Общие сведения о светодиодах tinyAVR

December 20, 2014 by admin Комментировать »

Светодиоды (LED) — это замечательные электронные компоненты. Они бывают самых разных размеров и цветов (рис. 2.1). Многие светодиоды заключены в прозрачный корпус, поэтому цвет их свечения по внешнему виду определить невозможно. Светодиод излучает свет при прохождении тока в прямом направлении. На рис. 2.2 показан малогабаритный светодиод и его условное обозначение. Выводы светодиода разной длины: длинный — анод, короткий — катод.

Интенсивность излучаемого света пропорциональна электрическому току, проходящему через светодиод. Падение прямого напряжения на светодиоде зависит от ширины запрещенной зоны полупроводникового материала, т. е. можно сказать, что это напряжение связано с длиной волны излучаемого света. Красный светодиод имеет самую маленькую ширину запрещенной зоны, а синий — самую большую. Поэтому падение напряжения на красном светодиоде составляет 2 В, а на синем — 3,7 В. В табл. 2.1 приведены электрические и оптические характеристики различных светодиодов.

Таблица 2.7. Электрические и оптические характеристики светодиодов размером 5 мм (компания Lite-On Optoelectronics)

Цвет

свечения

Прямой ток 1Пр, мА

Предельно

допустимый

ТОК Imax, МА

Типичное прямое напряжение Unp, В

Угол

видимости,

град

Длина волны света, нм

Красный

20

120

2,0

30

635

Оранжевый

20

60

2,5

15

624

Желтый

20

90

2,0

20

591

Зеленый

20

100

3,5

15

504

Синий

20

100

3,7

20

470

Белый

20

100

3,5

20

Широкий

спектр

Рис. 2.1. Различные типы светодиодов

Рис. 2.2. Светодиод и его условное обозначение

Поскольку светодиод — это один из видов диода, то вполне естественно ждать от него таких же характеристик по напряжению и току, что и от обычного импульсного диода. Импульсные диоды изготавливают из кремния или германия и напряжение их включения составляет для кремниевых примерно 0,7 В, для германиевых— 0,2 В. Для изготовления светодиодов применяют арсенид галлия (GaAs), в который добавляют примеси для получения нужного цвета. Ширина запрещенной зоны GaAs составляет 1,45 эВ, а кремния— 1,1 эВ. Поэтому напряжение включения у диода из арсенида галлия должно быть выше, чем у кремниевого диода. На рис. 2.3 показана прямая ветвь вольт-амперной характеристики красного светодиода.

Рис. 2.3. Прямая ветвь вольт-амперной характеристики красного светодиода

Для включения светодиода нужен источник постоянного напряжения и дополнительная схема ограничения прямого тока. Прямой ток для конкретного светодиода подбирают исходя из требуемой интенсивности свечения и ориентируясь на предельно допустимый ток, который может выдержать этот светодиод. Нежелательна длительная работа при больших прямых токах, поскольку это может привести к повреждению светодиода. Максимально допустимое значение прямого тока вообще превышать нельзя. В самом простом варианте ограничителем тока служит резистор. При напряжении питания ί/ΗΠ (Vcc), падении напряжения £/пр и желательном токе в 10 мА сопротивление резистора (в килоомах) должно быть равно

Пример: если наш светодиод имеет характеристику, показанную на рис. 2.3, a t/„n=5 В и падение напряжения равно t/np= 1,98 В, то величина сопротивления получится 302 Ом. Стандартные резисторы имеют номиналы 270 и 33 Ом, их можно соединить последовательно и получить 303 Ом, что нас вполне устроит. Если же в схеме будет один резистор в 270 Ом, ток через светодиод увеличится до 11 мА, а при резисторе в 330 Ом ток составит 9,15 мА.

Интенсивность свечения светодиода пропорциональна току, проходящему через него. Для иллюстрации этого свойства была собрана схема, показанная на рис. 2.4 и построен график. Результат этого небольшого эксперимента показан на рис. 2.5. Связь между интенсивностью свечения и током будет изучаться далее в этом же разделе и в последующих проектах.

Рис. 2.4. Схема исследования светодиода

Рис. 2.5. График зависимости интенсивности свечения светодиода от тока через него

Типы светодиодов

Рис. 2.6. Двухцветный светодиод с общим анодом и его условное обозначение

Рис. 2.7. Внешний вид двухцветных и трехцветных светодиодов

Помимо изображенных на рис. 2.1, выпускаются двухцветные и трехцветные (RGB) светодиоды. На рис. 2.6 показан двухцветный светодиод с общим анодом и его условное обозначение. На рис. 2.7 приведена фотография двухцветных и трехцветных светодиодов.

Бывают также двухцветные светодиоды с общим катодом. В одном корпусе могут совмещаться светодиоды любых цветов: красно-желтый, красно-зеленый, синежелтый, сине-красный и т. д. Трехцветный светодиод объединяет в одном корпусе красный, зеленый и синий диоды. В таком приборе четыре вывода: общий анод и три катода (или общий катод и три анода). При помощи двухцветных светодиодов можно получать несколько цветов (одновременно включая оба светодиода). Так, при помощи двухцветного красно-зеленого светодиода можно получить желтый (включив одновременно красный и зеленый светодиоды). Если же красный светодиод включить "вполнакала”, а зеленый полностью, то можно получить и другие оттенки желтого. Трехцветные светодиоды обеспечивают более широкую палитру цветов (путем управления интенсивностью трех основных цветов). В следующем разделе мы подробно обсудим, как управлять интенсивностью свечения светодиодов. На основе светодиодов изготавливают более сложные дисплеи: семисегментные, алфавитно-цифровые, столбчатые и точечно-матричные (о них речь пойдет в главе 3).

Источник: Гадре, Д., Занимательные проекты на базе микроконтроллеров tinyAVR / Дхананья Гадре, Нигул Мэлхотра: Пер. с англ. — СПб.: БХВ-Петербург, 2012. — 352 с.: ил. — (Электроника)

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