אודות השימוש בנורות LED, מכשיר לד, כיצד להדליק נורית LED

כולם מכירים נוריות לד עכשיו: פנסי לד, מנורות לד, סרטים, ועוד ועוד. בזכות מאמצי המפתחים הופיעו מכשירים אקזוטיים לחלוטין, למשל זרבובית על ברז מים.

כלפי חוץ זה גליל פלסטיק שקוף: מים קרירים שנשפכו פנימה - בתוך הזרבובית נורית LED כחולה נדלקת, הוא התחמם יותר - הוא הפך לצהוב, וגם אם המים חמים מדי, הזרבובית הופכת לאדומה. תוכן המילוי הפנימי אינו ידוע, אך העובדה כי נוריות LED משמשות כאלמנטים פולטות היא ברורה.

הנורית הראשונה פותחה באוניברסיטת אילינוי בשנת 1962. בשנת 1990 נולדו נוריות LED בהירות ומאוחרות יותר.

הנורית עצמה דומה מאוד לדיודה מיישר קונבנציונאלית, רק כאשר עובר בה זרם ישיר, גביש המוליכים למחצה מתחיל להאיר. השם באנגלית ל נוריות LED הוא דיודה פולטת אור, או LED, אשר ניתן ממש לתרגם כדיודה פולטת אור.

כדי להשיג אורכי גל שונים של קרינה (צבע), מתווספים דופנטים שונים למוליכים למחצה. תוספת אלומיניום, הליום, אינדיום, זרחן גורמת לקריסטל לפלוט צבעים מאדום לצהוב. כדי לקבל זוהר מכחול לירוק, הגבישים מסוממים בחלקיקי חנקן, גליום או אינדיום.

בימינו, נוריות LED לבנות הן ככל הנראה הנפוצות ביותר. בעיקרון, מדובר במוצרים ליצירת תאורה, מפנסים, מזכרות ועד זרקורים רציניים להתקנה על גגות וחזיתות של בניינים. אבל הנה פרט מעניין: בטבע, אין חומר מוליכים למחצה שיכול להאיר בלבן.

איך להיות כאן? קרינה אולטרה סגולה סייעה לצאת ממצב זה: הגביש "האולטרה סגול" מכוסה בשכבת זרחן, בערך כמו שנעשתה במנורות פלורסנט, וכתוצאה מכך נורת הלד זוהרת בצבע לבן.

אבל יש גם מארב כלשהו. כמו במנורות פלורסנט, הזרחן מאבד את תכונותיו לאורך זמן, הזוהר הופך לחלש. עם זאת, על מנת שבלאי כזה יתרחש, על ה- LED להאיר ברציפות לפחות שנה, ואולי אפילו יותר. אז עם כיבוי וכיבוי תקופתיים, חיי השירות של מכשירים אלה הם די גדולים.

בתחילה נורות הלד נועדו בעיקר למכשירי חיווי, הם החליפו את מנורות ליבון מיניאטורות. היתרונות כאן אינם ניתנים להכחשה. מדובר בצריכת חשמל נמוכה, מתח אספקה ​​נמוך וגם עמידות גבוהה: למנורת ליבון חיי שירות לא יותר מאלף שעות ואילו עבור נוריות לד פרמטר זה מסתכם בכמה עשרות אלפים.

מקורות מסוימים טוענים כי ה- LED יכול לעבוד ברציפות עד 11 שנים! אך בחלק מהמכשירים, על מנת להחליף נורה, צריך לפנות לפירוק משמעותי של המארז ושל לוח התצוגה כולו. כאן פטיש, אזמל וכמה אם אחרות עוזרות במלואן.

פרמטר ייחודי של נוריות LED הוא מגוון צבעים, שמבטל את הצורך בפילטרים. לעומת מנורות ליבון נורות לד בעלי חוזק מכני מוגבר, שמקל על סובלני רטט ועומסי הלם. בגבולות סבירים, כמובן.

מכשיר לד

נורות הלד הראשונות הופקו בתיבות מתכת עם חלון שקוף. ככל שהטכנולוגיה השתפרה, החל הגולן להיות עשוי כולו מפלסטיק.צבע הפלסטיק, ככלל, תואם את צבע הזוהר, אך גם מקרים שקופים נפוצים מאוד. באיזה צבע LED כזו מאיר, ניתן לגלות זאת רק לאחר הכללתו.

אותו דבר כמו דיודה מיישר קונבנציונאלילנורית יש שני סיכות אנודה וקטודה. לכן, כשאתה מתחבר, התבונן בקוטביות. תפוקת האנודה, ככלל, מעט ארוכה יותר מהקתודה, אך עדיין מדובר בנורת לד חדשה. אם הרגליים כבר גזוזות, ניתן לקבוע את המסקנות על ידי המולטימטר "פתגמי": עם הקוטביות הנכונה של החיבור הנורית נדלקת מעט.

בכיוון ההפוך, המכשיר צריך להציג התנגדות גדולה, כמעט פתוחה, כמו שקורה עם דיודה מיישר קונבנציונאלי. הסידור הפנימי של הלד בתוך דיור שקוף מוצג באיור 1.

איור 1. המבנה הפנימי של הלד במקרה שקוף

כיצד להדליק נורית LED

לא פעם חובבי רדיו חובבים שואלים את השאלה: "איזה מתח דרוש להדלקת נורית?". כאן תוכלו לראות את האנלוגיה למנורות ליבון. מנורה זו מיועדת ל 220 וולט והיא זו ל 12. במקרה של שימוש בנורית, אי אפשר לומר שהנורה זו מיועדת ל 5 וולט, והנורה היא ל 12 וולט. השאלה היא, מדוע כן?

העובדה היא שהנורית היא מכשיר זרם: נגן המגביל זרם מופעל איתו בסדרה, כפי שמוצג באיור 2.

איור 2 תרשים חיווט LED דרך נגן המגביל זרם

קל לראות שהנורית מחוברת למקור DC עם הקוטביות הנכונה: האנודה מחוברת לקוטב החיובי של הסוללה, ולקתודה דרך הנגד המגביל, בהתאמה, לשלילי. באופן טבעי, ניתן לכלול את הנגד המגביל גם בקרע בפלט האנודה, מכיוון שהמעגל הוא סדרתי!

מקור ה- DC באיור מוצג כתא גלווני עם מתח של לא יותר מוולט וחצי. למעשה, זו יכולה להיות סוללת תאים עם מתח של 12 ... 24V, ועם הכללה נאותה, אפילו רשת תאורת זרם חילופין של 220V. העיקר הוא להגביל את הזרם הישיר דרך הנורית ברמה המוצהרת בתיעוד הטכני. עבור מרבית נורות הלד המודרניות, זרם זה הוא 20mA.

אבל כאן זה בדיוק נכון להעיר הערה קטנה בנושא מתח LED. עובדה היא כי נכון לעכשיו, למטרת מזעור של ציוד אלקטרוני, הוקמה ייצור נוריות לדים עם נגן מגביל משולב המשולב בדיור. שילוב זה מאפשר לנו לומר שלנורת לד זו יש מתח עבודה של 12 וולט, וזה רק 5.

זה עם סימון זה אתה יכול לראות את תגי המחיר על המדפים של שוקי הרדיו. נכון, מכשירים כאלה אינם שכיחים, לכן אין לשכוח את הנגד המגביל.

ישנה גם קטגוריית נוריות LED המיועדות למתח הפעלה ספציפי. אלה הם מה שמכונה נוריות LED מהבהבות הכוללות בתוכו גנרטור משולב, מה שגורם לקריסטל להבהב בתדר נתון. ניסיונות לשנות את התדר המהבהב בעזרת קבלים חיצוניים וטריקים אחרים נידונים לכישלון. אם כי ניתן להשיג שינוי מסוים בתדר על ידי שינוי מתח האספקה.

אז, נוריות מהבהבות מיוצרות עבור מתח ספציפי: מתח גבוה 3 ... 14 וולט, ומתח נמוך 1.8 ... 5V. במקביל, נעדר נגן מובנה המגביל עבור נוריות LED מהבהבות במתח נמוך. כאן אתה צריך להפגין תשומת לב מירבית. אבל חזרה ל נוריות נוריות.

אז כבר נאמר כי הזרם הישיר של מרבית ה- LED הוא 20 מילי -amp. אפשר לעשות קצת פחות (רק הבהירות תרד, והצבע יהיה קצת שונה ממה שהיה צפוי), אבל יותר הוא מאוד לא רצוי. זהו ערך נוכחי זה שנועד לספק את הנגד המגביל שמוצג באיור 2.

על מנת לחשב את ערך ההתנגדות של נגן זה, עליכם לדעת שני פרמטרים.ראשית, זהו מתח האספקה ​​של המעגל (שימו לב, זה סכמות, לא נורית יחידה) ושנית, ירידת מתח ישירה על הלד.

ירידה ישירה זו מוגדרת בתיעוד הטכני, ועבור מרבית סוגי הנורות הנייד היא בטווח של 1.8 ... 3.6V (לכל סוג משלו, אך לרוב 2V). זו תהיה ירידת המתח הישירה על הלחץ בזרם של 20 mA. עם נתונים כאלה, פשוט מאוד לחשב את ההתנגדות של הנגד המגביל. כדי להבהיר מאיפה זה בא, אתה יכול להשתמש בתרשים הפשוט שמוצג באיור 3.

איור 3תרשים חיבור לד

ברור כי הנגד המחובר לסדרה R1 ו- LED HL1 הם מחיצת מתח. ידוע גם כי ירידת מתח ישירה על הלד על פי נתוני ההתייחסות היא 2V בדיוק. כאן יש לנו נורית לד טובה כל כך.

ואז, עם מתח אספקה ​​של 12 וולט, ירידת המתח על פני הנגד R1 תהיה 12V - 2V = 10V. מכאן שעל פי החוק של אוהם, קל לחשב את ההתנגדות של הנגד שבו הזרם דרך הלד יהיה 20mA: R = U / I = 10V / 20mA = 0.5KΩ.

נוסחה לחישוב הנגד המגביל:

הכל ברור ופשוט כאן. במונה נמצאים מתח האספקה ​​וירידה במתח ישיר על הלד. המכנה מכיל את הזרם הנדרש דרך ה- LED כפול גורם אמינות של 0.75. במכניקה זה נקרא מרווח הבטיחות.

במקרה בו מספר נוריות LED מחוברות בסדרה, ירידת המתח עליהן פשוט מסתדרת ומחליפה את הנוסחה המוצגת לעיל. באופן טבעי, במקרה זה ההתנגדות R במקרה זה הופכת פחות מאשר לד נורית בודדת.

באופן טבעי, כוח כלשהו משתחרר על הנגד. כך שהנגד לא נשרף מיד או לאורך זמן, כוחו מחושב בדרך כלל על ידי הנוסחה:

לכל הכמויות יש את ממד מערכת ה- SI: מתח בוולט, התנגדות באו"ם, הספק בוואט.

לעיתים קרובות יש צורך בדרכים שונות לחיבור נוריות LED, לחיבורן למקורות כוח שונים, אך על כך יידונו בהמשך המאמר.

ראה גם: כיצד לחבר את רצועת LED לאספקת החשמל

בוריס אלאדישקין