poden detectar els rajos IR emesos pel LED. Les càmeres que no tenen un filtre de bloc IR generalment es poden veure gairebé a prop d’IR (i solen ser càmeres barates i, en particular, càmeres de seguretat). Però cal esmentar que fins i tot algunes càmeres de telèfons mòbils no veuen gens els LED d'IR a causa del seu filtre de blocs d'IR.

LED de visualització de 7 segments

Un LED de visualització de 7 segments és un LED format per 7 LED de visualització connectats en forma de 8. S'utilitza en calculadores, pantalles, etc. Un LED similar a aquest també s'utilitza per mostrar alfabets.

LED UV

Els LED UV emeten raigs de llum ultraviolats. Aquests raigs tenen diverses aplicacions com l’esterilització, la depuració d’aigües, etc.

Pas 5: calculadora de resistències per a LEDs

IMATGES:

1. Diverses resistències i un LED.
2. Logotip de l'aplicació LED Resistance Calculator.

Per tant, la pregunta més freqüent sobre els LED és la resistència adequada per utilitzar-la. El motiu pel qual s’utilitza una resistència juntament amb els LED és per protegir-los de l’excés de corrent que pot cremar-lo i danyar-lo. Però triar el LED adequat no és tan senzill. Per què? Doncs bé, si escolliu una resistència molt alta, el LED no emetrà la seva màxima llum. I si teniu una resistència baixa, hi ha possibilitats que el LED es faci malbé.

Per tant, es va inventar una fórmula senzilla:

Resistència = (Voltatge font - Voltatge LED) / (Corrent LED / 1000)

* Tingueu en compte que el corrent LED està en miliamperis (mA)

Per tal de fer aquest càlcul més fàcil, podeu utilitzar aquesta calculadora de resistència LED d'aplicacions gratuïtes per a Android. És una aplicació dissenyada especialment per a aquesta instrucció. A aquesta aplicació s'afegiran altres funcions i més funcions i calculadores relacionades amb l'electrònica. L'aplicació ha estat desenvolupada per BluBot Technologies. Podeu consultar les seves instruccions i posar-vos en contacte amb ell a través del seu Orangeboard @Nathan Neal Dmello. També realitza diversos altres projectes en el desenvolupament d'aplicacions, llocs web, programes informàtics, etc. Podeu posar-vos en contacte amb ell a través del seu lloc web.

Pas 6: Usos

IMATGE:

1. Comandament de TV sense botó premut.
2. Comandament de TV amb botó premut i flash LED IR detectat.
3. Tira LED de cúpula des d'una llanterna d'emergència.
4. Flash LED d’una càmera de telèfon intel·ligent.
5. Indicadors LED d'alimentació d'un ordinador portàtil.

Els LED s’utilitzen a tot arreu. Des del flaix del telèfon, fins al sistema de música dels cotxes, fins a les llums del jardí, fins a la pantalla del televisor. Bàsicament, la seva naturalesa adaptativa i eficiència els ha donat un lloc en la majoria dels aparells electrònics.

Alguns dels usos més coneguts són:

1. Il·luminació.
2. Pantalles.
3. Indicadors.
4. Llums i objectes decoratius.
5. Control remot.
6. Esterilització.
7. Purificació de l'aigua.
8. Odontologia i altres aplicacions mèdiques.

Pas 7: proves i circuits

IMATGE:

1. Multímetre utilitzat per provar el LED.
2. Circuit senzill mitjançant LED.

Proves

Un provador ràpid clàssic de color, brillantor i polaritat és només una cèl·lula de moneda de liti de 3V (per exemple, CR2032). Tan sols toqueu-hi els LED de baixa tensió breument, o és possible que es sobreescalfin.

Alguns LED es poden provar per comprovar si funciona correctament mitjançant un multímetre i seguint els passos següents:

1. Configureu el dial del multímetre a la funció "Continuïtat".
2. Ara connecteu l’ànode (+) del LED a la sonda VERMELL / Positiu / (+) del multímetre i connecteu el càtode (-) del LED a la sonda NEGRE / Negatiu / (-) del multímetre.
3. Si el LED funciona, el multímetre començarà a emetre un so. I es mostrarà un valor a la pantalla del multímetre. A més, el LED hauria d’encendre’s.

* La prova d'un LED mitjançant la funció de continuïtat d'un multímetre normalment no funcionarà perquè la majoria dels multímetres només apliquen una baixa tensió, inferior a 1V, per a les proves de resistència i continuïtat. Si ho fa, el multímetre no emetrà un so continu; pot emetre un curt so. Molts multímetres tenen una funció de prova de díodes, indicada per un símbol de díode, que s’aplica fins a 2 V a través del díode. Això us indicarà de manera fiable la polaritat de molts LED, però no necessàriament de LEDs blaus i blancs amb altes tensions cap endavant.

També podeu provar el LED i qualsevol altre component amb l'ajut d'aquest circuit: - Tester de components de sensor electrònic

Circuit

Aquest és un dels circuits més bàsics i versàtils que es pot trobar i que utilitza un LED. La raó per la qual és un circuit fantàstic per començar és que també pot comprovar el funcionament de qualsevol altre component electrònic o sensor electrònic. També podeu consultar un tutorial detallat que us ajudarà a fer aquest circuit: Tester de components de sensor electrònic

Accèssit al concurs de tecnologia

Accèssit al programa Teach It! Concurs patrocinat per Dremel