categorieën: Aanbevolen artikelen » Beginnende elektriciens
Aantal keer bekeken: 205275
Reacties op het artikel: 9
Over LED's voor Dummies
Ik hou niet echt van formules. Zoals elke normale persoon :) Ze veroorzaken me hoofdpijn en een verlangen om iets in de muur te gooien. Mijn hele leven heb ik geprobeerd weg te blijven van hen. En het bleek. Maar nu raakte ik geïnteresseerd in LED's en realiseerde ik me dat ik nergens kan komen. Om het gewenste resultaat te krijgen, moet u begrijpen hoe het werkt. Langzaam, langs de trappen, begon ik door de jungle van lumen, candela en steradiaan te waden. Geleidelijk begon zich een beeld in mijn hoofd te vormen. En tegelijkertijd spijt - wel, waarom was er niemand om het in een eenvoudige toegankelijke taal uit te leggen? Zoveel tijd verspild ... Ik zal proberen je te redden van hoofdpijn en het zo toegankelijk mogelijk uitleggen - wat is een LED en hoe werkt het?. Welnu, tegelijkertijd zal ik een paar optische wetten toelichten :)
Het artikel is opgedragen aan degenen die in de war raken in watts-candela-lumens-suites. En inderdaad in LED's. Geschreven door een geavanceerde theepot voor beginners :)
Normale LED
Hoe je ook roteert, je zult eerst de wetten van gewone elektriciteit moeten aanraken. In illustratieve voorbeelden, natuurlijk :) We weten allemaal - wat is 220 volt - dit is wat goed kan raken, als u de veiligheidsmaatregelen niet in acht neemt. Wanneer u een elektrisch apparaat koopt, bijvoorbeeld een strijkijzer, geeft het paspoort aan voor welke spanning het is ontworpen. Meestal is dit 220 volt. Maar in hetzelfde paspoort worden deze parameters ook aangegeven - een wisselspanning met een frequentie van 50 hertz. Waarom geven fabrikanten deze parameters koppig voor u aan?
Pak een technisch paspoort voor een elektrisch apparaat en kijk - het zegt dat de voedingsspanning ~ 220 volt, 50 Hz moet zijn. Laten we eens kijken wat het is. Een "~" geeft aan dat de spanning variabel moet zijn. In een elektrisch systeem voor auto's is de spanning bijvoorbeeld constant. En met een vingerachtige batterij is deze permanent. Het verschil is eenvoudig - een constante spanning heeft een plus en een min - een variabele niet. Waarom niet? Alles is heel eenvoudig. In AC-netwerken veranderen plus en min constant van plaats. Hetzelfde contact is een plus of een min. Hoe vaak? Maar hiervoor is er een andere waarde - 50 Hz.
Wat is Hz? Dit is één wiebel per seconde. Dat wil zeggen, in ons thuisnetwerk, plus veranderingen min vijftig keer per seconde. En nu - wat is het praktische nut van deze kennis, wat voor invloed heeft dit op de LED?
Laten we het goed doen. Stel dat je een lamp van 220 volt 100 watt in handen hebt. Als u het aansluit op een elektrisch netwerk, zal het oplichten voor al zijn honderd watt. En als we deze 100 watt niet nodig hebben? Heeft u bijvoorbeeld 50 nodig? Dit helpt ons DIODE.
Als we het woord 'LED' in zijn componenten opsplitsen, krijgen we 'licht' en 'diode'. Dat wil zeggen, dit is een normale diode, die ook gloeit.
Een diode is een apparaat dat het beste kan worden vergeleken met bijvoorbeeld een klep of tepel in een autowiel. Daar kunt u lucht pompen en terug - de tepel laat niet toe. Een gewone diode ziet eruit als een zwart vat met twee pinnen - plus en min. Hier kunnen we het gebruiken voor praktische experimenten die velen helpen het materiaal te repareren. Het is natuurlijk gevaarlijk om meteen te beginnen met experimenten met 220 volt, maar met de nodige zorg zal er niets ergs gebeuren. Niettemin, alle experimenten die je op eigen risico en risico uitvoert :)
Bekijk het onderwerp: Het apparaat en het werkingsprincipe van een halfgeleiderdiode
We hebben een gloeilamp uit de koelkast nodig voor 220v, 15 watt. Voor haar moet je een geschikte cartridge vinden en er twee draden uit verwijderen. Dan hebben we elke diode nodig die kan worden verkregen van bijvoorbeeld een defecte tv of cassetterecorder. Hoe groter het is, hoe beter. Je hoeft geen hele kleine te nemen - 220 volt immers. Vlakbij is er meestal een aanduiding in de vorm van een driehoek.
Dan hebben we een netsnoer nodig met een stekker, wat draden en soldeerbout. Om te beginnen, sluit u de gloeilamp eenvoudig aan op het netwerk en onthoudt hoe deze gloeit. Koppel vervolgens het circuit los en monteer het zoals links wordt getoond.
Vergeet niet om alle gewrichten zorgvuldig te isoleren met elektrische tape. Plug in. Zoals u ziet, schijnt de gloeilamp veel erger. Dit is niet verwonderlijk - ze ontvangt nu slechts de helft van de spanning die ze nodig heeft - de tweede diode start niet. Als je ervaring een succes was en de diode groot genoeg is, kun je nu elk van je bollen vrijwel eeuwig maken.
Een lamp van 50 watt schijnt bijvoorbeeld in uw gang en brandt constant op. Neem 100 watt, schakel het in door de diode - het zal schijnen als 50 watt, maar het zal niet doorbranden. Er is echter een waarschuwing - de diode moet geschikt zijn voor 220V en de stroom is minimaal ampère. Het is het beste om er een te kopen in een radio-onderdelenwinkel.
Nou, omdat we hebben ontdekt wat een diode is, is het logisch om naar het onderwerp te gaan dat ons interesseert - de LED. De LED, zoals nu duidelijk is, heeft ook een plus en een min. Dat wil zeggen dat voor zijn werking een constante spanningsbron nodig is - een batterij, een batterij, een voeding. De voeding moet aangeven dat deze een constante spanning (DC) levert. Gewoonlijk staat op de omslag van het blok een sticker met deze inhoud.
Ingang - ~ 220V 50Hz,
uitgang - 12V, 0,5 A DC
Dit betekent dat een dergelijke eenheid een constante spanning van 12 volt en een stroom van 0,5 ampère kan produceren.
Merk op dat de oplader voor mobiele telefoons ook een voeding is. Het heeft meestal parameters van 5-6 volt, 0,2-0,5 A. Het is vaak erg handig om het te gebruiken om de LED's van stroom te voorzien, omdat lader stabiliseert de stroom. Maar daarover later meer in de volgende artikelen.
Twee parameters zijn belangrijk voor ons - de bedrijfsspanning van de LED en de stroom. De bedrijfsspanning van de LED wordt ook wel "spanningsval" genoemd. In wezen betekent deze term dat na de LED de spanning in het circuit minder zal zijn door de grootte van dezelfde daling. Dat wil zeggen, als we stroom leveren aan de LED, die een spanningsval van 3 volt heeft, dan zal deze deze drie volt opeten, en het daarop aangesloten apparaat krijgt 3 volt minder. Maar het belangrijkste om te leren is dat de stroom belangrijk is voor de LED, niet de spanning. Hij neemt de spanning zoveel als hij nodig heeft, maar de stroom - hoeveel je geeft. Dat wil zeggen, als uw stroombron 10 ampère kan afgeven, zal de LED stroom nemen totdat deze opbrandt. De logica hier is eenvoudig - de aangesloten LED verbruikt stroom en begint op te warmen. Hoe sterker hij opwarmt - hoe meer stroom erdoor kan passeren - hij breidt uit van verwarming. Samen met de stroom neemt de spanningsval over de diode toe. En dus totdat het volledig op is - niemand de stroom heeft beperkt. Maar dit moet worden gedaan met behulp van het beperkende element.
Merk op dat als de stroombron een uitgangsspanning heeft die gelijk is aan de bedrijfsspanning van de LED, het niet nodig is om de stroom te beperken. Dat wil zeggen, als u bijvoorbeeld een witte LED en een 3,6 volt batterij van een mobiele telefoon hebt - u kunt deze rechtstreeks op deze batterij aansluiten - er gebeurt niets met de LED. Hij zou graag meer stroom opnemen - maar er is niet genoeg spanning. Dus de 3,6 V celbatterij is een ideale stroombron om te experimenteren met witte en blauwe LED's. Waarom alleen met hen - hierover in andere artikelen.
Over het algemeen moeten we in serie met de LED een soort kraan draaien en op de gewenste waarde schroeven. In de rol van een dergelijke kraan kunnen verschillende apparaten zijn. De eenvoudigste daarvan is een weerstand.
Optische aspecten van het gebruik van LED's
Stel dat we hebben geleerd hoe we een LED kunnen aansluiten en de stroom kunnen beperken. De vraag rijst - hoeveel schijnt het? Hier moeten we een beetje in optica duiken.
Onder de eigenschappen van LED's, vooral krachtige, wordt vaak het type lichtverdeling aangegeven. Meestal is dit de zogenaamde Lambert LED. Verder zullen we het als de meest verspreide beschouwen. Wat betekent deze term? De LED "Lambert" schijnt in alle richtingen gelijk, ongeacht de richting.Als de LED een lamp zou zijn, zou deze gelijkmatig in alle richtingen schijnen - dit is de essentie van het Lambert-diagram. Om het duidelijk te maken, de zon is een Lambertiaanse bron.
Het standaard LED-ontwerp is een kristal, een dunne plaat die gloeit. Kijk door het transparante venster van de LED - en je zult dit kristal zien. Dunne draden van contacten komen naar hem toe. Als u uw verbeelding verbindt, kunt u zich het licht van de LED voorstellen als een bolvormige wolk die erboven hangt. Licht - dit zijn kleine deeltjes die fotonen worden genoemd. Dus een bal gevuld met fotonen hangt boven de LED. En hoe meer licht de LED uitstraalt, hoe groter de bal, hoe verder de foton donuts vliegen, elkaar duwen en verdringen. De meeste vliegen loodrecht omhoog op het vlak van het kristal, dus de maximale lichtintensiteit van LED's is 90 graden ten opzichte van het vlak van het kristal. Ik hoop dat de diagrammen van de LED-fabrikanten u nu duidelijker zijn geworden :) Laten we, om volledig begrijpelijk te worden, een voorbeeld bekijken.
Laten we aannemen dat er een LED is, waaraan bovenaan een lichtbol hangt met een diameter van 1 meter (goede LED! :)).
De onderste schaal is het aantal procent van deze meter, de bovenste is de stralingsgraad. Volgens dit diagram bevindt het grootste aantal fotonen zich op het hoogste punt met een graad van 0 en een bereik van 1 meter. Het ziet er raar uit, maar dat is het wel. Minder vreemd begint het te lijken, als je je herinnert dat licht een golf is, geven ze niet voor niets de golflengte aan voor de kenmerken. Dienovereenkomstig kan onze lichtbol worden weergegeven als een elektromagnetisch veld met een bepaalde dichtheid. Maar dit is al een jungle - laten we verder gaan :)
Halve helderheidshoek
De fabrikant geeft meestal een parameter aan, zoals een dubbele hoek met halve helderheid. Wat betekent deze term? Zoals we ontdekten, geeft de LED maximaal licht in het midden en aan de bovenkant, dat wil zeggen, de hoek is nul. Dienovereenkomstig, hoe verder van het midden, hoe minder licht. De halve helderheidshoek is wanneer de LED 100 conventionele eenheden van licht geeft bij "0" graden, en bijvoorbeeld bij 30 graden (ten opzichte van de "0" as) - 50. De halve helderheidshoek In figuur I is de lichtintensiteit, Imax is de maximale lichtintensiteit. ImaxCos - de helft van de kracht van het licht. Waarom "dubbel" - we vermenigvuldigen graden met twee, de LED schijnt ook symmetrisch. Als resultaat krijgen we een mooie gelijkbenige driehoek van licht. Er is ook licht buiten deze driehoek, we hebben een lichtbol, maar het referentiepunt voor de karakteristiek van de LED is de helft van de hoek.
Candela
Nu kunnen we overwegen wat Candela is. Candela is op de oude manier een 'kaars'. Weet je nog dat ze altijd zeiden - een kroonluchter of een lamp met honderd kaarsen? Vroeger was een soort referentiepunt nodig. We hebben afgesproken om een kaars van de vereiste dikte te nemen, deze aan te steken en deze als een standaard te beschouwen, deze candela. Tegenwoordig denken ze natuurlijk anders. Ik zal niet in detail uitleggen hoe, dit valt buiten het bestek van het artikel. Het is gewoon een maateenheid voor de lichtintensiteit en het wordt Candela genoemd. Het belangrijkste kenmerk is het gebruik van directionele bronnen voor het meten van de lichtintensiteit. Daarom worden voor 5 mm-LED's de waarden aangegeven in kaarsen, meer bepaald millicandels (1 cd = 1000 mcd).
Het is tijd om erachter te komen hoe 5 mm LED's of andere in een plastic behuizing verschillen van krachtige.
Ontwerpkenmerken van indicatielampjes van 5 mm
Zoals hierboven vermeld, is een LED een lichtgevend kristal. Overweeg het ontwerp van de LED in een plastic behuizing van 5 mm. Een nauwkeurig onderzoek onthult twee belangrijke dingen - de lens en de reflector. Het LED-kristal wordt in het reflectorapparaat van de LED geplaatst. Deze reflector stelt de initiële verstrooiingshoek in. Dan gaat licht door een epoxy-omhulsel. Het gaat om de lens - en begint vervolgens aan de zijkanten onder een hoek te verdwijnen, afhankelijk van het ontwerp van de lens. In de praktijk - van 5 tot het LED-diagram 160 graden.
Om de lichtsterkte van dergelijke LED's aan te geven, wordt alleen candela gebruikt.LED's met directionele emissie stralen licht uit in een vaste hoek. Om te begrijpen wat een vaste hoek is, volstaat het om de volgende foto voor te stellen. Je neemt een zaklamp, zet hem aan en zet hem in de vuuremmer helemaal onderaan en sluit hem vervolgens met een deksel. Het licht binnenin heeft dienovereenkomstig de vorm van een kegel in de vorm van onze emmer. Deze kegel begrensd door een deksel is een vaste hoek.
Ik zal proberen de betekenis van lichtverdeling eenvoudiger uit te leggen. Laten we zeggen dat de lichtintensiteit van onze lantaarn 1 candela is, dat wil zeggen 1000 microchandels (om meer figuratief te zijn, microchains kunnen worden beschouwd als fotonen :)) Als we naar analogie verder gaan, hebben we een volledige emmer microchandels. Als je wilt, kun je het volume van de emmer berekenen - welkom bij de geometrie :) Dienovereenkomstig, als we de emmer twee keer zoveel nemen - zijn de microchandels gelijkmatig verdeeld, dat wil zeggen, er zijn er geen meer :) In al deze verklaringen vindt u het antwoord op de heilige vraag - hoeveel LED's zijn nodig om een lamp van 100 watt te vervangen. Over het - verder.
Ontwerpkenmerken van krachtige LED's
In tegenstelling tot indicatieleds zijn krachtige niet alleen een apparaat, maar ook een marketingproduct. Tegenwoordig is er tussen grote fabrikanten een echte race voor lumens - wie is er meer? En het kan niemand iets schelen dat deze lumen nog steeds moet worden gebruikt. Laten we in volgorde gaan.
Het belangrijkste verschil tussen een krachtige LED en een indicatieled in pure vorm is het minimaliseren van eventuele obstakels voor de lichtuitgang van de LED-behuizing. Daarom hebben krachtige LED's een Lambert-diagram. Waar leidt dit in de praktijk toe? Je zet de LED aan en krijgt er een mooie gloeilamp boven. En wat nu te doen? Hoe kunnen ze het oppervlak dat u nodig heeft verlichten? U moet verschillende optica of reflectoren gebruiken, wat onvermijdelijk tot verliezen leidt en dus tot een afname van de lichtstroom. Daarom, als je, na het kopen van een krachtige LED, geen goede optiek hebt verkregen, en speciaal voor het ontwerp hebt ontworpen - je verheugt je vroeg - moet de hoofdpijn nog komen.
Het leveren van de lumen die u nodig hebt aan het oppervlak dat u wilt belichten, is geen gemakkelijke taak.
lumen
Zoals u al hebt begrepen, zijn candela's voor het evalueren van de lichtintensiteit van krachtige LED's niet geschikt. Om dit te doen, zijn er lumen - dit is de totale hoeveelheid licht die de LED kan geven wanneer verbonden met de gespecificeerde stroom- en spanningswaarden. Ken je de analogie van de vuuremmer nog? Hier past ze ook. We nemen aan dat als de LED een lichtintensiteit van 100 lumen heeft, er in onze emmer 100 lumen zal zijn.
Een gewone gloeilamp van 100 W is ook een Lambert-bron. De gemiddelde lichtopbrengst van deze lamp is 10-15 lumen per watt. Dat wil zeggen, 100 watt gloeilamp geeft ons bijvoorbeeld 1000 lumen. Dus om een lamp van 100 watt te vervangen door LED's, hebt u 10 stuks van 100 lumen nodig. Is het zo simpel? Nee helaas. We komen op een termijn als LUX.
luxe
Luxe is de verhouding tussen het aantal lumen en het verlichte gebied. 1 lux is 1 lumen per vierkante meter. Laten we zeggen dat we een vierkant oppervlak hebben met een oppervlakte van één meter. Alles wordt gelijkmatig verlicht door een lamp die zich op een bepaalde afstand van boven bevindt. Voor deze gloeilamp verklaarde de fabrikant een verlichting van 100 lux. We nemen een apparaat dat de kracht van het licht meet en meten het overal op ons vierkant, we zouden 100 lumen moeten krijgen. Als dat zo is, heeft de fabrikant ons niet bedrogen.
Lees ook over dit onderwerp:Voorbeelden van LED-gebruik
Zie ook op electro-nl.tomathouse.com
: