Обозначение на светодиода на диаграмата
Светодиодът (LED) е полупроводников диод, способен да излъчва светлина, когато към него се приложи напрежение в посока напред. Всъщност това е диод, който преобразува електрическата енергия в светлина. В зависимост от материала, от който е направен светодиодът, той може да излъчва светлина с различна дължина на вълната (различни цветове) и да има различни електрически характеристики.
Светодиодите се използват в много области от нашия живот като средство за показване на визуална информация. Например под формата на единични излъчватели или под формата на структури от няколко светодиода - седемсегментни индикатори, LED матрици, клъстери и др. Също така през последните години светодиодите активно заемат сегмента на осветителните устройства. Използват се в автомобилни фарове, фенери, лампи и полилеи.
В електрическите схеми светодиодът се обозначава със символа на диод с две стрелки. Стрелките сочат встрани от диода, символизирайки излъчване на светлина. Не бъркайте с фотодиода, който има стрелки, сочещи към него.
В домашните схеми буквеното обозначение на един светодиод е HL.
Стандартният едноцветен светодиод има два извода - анод и катод. Възможно е визуално да се определи кой от изводите е анод. За светодиодите с проводник анодът обикновено е по-дълъг от катода.
SMD светодиодите имат същите щифтове, но обратната страна обикновено е маркирана с триъгълник или нещо като Т. Анодът е щифтът, който е обърнат към едната страна на триъгълника или горната част на Т.
Ако не е възможно да се определи визуално кои изводи са, можете да позвъните на светодиода. За да направите това, имате нужда от източник на захранване или адаптер, способен да даденапрежението е около 5 волта. Свързваме всеки изход на светодиода към минуса на източника и свързваме втория към положителния извод на източника чрез съпротивление от 200 - 300 ома. Ако светодиодът е свързан правилно, той ще светне. В противен случай разменете заключенията на места и повторете процедурата.
Можете да направите без резистор, ако не свържете положителния извод на източника на захранване, но бързо го "ударите" на изхода на светодиода. Но като цяло е невъзможно да се приложи голямо напрежение към светодиода, без да се ограничи токът - той може да се провали!
LED напрежение
Светодиодът излъчва светлина, когато към него се приложи напрежение в права посока: положително към анода и отрицателно към катода.
Минималното напрежение, при което светодиодът започва да свети, зависи от неговия материал. Таблицата по-долу показва стойностите на напрежението на светодиодите при тестов ток от 20 mA и цветовете, които излъчват. Взех тези данни от LED каталога на Vishay, различни таблици с данни и Wikipedia.
Най-високото напрежение е необходимо за сините и белите светодиоди, а най-малкото за инфрачервените и червените.
Показаната таблица дава приблизителни стойности на напрежението на светодиода. Обикновено това е достатъчно, за да го включите. Точното напрежение на конкретен светодиод може да бъде намерено в неговия лист с данни под Електрически характеристики. Той показва номиналната стойност на напрежението в права посока при даден ток на светодиода. Например, нека да разгледаме листа с данни за червения SMD светодиод от Kingbright.
Волт-амперна характеристика на светодиода
Характеристиката ток-напрежение на LED показва връзката между приложеното напрежение и тока на LED. Фигурата по-долу показва директно разклонение на характеристиката от същия лист с данни.
Ако свържете светодиода към източник на захранване (към анода +, към катода -) и постепенно увеличите напрежението върху него от нула, токът на светодиода ще се промени според тази графика. Той показва, че след преминаване на точката на "огъване", токът през светодиода ще се увеличи рязко с малки промени в напрежението. Точно това е и причината светодиодът да не може да се свърже към източник на захранване без резистор, за разлика от крушката с нажежаема жичка.
Колкото по-висок е токът, толкова по-ярко свети светодиодът. Естествено обаче е невъзможно да се увеличи токът на светодиода до безкрайност. Ако токът е твърде висок, светодиодът ще прегрее и ще изгори. Между другото, ако незабавно приложите високо напрежение към светодиода, той дори може да плесне като слаба петарда!
Други характеристики на светодиода
Какви други характеристики на светодиода представляват интерес от гледна точка на практическа употреба?
Максимално разсейване на мощността, максимален постоянен и импулсен ток в права посока и максимално обратно напрежение. Тези спецификации показват ограничения на напрежението и тока, които не трябва да се превишават. Те са описани в листа с данни в раздела Абсолютни максимални оценки.
Ако подадете напрежение към светодиода в обратна посока, светодиодът няма да светне и като цяло може да се повреди. Факт е, че при обратно напрежение може да възникне повреда, в резултат на което обратният ток на светодиода ще се увеличи рязко. И ако мощността, разпределена на светодиода (обратен ток * към обратно напрежение), надвишава допустимата, той ще изгори. В някои таблици с данни допълнително е даден обратният клон на характеристиката ток-напрежение, от който е ясно при какво напрежение възниква пробив.
Интензитет на излъчване (светлинен интензитет)
Грубо казано, това е характеристика, която определя яркостта на светене на светодиода при даден тестов ток (обикновено 20 mA). Означава се - Iv и се измерва в микрокандели (mcd). Колкото по-ярък е светодиодът, толкова по-висока е стойността на Iv. Научната дефиниция на интензитета на светлината е в Уикипедия.
Интерес представлява и графиката на относителния интензитет на светодиодното излъчване от предния ток. За някои светодиоди, например, с увеличаване на тока интензитетът на излъчване нараства все по-малко. Фигурата показва няколко примера.
Спектрален отговор
Той определя в кой обхват на дължината на вълната излъчва светодиода, грубо казано цвета на излъчването. Обикновено се дават пиковата стойност на дължината на вълната и графика на интензитета на светодиодното излъчване спрямо дължината на вълната. Рядко гледам тези данни. Знам например, че светодиода свети червено и това ми е достатъчно.
Климатични характеристики
Те определят работния температурен диапазон на светодиода и зависимостта на параметрите на светодиода (посочен ток и интензитет на излъчване) от температурата. Ако светодиодът ще се използва при високи или ниски температури, трябва да обърнете внимание на тези характеристики.
Как работи светодиодът?
Материалът на статията е предназначен за начинаещи инженери по електроника и затова умишлено не засягам физиката на светодиода. Осъзнаването, че светодиодът излъчва фотони в резултат на рекомбинацията на носителите на заряд в областта на p-n прехода, не носи никаква полезна информация за практическото използване на светодиодите. И не само за използване, но и за разбиране по принцип.
Ако обаче искате да се задълбочите в тази тема, тогава ви давам насока къде да копаете - Pasynkov V.V., Chirkin L.K. „Полупроводникустройства" или Зи.С "Физика на полупроводниковите прибори". Това са университетски учебници - там всичко е израснало.
Относно свързването на светодиоди в следния материал.
Сподели статия - получи LED лъч на доброто!