Alles wat u moet weten over LED's: 7 stappen (met afbeeldingen)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:17

Een Light Emitting Diode is een elektronisch apparaat dat licht uitstraalt wanneer er stroom doorheen gaat. LED's zijn kleine, uiterst efficiënte, heldere, goedkope elektronische componenten. Mensen denken dat LED's gewoon lichtgevende componenten zijn en hebben de neiging om de interessante feiten en kenmerken van LED's over het hoofd te zien. In deze instructable leer ik je 'Alles wat je moet weten over LED's', waaronder hun werk-, stroom- en stroomwaarden, builds, typen, weerstandscalculator voor LED's, gebruik, testen en een eenvoudig LED-circuit.

Hier is een link naar de gratis Android-app 'LED-weerstandscalculator': LED-weerstandscalculator. Deze app helpt je bij het berekenen van de juiste weerstandswaarde die nodig is voor een LED.

Geschiedenis van de LED

Kapitein Henry Joseph Round was een van de eerste pioniers van de radio en ontving 117 patenten. Hij was de eerste die waarneming van elektroluminescentie van een diode rapporteerde, wat leidde tot de ontdekking van de lichtemitterende diode. Vladimirovich Losev observeerde lichtemissie van carborundum-puntcontactknooppunten. Tijdens zijn werk als radiotechnicus merkte hij op dat kristaldiodes die in radio-ontvangers worden gebruikt, licht uitstralen wanneer er stroom doorheen wordt geleid. In 1927 publiceerde Losev details in een Russisch tijdschrift over zijn werk aan light-emitting diodes. Een paar jaar later vond Nick Holonyak, Jr. in 1962 de eerste (rode) LED uit met zichtbaar spectrum, terwijl hij als adviserend wetenschapper werkte in een laboratorium van General Electric Company in Syracuse, New York.

Onderdelen lijst:

• Diverse kleuren LED's - AliExpress
• RGB LED's - AliExpress
• IR LED's - AliExpress

Stap 1: Samenstelling & Werken

AFBEELDING:

1. Dremelen van een LED.
2. Bovenaanzicht van de Electodes van de LED. (grotere kathode, kleinere anode).
3. Close-up van anode en kathode van LED. (LED doormidden gesneden).
4. Anode en kathode van LED verwijderd uit plastic omhulsel.

Samenstelling

De meest voorkomende LED's zijn Gallium (Ga), Arseen (As) en Fosfor (P). Moderne LED's zijn niet alleen GaAsP-types - andere halfgeleiderbrouwsels zijn er in overvloed! Deze halfgeleiders worden ook gebruikt in verschillende andere elektronische componenten.

Werken

Een LED is een P-N Junction-diode die licht uitstraalt. Wanneer een LED in voorwaartse richting staat, straalt hij licht uit in plaats van warmte die wordt gegenereerd door een normale diode. Wanneer de P-N-overgang in voorwaartse richting is, combineren in het geval van een LED enkele van de gaten met de elektronen van het N-gebied en sommige elektronen van N combineren met het gat uit het P-gebied. Elke recombinatie straalt licht of fotonen uit.

LED's hebben wel een polariteit en werken dus niet als ze in Reverse bias zijn aangesloten. De eenvoudigste methode om de polariteit van een gewone LED te controleren, is door de LED dicht bij uw oog te houden. Je zult zien dat er twee elektroden zijn. De dikkere is de kathode(-). Licht wordt uitgezonden door de kathode. De dunnere elektrode is de Anode(+). Over het algemeen worden LED's zo vervaardigd dat de lengte van de draden van de kathode en anode verschillen. Hierdoor zijn LED's vervaardigd met een anode(+)-kabel die langer is dan de kathode(-)-kabel. Dit maakt het ook gemakkelijker om de polariteit te bepalen. Opmerking: Sommige fabrikanten houden beide elektrodedraden even lang. Om de polariteit te TESTEN heeft u een multimeter nodig.

Stap 2: Stroom- en vermogenswaarden, de wet van Haitz

AFBEELDING: LED-symbool

Gemeenschappelijke IR-LED's werken mogelijk tot ~1,5V, maar gewone rode LED's hebben ~1.8V nodig, gewone groene LED's hebben ~2V nodig en gewone blauw-witte LED's (die natuurlijk blauw zijn met een fosforcoating) hebben een goede 3V nodig.

LED's hebben geen "voltage rating"; ze zijn stroomgedreven. De helderheid is ongeveer evenredig met de stroom, en niet recht evenredig met de spanning. Bij elke bepaalde stroom hebben ze een voorwaartse spanning, maar dat is ondergeschikt aan de stroom, wat de belangrijkste factor is die moet worden geregeld.

Huidige beoordelingen

Stroomwaarden van LED's zijn ook vergelijkbaar Spanningswaarden. LED's hebben over het algemeen een standaard stroomwaarde. De meeste LED's hebben ongeveer 5-25 mA nodig. De stroom die een LED nodig heeft, is soms afhankelijk van de kleur van de LED. Als u teveel stroom levert, zal de LED branden en beschadigd raken. Aan de andere kant, als u een zeer lage stroom levert, zal de LED niet zijn maximale output produceren. Moderne ultraheldere rode/groene LED's kunnen een acceptabele output geven (voor statusgebruik enz.) op slechts 1mA

Vermogenswaarden

LED's kunnen verschillende vermogens hebben, afhankelijk van hun type, bouw en stroomsterkte, enz. LED's zijn ook verkrijgbaar in 'High Power LED'-pakketten. LED's zijn minder inefficiënt dan conventionele gloeilampen zoals spaarlampen en gloeilampen.

De wet van Haitz

Het stelt dat elk decennium de kosten per lumen (eenheid van uitgestraald nuttig licht) met een factor 10 dalen en dat de hoeveelheid licht die per LED-pakket wordt gegenereerd met een factor 20 toeneemt voor een bepaalde golflengte (kleur) van licht. Het wordt beschouwd als de LED-tegenhanger van de wet van Moore, die stelt dat het aantal transistors in een bepaalde geïntegreerde schakeling elke 18 tot 24 maanden verdubbelt. Beide wetten steunen op de procesoptimalisatie van de productie van halfgeleiderinrichtingen.

Stap 3: Bouw

AFBEELDING:

1. Basis LED.
2. Koepel LED.
3. SMD-LED (groot).
4. SMD-LED (Klein).
5. Display-LED gebruikt in 7-segments display.

LED's worden in verschillende soorten en maten geproduceerd. De kleur van de plastic lens is vaak hetzelfde als de werkelijke kleur van het uitgestraalde licht, maar niet altijd. Zo wordt paars plastic vaak gebruikt voor infrarood LED's en hebben de meeste blauwe apparaten een kleurloze behuizing. Moderne hoogvermogen-LED's, zoals die worden gebruikt voor verlichting en achtergrondverlichting, worden over het algemeen aangetroffen in pakketten voor opbouwapparatuur (SMD). Sommige LED's hebben diffuse plastic lenzen.

Basis LED

De basis LED is een van de meest gebruikte LED's. Mede door zijn populariteit is de lamp relatief goedkoper in vergelijking met andere LED's. Het ziet er erg basic uit en het ontwerp is heel eenvoudig.

Koepel LED

Dit is een type LED in de vorm van een 'Dome'. Deze vorm is ontworpen om het gebied waarop het licht wordt doorgelaten te vergroten. Met andere woorden, de hoek van emissie (omtrek) van het licht van de LED is groter dan de basis-LED. Dit wordt over het algemeen geregeld door hoe ver ze de lichtzender van de koepel plaatsen. De specificatiebladen geven je bijna altijd een "halve krachthoek" (de hoek buiten de as waarbij je slechts de helft van de helderheid ziet). Als u een veel grotere emissiehoek wilt, kunt u de koepel afsnijden met een dremel-gereedschap. Als je erom geeft, kun je het uiteinde vijlen of polijsten, maar het is niet nodig. Hoe dichter je het bij het emissie-apparaat snijdt, hoe groter de hoek die je krijgt. Maar pas op dat je niet te dichtbij knipt, want er zit een klein draadje in dat meestal niet met het oog te zien is. Al is dit type led iets duurder dan een basis led.

SMD-LED

Dit type LED is over het algemeen erg klein van formaat. SMD betekent Surface Mounted Device. En zoals de naam al doet vermoeden, wordt deze LED, in tegenstelling tot conventionele 'through-hole' componenten, op het oppervlak van de printplaat gesoldeerd. Deze LED's worden over het algemeen gesoldeerd door machines (precieze soldeerrobots) en zijn uiterst moeilijk met de hand te solderen (hoewel het niet onmogelijk is om SMD-LED's met de hand te solderen). Om SMD LED's met de hand te solderen heb je alleen een soldeerbout met fijne punt, wat dun soldeersel, een fel licht en eventueel een vergrootglas nodig en wat goede en precieze soldeervaardigheden.

Display-LED

Dit type LED wordt voornamelijk gebruikt in displays omdat het een platte vorm heeft.

Stap 4: Typen

AFBEELDING:

1. Koepel LED's.
2. IR LED's.
3. LED-display met 7 segmenten
4. Driekleurige LED (kleur veranderende LED).

Kleur LED

Gekleurde en witte LED's worden voornamelijk gebruikt in indicatoren, lampen, verlichtingsapparatuur, enz. Ze zijn een van de meest gebruikte LED's

Kleur veranderende LED (Tri/Bi Color LED)

Bij dit type LED verandert de kleur die door de LED wordt uitgestraald binnen een bepaalde tijdsperiode. Een klein geïntegreerd circuit (IC) is in deze LED ingebed om de tijdvertraging tussen de overgang van de verschillende kleuren te regelen. Tri/bicolor LED's veranderen niet van kleur, het zijn eigenlijk twee afzonderlijke LED's (vaak een rode en een groene) in één pakket. Je draait de ene of de andere om twee kleuren te produceren en beide om een derde te maken.

Infrarood (IR) LED

Dit type LED straalt infrarode lichtstralen uit. Deze infrarode stralen kunnen niet worden gezien door het menselijk oog. Dit type LED werkt over het algemeen op een zendfrequentie van 38 KHz. De ontwerper moduleert de LED zodat de ontvanger deze kan onderscheiden van andere IR-bronnen. LED's worden ook gemoduleerd op zeer lage frequenties om eenvoudig een knipperende LED te laten zien, en worden vaak gemoduleerd op relatief hoge frequenties met variërende duty-cycle om hun helderheid effectief te regelen. En dan zijn sommige gemoduleerd op veel hogere frequenties om gegevens te verzenden (zoals bijvoorbeeld gebruikt in glasvezel). Het wordt voornamelijk gebruikt in op afstand bestuurbare en kleine bereikcommunicatieapparaten. U kunt een IR-LED testen door deze onder een camera te bekijken terwijl er stroom over de LED wordt aangelegd. Met andere woorden, camera's kunnen IR-stralen detecteren die door de LED worden uitgezonden. Camera's die geen IR-blokfilter hebben, kunnen over het algemeen redelijk goed in de buurt van IR zien (en zijn meestal goedkope camera's en met name beveiligingscamera's). Maar het moet worden vermeld dat zelfs sommige mobiele telefooncamera's IR-LED's helemaal niet goed zien vanwege hun IR-blokfilter.

LED-display met 7 segmenten

Een 7-segments display-LED is een LED die bestaat uit 7 display-LED's die zijn aangesloten in de vorm van een 8. Het wordt gebruikt in rekenmachines, displays, enz. Een soortgelijke LED wordt ook gebruikt om alfabetten weer te geven.

UV-LED

UV-LED's zenden ultraviolette lichtstralen uit. Deze stralen hebben verschillende toepassingen zoals sterilisatie, waterzuivering, enz.

Stap 5: Weerstandscalculator voor LED's

AFBEELDINGEN:

1. Diverse weerstanden en een LED.
2. LED-weerstandscalculator App-logo.

Dus de meest gestelde vraag over LED's is de juiste weerstand om mee te gebruiken. De reden dat een weerstand samen met LED's wordt gebruikt, is om ze te beschermen tegen overmatige stroom die de LED kan verbranden en beschadigen. Maar het kiezen van de juiste LED is niet zo eenvoudig. Waarom? Welnu, als je een zeer hoge weerstand kiest, zal de LED niet zijn maximale licht uitstralen. En als je een lage weerstand hebt, bestaat de kans dat de LED beschadigd raakt.

Dus werd een eenvoudige formule uitgevonden:

Weerstand = (Bronspanning - LED-spanning) / (LED-stroom / 1000)

*Houd er rekening mee dat de LED-stroom in milliampère (mA) is

Om deze berekening gemakkelijker te maken, kunt u deze gratis Android App LED-weerstandscalculator gebruiken. Het is een app die speciaal is ontworpen voor deze Instructable. Andere functies en meer elektronica-gerelateerde functies en rekenmachines zullen aan deze app worden toegevoegd. De app is ontwikkeld door BluBot Technologies. Je kunt zijn Instructables bekijken en contact met hem opnemen via zijn Orangeboard @Nathan Neal Dmello. Hij onderneemt ook verschillende andere projecten in het ontwikkelen van apps, websites, computerprogramma's, enz. Je kunt contact met hem opnemen via zijn website.

Stap 6: Gebruik

AFBEELDING:

1. TV-afstandsbediening zonder ingedrukte knop.
2. TV-afstandsbediening met ingedrukte knop en IR LED-flitser gedetecteerd.
3. Strip van Dome LED's van een noodzaklamp.
4. LED-flitser van een smartphonecamera.
5. LED-stroomindicatoren van een laptop.

Overal worden leds gebruikt. Van de flitser van je telefoon, tot het muzieksysteem van je auto, tot je tuinverlichting, tot je tv-scherm. In feite heeft hun adaptieve karakter en efficiëntie hen een plaats gegeven in de meeste elektronische gadgets.

Enkele van de meest bekende toepassingen zijn:

1. Verlichting.
2. Weergaven.
3. Indicatoren.
4. Decoratieve lichten en objecten.
5. Afstandsbediening.
6. Sterilisatie.
7. Zuivering van water.
8. Tandheelkunde en andere medische toepassingen.

Stap 7: Testen & Circuit

AFBEELDING:

1. Multimeter gebruikt om LED te testen.
2. Eenvoudige schakeling met LED.

Testen

Een klassieke snelle tester voor kleur, helderheid en polariteit is slechts een 3V lithium knoopcel (bijv. CR2032). Raak deze LED's met een lagere spanning natuurlijk slechts kort aan, anders kunnen ze oververhit raken!

Sommige LED's kunnen worden getest om te controleren of ze goed werken met behulp van een multimeter & door de stappen te volgen:

1. Zet de draaiknop van de multimeter op de functie 'Continuïteit'.
2. Verbind nu de Anode(+) van de LED met de RODE/Positieve/(+) sonde van de multimeter & verbind de Kathode(-) van de LED met de ZWART/Negatieve/(-) sonde van de multimeter.
3. Als de LED werkt, begint de multimeter een 'piep'-geluid te maken. En er verschijnt een waarde op het scherm van de multimeter. Daarnaast moet de LED gaan branden.

*Het testen van een LED met behulp van de continuïteitsfunctie van een multimeter zal meestal niet werken omdat de meeste multimeters slechts een lage spanning, minder dan 1V, toepassen voor de weerstands- en continuïteitstests. Als dit het geval is, maakt de multimeter geen continue pieptoon; het kan een korte pieptoon geven. Veel multimeters hebben een diodetestfunctie, aangegeven door een diodesymbool, die tot 2V over de diode loopt. Dit zal u op betrouwbare wijze de polariteit van veel LED's vertellen, maar niet noodzakelijkerwijs blauwe en witte LED's met hoge voorwaartse spanningen.

U kunt ook de LED en elk ander onderdeel testen met behulp van dit circuit: - Elektronische sensorcomponententester

Stroomkring

Dit is een van de meest elementaire en veelzijdige circuits die je kunt vinden en waarin een LED wordt gebruikt. De reden dat het een geweldig circuit is om mee te beginnen, is dat het ook de werking van andere elektronische componenten of elektronische sensoren kan controleren. Je kunt ook een gedetailleerde tutorial bekijken die je zal helpen om dit circuit te maken: Elektronische sensorcomponententester

Tweede plaats in de technische wedstrijd

Tweede prijs in de Teach It! Wedstrijd gesponsord door Dremel