Aniks-lift.ru

Подъемное оборудование
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Все о напряжении светодиода, а также как узнать на сколько вольт он рассчитан

Светодиод (он же LED) обладает одной важной характеристикой ― рабочее напряжение или напряжение падения. Данное значение показывает, на сколько вольт уменьшится напряжение при прохождении через светодиод при последовательном соединении.

Светодиоды

Для понимания, стоит привести небольшой пошаговый пример:

  1. Диод имеет падение 3,4 В, а напряжение питания 12 В.
  2. После питания первого диода из 12 В останется 8,6 В (12-3,4=8,6).
  3. На втором потеряется еще 3,4 В, а останется 5,2 В (8,6-3,4=5,2).
  4. После третьего мы получим 1,8 В (5,2-3,4=1,8).

Конечное значение меньше, чем падение напряжения светоизлучающего диода, значит, запитать их большее количество не получится.

На величину рабочего напряжения оказывает влияние материал, из которого изготавливается LED. По рабочему напряжению они делятся на:

  1. LED с напряжением от 3 В до 3,8 В: синий, белый, сине-зеленый.
  2. LED с напряжением от 1,8 В до 2,1 В: красный, жёлтый, оранжевый, зелёный.

Заменяя соответственно двух- или трехэлектродные лампы, они имеют сравнительно с ними большие преимущества: малые размеры и вес, длительный срок службы и экономичность, так как в них отсутствует расход энергии на питание накала.

Устройство кристаллических диодов основано на выпрямительных свойствах электронно-дырочного перехода. Наибольшим распространением пользуются германиевые диоды, которые выполняются двух типов — плоскостные и точечные.

Плоскостной германиевый диод имеет следующее устройство (рис.,а) В металлическом корпусе 3 в держателе 7 укреплен кристалл 6 германия с электронной проводимостью. На него напаяна пластина 5 индия, придающая близлежащим слоям германия дырочную проводимость. Таким образом, внутри германия создается электронно-дырочный переход, обладающий выпрямительными свойствами. К пластинке индия припаян электрод 4, который проходит через стеклянный изолятор 2 к внешнему выводу 1. Второй внешний вывод 1 соединен через корпус с держателем 7 кристалла.

Точечный диод (рис. 1, б) имеет сходное устройство. Электронно-дырочный переход создается в небольшом участке кристалла 6 германия, в который остро отточенным концом упирается тонкая вольфрамовая пружинка 4, соединенная через металлический фланец 3 с наружным выводом 7. Кристалл укреплен в держателе 5, соединенном с другим выводом 7.

Транзистор или триод

Если в полупроводнике с помощью специальной обработки создать три области с различной природой электропроводности, то в нем образуется два электронно-дырочных перехода (nрn или рnр). Если к каждому из этих переходов приложить внешнее напря жение, то такая система по своим свойствам будет подобна трехэлектродной лампе и соответственно называется кристаллическим триодом или транзистором.

Читайте так же:
Аппарат для побелки потолка

Принципиальная электрическая схема кристаллического триода с nрn переходами показана на рис. 332, а. Средняя область триода называется основанием О, одна крайняя область — эмиттером Э, вторая крайняя область — коллектором К. Условное обозначение транзистора на принципиальных электрических схемах показано на рис. 332, б.

Как работает полупроводниковый транзистор

Рассмотрим основные процессы в транзисторе на примере триода с nрn -переходами в условиях, когда в цепях эмиттера и коллектора включены источники постоянного напряжения Еэ — соответственно пропускному направлению перехода n‘ и Ек —запирающему направлению перехода n» (рис. 2, а). Под действием напряжения Еэ электроны в каком-то количестве будут переходить из эмиттера в основание через переходя. Основание представляет собой очень тонкий слой кристалла так, что расстояние между переходами составляет 10—20 мк.

Как работает полупроводниковый транзисторПоэтому электроны не успевают рекомбинироваться с дырками основания и достигают коллекторного перехода n«. Коллекторный переход является сам по себе запертым и не пропускает ток от источника Ек в коллекторной цепи. Электроны эмиттера, попадая в этот переход, уменьшают его сопротивление, т. е. отпирают его в той или иной мере, обусловливая этим величину тока в цепи коллектора.

Ток Iэ в цепи эмиттера, а следовательно, и количество электронов, достигающих коллекторного перехода n«, зависит от напряжения Еэ

Таким образом, ток в цепи коллектора зависит от напряжения в цепи эмиттера аналогично тому, как ток в анодной цепи трехэлектродной лампы зависит от напряжения на сетке. Эти свойства транзистора позволяют использовать его в качестве как усилителя, так и генератора колебаний.

На рис. 3 показана одна из возможных принципиальных схем усилителя на транзисторе (с общим эмиттером). Она в большой степени аналогична усилителю на трехэлектродной лампе. Источник усиливаемых колебаний включается последовательно в цепь эмиттер — основание, а сопротивление R, с которого снимается усиленное напряжение, — в цепь коллектора. Происходящие в связи с этим колебания тока эмиттера Iэ вызывают аналогичные по форме колебания тока коллектора Iк и соответственно колебания напряжения на сопротивлении RK. Усиленное напряжение U ус снимается с сопротивления R через разделительный конденсатор Ср. Коэффициент усиления имеет порядок до нескольких сотен единиц.

Читайте так же:
Как открутить прикипевшие болты

alt=»Простейшая схема на транзисторе» width=»200″ height=»82″ />На рис. 3, б показана принципиальная схема генератора электрических колебаний на транзисторе, имеющая также много общего с генератором на трехэлектродной лампе. Колебательный контур LC включен в цепь коллектора. Трансформаторная обратная связь с эмиттерной цепью осуществляется с помощью катушки Lc.

Устройство и общий вид плоскостного германиевого триода (типа р — n — р),. В держателе 4 укреплен кристалл 8 германия с электронной проводимостью, на которой с двух сторон напаяны пластинки индия: 3 (эмиттер) и 5 (коллектор), сообщающие кристаллу дырочную проводимость. Основание 4 соединяется с металлическим корпусом 1 триода, на котором имеется наружный вывод 10 основания. Выводы 6 эмиттера и 7 коллектора проходят через стеклянные изоляторы 2 к наружным выводам 9.

Точечный триод состоит из укрепленного в держателе 3 кристалла 4 германия с электронной проводимостью и с двумя участками с дырочной проводимостью, в которые упираются две вольфрамовые пружи ны, 5 — эмиттер и 6 — коллектор, соединенные с наружными выводами 8, 7 — изолирующая втулка, 2 — основание, 1 — корпус.

Полупроводниковый диод применение

Использование полупроводников и, в частности, кристаллических диодов и триодов позволило осуществить устройство датчиков настолько малых размеров, что они могут безопасно не только вводиться внутрь различных органов, но и вживляться в ткани организма. В связи с этим появились новые методы эндометрии.

Например, для измерения давления крови в полостях сердца применяется миниатюрный электроманометр (диаметром 1— 2 мм), который укрепляется на конце сердечного катетера. Датчиком в нем служит силиконовое сопротивление (или катушка индуктивности), соединенное с мембраной, воспринимающей внешнее давление.

Разработан метод эндорадиометрии для желудочно-кишечного тракта. Исследование температуры, давления и кислотности среды непрерывно на протяжении всего тракта производится с помощью эндорадиозонда, имеющего форму пилюли, которую исследуемый проглатывает (диаметр пилюли 6—8 мм, длина 15—20 мм).

Эндорадиозонд содержит микрорадиопередатчик (Т — транзистор, К — детали генератора, П — источник питания) и с открытого конца — датчик Д, который, реагируя на исследуемый параметр, вызывает изменение частоты генерируемых колебаний. Датчиком для определения температуры служит термистор, давления — катушка индуктивности, входящая в состав колебательного контура генератора, кислотности среды — платиновые электроды. Источником питания служит щелочной микроаккумулятор.

Читайте так же:
Динамометрический ключ какой лучше выбрать

Что находится внутри светодиода?

Внутри корпуса LED, есть две клеммы связаны маленький чип изготовлен из галлия соединения. Этот материал обладает свойством излучения фотонов при переходе P-N смещен в прямом. Различные цвета создаются выбиванием основного материала из другого веществама.

Внутри светодиода

INSIDE-LED

Равномерное освещение

В электротехнике существует такое понятие, как коэффициент распределения светового потока. Применяется этот параметр для расчета расположения и типа световых приборов с целью того, чтобы равномерно распределить освещение внутри комнаты. Основываются при этом на возможность светоотражения различных отделочных материалов. В основном светопоток отражается от стен, потолка и пола, но также нужно не забывать и о мебели.

Для правильного расчета этого коэффициента используют специальную таблицу с указанием в процентах возможности материалов к отражению светового потока. Необходимо помнить, что более темная поверхность имеет меньше способности к отражению, а значит и показатели данного коэффициента будут ниже.

Таблица коэффициентов отражения материалами светового потока

Таблица коэффициентов отражения материалами светового потока

В любом случае, если задаться целью освещения помещений в полном соответствии с правилами такой работы и своими предпочтениями, необходимо потратить много времени и сил. Процесс этот очень трудоемок, но все же когда все необходимые расчеты будут выполнены, а работа сделана в полном с ними соответствии, можно будет увидеть, как преобразилась комната, квартира или любое другое помещение.

К тому же при правильном освещении, направленности и силе светового потока глаза не будут подвергаться разрушительному воздействию неправильно подобранных ламп. В конечном итоге здоровье важнее, чем время и усилия, которые будут потрачены.

Световая отдача и отличия принципа работы ламп накаливания и светодиодных

Как можно заметить, лампы накаливания при близкой яркости, то есть, мощности светового потока, потребляют больше энергии. Отношение потребляемой мощности к мощности светового потока называется световой отдачей, которая измеряется в Вт/лм (ватты на люмен).

Световая отдача – это показатель экономичности ламп, обозначающий, сколько ватт электрической мощности нужно затратить для получения единицы яркости её свечения.
У лампы накаливания 60 Вт световая отдача равна 10 Вт/лм. У её аналога, светодиодной лампы мощностью 9 Вт, световая отдача равна 80 Вт/лм.
Как можно заметить, световая отдача ламп накаливания в несколько раз меньше световой отдачи светодиодных ламп. Эта светодиодная лампа в 8 раз экономичнее лампы накаливания.

Читайте так же:
Коптильный шкаф для горячего копчения своими руками

Почему возникает такая разница?
Это связано с отличиями принципа работы ламп накаливания и светодиодных.

принцип работы лампы накаливанияпринцип работы светодиодной лампы
Свечение ламп накаливания вызвано раскаленной нитью в вакууме в стеклянной колбе. Нагрев является причиной больших потерь энергии в лампах накаливания.Свечение светодиодных ламп происходит благодаря фотоэмиссии, оптическому излучению светодиодов при пропускании тока. Светодиоды нагреваются гораздо меньше, и потери энергии у них также меньше.

Импульсные диоды

Само название этих радиокомпонентов говорит о том, что они предназначаются для работы в схемах, где сигнал состоит из импульсов. Такие схемотехнические решения применяются в цифровых устройствах, приборах коммутации, триггерах, высокочастотных генераторах и прочей подобной аппаратуре. По принципу действия импульсный диод практически не отличается от самого простого – выпрямительного. Он точно так же открывается при подаче прямого смещения и закрывается поле смены полярности входящего сигнала.

Между тем, одно существенное отличие в поведении импульсного диода всё же наблюдается. Оно состоит в том, что в отличие от обычного диода элемент этого типа не запирается сразу же после приложения обратной разности потенциалов, а в течение некоторого времени (тысячные доли секунды) остаётся открытым, закрываясь с некоторой задержкой.

В число основных параметров импульсного диода входят следующие:

  1. ёмкость;
  2. максимальное импульсное прямое напряжение;
  3. максимальный импульсный прямой ток;
  4. время восстановления обратного сопротивления.

Импульс обратного тока

Импульсные диоды

Задержка запирания импульсного диода интересна одним эффектом, который выражается в кратковременном увеличении обратного тока. Это обусловлено особыми физико-химическими процессами, протекающими в полупроводниковой структуре импульсного диода. В первые доли секунды при прохождении импульса через p-n-переход происходит инжекция неосновных носителей заряда, которые скапливаются в базе диода. И только после того, как данное скопление рекомбинирует и рассосётся, диод запирается.

Движение неосновных носителей провоцирует возникновение того самого обратного тока, резкое возрастание которого фиксируется при смене полярности входного сигнала. Таким образом, в этот момент возникает классический с точки зрения физики электрический импульс. Его длительность крайне невелика – единицы наносекунд, что и используется в генераторных схемах. Небольшая продолжительность определяется чрезвычайно малой ёмкостью p-n-перехода, которая редко превышает единицы пикофарад.

Читайте так же:
Какой мощности нужен паяльник для пайки проводов

Как известно, в выпрямительных диодах, для обеспечения их функциональности используются плоскостные p-n-переходы. Их особенность состоит в довольно большой ёмкости. В импульсных же диодах она должна быть как раз небольшой. Поэтому при производстве данных радиодеталей от плоскостной модели p-n-перехода отказались. Эти элементы изготавливают с помощью микросплавных и планарных методов. Последние применяются при производстве интегральных микросхем для цифрового оборудования.

Условно графическое обозначение (УГО) диода

У диода есть два вывода (электрода) анод и катод. Анод присоединён к p слою, катод к n слою. Когда на анод подаётся плюс, а на анод минус (прямое включение диода) диод пропускает ток. Если на анод подать минус, а на катод плюс (обратное включение диода) тока через диода не будет это видно из вольт амперной характеристики диода. Поэтому когда на вход выпрямительного диода поступает переменное напряжение через него проходит только одна полуволна.

Принцип работы выпрямительного диода

Вольт-амперная характеристика (ВАХ) диода.

Вольт амперная характеристика диода

Вольт-амперная характеристика диода показана на рис. I. 2. В первом квадранте показана прямая ветвь характеристики, описывающая состояние высокой проводимости диода при приложенном к нему прямом напряжении, которая линеаризуется кусочно-линей­ной функцией

где: u — напряжение на вентиле при прохождении тока i; U — пороговое напряжение; Rд — динамическое сопротивление.

В третьем квадранте находится обратная ветвь вольт-амперной характеристики, описывающая состояние низкой проводимости при проложенном к диоду обратном напряжении. В состоянии низкой проводимости ток через полупроводниковую структуру практически не протекает. Однако это справедливо только до определённого значения обратного напряжения. При обратном напряжении, когда напряженность электрического поля в p-n переходе достигает порядка 10 s В/см, это поле может сообщить подвижным носителям заряда — электронам и дыркам, постоянно возникающим во всем объеме полупроводниковой структуры в результате термической генерации,— кинетическую энергию, достаточную для ионизации нейтральных атомов кремния. Образовавшиеся дырки и электроны проводимости, в свою очередь, ускоряются электрическим полем p-n перехода и также ионизируют нейтральные атомы кремния. При этом происходит лавинообразное нарастание обратного тока, .т. е. лавинный пробои.

Напряжение, при котором происходит резкое повышение обратного тока, называется напряжением пробоя U3.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector