Używana przeze mnie dioda LED wymaga wyższego napięcia do światła niż dostarczona, w wyniku czego w ogóle nie świeci.

Spodziewałbym się co najmniej słabego światła, ale światło nie jest generowane.

Dlaczego takie zachowanie „jeśli nie ma wymaganego poziomu napięcia, nie ma światła”? Co dzieje się wewnątrz diody LED?

Diody LED nie działają jak zwykłe (żarowe) żarówki.

Główne różnice (nieco uproszczone dla początkujących):

• Mają biegunowość, dlatego muszą być zasilane prądem stałym z poszanowaniem tej polaryzacji. Odwróć polaryzację, a one nie będą działać. Możesz je również uszkodzić, jeśli przyłożysz więcej niż ~ 4 V-5 V w odwrotnym kierunku (są to bezpieczne wartości; dokładna maksymalna dopuszczalna wartość zależy od konkretnego urządzenia).

• Emisja światła rozpoczyna się tylko wtedy, gdy osiągnięte zostanie określone napięcie (napięcie progowe), przy tym napięciu emisja jest znikoma. Dlatego jeśli masz akumulator, którego napięcie jest niższe niż napięcie progowe diody LED, nie masz szczęścia, chyba że użyjesz bardziej skomplikowanego obwodu (np. Złodzieja Joule'a lub przetwornicy podwyższającej napięcie DC-DC) do zasilania diody LED.

• Po osiągnięciu napięcia progowego każdy bardzo niewielki wzrost napięcia powoduje, że dioda LED mocno przewodzi, tj. Absorbuje ogromny prąd . Dlatego potrzebujesz szeregowego rezystora, aby ograniczyć ten prąd do bezpiecznego limitu. Na tej stronie znajdują się inne pytania / odpowiedzi wyjaśniające, jak obliczyć wartość rezystora ograniczającego.

• Po przewodzeniu emitowane natężenie światła jest w przybliżeniu proporcjonalne do prądu (nie napięcia), który płynie w diodzie (więc otrzymujesz jaśniejszą diodę LED, jeśli zmniejszysz wartość rezystora ograniczającego). To aż do maksymalnego limitu prądu diody LED. Po osiągnięciu tego limitu urządzenie przechodzi w tryb POOF !

Pytasz również, dlaczego to wszystko się dzieje, ale odpowiedź jest dość złożona, ponieważ zależy to od fizycznej struktury kryształu półprzewodnika wewnątrz diody. Fizyczne wyjaśnienie polega na mechanice kwantowej i fizyce ciała stałego, naprawdę trudnych tematach.

Artykuł w Wikipedii na temat diod LED zeskrobuje jedynie powierzchnię wewnętrznego działania diod LED i nadal jest dość złożony.

Widzę, że Lorenzo odpowiedział już na twoje pytanie bezpośrednio (+1). Oto, co możesz zrobić, aby zapalić diodę LED i zobaczyć, co masz.

Diody LED są diodami, więc należy je prowadzić tylko w jednym kierunku. W przeciwieństwie do zwykłej żarówki, orientacja ma znaczenie. Jeśli dioda LED nie świeci w jedną stronę, odwróć ją i spróbuj ponownie.

Aby bezpiecznie eksperymentować z praktycznie dowolną diodą LED, użyj zasilacza 5 V o przynajmniej 180 Ω szeregowo. Użycie wyższej rezystancji działa, ale bardziej przyciemni diodę LED. Nawet przy 1 kΩ szeregowo nadal będzie można zobaczyć, jak każda dioda LED światła widzialnego zapala się w pomieszczeniu.

Powodem zastosowania zasilania 5 V jest ograniczenie napięcia wstecznego na diodzie LED, gdy jest ona podłączona do tyłu. Większość diod LED może na nich wytrzymać co najmniej 5 V wstecz.

Dioda LED światła widzialnego spadnie co najmniej 1,8 V. To pozostawia (5 V) - (1,8 V) = 3,2 V na oporniku. Prawie każda dioda LED może obsłużyć prąd przewodzenia 20 mA. Zgodnie z prawem Ohma (3,2 V) / (20 mA) = 160 Ω. Powiedziałem minimum 180 Ω dla małego marginesu i ponieważ jest to wspólna wartość.

Napięcie przewodzenia diody LED zależy od koloru. Typowe zielone diody LED na przykład spadają o około 2,1 V. „Białe” diody LED są zwykle tak naprawdę diodami UV z luminoforami, które ponownie emitują w widmie widzialnym. Mogą spaść około 3,5 V.

Dzięki rezystorowi 200 Ω i diodzie LED 3,5 V otrzymujesz (1,5 V) / (200 Ω) = 7,5 mA. Taka dioda LED będzie nadal świeciła dość wyraźnie przy 7,5 mA, nawet gdyby mogła obsłużyć 20 mA lub więcej.

Gdy zaświecisz diodę LED, możesz zmierzyć jej napięcie przewodzące, a następnie wyregulować rezystor, aby pozwolić na maksymalny prąd przy tym napięciu przewodzącym. Załóżmy, że maksymalna wartość to 20 mA, chyba że masz arkusz danych i jest inaczej.

Wyjaśnienie fizyki

Żarówki

Światło żarowe nie jest tak naprawdę źródłem światła, jak elementem grzewczym . Prąd przewodzący przez drut rozgrzewa go nieco ; gdy drut przekroczy temperaturę pokojową, emituje energię netto poprzez promieniowanie ciała czarnego . Szybkość emisji tej energii zależy od czwartej mocy temperatury , tj. Im wyższa temperatura, tym jaśniejsza ^† . Im więcej prądu (lub równoważnie ^‡ większe napięcie), tym wyższa temperatura drutu.

$2.6\times10^{-19}$

Diody LED

$2.6\ldots3.2\times10^{-19}$

$1.6\times10^{-19}\:\mathrm{J}$$U$$U\times1\:\mathrm{eV}$

_$T^4$

^‡ _{Podobnie, prawo Ohma nie jest tutaj całkowicie poprawne, ponieważ rezystywność zależy od temperatury. Ale zależność jakościowa wyższe napięcie ⇒ wyższa moc elektryczna nadal obowiązuje.}

Właśnie dostałeś lekcję obiektową o tym, jak diody LED są nieliniowe .

Żarówki są liniowe po zapaleniu . Liniowy oznacza, że ​​działa jak rezystor: pobór prądu jest proporcjonalny do napięcia: połowa napięcia, połowa prądu, 1/4 mocy. Żarowe światło spełni Twoje oczekiwania.

Diody LED mają bardzo stromą krzywą napięcie-prąd: niewielka zmiana napięcia powoduje dużą zmianę poboru prądu. Jesteś poza dolną częścią tego wykresu, więc nie ma światła.

Stroma krzywa powoduje, że dioda LED jest bardzo nerwowa, niewielkie zmiany napięcia powodują duże (i niszczące) zmiany prądu. Co gorsza, krzywa zmienia się w zależności od temperatury, binowania i wieku. Tak więc diody LED są oceniane przy określonym prądzie, a nie napięciu. W przypadku wskaźników można ograniczyć prąd za pomocą rezystorów. Do oświetlenia, w którym potrzebujesz najwyższej wydajności, najlepiej jest użyć aktywnego obwodu sterownika, aby regulować prąd zgodnie ze specyfikacją.

Takie obwody mogą również zwiększać lub zmniejszać napięcie zasilania, aby dopasować je do diody LED. Joule Thief to prosty obwód, który rozwiązuje problem napędzania oświetleniowej diody LED pojedynczym akumulatorem 1,5 V.

Co do tego jest warte, jest jeszcze gorzej z trzecim rodzajem światła, oświetleniem wyładowczym: świetlówkowym, neonowym, halogenkiem metalu, parami rtęci i sodem o wysokim / niskim ciśnieniu. Są izolatorami do pewnego napięcia, gdy łuk uderza ... Po czym są prawie całkowicie zwarte. Ograniczenie prądu jest obowiązkowe.

Małe tło na temat półprzewodników ...

Czysty krzem (lub german) jest izolatorem. Zanieczyszczenia są dodawane w celu utworzenia materiału typu „P” lub „N”. Gdy są one obok siebie (w diodzie PN lub LED), zanieczyszczenia skutecznie się znoszą , pozostawiając małą „ czystą ” warstwę - która działa jak izolator.

Jeśli podłączysz zasilanie w niewłaściwy sposób, warstwa staje się grubsza i mocniejsza - aż do uszkodzenia urządzenia. (Varicaps wykorzystują tę zasadę do tworzenia kondensatora zmiennego - grubość izolacji działa jak odległość między płytami kondensatora)

Po podłączeniu zasilania we właściwy sposób warstwa staje się cieńsza, aż urządzenie w końcu przejdzie prąd. Kiedy to się wreszcie stanie, dioda LED zacznie świecić.

Ostatnia uwaga: możliwe jest zaświecenie diody LED tylko za pomocą źródła 1,5 V: użyj obwodu podwyższającego napięcie. Najczęstszy obwód nazywa się Złodziejem Dżuli .

Ich spadek napięcia (~ 2 V) jest wyższy niż napięcie zasilania (1,5 V). Jeśli napięcie zasilania jest niższe niż spadek napięcia, żadna dioda (w tym LED) w ogóle nie przewodzi.

Oprócz odpowiedzi tutaj warto również zauważyć, że każda dioda LED jest inna (nawet kolorem). Wszystkie mają nieco inne napięcia „aktywacyjne” i graniczne.

Prawidłowym sposobem upewnienia się, że nie zamierzasz wysadzić swojej diody LED, a jednocześnie upewnienia się, że możesz spodziewać się światła, jest zajrzenie do karty danych LED.

Korzystanie z arkusza danych zapewni niezbędne doświadczenie

1. Lokalizowanie wspomnianych arkuszy danych
2. Czytanie i rozumienie ich

Na początek jest losowy dla białej diody LED z góry Google; co jest być może nieco bardziej skomplikowane niż większość diod LED, ponieważ „biały” nie jest kolorem w diodach LED.

Jest w nich niesamowita ilość informacji, a jeśli ich nie rozumiesz, sugeruję spróbować, a następnie ponownie zadaj pytanie, pytając o konkretną część, której nie rozumiesz.