Về cách sử dụng đèn LED, thiết bị LED, cách chiếu sáng đèn LED

Mọi người đều quen thuộc với đèn LED bây giờ: đèn LED, đèn LED, ruy băng, và nhiều hơn nữa. Nhờ những nỗ lực của các nhà phát triển, các thiết bị hoàn toàn kỳ lạ đã xuất hiện, ví dụ, một vòi phun trên vòi nước.

Bên ngoài, nó là một hình trụ bằng nhựa trong suốt: nước mát rót vào - bên trong vòi phun một đèn LED màu xanh sáng lên, nó trở nên ấm hơn - nó chuyển sang màu vàng và ngay cả khi nước quá nóng, vòi phun chuyển sang màu đỏ. Nội dung của điền vào bên trong là không rõ, nhưng thực tế là đèn LED được sử dụng làm yếu tố phát ra là rõ ràng.

Đèn LED đầu tiên được phát triển tại Đại học Illinois vào năm 1962. Năm 1990, đèn LED sáng và sau đó tuyệt vời đã ra đời.

Bản thân đèn LED rất giống với một diode chỉnh lưu thông thường, chỉ khi một dòng điện trực tiếp đi qua nó, tinh thể bán dẫn mới bắt đầu phát sáng. Tên tiếng Anh của đèn LED là diode phát sáng, hay LED, theo nghĩa đen có thể được dịch là một diode phát sáng.

Để thu được các bước sóng khác nhau của bức xạ (màu), các chất dẫn xuất khác nhau được thêm vào chất bán dẫn. Việc bổ sung nhôm, heli, indi, phốt pho làm cho tinh thể phát ra màu từ đỏ sang vàng. Để có được ánh sáng từ màu xanh lam đến màu xanh lá cây, các tinh thể được pha tạp với các hạt nitơ, gali hoặc indi.

Ngày nay, đèn LED trắng có lẽ là phổ biến nhất. Về cơ bản, đây là những sản phẩm để tạo ra ánh sáng, từ đèn pin, đồ lưu niệm đến đèn chiếu sáng nghiêm trọng để lắp đặt trên mái nhà và mặt tiền của các tòa nhà. Nhưng đây là một chi tiết thú vị: trong tự nhiên, không có vật liệu bán dẫn nào có thể phát sáng màu trắng.

Làm thế nào để có mặt ở đây? Bức xạ tia cực tím đã giúp thoát khỏi tình trạng này: tinh thể tia cực tím của người được phủ một lớp phốt-pho, gần giống như được thực hiện trong đèn huỳnh quang, do đèn LED phát sáng màu trắng.

Nhưng cũng có một số cuộc phục kích. Như trong đèn huỳnh quang, phốt pho mất tính chất theo thời gian, ánh sáng trở nên yếu đi. Tuy nhiên, để xảy ra sự hao mòn như vậy, đèn LED phải liên tục tỏa sáng trong ít nhất một năm và thậm chí có thể hơn thế nữa. Vì vậy, với việc bật và tắt định kỳ, tuổi thọ của các thiết bị này khá lớn.

Ban đầu, đèn LED chủ yếu dùng để chỉ các thiết bị, chúng thay thế đèn sợi đốt thu nhỏ. Những lợi ích ở đây là không thể phủ nhận. Đây là mức tiêu thụ điện năng thấp, điện áp cung cấp thấp và độ bền cao: đèn sợi đốt có tuổi thọ không quá một nghìn giờ, trong khi đối với đèn LED, thông số này lên tới vài chục nghìn.

Một số nguồn tin cho rằng đèn LED có thể hoạt động liên tục tới 11 năm! Nhưng trong một số thiết bị, để thay thế một bóng đèn, người ta phải sử dụng đến việc tháo gỡ đáng kể vỏ và toàn bộ bảng hiển thị. Đây là một cái búa, một cái đục và một số người mẹ khác giúp đỡ đầy đủ.

Một thông số đặc biệt của đèn LED là nhiều màu sắc khác nhau, giúp loại bỏ sự cần thiết của các bộ lọc. So với đèn sợi đốt Bóng đèn LED sở hữu độ bền cơ học tăng, giúp dễ dàng chịu được rung và tải sốc. Trong giới hạn hợp lý, tất nhiên.

Thiết bị LED

Các đèn LED đầu tiên được sản xuất trong vỏ kim loại có cửa sổ trong suốt. Khi công nghệ được cải thiện, thân tàu bắt đầu được làm hoàn toàn bằng nhựa.Màu của nhựa, như một quy luật, tương ứng với màu của ánh sáng, nhưng trường hợp trong suốt cũng rất phổ biến. Những gì đèn LED như vậy tỏa sáng, chỉ có thể được tìm thấy sau khi bao gồm nó.

Tương tự như diode chỉnh lưu thông thườngĐèn LED có hai chân cực dương và cực âm. Do đó, khi kết nối, quan sát cực. Đầu ra của cực dương, theo quy luật, dài hơn một chút so với cực âm, nhưng đây là một đèn LED mới. Nếu các chân đã được cắt, thì kết luận có thể được xác định bằng đồng hồ vạn năng "tục ngữ": với cực tính chính xác của kết nối, đèn LED sáng lên một chút.

Ở hướng ngược lại, thiết bị sẽ hiển thị điện trở lớn, gần như mở, như trường hợp với một diode chỉnh lưu thông thường. Sự sắp xếp bên trong của đèn LED trong vỏ trong suốt được thể hiện trong Hình 1.

Hình 1. Cấu trúc bên trong của đèn LED trong trường hợp trong suốt

Cách thắp đèn LED

Rất thường xuyên, những người nghiệp dư vô tuyến nghiệp dư đặt câu hỏi: Điện áp nào là cần thiết để thắp sáng một đèn LED? Ở đây bạn có thể thấy sự tương tự với đèn sợi đốt. Đèn này là cho điện áp 220 V, và đèn này là cho 12. Trong trường hợp sử dụng đèn LED, không thể nói rằng đèn LED này là cho 5V, và đèn này là cho 12V. Câu hỏi là, tại sao vậy?

Thực tế là đèn LED là một thiết bị hiện tại: một điện trở giới hạn dòng điện được bật nối tiếp với nó, được thể hiện trong Hình 2.

Hình 2 Sơ đồ nối dây LED thông qua một điện trở giới hạn dòng điện

Dễ dàng thấy rằng đèn LED được kết nối với nguồn DC có cực tính chính xác: cực dương được kết nối với cực dương của pin và cực âm thông qua điện trở giới hạn, tương ứng với cực âm. Đương nhiên, điện trở giới hạn cũng có thể được bao gồm trong vỡ của đầu ra anode, bởi vì mạch là nối tiếp!

Nguồn DC trong hình được hiển thị dưới dạng một tế bào điện với điện áp không quá một volt rưỡi. Trên thực tế, nó có thể là một pin của các tế bào có điện áp 12 ... 24 V, và với sự bao gồm đúng, thậm chí là một mạng chiếu sáng AC là 220v. Điều chính là để hạn chế dòng điện trực tiếp thông qua đèn LED ở mức được nêu trong tài liệu kỹ thuật. Đối với hầu hết các đèn LED hiện đại, dòng điện này là 20mA.

Nhưng ở đây, nó vừa đúng để đưa ra một nhận xét nhỏ về vấn đề điện áp LED. Thực tế là hiện nay, với mục đích thu nhỏ thiết bị điện tử, việc sản xuất đèn LED với điện trở giới hạn tích hợp tích hợp trong vỏ đã được thiết lập. Sự tích hợp này cho phép chúng ta nói rằng đèn LED này có điện áp làm việc là 12 V và đèn này chỉ có 5.

Với việc đánh dấu này, bạn có thể thấy các thẻ giá trên kệ của thị trường radio. Thật vậy, các thiết bị như vậy không phổ biến, do đó, người ta không nên quên về điện trở giới hạn.

Ngoài ra còn có một loại đèn LED được thiết kế cho một điện áp hoạt động cụ thể. Đây là những đèn LED nhấp nháy có chứa một máy phát tích hợp bên trong, làm cho tinh thể nhấp nháy ở một tần số nhất định. Nỗ lực thay đổi tần số nhấp nháy với sự trợ giúp của các tụ điện bên ngoài và các thủ thuật khác sẽ thất bại. Mặc dù một số thay đổi về tần số có thể đạt được bằng cách thay đổi điện áp cung cấp.

Vì vậy, đèn LED nhấp nháy được sản xuất cho một điện áp cụ thể: điện áp cao 3 ... 14V và điện áp thấp 1.8 ... 5V. Đồng thời, không có điện trở giới hạn tích hợp cho đèn LED nhấp nháy điện áp thấp. Ở đây bạn cần thể hiện sự chú ý tối đa. Nhưng trở lại với đèn LED thông thường.

Vì vậy, người ta đã nói rằng dòng điện trực tiếp của hầu hết các đèn LED là 20 milliamp. Có thể làm cho ít hơn một chút (chỉ độ sáng sẽ giảm và màu sắc sẽ khác một chút so với những gì được mong đợi), nhưng nhiều hơn là rất không mong muốn. Giá trị hiện tại này được dự định để cung cấp điện trở giới hạn được hiển thị trong Hình 2.

Để tính giá trị điện trở của điện trở này, bạn nên biết hai tham số.Thứ nhất, đó là điện áp cung cấp của mạch (chú ý, đó là SCHEMES, không phải là một đèn LED) và thứ hai là giảm điện áp trực tiếp trên đèn LED.

Sự sụt giảm trực tiếp này được chỉ định trong tài liệu kỹ thuật và đối với hầu hết các loại đèn LED, nó nằm trong phạm vi 1,8 ... 3,6V (đối với mỗi loại riêng, nhưng thường là 2V). Đây sẽ là sự sụt giảm điện áp trực tiếp trên đèn LED ở mức 20 mA. Với dữ liệu như vậy, rất đơn giản để tính điện trở của điện trở giới hạn. Để làm rõ nó đến từ đâu, bạn có thể sử dụng sơ đồ đơn giản như trong Hình 3.

Hình 3Sơ đồ kết nối LED

Rõ ràng là điện trở nối tiếp R1 và LED HL1 là một bộ chia điện áp. Người ta cũng biết rằng điện áp rơi trực tiếp trên đèn LED theo dữ liệu tham chiếu là chính xác 2V. Ở đây chúng tôi có một đèn LED tốt như vậy.

Khi đó, với điện áp cung cấp là 12 V, điện áp rơi trên điện trở R1 sẽ là 12V - 2V = 10V. Do đó, theo định luật Ohm, thật dễ dàng để tính toán điện trở của điện trở mà tại đó dòng điện qua đèn LED sẽ là 20mA: R = U / I = 10V / 20mA = 0,5KΩ.

Công thức tính điện trở giới hạn:

Mọi thứ đều rõ ràng và đơn giản ở đây. Trong tử số là điện áp cung cấp và sụt áp trực tiếp trên đèn LED. Mẫu số chứa dòng điện yêu cầu thông qua đèn LED nhân với hệ số độ tin cậy là 0,75. Trong cơ học, điều này được gọi là lề của an toàn.

Trong trường hợp khi một số đèn LED được kết nối nối tiếp, việc giảm điện áp trên chúng chỉ đơn giản là cộng lại và được thay thế trong công thức hiển thị ở trên. Đương nhiên, trong trường hợp này, điện trở R trong trường hợp này trở nên nhỏ hơn so với một đèn LED.

Đương nhiên, một số năng lượng được giải phóng trên điện trở. Để điện trở không bị cháy ngay lập tức hoặc theo thời gian, công suất của nó thường được tính theo công thức:

Tất cả các đại lượng có kích thước hệ thống SI: điện áp tính bằng volt, điện trở trong Ohms, công suất tính bằng watt.

Thông thường cần có nhiều cách khác nhau để kết nối đèn LED, kết nối chúng với các nguồn năng lượng khác nhau, nhưng điều này sẽ được thảo luận trong phần tiếp theo của bài viết.

Xem thêm: Cách kết nối dải đèn LED với nguồn điện

Boris Aladyshkin