LED 소개
LED 또는 Light Emitting Diode는 간단한 PN 접합 다이오드입니다. , 더 큰 에너지 장벽을 가진 재료로 만들어졌습니다. LED 접합에 공급이 주어지면 전자는 가전 자대에서 전도대로 이동합니다. 전자가 에너지를 잃고 원래 상태로 돌아 가면 광자가 방출됩니다. 이 방출 된 빛은 가시 광선 주파수 범위의 주파수 대역에 있습니다.
LED
이 간단한 다이오드는 pn 접합이 1V만큼 낮은 전압으로 바이어스 될 때 빛을 방출합니다. 대부분의 LED는 1.5V에서 2V 사이에서 작동하지만 고휘도 유형, 특히 흰색, 파란색 및 분홍색 LED는 최대 밝기를 제공하기 위해 3V가 필요합니다. LED를 통과하는 전류는 20-30 밀리 암페어로 제한되어야합니다. 그렇지 않으면 장치가 연소됩니다. 흰색 및 파란색 LED는 최대 40 밀리 암페어 전류를 견딜 수 있습니다.
발광 다이오드 – LED
LED는 전류의 영향으로 광자 방출 특성을 가진 갈륨 화합물로 구성된 반도체 칩을 가지고 있습니다. 이 칩은 공급 전압을 제공하기 위해 두 개의 단자 포스트에 연결됩니다. 전체 어셈블리는 터미널이 돌출 된 에폭시 케이스에 캡슐화되어 있습니다. LED의 긴 리드는 양수이고 짧은 리드는 음수입니다. 원래 LED에 사용 된 반도체는 갈륨 비소 인산염 (GaAsP)이었고 갈륨 알루미늄 Aeresnide (GaAlAs)는 오늘날 고휘도 LED에서 사용됩니다. 청색 및 백색 LED는 InGaN (Indium Gallium Nitride)을 사용하는 반면 Multicolour LED는 다양한 재료 조합을 사용하여 다양한 색상을 생성합니다. 백색 LED에는 백색 무기 형광체가있는 블루 칩이 포함되어 있습니다. 청색광이 형광체에 닿으면 백색광이 방출됩니다.
LED는 Electroluminescence를 기반으로 빛을 방출합니다. LED의 반도체 재료는 P 유형과 N 유형 영역을 모두 가지고 있습니다. p 영역은 홀이라고 불리는 양전하를 운반하고 N 영역은 전자를 방출합니다. 광자 방출 물질은 P 층과 N 층 사이에 끼어 있습니다. P 층과 N 층 사이에 전위차가 가해지면 N 층의 전자가 활물질쪽으로 이동하여 정공과 결합합니다. 이것은 활성 물질에서 빛의 형태로 에너지를 방출합니다. 활성 물질의 유형에 따라 다른 색상이 생성됩니다.
8 가지 유형의 LED 및 그에 사용 된 재료
1. 알루미늄 갈륨 비소 – 적외선 LED
2. 알루미늄 갈륨 비소, 갈륨 비소 인화물, 갈륨 인화물 – 적색 LED
3. 알루미늄 갈륨 인화물, 갈륨 질화물 – 녹색 LED
4. 알루미늄 갈륨 인화물, 갈륨 비소 인화물, 갈륨 인화물 – 노란색 LED
5. 알루미늄 갈륨 인듐 인화물 – 주황색 LED
6. 인듐 갈륨 질화물, 실리콘 카바이드, 사파이어, 아연 셀레 나이드 – 청색 LED
7. 질화 갈륨 기반 질화 인듐 갈륨 – 백색 LED
8. 인듐 갈륨 질화물, 알루미늄 갈륨 질화물 – 자외선 LED
8 개의 LED 매개 변수
1. Luminous Flux- LED에서 나오는 에너지의 양으로 Lumen (lm) 또는 Milli lumen (mlm) 단위로 측정됩니다.
2. 광도 – 영역을 덮는 광속이며 칸델라 (cd)로 측정됩니다. LED의 밝기는 광도에 따라 다릅니다.
3. Luminous Efficacy –인가 된 전압에 대한 빛을 나타냅니다. 단위는 와트 당 루멘 (lm w)입니다.
4. 순방향 전압 (Vf) – LED 양단의 전압 강하입니다. 빨간색 LED의 1.8V에서 녹색 및 노란색 LED의 2.2V에 이릅니다. 파란색 및 흰색 LED에서는 3.2V입니다.
5. 순방향 전류 (If) – LED를 통해 허용되는 최대 전류입니다. 일반 LED의 경우 10mA ~ 20mA 범위이며 흰색 및 파란색 LED의 경우 20mA ~ 40mA입니다. 고휘도 1 와트 LED에는 100 ~ 350 밀리 암페어의 전류가 필요합니다.
6. 시야각 – Off-axis angle이라고도합니다. 광도가 반축 값으로 떨어지는 것입니다. 이로 인해 상태가 완전히 밝아집니다. 고휘도 형 LED는 시야각이 좁아 빛이 빔에 집중됩니다.
7. 에너지 레벨 – 광 출력의 에너지 레벨은 적용된 전압과 반도체 전자의 전하에 따라 달라집니다. 에너지 레벨은 E = qV이며 여기서 q는 전자의 전하이고 V는 적용된 전압입니다. q는 일반적으로 -1.6x1019 Joule입니다.
8. LED의 와트 – 순방향 전압에 순방향 전류를 곱한 값입니다. LED를 통해 과전류가 흐르면 수명이 단축됩니다. 따라서 LED를 통과하는 전류를 제한하기 위해 일반적으로 470 ohms ~ 1K의 직렬 저항이 사용됩니다.
LED 저항은 공식 Vs – Vf / If를 사용하여 선택할 수 있습니다. Vs는 입력 전압이고 Vf는 LED의 순방향 전압이고 If는 LED의 순방향 전류입니다.
LED 구동을위한 AC 전원 필요
휴대폰과 같이 저전력과 관련된 애플리케이션의 경우 LED에 DC 전원을 사용할 수 있습니다. 그러나 LED를 사용하는 신호등과 같은 대규모 애플리케이션의 경우 실제로 DC를 사용하는 것이 불편합니다. 이는 거리가 멀어짐에 따라 DC 전력 전송이 더 많은 손실에 기여하고 DC-DC 변환을 위해 장치를 사용하는 것이 매우 저렴하기 때문입니다. 결과적으로 많은 수의 LED가 켜지는 것과 같은 고급 애플리케이션에 AC 전원을 사용하는 것이 더 적합합니다.
AC 전압 제한 기로서의 커패시터
커패시터는 충전 또는 방전 할 때 회로에서 전류를 끌어 오거나 공급하여인가 전압의 변화에 대항하는 특성이 있습니다. 커패시터 양단의 전류는 다음과 같이 주어진다.
나는 = CdV / dt
C가 커패시턴스 인 경우 dV / dt는 전압의 변화를 나타냅니다. 나는 단위 시간당 판 사이의 전하 또는 전류입니다.
커패시터를 통과하는 전류는 전압 변화에 대한 반응입니다. 따라서 높은 순간 전압의 경우 전류는 0입니다. 즉, 전압은 전류보다 90도 지연됩니다. 커패시터의 이러한 특성으로 인해 AC 전원 공급 장치의 전압 감소기로 사용할 수 있습니다. 그러나 이것은 커패시턴스 값과 주파수에 따라 다릅니다. 주파수와 커패시턴스가 높을수록 리액턴스가 적습니다.
AC 주전원을 사용하여 LED를 구동하는 애플리케이션
LED 또는 발광 다이오드는 커패시터와 저항의 조합을 사용하여 AC 주 전원을 통해 직접 작동 할 수 있습니다. 220V의 AC 주 전원은 변압기를 사용하여 저전압 AC로 변환됩니다. 커패시터는 저항이 전류 제한 기인 전압 제한기로 사용됩니다. 높은 PIV (1000V)의 다이오드는 고전압으로부터 LED를 보호하기 위해 사용됩니다.
“3상에서 단상 ”
일반적으로 백색 LED의 전압 강하는 약 1.5V입니다. LED는 두 개의 직렬 병렬 조합으로 연결됩니다. 각 조합에 12 개의 LED를 사용하는 경우 LED 조합의 전압 강하는 약 30V입니다. 저항은 전류 제한 기 역할을하며 약 30V의 전압 강하를 제공합니다. 따라서 커패시터와 저항의 조합으로 일련의 LED를 구동 할 수 있습니다. 저항 값은 사용되는 LED 수에 따라 다릅니다. LED 정격이 15mA이므로 각 LED를 통과하는 전류는 15mA가되고 두 세트의 LED 조합을 통한 총 전류는 30mA가되어 1k 저항에서 30V의 전압 강하가 발생합니다.
이 주제에 대해 더 이상 요구하거나 전기 및 전자 프로젝트의 개념에 대해 더 이상 요구하는 경우 주전원 작동 LED의 개념에 대한 아이디어를 얻었기를 바랍니다.
