Что такое светодиод ?

June 26, 2010 by admin Комментировать »

Набиравшая обороты космическая отрасль быстро сосредоточила усилия во­круг реализации другого эффекта — возможности генерации тока в полупро­водниковом переходе под действием света, и картинка искусственного спут­ника Земли с широко раскинутыми темно-синими панелями солнечных батарей теперь стала уже традиционной. Но, может быть, таким же образом .возможно генерировать свет, если подавать на I2-«-переход напряжение? Ока­залось, что можно, но это было реализовано далеко не сразу.

Первым поддался инфракрасный (ИК) и красно-зеленый участок спектра. К началу 80-х годов полупроводниковые светодиоды (LED — Light Emission Diode), излучающие в ИК-диапазоне, уже стали широко использоваться в дистанционных пультах управления, а красненькие и зелененькие сигналь­ные светодноды хоть и были тогда еще куда тусклее традиционных лампочек накаливания, зато были намного более долговечны и потребляли принципи­ально меньше энергии.

В настоящее время в целом проблемы решены и освоен фактически весь ви­димый спектр, включая синий и даже ультрафиолетовый диапазон. Харак­терной особенностью цветных светодиодов является то, что они излучают свет одной (точнее, близкой к этой одной) длины волны, из-за чего насыщен­ность излучаемого света превосходит все чаяния художников. Существуют не менее двух десятков разновидностей светодиодов для разных длин волн, охватывающих все цвета видимого спектра (частично они перечислены в табл. 7.1, соответствующей продукции фирмы Kingbright). Можно встретить в продаже и светодиоды белого свечения (они получаются из цветных, если покрыть часть кристалла люминофором), которые все больше используются в качестве экономичных и долговечных источников света.

Таблица 7.1, Некоторые разновидности светодиодов

Длина волны, нм

Обозначение

Цвет свечения

700

н

красный

660

SR

красный

640

SU

красный

625

1(E)

чистый красный

610

N(SE)

чистый оранжевый

590

Y(SY)

желтый

565

G (SG, MG)

зеленый

555

PG

чистый зеленый

465

MB

голубой

445

NB

голубой

430

PB

чистый синий

Сами по себе светодиоды делятся на обычные и повышенной яркости. Не следует сломя голову кидаться на повышенную яркость— в большинстве случаев она не нужна и только будет слепить глаза, если светодиод использу­ется в качестве, скажем, индикатора наличия напряжения, причем, к тому же, регулировать такую яркость непросто. Очень тщательно следует подходить и к выбору корпуса— матовый (диффузный) рассеиватель обеспечивает меньшую яркость, зато светящуюся полусферу видно под углом почти 1802 во все стороны.

Со схемотехнической точки зрения все светодиоды, независимо от цвета све­чения, представляют собой обычные диоды, за одним исключением — пря­мое падение напряжения на них превышает обычные для кремниевых р-п-переходов 0,6 В и составляет: для красных и инфракрасных 1,5—1,8 В, для желтых, зеленых и синих— 2—3 В. В остальном их включение не отличает­ся от включения обычных диодов в прямом направлении. То есть светодиод есть прибор, управляемый током (а не напряжением, как лампа накаливания), поэтому должен иметь токограничивающий резистор. Значение тока, при ко­тором практически любой светодиод нормально светится, составляет 3— 8 мА (хотя предельно допустимое может быть и 40 мА), на эту величину и следует рассчитывать схему управления светодиодами. При этом нужно учи­тывать, что яркость, воспринимаемая глазом, не зависит линейно от тока — вы можете и не заметить разницу в свечении при токе 5 и 10 мА, а разница между 30 и 40 мА еще менее заметна. Светодиоды — одни из самых удобных электронных компонентов, так как один можно поменять на другой практи­чески без ограничений и без необходимости пересчета схемы.

Иногда токограничивающий резистор встраивают прямо в светодиод (в этом случае яркость свечения уже управляется напряжением, как у обычной лам­почки, а не током) — это обычная практика для «мигающих» светодиодов со встроенным генератором частоты. Обычное предельное напряжение для та­ких светодиодов составляет 12—15 В.

Светодиоды делают разной формы — обычно они круглые, но используются также плоские, квадратные и даже треугольные. Широкое распространение сейчас имеют двухцветные светодиоды. Они бывают двух- и трехвыводные. С последними все понятно — это просто два разноцветных светодиода (зеле­ный и красный) в одном корпусе, управляющиеся раздельно. Подал ток на один — зажегся красный, на другой — зеленый, на оба — желтый (третий вы­вод общий), а манипулируя величиной токов, можно получить все промежу­точные переходы. Но еще интереснее двухвыводндй тип, который представля­ет собой два разноцветных светодиода, включенные встречно-параллельно. Поэтому в них цвет свечения зависит от полярности тока: в одну сторону крас­ный, в другую — зеленый. Самое интересное получается, если подать на такой светодиод переменное напряжение — тогда он светится желтым!

Заметки на полях

•Двухцветные светодиоды с тремя выводами (то есть с раздельным управле­нием красным и зеленым) по какой-то неясной причине чаще всего поступают в продажу в прозрачном корпусе. Такой светодиод имеет небольшой угол рас­сеяния и сбоку почти не виден —- прозрачные светодиоды ориентированы на использование в случаях, когда нужно сконцентрировать поток в небольшом угле (для наблюдения издалека, например). В остальных случаях целесооб­разно использовать светодиоды с матовым диффузным рассеивателем.

Для того чтобы превратить прозрачный светодиод в матовый, его можно по­красить «молочным» лаком. Такой лак не стоит искать в продаже — проще сделать его самому на один раз. Для этого возьмите на самый кончик кисточки чуть-чуть белой краски на основе масляного* связующего (например, художест­венные белила из школьного набора, подойдет и алкидная или пентафталевая белая эмаль, а в крайнем случае можно использовать и нитроцеллюлозную, но эффект «молочности» будет хуже) и интенсивно перемешайте ее в глубокой посуде небольших размеров, вроде рюмочки или пробки от шампанского, с 5— 10 граммами нитроцеллюлозного мебельного лака НЦ-222, НЦ-218 и т. п. Глу­бокая посудинка необязательна, можно использовать и плошку, но желательна потому, что лак очень быстро сохнет (однако с нитролаками нельзя применять одноразовую посуду —- она может расползтись). Окуните светодиод в этот лак и снимите отжатой кисточкой, которой производилось размешивание, обра­зующуюся каплю (просто осторожно прикоснитесь к ней и лишний лак перей­дет на кисточку). Через час светодиод готов к установке на место.

Светодиодные индикаторы

Так как собственное падение напряжения на светодиодах невелико, то их можно включать последовательно, чем пользуются производители цифровых сегментных индикаторов. Но тут дело осложняется тем, что отдельный све­тодиод представляет собой фактически точечный источник света, и нарисо­вать с его помощью длинную светящуюся полоску непросто даже при нали­чии рассеивающей свет пластмассы (причем, как ни парадоксально, чем мельче, тем хуже выглядят плоские светодиоды). Мелкие цифровые индика­торы (с длиной одного сегмента до 5—6 мм) содержат по одному светодиоду в сегменте, а более крупные— по два и более. Это нужно учитывать при проектировании, так как семисегментный цифровой индикатор с высотой цифры 12,7 мм и более имеет падение напряжения на каждом сегменте, пре­вышающее 4 В, и управлять им от пятивольтового микроконтроллера напря­мую затруднительно — номинальный запас в несколько десятых вольта лег­ко «сожрется» собственным сопротивлением выхода контроллера, отчего ваш индикатор вообще может и не загореться. Для таких случаев приходится идти на заведомые потери и питать индикаторы от повышенного напряжения через транзисторные ключи или специальные схемы управления индикато­рами. Красота требует жертв! Набор семисегментных цифровых светодиод­ных индикаторов в четыре цифры в каком-нибудь мультиметре может по­треблять до 100—200 мА тока— зато насколько он выглядит красивее по сравнению с почти ничего не потребляющими, но совершенно слепыми чер­но-белыми жидкокристаллическими панелями!

Рис. 7.7. Светодиодные индикаторы: а — семисегментный; б — дисплей на основе матричного индикатора

Семисегментные индикаторы (рис. 7.7, а) бывают сдвоеными и строенными; кроме них, встречаются шестнадцатисегментные индикаторы, которые позво­ляют формировать буквы и специальные знаки. Такие индикаторы для удобст­ва управления ими бывают с общим анодом (тогда на индикатор подается об­щее питание, а зажигание сегментов производится коммутацией их к «земле») и с общим катодом (сегменты имеют общую «землю», а зажигание произво­дится подачей тока на каждый сегмент). Почти всегда выпускаются идентич­ные внешне типы и той и другой конфигурации. Для формирования длинных строк используют матричные индикаторы (рис. 7.7, б), которые нередко встре­чаются в виде довольно больших дисплеев в несколько сотен точек.

Жидкокристаллические (ЖК) индикаторы встречаются обычно только в виде готовых ЖК-дисплеев для распространенных применений — например, для часов, магнитол, музыкальных центров, или в виде многоразрядного набора цифр. Есть и матричные ЖК-дисплеи для формирования бегущей строки, многострочные — для текстовых сообщений и т. п., вплоть до полнофунк­циональных цветных ЖК-матриц, тех, что используются в качестве экранов большинства современных массовых устройств, от мобильных телефонов до широкоэкранных телевизионных панелей.

clip_image002

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты