همه آنچه باید در مورد LED ها بدانید: 7 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:55

دیود ساطع کننده نور یک دستگاه الکترونیکی است که هنگام عبور جریان از آن نور ساطع می کند. LED ها اجزای الکترونیکی کوچک ، بسیار کارآمد ، روشن ، ارزان و ارزان هستند. مردم فکر می کنند که LED ها فقط اجزای متداول ساطع کننده نور هستند و تمایل دارند از حقایق و ویژگی های جالب LED ها غافل شوند. در این مقاله آموزشی "همه آنچه باید در مورد LED ها بدانید" را به شما آموزش می دهم که شامل کارکرد ، میزان جریان و توان آنها ، ساختمان ها ، انواع ، ماشین حساب مقاومت برای LED ها ، موارد استفاده ، آزمایش و یک مدار ساده LED است.

در اینجا پیوندی به برنامه اندروید "ماشین حساب مقاومت LED" وجود دارد: ماشین حساب مقاومت LED. این برنامه به شما کمک می کند تا مقدار مقاومت مناسب مورد نیاز برای یک LED را محاسبه کنید.

تاریخچه LED

کاپیتان هنری جوزف دور یکی از پیشگامان اولیه رادیو بود و 117 حق ثبت اختراع را دریافت کرد. او اولین کسی بود که مشاهده الکترولومنسانس از یک دیود را انجام داد و منجر به کشف دیود ساطع کننده نور شد. ولادیمیرویچ لوسف انتشار نور را از اتصالات نقطه ای کاربوروندوم مشاهده کرد. در حین کار خود به عنوان تکنسین رادیو ، متوجه شد که دیودهای کریستالی مورد استفاده در گیرنده های رادیویی هنگام عبور جریان از آنها نور ساطع می کنند. در سال 1927 ، لوسف جزئیاتی را در مجله روسی در مورد کار خود در مورد دیودهای ساطع کننده نور منتشر کرد. چند سال بعد نیک هولونیاک جونیور اولین LED با طیف مرئی (قرمز) را در سال 1962 هنگام کار به عنوان دانشمند مشاور در آزمایشگاه شرکت جنرال الکتریک در سیراکوز نیویورک اختراع کرد.

فهرست قطعات:

• LED های رنگی مختلف - AliExpress
• LED های RGB - AliExpress
• LED های IR - AliExpress

مرحله 1: ترکیب و کار

تصویر:

1. خاموش کردن یک LED
2. نمای بالای الکترودهای LED. (کاتد بزرگتر ، آند کوچکتر).
3. نمای نزدیک آند و کاتد LED. (LED نصف شده است).
4. آند و کاتد LED از پوسته پلاستیکی حذف شده است.

ترکیب بندی

بیشتر LED های معمولی از گالیم (Ga) ، آرسنیک (As) و فسفر (P) تشکیل شده اند. LED های مدرن فقط انواع GaAsP نیستند - سایر دماهای نیمه هادی فراوان هستند! این نیمه هادی ها در سایر قطعات الکترونیکی دیگر نیز استفاده می شوند.

کار کردن

LED یک دیود اتصال P-N است که نور ساطع می کند. هنگامی که یک LED در جهت گیری رو به جلو باشد به جای حرارت تولید شده توسط یک دیود معمولی ، نور ساطع می کند. هنگامی که اتصال P-N در جهت گیری رو به جلو است ، در صورت وجود LED برخی از سوراخها با الکترونهای ناحیه N و برخی از الکترونهای N با حفره ای از منطقه P- ترکیب می شوند. هر ترکیب مجدد نور یا فوتون را منتشر می کند.

چراغ ها قطبی دارند و اگر در جهت گیری معکوس متصل شوند کار نمی کنند. ساده ترین روش برای بررسی قطبیت LED معمولی این است که LED را نزدیک چشم خود نگه دارید. خواهید دید که دو الکترود وجود دارد. ضخیم تر آن کاتد (-) است. نور از کاتد ساطع می شود. الکترود نازک ، آند (+) است. [اگرچه این روش بررسی قطبیت برای برخی از LED ها مانند LED های با کارایی بالا و غیره که عکس آن صادق است کار نمی کند]. به طور کلی LED ها به گونه ای تولید می شوند که طول سیم های کاتد و آند متفاوت باشد. با توجه به این LED ها با سرب آند (+) طولانی تر از سرب کاتد (-) تولید می شوند. این همچنین تعیین قطبیت را آسان تر می کند. توجه: برخی از تولید کنندگان طول هر دو الکترود را یکسان نگه می دارند. برای آزمایش قطبی که برای استفاده از مولتی متر نیاز دارید.

مرحله 2: رتبه های فعلی و قدرت ، قانون هایتز

تصویر: نماد LED

LED های IR معمولی ممکن است تا 1.5 ولت کار کنند اما LED های معمولی قرمز 1.8 ولت ، LED های سبز معمولی 2 ولت و LED های معمولی آبی و سفید (که البته آبی با پوشش فسفری هستند) به 3 ولت خوب نیاز دارند.

LED ها دارای "درجه ولتاژ" نیستند. آنها جریان محور هستند روشنایی تقریباً متناسب با جریان است و مستقیماً متناسب با ولتاژ نیست. در هر جریان خاصی ، آنها ولتاژ رو به جلو دارند ، اما این ولتاژ ثانویه به جریان است ، که عامل اصلی است که باید کنترل شود.

رتبه بندی های فعلی

رتبه های فعلی LED ها دارای رتبه ولتاژ مشابه هستند. LED ها به طور کلی دارای استاندارد جریان استاندارد هستند. اکثر LED ها حدود 5-25 میلی آمپر نیاز دارند. جریان مورد نیاز یک LED گاهی اوقات به رنگ LED بستگی دارد. اگر جریان اضافی را تامین کنید ، LED می سوزد و آسیب می بیند. از طرف دیگر ، اگر جریان بسیار کم را تامین کنید ، LED حداکثر خروجی خود را تولید نمی کند. LED های قرمز فوق العاده سبز/سبز مدرن می توانند خروجی قابل قبولی (برای استفاده از وضعیت و غیره) در حداقل 1 میلی آمپر ارائه دهند

رتبه بندی قدرت

بسته به نوع ، میزان ساخت و وضعیت فعلی ، LED ها می توانند قدرت های مختلفی داشته باشند. LED ها نیز در بسته های LED با قدرت بالا عرضه می شوند. چراغ های LED نسبت به لامپ های معمولی مانند CFL و لامپ های رشته ای بی تاثیر نیستند.

قانون هایتز

در آن آمده است که هر دهه ، هزینه هر لومن (واحد نور مفید ساطع شده) تا 10 برابر کاهش می یابد و میزان نور تولید شده در هر بسته LED به میزان 20 برابر طول موج (رنگ) نور افزایش می یابد. این قانون LED قانون مور است که می گوید تعداد ترانزیستورها در یک مدار مجتمع معین هر 18 تا 24 ماه دو برابر می شود. هر دو قانون بر بهینه سازی فرآیند تولید دستگاه های نیمه هادی متکی هستند.

مرحله 3: ساختن

تصویر:

1. LED پایه.
2. LED گنبد.
3. SMD LED (بزرگ).
4. SMD LED (کوچک).
5. LED صفحه نمایش در صفحه 7 سگمنت استفاده می شود.

LED ها در اشکال و اندازه های مختلف تولید می شوند. رنگ لنزهای پلاستیکی اغلب با رنگ واقعی تابش شده یکسان است ، اما نه همیشه. به عنوان مثال ، پلاستیک بنفش اغلب برای LED های مادون قرمز استفاده می شود و اکثر دستگاه های آبی دارای محفظه های بی رنگ هستند. LED های مدرن با قدرت بالا مانند آنهایی که برای روشنایی و نور پس زمینه استفاده می شوند ، عموماً در بسته های دستگاه های سطح نصب (SMD) یافت می شوند. برخی از LED ها دارای لنزهای پلاستیکی پراکنده هستند.

LED پایه

LED پایه یکی از پرکاربردترین LED ها است. به دلیل محبوبیت زیاد ، تکه آن نسبت به LED های دیگر ارزان تر است. بسیار ساده به نظر می رسد و طراحی آن بسیار ساده است.

LED گنبد

این یک نوع LED است که شبیه یک "گنبد" است. این شکل به گونه ای طراحی شده است که ناحیه ای را که نور به آن منتقل می شود افزایش دهد. به عبارت دیگر ، زاویه انتشار (محیط اطراف) نور از LED بیشتر از LED پایه است. این امر به طور کلی با فاصله ای که آنها از خود ساطع کننده نور از گنبد قرار می دهند کنترل می شود. برگه های مشخصات تقریباً همیشه به شما یک "زاویه نیمه قدرت" (زاویه خارج از محور که در آن شما تنها نیمی از روشنایی را می بینید) ارائه می دهند. اگر زاویه انتشار بسیار وسیع تری می خواهید ، می توانید گنبد را با ابزار dremel قطع کنید. اگر اهمیت می دهید ، می توانید پایان را فایل کنید یا جلا دهید ، اما لازم نیست. هرچه آن را به دستگاه آلاینده نزدیک کنید ، زاویه وسیع تری خواهید داشت. اما مراقب باشید که بیش از حد نزدیک نزنید زیرا یک سیم کوچک در آنجا وجود دارد که معمولاً با چشم دیده نمی شود. اگرچه این نوع ال ای دی کمی گرانتر از LED معمولی است.

LED SMD

این نوع LED ها عموماً از نظر اندازه بسیار کوچک هستند. SMD به معنی دستگاه نصب شده روی سطح است. و همانطور که از نامش پیداست ، این LED بر خلاف اجزای معمولی "از طریق سوراخ" روی سطح PCB لحیم می شود. این LED ها عموماً توسط ماشین ها (روبات های لحیم کاری دقیق) لحیم می شوند و لحیم کاری آنها با دست بسیار دشوار است (اگرچه لحیم کاری LED های SMD با دست غیرممکن نیست). به منظور لحیم کاری LED های SMD با دست ، فقط به یک لحیم نوک ریز ، مقداری لحیم کاری نازک ، نور روشن و احتمالاً ذره بین و مهارت های لحیم کاری خوب و دقیق نیاز دارید.

نمایش LED

این نوع LED عمدتا در صفحه نمایش ها استفاده می شود زیرا شکل آن صاف است.

مرحله 4: انواع

تصویر:

1. LED های گنبدی
2. LED های IR
3. LED صفحه نمایش 7 بخش
4. سه رنگ LED (LED تغییر رنگ).

LED رنگی

LED های رنگی و سفید عمدتا در شاخص ها ، لامپ ها ، تجهیزات روشنایی و غیره استفاده می شوند. آنها یکی از رایج ترین LED ها هستند

LED تغییر رنگ (LED سه رنگ/دو رنگ)

در این نوع LED ، رنگ ساطع شده توسط LED در یک بازه زمانی خاص تغییر می کند. یک مدار کوچک Integreated (IC) در این inorder LED تعبیه شده است تا تاخیر زمانی بین انتقال رنگهای مختلف را کنترل کند. LED های سه رنگ/دو رنگ تغییر نمی کنند ، آنها در واقع دو LED جداگانه (اغلب قرمز و سبز) در یک بسته هستند. شما یکی را به طرف دیگر می چرخانید تا دو رنگ ایجاد کنید و هر دو برای ایجاد یک رنگ سوم.

LED مادون قرمز (IR)

این نوع پرتوهای LED اشعه مادون قرمز نور را تشکیل می دهد. این اشعه مادون قرمز توسط چشم انسان قابل مشاهده نیست. این نوع LED به طور کلی روی فرکانس انتقال 38KHz کار می کند. طراح LED را به عنوان راهی برای گیرنده برای تشخیص آن از سایر منابع IR تنظیم می کند. LED ها نیز در فرکانس های بسیار پایین مدوله می شوند تا به سادگی یک LED چشمک زن را نشان دهند و اغلب در فرکانس های نسبتاً بالا با چرخه کاری متفاوت برای کنترل موثر روشنایی خود مدولاسیون می شوند. و سپس برخی از آنها در فرکانس های بسیار بالاتر برای ارسال داده تعدیل می شوند (به عنوان مثال در فیبر نوری استفاده می شود). این دستگاه عمدتاً در دستگاههای ارتباطی از راه دور و محدوده کوچک استفاده می شود. شما می توانید یک LED IR را با مشاهده آن در زیر دوربین آزمایش کنید در حالی که جریان روی LED اعمال می شود. به عبارت دیگر ، دوربینها می توانند اشعه های IR منتشر شده از LED را تشخیص دهند. دوربین هایی که فیلتر بلوک IR ندارند عموماً می توانند نزدیک IR را به خوبی مشاهده کنند (و معمولاً دوربین های ارزان قیمت و به ویژه دوربین های امنیتی هستند). اما لازم به ذکر است که حتی برخی از دوربین های تلفن همراه به دلیل فیلتر بلوک IR خود ، LED های IR را به خوبی نمی بینند.

LED صفحه نمایش 7 بخش

LED صفحه نمایش 7 قسمتی یک LED است که شامل 7 LED صفحه نمایش است که به صورت 8 متصل شده است. از آن در ماشین حساب ها ، نمایشگرها و غیره استفاده می شود. LED مشابه این برای نمایش حروف نیز استفاده می شود.

LED UV

LED های UV اشعه های ماوراء بنفش نور را از خود ساطع می کنند. این اشعه ها کاربردهای مختلفی مانند عقیم سازی ، تصفیه آب و غیره دارند.

مرحله 5: ماشین حساب مقاومت برای LED ها

تصاویر:

1. مقاومت های مختلف و LED.
2. آرم برنامه ماشین حساب مقاومت LED.

بنابراین متداول ترین س askedالی که در مورد LED ها پرسیده می شود مقاومت مناسب برای استفاده در کنار آن است. دلیل استفاده از مقاومت در کنار LED ها محافظت از آنها در برابر جریان اضافی است که می تواند LED را بسوزاند و آسیب برساند. اما انتخاب LED مناسب به این سادگی نیست. چرا؟ خوب اگر مقاومت بسیار بالایی را انتخاب کنید ، LED حداکثر نور خود را ساطع نمی کند. و اگر از مقاومت پایینی برخوردار باشید ، احتمال آسیب دیدن LED وجود دارد.

بنابراین یک فرمول ساده اختراع شد:

مقاومت = (ولتاژ منبع - ولتاژ LED) / (جریان LED / 1000)

*به خاطر داشته باشید ، جریان LED بر حسب میلی آمپر (میلی آمپر) است

برای آسان تر کردن این محاسبه ، می توانید از این ماشین حساب رایگان LED برنامه مقاومت آندروید استفاده کنید. این برنامه ای است که مخصوص این دستورالعمل طراحی شده است. سایر ویژگی ها و سایر توابع و ماشین حساب های مرتبط با الکترونیک به این برنامه اضافه می شود. این برنامه توسط BluBot Technologies توسعه یافته است. شما می توانید دستورالعمل های او را بررسی کرده و از طریق OrangeboardNathan Neal Dmello با او تماس بگیرید. او همچنین پروژه های مختلف دیگری را در زمینه توسعه برنامه ها ، وب سایت ها ، برنامه های رایانه ای و غیره انجام می دهد. می توانید از طریق وب سایت وی با او تماس بگیرید.

مرحله 6: استفاده می کند

تصویر:

1. ریموت تلویزیون بدون فشار دادن دکمه
2. ریموت تلویزیون با فشردن دکمه و تشخیص فلش LED IR.
3. نوار LED گنبد از چراغ قوه اضطراری.
4. فلش LED دوربین گوشی های هوشمند
5. نشانگرهای قدرت LED لپ تاپ

LED ها در همه جا استفاده می شوند. از فلاش تلفن ، سیستم موسیقی اتومبیل ، چراغ های باغ ، صفحه نمایش تلویزیون. اساساً ماهیت تطبیقی و کارآیی آنها به آنها در اکثر ابزارهای الکترونیکی جایی داده است.

برخی از کاربردهای شناخته شده عبارتند از:

1. روشنایی.
2. نمایش می دهد.
3. شاخص ها.
4. چراغ ها و اشیاء تزئینی.
5. کنترل از راه دور.
6. عقیم سازی
7. تصفیه آب.
8. دندانپزشکی و سایر کاربردهای پزشکی

مرحله 7: آزمایش و مدار

تصویر:

1. مولتی متر برای آزمایش LED استفاده می شود.
2. مدار ساده با استفاده از LED.

آزمایش کردن

یک تستر سریع کلاسیک برای رنگ ، روشنایی و قطبیت تنها یک سلول سکه لیتیوم 3 ولت است (به عنوان مثال CR2032). البته به طور مختصر فقط LED های ولتاژ پایین را لمس کنید ، در غیر این صورت ممکن است بیش از حد گرم شوند!

برخی از چراغ های LED را می توان به منظور آزمایش اینکه آیا با استفاده از مولتی متر درست کار می کند یا نه ، با انجام مراحل زیر آزمایش کنید:

1. شماره گیری مولتی متر را روی عملکرد "Continiuity" تنظیم کنید.
2. حالا آند (+) LED را به پروب RED/Positive/(+) مولتی متر وصل کنید و کاتد (-) LED را به پروب BLACK/Negative/(-) مولتی متر متصل کنید.
3. اگر LED کار می کند ، مولتی متر شروع به تولید صدای "بیپ" می کند. و مقدار روی صفحه مولتی متر نمایش داده می شود. علاوه بر این ، LED باید روشن شود.

*آزمایش یک LED با استفاده از عملکرد پیوستگی یک مولتی متر معمولاً کار نمی کند زیرا اکثر مولتی مترها برای آزمایش مقاومت و تداوم فقط ولتاژ پایین ، کمتر از 1 ولت اعمال می کنند. در این صورت ، مولتی متر یک بوق پیوسته نمی دهد. ممکن است یک بوق کوتاه ایجاد کند. بسیاری از مولتی مترها دارای عملکرد تست دیود هستند که با نماد دیود نشان داده می شود و تا 2 ولت در سراسر دیود اعمال می شود. این به طور قطبی به شما قطبیت بسیاری از LED ها را می گوید اما لزوماً LED های آبی و سفید با ولتاژهای بالا رو به جلو را نشان نمی دهد.

همچنین می توانید LED و هر قطعه دیگر را با کمک این مدار آزمایش کنید:- تستر قطعات سنسور الکترونیکی

جریان

این یکی از اساسی ترین و همه کاره ترین مدارهایی است که می توانید از LED در آن استفاده کنید. دلیل شروع یک مدار عالی این است که می تواند عملکرد سایر قطعات الکترونیکی یا حسگرهای الکترونیکی را نیز بررسی کند. همچنین می توانید آموزش مفصلی را که به شما در ایجاد این مدار کمک می کند ، مشاهده کنید: تستر قطعات سنسور الکترونیکی

نفر دوم در مسابقه فناوری

جایزه دوم در آموزش آن! مسابقه با حمایت Dremel