. : New eShop! - Mobilní verze - Pandatron.cz - Pandatron.sk - Diskuzní fórum - Zakázkový vývoj : .
 
LED
20. ledna 2009 | Radek Vanc | LED | Komentářů: 24  

LED

Light emitting diode neboli světlo emitující dioda. Tuto součástku potkala už většina z vás, kteří tento článek budou číst. Ale ne každý viděl volt-ampérovou charakteristiku (dále jen VA char.) těchto diod a ne každý si je jistý, jak správně spočítat předřadný sériový odpor pro tento typ diod. V tomto článku se vám tedy pokusím ukázat průběh VA char., způsob, jak si takovou charakteristiku změřit, praktický výpočet odporu a na konci malé překvapení.

Základy LED
Nejdříve si ve zkratce vysvětlíme, jak taková dioda funguje. Poté se podíváme na princip rozeznání anody a katody.

LED je polovodičová součástka, která je tvořena přechodem PN. Pokud tento přechod zapojíme v propustném směru, kde na polovodič typu P přivedeme kladnější napětí než na polovodič typu N, začnou z této oblasti do oblasti P přecházet elektrony. Elektrony v P se začnou rekombinovat s volnými dírami, které prvek P obsahuje. Touto rekombinací se uvolňuje energie v podobě fotonů, které tvoří světlo. Princip je ve skutečnosti mnohem složitější. Velkou roli hraje složení PN přechodu. Pokud někoho tato oblast zajímá do podrobností, doporučuji nakoupit specializovanou literaturu či využít internetu.

Dioda má dva vývody - anodu a katodu. Anoda je vývod, kam připojujeme kladnější pól zdroje, na katodu zápornější. Jak je poznáme? U nově zakoupených LED se dají poznat jednoduše. Délka výstupních nožiček není stejná. Kratší nožička je vždy katoda. Ale co když například LED vypájíme z desky plošných spojů a nožičky jsou stejně dlouhé? U kulatého pouzdra je základna u jedné nožičky jakoby upilována (obr. 1). Toto označení je opět vždy u katody. U speciálních LED je k rozeznání potřeba katalog, nebo musíme led změřit malým napětím. Nejvhodnější je k tomu použít multimetr přepnutý na měření diod.


Obr. 1: Pohled zespodu na LED

Voltampérová charakteristika
Nejdříve se zaměříme na již zmíněnou VA char. Každá elektronická součástka má svůj specifický průběh funkce, kde se dá proud procházející součástkou vyjádřit za pomocí funkce závislé na napětí na součástce. Příkladově si ukážeme VA char. rezistoru. Rezistor má lineární průběh. (obr. 2)


Obr. 2: VA charakteristiky odporů

V grafu jsou zakresleny charakteristiky pro dva různé odpory. Na ose X je napětí a na ose Y proud protékající odporem. Nyní můžeme bez počítání zjistit, že např. při napětí 4 V poteče odporem proud 40 mA. U součástek s lineární char. se většinou s grafem nesetkáme. V tom případě se častěji používá vyjádření rovnicí. Pro případ odporu je to snad všem známý Ohmův zákon.

I = U / R [ A, V, ]

Nyní se podíváme na VA char LEDky. Začneme tím, že si vysvětlíme, jak si doma tuto charakteristiku změřit.

Co budeme potřebovat :

voltmetr

ampérmetr

regulovatelný zdroj

jeden odpor

měřenou LED

Schéma zapojení:


Obr. 3: Schéma zapojení

V další kapitole si vysvětlíme, kde se vzala hodnota odporu R. Nyní se budeme zaobírat postupem samotného měření. Pro měření je vhodné znát ideální proud LED, většinou bývá 20 mA. Tak tomu bylo i u mé LED. Rozhodl jsem se, že bude stačit 11 hodnot, které zakreslíme do grafu. Budeme tedy pomocí regulovatelného zdroje nastavovat proud LED od 0 do 20 mA a při každé hodnotě proudu odečteme napětí na diodě a zaneseme jej do tabulky. Je nutné si dát pozor, abychom nepřekročili mezní proud LED diody. Mohlo by dojít k jejímu zničení. Nyní změřené hodnoty (obr. 4) vyneseme do grafu (obr. 5).

 

I [ mA ]

0

2

4

6

8

U [ V ]

0

1,6643

1,6916

1,7102

1,7261

 

10

12

14

16

18

20

1,74

1,751

1,7613

1,7756

1,7842

1,8427

Obr.4: Tabulka naměřených hodnot

 


Obr. 5: Graf z naměřených hodnot

Všimněte si, že malá změna napětí dokáže vyvolat velkou změnu proudu. Toho je potřeba si být vědomi při používání LED diod na nestabilizovaném napětí a vhodně navrhnout předřadný odpor nebo napětí stabilizovat. LED diodu jsme měřili v propustném směru. LED v závěrném směru nepropouští. Je nutné si však dávat pozor na maximální závěrné napětí. Bývá i jen několik voltů nízké. Tento údaj se dá vyčíst z katalogu součástky.

Výpočet předřadného odporu LED:

Co je potřeba znát před výpočtem:

proud LED

napětí na LED

napětí zdroje

Proud LED:

Lze vyčíst z katalogu. U standardních LED je většinou roven 20 mA.

Napětí na LED:

Lze vyčíst z katalogu, změřit, nebo použít napětí z tabulky.

Napětí v tabulce je při proudu 20 mA.

Infračervená 1.6 V
Červená 1.9 V
Oranžová 2.2 V
Žlutá 2.4 V
Zelená 2.6 V
Modrá 3.5 V
Bílá 3.5 V
Ultrafialová 3.5 V

 

Tuto tabulku používám již několik let. Pokud však máte katalog, použijte ho.

Obecný tvar rovnice pro výpočet:
Na předřadném odporu vzniká procházejícím proudem úbytek napětí. Tento úbytek musí vyhovovat následující rovnici, kde UR = R * ILED:

Uzdroje = UR + ULED

Díky tomu po úpravě dostaneme vzorec pro výpočet předřadného odporu.

Po vypočtení je potřeba si najít nejbližší vyšší vyráběný odpor, nebo je možné požadovaný odpor složit z více odporů různých hodnot.

Nyní by snad mělo být všem jasné, jak na to. Ale uvedeme si ještě dva příklady. Jeden pro praktické zapojení v aplikaci a jeden pro měření VA char. z poloviny článku. Dále bych chtěl doplnit, že v případě kdy je napájecí napětí menší, než napětí na přechodu LED není odpor potřeba a proud LED lze vyčíst z VA char.

Příklad 1:
Chceme si zapojit modrou LED k našemu stolnímu počítači. Máme k dispozici napájecí napětí 12 V. Při koupi LED přes internetový obchod jsme si stáhli katalog součástky a vyčetli, že ideální proud procházející touto LED je 20 mA a napětí na přechodu 3.5 V.

Dosadíme tedy do vzorce:

Zvolíme 470 ? z řady E12.

Příklad 2:
Nyní si ukážeme, jak jsem spočítal odpor pro LED v měření VA char. Napětí regulovatelného zdroje je maximálně 30 V. Měříme obyčejnou červenou LED, která má cca 1,9 V při 20 mA. Takže nám bude stačit měřit do proudu 20 mA. Ale musíme si pro jistotu vytvořit rezervu, jelikož není jistota, že napětí na přechodu nebude větší. Já osobně volím napětí přechodu o dva volty větší než by mělo být. Nyní si tedy vypočteme odpor pro měření.

Z řady E12 zvolíme odpor 1k5.

Možná teď někdo namítne, proč při měření VA char. LED používat předřadný odpor a nezapojit ji napřímo na zdroj. Důvod je jednoduchý. Zapojením sériového odporu dosáhneme lepší citlivosti nastavování proudu měření. Větší změna napětí na výstupu zdroje zapříčiní díky předřadnému odporu pomalejší nárůst proudu.

A nyní překvapení na konec. Je jím applet pro výpočet odporu. Je možné si vybrat jednu z 8 druhů LED s předdefinovaným napětím přechodu a proudem 20 mA (viz tabulka), nebo pomocí možnosti Vlastní zadat napětí přechodu a proud. Pokud zadáváme desetinné číslo, je potřeba zadat tečku a ne čárku, jak jste zvyklí.

Pokud máte zájem o další články zabývající se teorií elektroniky, zanechte své návrhy v komentářích. Možná se nechám inspirovat.


Autor: Radek Vanc, vancs[zavinac]seznam.cz







GooglePlus1 FaceBook Twitter del.icio.us DiGG Google StumbleUpon Google Buzz Email RSS PDF Tisk

Komentáře (24):

Zobrazit starší 30 dnů (24)...

host
24. Dne 15. 08. 2015 v 11:14 zaslal host
Re.: Re.: nevím
Pokud budou dvě různé diody v sérii, poteče přes ně STEJNÝ PROUD, který je daný I= (Uzdroje - Uled1 - Uled2)/R. R je sériový odpor (součet všech odporů, pokud jich je víc). Uvažovat o nějakém "jiném" odporu pro každou diodu je nesmysl.
Pokud je dáte paralelně, bude problém. Každá dioda má jiné pracovní napětí, tudíž se rozsvítí ta, která ho má nižší. Druhá svítit nebude (pokud je rozdíl napětí malý, tak může ...). je reálně možné, že svítící diodou poteče velký proud a shoří. Proto při paralelním zapojení musí mít každá dioda svůj vlastní odpor.
V zásadě - při seriovém spojení je VŽDY stejný proud, při paralelním je stejné napětí.


Název příspěvku: Vaše jméno: host
                 
  Zakázat formátování [Zakáže kódování a nahrazování smajlíky.]
Připojit soubory
reklama:
USB čtečka RFID
Modul pro čtení bezkontaktních identifikátorů RFID na frekvenci 125 kHz s USB výstupem.
Skladem od 790 Kč

Informace uvedené v článcích jsou platné v době jejich vydání a samotné články jsou určeny pouze jako zdroj informací. Autor článku ani správce webu nenesou žádnou zodpovědnost za případné újmy na majetku a zdraví. Názvy společností a výrobků, loga a další multimediální materiál mohou být ochrannými známkami příslušných společností.
RSS kanály: | |
+420 723 846 377
info@pandatron.cz
Všechna práva vyhrazena | mobilní verze | © Copyright 2000 - 2016 ISSN 1803-6007