Często dioda LED była kojarzona z lampkami kontrolnymi w sprzęcie RTV, AGD, w sterownikach przemysłowych czy w samochodach, ale to dzięki jej małym wymiarom, żywotności i bardzo małemu w stosunku do odpowiadających jej żarówek poborowi energii elektrycznej zaczęła przejmować rynek.Czym jest dioda LED? LED z języka angielskiego Light Emitting Diode oznacza diodę elektroluminescencyjną zwaną też inaczej diodą świecącą, jest ona półprzewodnikowym przyrządem optoelektronicznym, przetwarzającym energię elektryczną na energię promieniowania elektromagnetycznego, czyli światło. Najprostsza dioda LED to półprzewodnikowe złącze p-n, które spolaryzowane w kierunku przewodzenia odpowiednio wysokim napięciem emituje promieniowanie elektromagnetyczne w zakresie od podczerwieni (IR) poprzez widmo światła widzialnego po promieniowanie ultrafioletowe (UV).Budowa i zasady działania diody LEDGłównym elementem diody LED jest półprzewodnik (kryształ) przewodzący prąd tylko w jednym kierunku. Pod obudową źródła światła znajdują się dwie elektrody. Po podłączeniu dodatniego bieguna zasilania do anody, a ujemnego do katody następuje przepływ prądu.Działanie LED bazuje na rekombinacji nośników ładunku, polegającej na przejściu elektronów z wyższego poziomu energetycznego na niższy przy zachowaniu przez nich pędu. Energia elektronów jest zamieniana na kwanty promieniowania elektromagnetycznego. Należy dodać iż, w diodach LED wykorzystuje się również zjawisko luminescencji inaczej mówiąc emitowania fal świetlnych pod wpływem nietermicznych czynników. W półprzewodniku tworzy sięzłącze p-n. W warstwie „n” gromadzą się elektrony, a w warstwie „p” tzw. dziury. W momencie przyłożenia prądu, elektrony przeskakują do dziur, wydzielając energię w postaci światła.
Obliczanie rezystora dla diody LED
Na początku należy pamiętać, że przy podłączaniu diody LED do układu niezbędne jest zastosowanie rezystora, gdyż bez niego dioda ulegnie całkowitemu uszkodzeniu, na skutek pobrania zbyt dużego prądu. Parametrem określającym maksymalny prąd, jaki może przepłynąć przez diodę, bez ryzyka jej uszkodzenia jest prąd przewodzenia. Zależy on od materiału, z jakiego wykonano daną diodę (dla diody prostowniczej jest to krzem, a dla diod LED materiał półprzewodnikowy zależny jest od koloru, jakim dana dioda świeci).Napięcie przewodzenia jest minimalnym napięciem, przy jakim wybrana dioda LED będzie świecić, co jest spowodowane przepływem prądu.Informacje dotyczące maksymalnego przewodzenia prądu charakteryzującego daną diodę możemy znaleźć w informacjach katalogowych, lecz bywa to trudne, w szczególności kiedy nie znamy pochodzenia naszej diody.Typowo, dla diod LED wartość maksymalnego prądu przewodzenia znajduje się w przedziale 20-30 mA, lecz większość tradycyjnych diod LED świeci dobrze przy prądzie wynoszącym mniej niż 10mA, najczęściej 2-3 mA.Napięcie odkładające się na diodzie zależne jest od koloru światła, jakim świeci dioda, a zatem również od materiału, z jakiego została ona wykonana.Zatem jak dobrać rezystor do diody. Nie jest to trudne, jeśli zastosujemy podstawowe prawa dotyczące obwodów elektrycznych. II prawo Kirchhoffa mówi, że suma spadków napięć na poszczególnych elementach układu jest równa napięciu zasilania tego układu. Stosując to prawo suma spadków napięć na diodzie i rezystorze musi być równa napięciu zasilającemu.
Uzas= Udiody+ UR
Po dokonaniu przekształcenia wzoru, napięcie odkładające się na rezystorze jest równe różnicy napięcia zasilającego i napięcia odkładającego się na diodzie
UR= Uzas- Udiody
Kiedy znamy już napięcie, jakie odkłada się na rezystorze, jesteśmy w stanie określić jaki rezystor dobrać, aby dioda nie uległa uszkodzeniu.Zgodnie ze wzorem, rezystancja jest to iloraz napięcia odkładającego się na rezystorze i prądu płynącego w układzie. Po podstawieniu do wzoru napięcia i prądu, rezystancję, której potrzebujemy możemy wyliczyć ze wzoru.R=U/I
Przykład
Mamy do dyspozycji, żółtą diodę LED, która nie posiada na sobie żadnych oznaczeń.Napięcie przewodzenia odczytujemy z tabeli, rozsądnie będzie to 2,1 V. Prąd płynący w układzie ustalamy na 8 mA. Napięcie zasilania to 12VZgodnie ze wzorem rezystor powinien mieć wartość:R=(12-2,1)/0,008= 1237,5 OhmW sklepach nie znajdziemy rezystora o takiej rezystancji, więc musimy zastosować inny rezystor o rezystancji zbliżonej do wyliczonej. Tu zastosowano rezystor o wartości 1,2 kOhm. Nie będzie to miało zbyt dużego wpływu na prąd płynący w układzie, gdyż zmieni się on o tak małą wartość, że nie należy się tym przejmować. Można sprawdzić, jaka będzie to różnica, przekształcając wzór na rezystancję. Zatem: :I=U/R, a więcI=(12-2,1)/1237,5=8mAI=(12-2,1)/1200= 8,25mA(Rys nr 1)Napięcie przewodzenia diody, jest uśrednioną wartością, odczytanych napięć z tabelki. Możemy sprawdzić, jak zmieni się prąd płynący w układzie, jeśli podstawimy skrajne wartości z tabelki. Zakładamy oczywiście, że nasze źródło zasilania ma idealnie 12V, a nasz rezystor idealnie 1,2kOhm.Prąd maksymalny=(12-2)/1200=8,33mAPrąd minimalny=(12-2,3)/1200=8,083mAJak widać maksymalna różnica pomiędzy wartościami prądu to około 0,25mA, a więc w przybliżeniu tylko 3%.Nie tylko prąd płynący w układzie jest ważny, warto zwrócić także uwagę na napięcie zasilania, gdyż kiedy jest ono zbyt niskie, wahania napięcia będą powodować drastyczną zmianę przepływającego prądu.Musimy pamiętać o tym, iż należy dążyć do tego, aby na rezystorze odkładało się jak najwyższe napięcie, co spowoduje lepszą stabilizację prądu przewodzenia diody. Tu jednak złoty środek może okazać się najlepszym rozwiązaniem, gdyż im większe napięcie odkłada się na rezystorze, tym większa jest moc pobierana ze źródła zasilania.
Diody w InterElcom
Przykładową diodą mającą szerokie zastosowanie jest Dioda LED 3mm zielona dyfuzyjna. Dioda ta jest jedną z najbardziej popularnych diod. Emituje ona promieniowanie w zakresie światła widzialnego. Idealnie nadaje się do tworzenia różnych projektów. Jesteśmy autoryzowanym dystrybutorem elementów elektronicznych w tym diod typu LED. Prowadzimy sprzedaż hurtową dbając o zachowanie najwyższej jakości. Kładziemy szczególny nacisk na to, by oferowane przez nas produkty były dostępne od ręki, z konkurencyjną ceną. Śledzimy zapotrzebowanie naszych Klientów, by na bieżąco uzupełniać naszą ofertę kolejnymi produktami. Współpracujący z nami producenci komponentów i urządzeń elektronicznych to czołowe marki z całego świata. Jako niezależny dystrybutor, firma InterElcom posiada również największy magazyn optoelektroniki w Polsce. Dzięki temu produkty InterElcom są jednymi z najlepszych dostępnych na rynku.Wiele lat doświadczenia, a także ciągły rozwój pracowników InterElcom, zapewniają profesjonalną obsługę i kompleksową pomoc w doborze elementów elektronicznych. Zależy nam na tym, by Klient, decydujący się na produkty z naszej oferty, miał świadomość wyboru dedykowanego dla niego rozwiązania.Źródła:https://mechatronikadlawszystkich.pl/tematy/elektronika/diody-ledhttps://forbot.pl/blog/jak-dobrac-rezystor-do-diody-rozne-metody-zasilania-led-id14482https://botland.com.pl/blog/dobieranie-rezystora-do-diody/https://rezystore.pl/diody-led/5015-dioda-led-rozne-warianty-.html
Napięcie przewodzenia diody, jest uśrednioną wartością, odczytanych napięć z tabelki. Możemy sprawdzić, jak zmieni się prąd płynący w układzie, jeśli podstawimy skrajne wartości z tabelki. Zakładamy oczywiście, że nasze źródło zasilania ma idealnie 12V, a nasz rezystor idealnie 1,2kOhm.
Prąd maksymalny=(12-2)/1200=8,33mA
Prąd minimalny=(12-2,3)/1200=8,083mA
Jak widać maksymalna różnica pomiędzy wartościami prądu to około 0,25mA, a więc w przybliżeniu tylko 3%.
Nie tylko prąd płynący w układzie jest ważny, warto zwrócić także uwagę na napięcie zasilania, gdyż kiedy jest ono zbyt niskie, wahania napięcia będą powodować drastyczną zmianę przepływającego prądu.
Musimy pamiętać o tym, iż należy dążyć do tego, aby na rezystorze odkładało się jak najwyższe napięcie, co spowoduje lepszą stabilizację prądu przewodzenia diody. Tu jednak złoty środek może okazać się najlepszym rozwiązaniem, gdyż im większe napięcie odkłada się na rezystorze, tym większa jest moc pobierana ze źródła zasilania.
