kategoriler: Öne Çıkan Makaleler » Acemi elektrikçiler
Görüntülenme sayısı: 205275
Makale hakkında yorumlar: 9
Aptallar için LED'ler hakkında
Formülleri gerçekten sevmiyorum. Her normal insan gibi :) Bana başım ağrıyor ve duvara bir şey atma arzusu veriyorlar. Hayatım boyunca onlardan uzak durmaya çalıştım. Ve ortaya çıktı. Ama şimdi LED'lerle ilgilenmeye başladım ve fark ettim - hiçbir yere varamayacağım. İstediğiniz sonucu elde etmek için, bunun nasıl çalıştığını anlamanız gerekir. Yavaşça, adımlar boyunca lümen, kandela ve steradian ormanında dolaşmaya başladım. Yavaş yavaş kafamda bir resim oluşmaya başladı. Ve aynı zamanda pişmanlık - neden basit erişilebilir bir dilde açıklayan kimse yoktu? Çok zaman harcadım ... Sizi baş ağrısından kurtarmaya ve mümkün olduğunca erişilebilir bir şekilde açıklamaya çalışacağım - LED nedir ve nasıl çalışır?. Aynı zamanda birkaç optik yasasını da açıklayacağım :)
Makale watt-kandela-lümen-suitlerde kafası karışanlara adanmıştır. Ve gerçekten de LED'lerde. Yeni başlayanlar için gelişmiş bir çaydanlık tarafından yazıldı :)
Düzenli LED
Nasıl döndürürseniz döndürün, önce sıradan elektrik yasalarına dokunmanız gerekir. Açıklayıcı örneklerde, elbette :) Hepimiz biliyoruz - 220 volt nedir - güvenlik önlemlerine uymazsanız, düzgün bir şekilde vurulabilir. Bir elektrikli cihaz, örneğin bir demir satın aldığınızda, pasaport hangi voltaj için tasarlandığını söyler. Genellikle bu 220 volttur. Ancak aynı pasaportta bu parametreler de belirtilir - 50 hertz frekanslı alternatif bir voltaj. Üreticiler neden bu parametreleri sizin için inatla gösteriyor?
Bir elektrikli cihaz için herhangi bir teknik pasaportu alın ve bakın - besleme voltajının ~ 220 volt, 50 Hz olması gerektiğini söylüyor. Bakalım ne var. “~” Voltajın değişken olması gerektiğini gösterir. Örneğin bir otomotiv elektrik sisteminde voltaj sabittir. Ve parmak tipi bir pil ile kalıcıdır. Fark basittir - sabit bir voltajın artı ve eksi vardır - bir değişken yoktur. Neden olmasın? Her şey çok basit. AC ağlarda, artı ve eksi sürekli değişen yerlerdir. Aynı temas ya bir artı ya da eksi. Ne sıklıkla? Ancak bunun için başka bir değer var - 50 Hz.
Hz nedir? Bu saniyede bir yalpalama. Yani, ev ağımızda, artı saniyede elli kez değişir. Ve şimdi - bu bilginin pratik kullanımı nedir, LED'de ne tür bir yatağa sahiptir?
Hadi doğru yapalım. Elinizde 220 volt 100 watt'lık bir ampul olduğunu varsayalım. Bir elektrik şebekesine bağlarsanız - yüz wattının tamamı için yanar. Ve eğer bu 100 watt'a ihtiyacımız yoksa? Diyelim ki, 50 mi? Bu bize DIODE yardımcı olacaktır.
“LED” kelimesini bileşenlerine ayırırsak, “ışık” ve “diyot” elde ederiz. Yani, bu da parıldayan düzenli bir diyot.
Bir diyot, örneğin bir araba tekerleğindeki bir valf veya nipel ile en iyi karşılaştırılan bir cihazdır. Orada hava pompalayabilir ve geri - meme ucu izin vermez. Sıradan bir diyot, iki pimli siyah bir varile benziyor - artı ve eksi. Burada, birçok kişinin malzemeyi düzeltmesine yardımcı olan pratik deneyler için kullanabiliriz. Tabii ki, 220 volt ile denemelere hemen başlamak tehlikelidir, ancak uygun bakımla kötü bir şey olmayacaktır. Bununla birlikte, kendi tehlikeniz ve riskinizle yaptığınız tüm deneyler :)
Konuya bakın: Yarı iletken diyotun cihazı ve çalışma prensibi
220v, 15 watt için buzdolabından bir ampule ihtiyacımız var. Onun için uygun bir kartuş bulmanız ve iki teli çıkarmanız gerekir. Sonra, örneğin herhangi bir hatalı TV veya teypten elde edilebilecek herhangi bir diyota ihtiyacımız var. Ne kadar büyükse o kadar iyidir. Sonuçta çok küçük olanları almanıza gerek yok - 220 volt. Yakınında genellikle üçgen şeklinde bir atama vardır.
Sonra fişli bir güç kablosuna, bazı kablolara ve havya. Başlamak için, ampulü ağa bağlamanız ve nasıl parladığını hatırlamanız yeterlidir. Ardından devreyi sökün ve solda gösterildiği gibi monte edin.
Tüm derzleri elektrik bandı ile dikkatlice izole etmeyi unutmayın. Takın. Gördüğünüz gibi, ampul çok daha kötü parlıyor. Bu şaşırtıcı değil - şimdi ihtiyacı olan voltajın sadece yarısını alıyor - ikinci diyot başlamıyor. Deneyiminiz başarılıysa ve diyot yeterince büyükse - artık ampullerinizden herhangi birini pratik olarak ebedi yapabilirsiniz.
Örneğin, koridorunuzda 50 watt'lık bir lamba parlıyor ve sürekli yanıyor. 100 watt alın, diyottan açın - 50 watt gibi parlayacak, ancak yanmayacak. Bununla birlikte, bir uyarı var - diyot 220V için derecelendirilmeli ve akım en az amper olmalıdır. Bir radyo parçaları mağazasından bir tane satın almak en iyisidir.
Bir diyotun ne olduğunu anladığımız için, ilgilendiğimiz konu olan LED'e gitmek mantıklı. LED, şimdi açık olduğu gibi, bir artı ve bir eksi var. Yani, çalışması için sabit bir voltaj kaynağına ihtiyaç vardır - pil, pil, güç kaynağı. Güç kaynağı sabit voltaj (DC) beslediğini belirtmelidir. Genellikle bloğun kapağında bu içeriğin bir etiketi vardır.
Giriş - ~ 220V 50HZ,
çıkış - 12v, 0.5 A DC
Bu, böyle bir birimin 12 voltluk sabit bir voltaj ve 0.5 amperlik bir akım üretebileceği anlamına gelir.
Cep telefonları için şarj cihazının da bir güç kaynağı olduğunu unutmayın. Genellikle 5-6 volt, 0.2-0.5 A parametrelerine sahiptir. LED'lere güç vermek için kullanmak genellikle çok uygundur, çünkü şarj akımı dengeler. Ancak daha sonraki makalelerde bunun hakkında daha fazla bilgi.
İki parametre bizim için önemlidir - LED'in çalışma voltajı ve akım. LED'in çalışma voltajına "voltaj düşüşü" de denir. Özünde, bu terim, LED'den sonra, devredeki voltajın aynı düşüşün boyutuna göre daha az olacağı anlamına gelir. Yani, 3 voltluk bir voltaj düşüşüne sahip olan LED'e güç sağlarsak, bu üç volt'u yiyecektir ve bundan sonra ona bağlanan cihaz 3 volt daha az alacaktır. Ancak öğrenilecek en önemli şey, akımın voltaj için değil LED için önemli olmasıdır. Gerilimi ihtiyaç duyduğu kadar alacak, ancak akım - ne kadar verdiğiniz. Yani, güç kaynağınız 10 amper verebilirse, LED yanana kadar akım alacaktır. Buradaki mantık basit - bağlı LED akımı tüketir ve ısınmaya başlar. Ne kadar güçlü ısınırsa - içinden o kadar fazla akım geçebilir - ısınmadan genişler. Akım ile birlikte, diyot boyunca voltaj düşüşü artar. Ve böylece tamamen yanana kadar - hiç kimse akımı sınırlamadı. Ancak bu, sınırlayıcı eleman kullanılarak yapılmalıdır.
Güç kaynağı LED'in çalışma voltajına eşit bir çıkış voltajına sahipse, akımı sınırlamak gerekli değildir. Yani, örneğin, beyaz bir LED ve bir cep telefonundan 3.6 voltluk bir piliniz varsa - doğrudan bu pile bağlayabilirsiniz - LED'e hiçbir şey olmaz. Daha fazla akım almaktan mutluluk duyar - ama yeterli voltaj yok. 3.6 V hücreli pil, beyaz ve mavi LED'leri denemek için ideal bir güç kaynağıdır. Neden sadece onlarla - diğer makalelerde bu konuda.
Genel olarak, LED ile seri olarak, bir tür musluk koymamız ve ihtiyacımız olan değere vidalamamız gerekir. Böyle bir vincin rolünde farklı cihazlar olabilir. Bunların en basiti bir dirençtir.
LED kullanımının optik özellikleri
Bir LED'in nasıl bağlanacağını ve akımının nasıl sınırlandırılacağını öğrendiğimizi varsayalım. Soru ortaya çıkıyor - ne kadar parlıyor? Burada optiklere biraz dalmak zorundayız.
LED'lerin, özellikle de güçlü olanların özellikleri arasında, genellikle ışık dağılımı türü belirtilir. Genellikle bu Lambert LED olarak adlandırılır. Ayrıca bunu en yaygın olarak kabul edeceğiz. Bu terim ne anlama geliyor? "Lambert" LED'i, yönden bağımsız olarak tüm yönlerde eşit olarak parlar.LED bir top olsaydı, her yöne eşit olarak parlardı - bu, Lambert diyagramının özüdür. Bunu açıklığa kavuşturmak için güneş Lambertian bir kaynaktır.
Standart LED tasarımı bir kristal, parıldayan ince bir plaka. LED'in şeffaf penceresinden bakın - ve bu kristali göreceksiniz. İnce temas telleri ona gelir. Hayal gücünü bağlarsanız, LED'den gelen ışığın üzerinde asılı küre şeklinde bir bulut olarak hayal edebilirsiniz. Işık - bunlar foton adı verilen küçük parçacıklardır. Böylece, fotonlarla dolu bir top LED'in üzerinde asılıdır. Ve LED ne kadar çok ışık yayarsa, top ne kadar büyük olursa, foton donutları o kadar uzağa uçar, iter ve birbirlerini dışarı atar. Çoğu kristal düzlemine dik olarak yukarı doğru uçar, bu nedenle LED'lerin maksimum ışık yoğunluğu kristalin düzlemine göre 90 derecedir. Umarım şimdi LED üreticileri tarafından verilen diyagramlar sizin için daha açık hale gelmiştir :) Tamamen anlaşılabilir olmak için bir örneğe bakalım.
Üstünde, yaydığı ışık küresinin 1 metre çapında (iyi LED! :)) asılı olduğu bir LED olduğunu varsayalım.
Alt ölçek bu metrenin yüzde sayısıdır, üst ölçek radyasyon derecesidir. Bu şemaya göre, en fazla foton sayısı 0 derece ve 1 metre menzil ile en yüksek noktadadır. Tuhaf görünüyor, ama öyle. Daha az garip görünmeye başlar, ışığın bir dalga olduğunu hatırlarsanız, karakteristikler için dalga boyunu gösterdikleri hiçbir şey için değildir. Buna göre, ışık küremiz belirli bir yoğunlukta bir elektromanyetik alan olarak temsil edilebilir. Ama bu zaten bir orman - hadi devam edelim :)
Yarı parlaklık açısı
Üretici genellikle çift yarı parlaklık açısı gibi bir parametreyi belirtir. Bu terim ne anlama geliyor? Bildiğimiz gibi, LED merkezde ve üstte maksimum ışık verir, yani açı sıfırdır. Buna göre, merkezden ne kadar uzak olursa, o kadar az ışık. Yarı parlaklık açısı, LED'in “0” derecede 100 geleneksel ışık birimi ve örneğin 30 derecede (“0” eksenine göre) - 50 olması durumundadır. Şekil I'deki yarı parlaklık açısı ışık yoğunluğudur, Imax maksimum ışık yoğunluğudur. ImaxCos - ışığın gücünün yarısı. Neden "çift" - derece ikiye çarpıyoruz, LED de simetrik olarak parlıyor. Sonuç olarak, güzel bir ikizkenar ışık üçgeni elde ederiz. Bu üçgenin dışında da ışık var, bir ışık topumuz var, ancak LED'in karakteristiği için referans noktası açının yarısıdır.
Candela
Şimdi Candela'nın ne olduğunu düşünebiliriz. Candela, eski şekilde bir "mum" dur. Hatırlarlardı, eskiden - bir avize mi, yoksa yüz mumlu bir lamba mı? Eski günlerde bir tür referans noktasına ihtiyaç vardı. Gerekli kalınlıkta bir mum almayı, aydınlatmayı ve standart, bu çok kandela olarak kabul etmeyi kabul ettik. Bugünlerde elbette farklı düşünüyorlar. Bunun makalenin kapsamının ötesinde olduğunu ayrıntılı olarak açıklamayacağım. Sadece ışık yoğunluğu için bir ölçü birimidir ve buna Candela denir. Ana özelliği, ışık yoğunluğunu ölçmek için yönlü kaynakların kullanılmasıdır. Bu nedenle 5 mm LED'ler için değerler candels, daha kesin olarak milisandeller (1 cd = 1000 mcd) olarak belirtilir.
5 mm LED'lerin veya plastik bir kutudaki herhangi bir şeyin güçlü olanlardan nasıl farklı olduğunu anlamanın zamanı geldi.
Gösterge 5 mm LED'lerin tasarım özellikleri
Yukarıda belirtildiği gibi, bir LED ışık yayan bir kristaldir. 5 mm'lik plastik bir kutuda LED'in tasarımını düşünün. Yakın bir inceleme iki önemli şeyi ortaya çıkarır - mercek ve reflektör. LED kristali, LED'in reflektör cihazına yerleştirilir. Bu reflektör ilk saçılma açısını ayarlar. Daha sonra ışık bir epoksi mahfazasından geçer. Lense gelir - ve sonra lensin tasarımına bağlı olarak yanlarda bir açıyla dağılmaya başlar. Uygulamada - 5'ten LED şemasına 160 derece.
Bu tür LED'lerin ışık yoğunluğunu belirtmek için sadece kandela kullanılır.Yönlü emisyona sahip LED'ler sabit bir açıda ışık yayar. Düz bir açının ne olduğunu anlamak için aşağıdaki resmi hayal etmek yeterlidir. Bir el feneri alıp açın ve ateş kovasına en dibe koyun, ardından bir kapakla kapatın. Buna göre içerideki ışık, kepçemiz şeklinde bir koni biçimindedir. Bir kapakla sınırlanan bu koni sağlam bir açıdır.
Işık dağılımının anlamını daha basit bir şekilde açıklamaya çalışacağım. Diyelim ki fenerimizin ışık şiddeti 1 kandela, yani 1000 mikro zincir (daha figüratif olmak için, mikro zincirler foton olarak kabul edilebilir :)) Analoji ile daha ileri gidersek, dolu bir mikro zincirlerimiz var. İsterseniz, kepçenin hacmini hesaplayabilirsiniz - geometriye hoş geldiniz :) Buna göre, kepçeyi iki kat daha fazla alırsak - mikro zincirler eşit olarak dağıtılır, yani daha fazla olmayacak :) Tüm bu açıklamalarda, kutsal sorunun cevabını bulabilirsiniz - kaç 100 watt'lık bir ampulü değiştirmek için LED'lere ihtiyaç vardır. Bu konuda - daha fazla.
Yüksek Güçlü LED'lerin Tasarım Özellikleri
Gösterge LED'lerinin aksine, güçlü olanlar sadece bir cihaz değil aynı zamanda bir pazarlama ürünüdür. Bugün, büyük üreticiler arasında, lümenler için gerçek bir yarış var - kim daha fazla? Ve kimse bu lümenlerin hala kullanılmasının umurunda değil. Sırayla gidelim.
Güçlü bir LED ile saf halindeki bir gösterge LED'i arasındaki temel fark, LED gövdesinden ışığın çıkmasına engelleri en aza indirmektir. Bu nedenle, güçlü LED'lerin Lambert diyagramı vardır. Bu pratikte neye yol açar? LED'i yakarsınız ve üstüne güzel bir ampul alırsınız. Sonra ne yapmalı? İhtiyacınız olan yüzeyi nasıl aydınlatabilirler? Kaçınılmaz olarak kayıplara ve dolayısıyla ışık akısında bir azalmaya yol açan çeşitli optik veya reflektörler kullanmanız gerekir. Bu nedenle, güçlü bir LED satın aldıktan sonra, iyi optikler edinmediyseniz ve tasarımı için özel olarak tasarlandıysanız - erken sevinirsiniz - baş ağrısı hala gelecektir.
İhtiyacınız olan lümenleri aydınlatmak istediğiniz yüzeye ulaştırmak kolay bir iş değildir.
lümen
Zaten anladığınız gibi, yüksek güçlü LED'lerin ışık yoğunluğunu değerlendirmek için kandiller uygun değildir. Bunu yapmak için lümenler vardır - bu, belirtilen akım ve voltaj değerlerine bağlandığında LED'in verebileceği toplam ışık miktarıdır. Yangın kovası benzetmesini hatırlıyor musunuz? Burada da uyuyor. LED'in 100 lümenlik bir ışık yoğunluğuna sahip olması durumunda, kovanımızda 100 lümen olacağını varsayarız.
100 W'lık sıradan bir ampul de Lambert kaynağıdır. Bu ampulün ortalama ışık çıkışı watt başına 10-15 lümendir. Yani, 100 watt akkor ışık bize 1000 lümen verecek. Bu nedenle, 100 watt'lık bir lambayı LED'lerle değiştirmek için her biri 10 adet 100 lümen gerekir. Bu kadar basit mi? Hayır, maalesef. LUX gibi bir terime geldik.
lüks
Lüks, lümen sayısının ve aydınlatılmış alanın oranıdır. 1 lux metrekare başına 1 lümendir. Diyelim ki bir metre kare alana sahip kare bir yüzeyimiz var. Her şey yukarıdan belirli bir mesafede bulunan bir ampulle eşit olarak aydınlatılır. Bu ampul için üretici 100 lüks bir aydınlatma ilan etti. Işığın gücünü ölçen bir cihazı alıp karemizde herhangi bir yerde ölçüyoruz, 100 lümen almalıyız. Eğer öyleyse, üretici bizi aldatmadı.
Bu konuda da okuyun:LED kullanım örnekleri
Ayrıca bkz. electro-tr.tomathouse.com
: