Giới thiệu về đèn LED
Đèn LED hoặc Diode phát sáng là một diode tiếp giáp PN đơn giản , làm bằng vật liệu có rào cản năng lượng lớn hơn. Khi nguồn cung cấp được cấp cho điểm tiếp giáp LED, các điện tử di chuyển từ vùng hóa trị sang vùng dẫn. Khi electron mất dần năng lượng và trở lại trạng thái ban đầu, một photon được phát ra. Ánh sáng phát ra này nằm trong dải tần của dải tần nhìn thấy của ánh sáng.
Đèn LED
Điốt đơn giản này phát ra ánh sáng khi điểm tiếp giáp p-n của nó được phân cực bởi điện áp thấp đến 1 vôn. Hầu hết các đèn LED hoạt động trong khoảng từ 1,5 vôn đến 2 vôn, nhưng các loại sáng cao, đặc biệt là đèn LED Trắng, Xanh lam và Hồng yêu cầu 3 vôn để cho độ sáng tối đa. Dòng điện qua đèn LED nên được giới hạn ở 20 -30 mili ampe nếu không thiết bị sẽ bị đốt cháy. Đèn LED trắng và xanh có thể chịu được dòng điện lên đến 40 mili ampe.
Điốt phát sáng - LED
Đèn LED có một chip bán dẫn được tạo thành từ hợp chất Gali có đặc tính phát xạ photon do ảnh hưởng của dòng điện. Con chip được kết nối với hai trụ đầu cuối để cung cấp điện áp nguồn. Toàn bộ lắp ráp được gói gọn trong một hộp epoxy với các đầu cuối nhô ra ngoài. Dây dẫn dài của đèn LED là cực dương trong khi dây dẫn ngắn là cực âm. Ban đầu, chất bán dẫn được sử dụng trong đèn LED là Gali Arsenide Phosphate (GaAsP) trong khi Gallium Aluminium Aeresnide (GaAlAs) ngày nay được sử dụng trong đèn LED sáng cao. Đèn LED xanh lam và trắng sử dụng Indium Gallium Nitride (InGaN) trong khi đèn LED nhiều màu sử dụng các kết hợp vật liệu khác nhau để tạo ra các màu sắc khác nhau. Đèn LED trắng chứa một chip màu xanh lam với phốt pho vô cơ màu trắng. Khi ánh sáng xanh chạm vào phốt pho, ánh sáng trắng sẽ được phát ra.
Đèn LED phát ra ánh sáng dựa trên Sự phát quang điện. Vật liệu bán dẫn trong đèn LED có cả vùng loại P và vùng loại N. Vùng p mang điện tích dương được gọi là Lỗ trong khi vùng N giải phóng electron. Vật liệu phát ra photon bị kẹp giữa lớp P và lớp N. Khi một sự khác biệt về điện thế được áp dụng giữa các lớp P và N, các electron từ lớp N di chuyển về phía vật liệu hoạt động và kết hợp với các lỗ trống. Điều này giải phóng năng lượng dưới dạng ánh sáng từ vật liệu hoạt động. Dựa trên loại nguyên liệu hoạt động sẽ tạo ra các màu sắc khác nhau.
8 loại đèn LED và chất liệu được sử dụng trong chúng
1. Nhôm Gali Arsenide - Đèn LED hồng ngoại
2. Nhôm Gali Arsenide, Gali Arsenide Phosphide, Gallium Phosphide - Đèn LED đỏ
3. Nhôm Gali Phosphide, Gali Nitride - Đèn LED xanh
4. Nhôm Gallium Phosphide, Gallium Arsenide Phosphide, Gallium Phosphide - Đèn LED vàng
5. Nhôm Gali Indium Phosphide - Đèn LED màu cam
6. Indium Gallium Nitride, Silicon Carbide, Sapphire, Zinc Selenide - Đèn LED xanh lam
7. Gali Nitride dựa trên Gali Gali Nitride - Đèn LED trắng
8. Indium Gali Nitride, Nhôm Gali Nitride - Đèn LED cực tím
8 thông số LED
1. Quang thông- Là lượng năng lượng từ đèn LED và được đo bằng Lumen (lm) hoặc Milli lumen (mlm)
2. Cường độ sáng - Đó là Quang thông bao phủ một khu vực và được đo bằng Candela (cd). Độ sáng của đèn LED phụ thuộc vào cường độ sáng.
3. Hiệu suất phát sáng - Nó chỉ ra ánh sáng liên quan đến điện áp được áp dụng. Đơn vị của nó là lumen trên watt (lm w).
4. Điện áp chuyển tiếp (Vf) - Là điện áp giảm trên LED. Nó dao động từ 1,8 volt trong đèn LED đỏ đến 2,2 volt trong đèn LED xanh lá cây và vàng. Trong đèn LED Xanh và Trắng, nó là 3,2 volt.
5. Dòng chuyển tiếp (If) - Là dòng điện tối đa cho phép qua đèn LED. Nó nằm trong khoảng từ 10 mA đến 20mA đối với đèn LED thông thường trong khi từ 20mA đến 40 mA đối với đèn LED trắng và xanh lam. Đèn LED 1 watt sáng cao yêu cầu dòng điện 100 - 350 mili ampe.
6. Góc nhìn - Nó còn được gọi là góc ngoài trục. Đó là cường độ sáng giảm xuống giá trị nửa trục. Điều này dẫn đến độ sáng đầy đủ trong điều kiện. Các đèn LED loại sáng cao có góc nhìn hẹp để ánh sáng tập trung thành chùm.
7. Mức năng lượng - Mức năng lượng trong công suất phát sáng phụ thuộc vào hiệu điện thế đặt vào và điện tích trong các electron của chất bán dẫn. Mức năng lượng là E = qV trong đó q là điện tích trong các electron và V là hiệu điện thế đặt vào. q thường là -1,6 × 1019 Joule.
8. Công suất của đèn LED - Nó là điện áp thuận nhân với dòng điện thuận. Nếu dòng điện dư chạy qua đèn LED, tuổi thọ của đèn sẽ bị giảm. Vì vậy, một điện trở nối tiếp, thường là 470 ohms đến 1K được sử dụng để giới hạn dòng điện qua đèn LED.
Điện trở LED có thể được chọn theo công thức Vs - Vf / If. Trong đó Vs là điện áp đầu vào, Vf là điện áp chuyển tiếp của LED và Nếu là dòng chuyển tiếp của LED.
Cần cung cấp AC cho đèn LED lái xe
Đối với các ứng dụng liên quan đến công suất thấp như trong điện thoại di động, có thể sử dụng nguồn điện một chiều cho đèn LED. Tuy nhiên đối với các ứng dụng quy mô lớn như Đèn giao thông sử dụng đèn LED, việc sử dụng DC thực sự bất tiện. Điều này là do khi khoảng cách truyền tải điện DC tăng lên góp phần gây ra nhiều tổn thất hơn và việc sử dụng các thiết bị để chuyển đổi DC-DC cũng khá rẻ. Do đó, phù hợp hơn để sử dụng nguồn cung cấp AC cho các ứng dụng cao cấp như phát sáng số lượng lớn đèn LED.
Tụ điện như một bộ giới hạn điện áp xoay chiều
Tụ điện có đặc tính chống lại sự thay đổi điện áp đặt vào bằng cách hút hoặc cung cấp dòng điện từ mạch khi chúng sạc hoặc phóng điện. Dòng điện qua tụ điện được cho là
I = CdV / dt
Trong đó C là điện dung, dV / dt biểu thị sự thay đổi của điện áp. I là điện tích giữa các tấm trên một đơn vị thời gian hoặc dòng điện.
Dòng điện qua tụ điện là phản ứng chống lại sự thay đổi của hiệu điện thế. Do đó đối với điện áp tức thời cao, dòng điện bằng không. Nói cách khác, điện áp làm trễ dòng điện 90 độ. Đặc tính này của tụ điện làm cho nó có thể được sử dụng như một bộ giảm điện áp cho nguồn điện xoay chiều. Tuy nhiên điều này phụ thuộc vào giá trị điện dung và tần số. Cao hơn tần số và điện dung, nhỏ hơn là điện trở.
Ứng dụng liên quan đến việc sử dụng nguồn AC để điều khiển đèn LED
Đèn LED hoặc Điốt phát sáng có thể được vận hành trực tiếp thông qua nguồn điện AC đơn giản bằng cách sử dụng kết hợp tụ điện và điện trở. Nguồn điện chính xoay chiều 220V được chuyển đổi thành điện áp xoay chiều thấp bằng máy biến áp. Tụ điện được sử dụng như một bộ giới hạn điện áp trong khi điện trở là bộ giới hạn dòng điện. Các điốt có PIV cao (1000V) được sử dụng để bảo vệ đèn LED khỏi điện áp cao.
Thông thường điện áp rơi trên một đèn led trắng là khoảng 1.5V. Các đèn LED được kết nối theo hai kết hợp song song nối tiếp. Nếu 12 đèn LED được sử dụng trong mỗi tổ hợp, điện áp giảm trên tổ hợp đèn LED là khoảng 30V. Điện trở hoạt động như một bộ hạn chế dòng điện và cung cấp điện áp giảm khoảng 30V. Do đó, với sự kết hợp của tụ điện và điện trở, có thể điều khiển một loạt đèn LED. Giá trị của điện trở phụ thuộc vào số lượng đèn LED được sử dụng. Vì định mức của đèn LED là 15mA, dòng điện qua mỗi đèn LED sẽ là 15mA và tổng dòng điện qua hai bộ kết hợp đèn LED sẽ là 30mA, gây ra giảm điện áp 30V trên điện trở 1k.
Tôi hy vọng bạn đã có ý tưởng về khái niệm LED hoạt động chính nếu có bất kỳ thắc mắc nào về chủ đề này hoặc về khái niệm của các dự án điện và điện tử, hãy để lại phần bình luận bên dưới.
