LED。スキーム、説明

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LED とその応用。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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LED、または発光ダイオード（LED、英語版ではLED - 発光ダイオード） - 電流が流れるとインコヒーレントな光を発する半導体デバイス。この作品は、電流が pn 接合を通過するときに光放射が現れるという物理現象に基づいています。グローの色 (発光スペクトルの最大波長) は、pn 接合を形成するために使用される半導体材料の種類によって決まります。

LEDとその用途。 LED

尊厳

1. LEDにはガラス球やフィラメントがないため、高い機械的強度と信頼性（耐衝撃性と耐振動性）が保証されます。
2. 加熱や高電圧がないため、高レベルの電気的安全性と火災安全性が保証されます
3. 慣性がないため、高速性が求められる場合はLEDが不可欠
4.ミニチュア
5. 長寿命（耐久性）
6. 高効率、
7.比較的低い電源電圧と消費電流、低消費電力
8.多数の異なる色の輝き、放射指向性
9.調整可能な強度

制限事項

1. 比較的コストが高い。 LEDと比較した従来の白熱灯の金額/ルーメン比は約100倍です
2. XNUMX つの要素からの小さな光束
3. 経時的な LED パラメータの劣化
4. 電源に対する要件の増加

外観と主なパラメータ

LED にはいくつかの基本パラメータがあります。

1.ケースタイプ
2. 典型的な (作業) 電流
3.ドロップ（動作）電圧
4.発光色（波長、nm）
5.ビーム角

基本的にハウジングの種類はバルブ（レンズ）の直径と色でわかります。ご存知のとおり、LED は電流によって電力を供給する必要がある半導体デバイスです。したがって、特定の LED に電力を供給する必要がある電流は「標準」と呼ばれます。この場合、LED の両端で特定の電圧が降下します。発光の色は、使用される半導体材料とドーパントの両方によって決まります。 LED で使用される最も重要な元素はアルミニウム (Al)、ガリウム (Ga)、インジウム (In)、リン (P) で、これらは赤から黄色の範囲の発光を引き起こします。インジウム (In)、ガリウム (Ga)、窒素 (N) は、青と緑の発光に使用されます。さらに、青（青）の発光を引き起こす蛍光体を結晶に追加すると、白色 LED が得られます。放射角度は、LEDのバルブ（レンズ）だけでなく、材料の製造特性によっても決まります。

現在、LED は、LED ライト、自動車照明、広告看板、LED パネルとインジケータ、ティッカーと信号機など、さまざまな分野で応用されています。

スイッチング方式と必要なパラメータの計算:

LEDは半導体素子ですので、回路に接続する際は極性に注意してください。 LED には XNUMX つの出力があり、XNUMX つはカソード (「マイナス」) で、もう XNUMX つはアノード (「プラス」) です。

LEDとその応用。 LED の接続

LEDが点灯しますのみ図のように直接接続した場合

電源を入れ直してもLEDは点灯しません。さらに、許容逆電圧値が低いと、LED が故障する可能性があります。

直接介在物 (青の曲線) と逆介在物 (赤の曲線) の電流と電圧の依存性を次の図に示します。各電圧値がダイオードを流れるそれぞれの電流量に対応しているかどうかを判断するのは難しくありません。電圧が高くなるほど電流値も大きくなります（輝度も高くなります）。各 LED には、供給電圧 Umax と Umaxrev (それぞれ直接スイッチングと逆スイッチング) の許容値があります。これらの値を超える電圧が印加されると、電気的破壊が発生し、その結果 LED が故障します。 LED が点灯する供給電圧 Umin の最小値もあります。 Umin と Umax の間の供給電圧の範囲は、LED の動作が保証されるため、「動作」ゾーンと呼ばれます。

LEDとその用途 \

1. LED は XNUMX つですが、最も単純な場合に正しく接続するにはどうすればよいですか?

最も単純なケースでLEDを適切に接続するには、電流制限抵抗を介してLEDを接続する必要があります。

LEDとその用途

例1

動作電圧が3ボルト、動作電流が20mAのLEDがあります。 5ボルトの電源に接続する必要があります。

LEDとその用途

電流制限抵抗の抵抗値を計算します

R = Uquenching / ILED
Uquenching = Upower - ULED
供給 = 5 V
ULED = 3V
ILED = 20mA = 0.02A
R \u5d (3-0.02) / 100 \u0.1d XNUMX オーム \uXNUMXd XNUMX kオーム

つまり、100オームの抵抗を持つ抵抗器を使用する必要があります

2. 複数の LED を接続するには？

複数のLEDを直列または並列に接続して、必要な抵抗を計算します。

例1。

動作電圧が 3 ボルト、動作電流が 20 mA の LED があります。 3 つの LED を 15 ボルトの電源に接続する必要があります。

計算します：3ボルト\u3d 9ボルトの15つのLED、つまり、LEDを直列に点灯するにはXNUMXボルトの電源で十分です

LEDとその用途

計算は前の例と同様です。

R = Uquenching / ILED
Uquenching = Upower - N * ULED
供給 = 15 V
ULED = 3V
ILED = 20mA = 0.02A
R \u15d (3-3 * 0.02) / 300 \u0.3d XNUMX オーム \uXNUMXd XNUMX kOhm

例2

動作電圧が 3 ボルト、動作電流が 20 mA の LED があるとします。 4つのLEDを7ボルトの電源に接続する必要があります

計算を行います：4ボルト\u3d 12ボルトの2つのLED。つまり、LEDを直列に接続するのに十分な電圧がないため、直並列に接続します。それらを XNUMX つの LED の XNUMX つのグループに分けましょう。次に、電流制限抵抗を計算する必要があります。前の段落と同様に、各分岐の電流制限抵抗を計算します。

LEDとその用途

R = Uquenching / ILED
Uquenching = Upower - N * ULED
供給 = 7 V
ULED = 3V
ILED = 20mA = 0.02A
R \u7d (2-3 * 0.02) / 50 \u0.05d XNUMX オーム \uXNUMXd XNUMX kOhm

ブランチ内の LED は同じパラメータを持っているため、ブランチ内の抵抗は同じです。

例3

異なるブランドの LED がある場合は、各ブランチに XNUMX つのタイプの LED しかない (または動作電流が同じ) ようにそれらを組み合わせます。この場合、分岐ごとに独自の抵抗を計算するため、同じ電圧を観察する必要はありません。

たとえば、5 つの異なる LED があります。
最初の赤電圧 1 ボルト 3 mA
2 番目の緑の電圧 2.5 ボルト 20 mA
3 番目の青の電圧 3 ボルト 50 mA
第 4 白電圧 2.7 ボルト 50 mA
5 番目の黄色の電圧 3.5 ボルト 30 mA

LEDを電流ごとにグループに分けているので
1) 1位と2位
2) 3番目と4番目
3) 5位

LEDとその用途

各ブランチの抵抗を計算します

R = Uquenching / ILED
Uquenching = Upower - (ULEDY + ULEDX + ...)
供給 = 7 V
ULED1 = 3V
ULED2 = 2.5V
ILED = 20mA = 0.02A
R1 = (7-(3+2.5))/0.02 = 75 オーム = 0.075 k オーム

同様に
R2=26オーム
R3=117オーム

同様に、任意の数の LED を配置できます。

重要なお知らせ！

電流制限抵抗を計算すると、標準的な一連の抵抗にはない数値が得られるため、計算された値よりわずかに大きい抵抗値の抵抗器を選択します。

3. 電圧が 3 ボルト (またはそれ以下) の電圧源と、動作電圧が 3 ボルトの LED がある場合はどうなりますか?

電流制限抵抗のない回路に LED を組み込むことは許容されます (ただし、望ましくない)。欠点は明らかです - 明るさは電源電圧に依存します。 DC-DCコンバータ（昇圧コンバータ）を使用することをお勧めします。

4. 3 ボルト (またはそれ以下) の電源に、同じ動作電圧 3 ボルトで複数の LED を互いに並列に点灯させることはできますか? 「中国」の提灯では、これがどのように行われるかです。

繰り返しますが、これはアマチュア無線の練習では許容されます。この組み込みの欠点: LED にはパラメータにある程度の広がりがあるため、次のような画像が観察されます。一部はより明るく光り、他のものは暗くなり、美的ではありません。これは上記の懐中電灯で観察されたものです。 DC-DCコンバータ（昇圧コンバータ）を使用することをお勧めします。

重要なお知らせ！

上記の回路は、計算されたパラメーターの高精度に違いはありません。これは、LEDに電流が流れると熱が発生し、pn接合が加熱され、電流が存在するためです。制限抵抗はこの影響を軽減しますが、バランスは LED を流れる電流をわずかに増加させることで確立されます。したがって、安定性を確保するには、電圧安定器ではなく電流安定器を使用することをお勧めします。現在のスタビライザーを使用する場合、接続できるのは一 LEDの枝。

著者: シベント; 出版物: cxem.net

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