Sorgenti luminose a LED

3 motivi per cui i LED vengono utilizzati come fonte di luce rispetto alle lampade HID

• I LED non hanno un filamento che si brucia o si rompe, quindi durano molto più a lungo delle lampadine convenzionali. Dato che un chip semiconduttore molto piccolo gestisce un LED, sono molto resistenti e tendono a durare molte migliaia di ore.
• I LED sono 'istantanei', in modo molto simile alle lampade alogene, e quindi convenienti per l'uso in applicazioni soggette a frequenti o potenziali cicli di accensione e spegnimento. Al contrario, le lampade HID sono più fragili e devono riscaldarsi (15 - 25 secondi) durante l'accensione
• La tecnologia LED sta cambiando rapidamente ed è prevedibile che i LED alla fine supereranno le prestazioni dell'illuminazione HID.

Come viene utilizzato il LED come fonte di luce?

I diodi a emissione di luce (LED) sono sorgenti luminose che utilizzano diodi che emettono luce quando sono collegati in un circuito. L'effetto è una forma di elettro luminescenza in cui i LED rilasciano un gran numero di fotoni verso l'esterno il LED è alloggiato in una lampadina di plastica, che concentra la sorgente luminosa.La parte più importante di un LED è il chip semiconduttore situato al centro di la fonte di luce. Consiste di regioni pe n con una giunzione tra loro. La regione p è dominata da cariche elettriche positive e la regione n è dominata da cariche elettriche negative. La giunzione è una sorta di muro tra le due regioni, che blocca il passaggio dei portatori di carica tra le due regioni.

Quando viene applicata una tensione sufficiente al chip semiconduttore, gli elettroni possono spostarsi facilmente attraverso la giunzione dove vengono immediatamente attratti dalle forze positive nella regione p. Quando un elettrone si sposta sufficientemente vicino a una carica positiva nella regione p, le due cariche 'si ricombinano'.

Quando un elettrone si combina con uno ione positivo, l'energia potenziale elettrica viene convertita in energia elettromagnetica e ciò avviene sotto forma di emissione di un fotone di luce.

Questo fotone ha una frequenza determinata dalle caratteristiche del materiale semiconduttore (solitamente una combinazione di elementi chimici gallio, arsenico e fosforo).

I LED che emettono colori diversi sono realizzati con materiali semiconduttori diversi. In parole semplici, i LED sono piccoli componenti del circuito elettrico che agiscono come una lampadina senza alcun filamento.I LED sono illuminati esclusivamente dal movimento degli elettroni in un materiale semiconduttore, rendendoli efficienti dal punto di vista energetico ed estremamente resistenti per lunghi periodi di tempo.

Qual è il tipo di LED utilizzato nelle applicazioni di illuminazione?

Il LED bianco è la nuova tecnologia di illuminazione più entusiasmante dall'introduzione delle lampade fluorescenti. I LED ad alta intensità sono ora popolari a causa dei loro requisiti di corrente elevata e bassa. I LED bianchi ad alta luminosità sono sempre più utilizzati nelle applicazioni di illuminazione come misura per risparmiare energia. Le applicazioni del LED bianco includono retroilluminazione in telefoni cellulari, retroilluminazione LCD, illuminazione domestica e di veicoli, tabelloni, ecc. I LED sono di dimensioni estremamente ridotte e consumano poca energia e convertono in modo efficiente l'elettricità in luce.

Perché è preferibile il LED bianco?

Un LED ad alto watt di solito produce circa 75-100 lumen per watt a scapito di 350 milli ampere di corrente. La perdita di energia per calore è praticamente nulla nei LED e hanno una vita molto lunga di migliaia di ore. I LED sono dispositivi ecologici poiché non contengono piombo o mercurio. A differenza delle lampade fluorescenti, i LED non emettono raggi UV.

Il LED bianco A1 watt fornisce un flusso luminoso di circa 100 lm, sufficiente per illuminare un'area ristretta. La quantità di luce emessa da una sorgente luminosa viene misurata in termini di lumen. Ad esempio, una lampadina da 60 Watt emette 730 lumen e quella da una lampada alogena da 50 Watt è 900 lumen Ogni chip LED ha un'area di solo un millimetro quadrato, il che rende la luminosità complessiva molto concentrata

La caduta di tensione diretta del LED bianco da 1 watt è di 3,3 volt e consuma 350 milli ampere di corrente. Quindi il normale LED bianco richiede 3 volt e circa 40 mA di corrente per dare la massima luminosità.

I LED bianchi ad alta potenza possono essere pilotati ad alta corrente da centinaia di milli ampere a un ampere per produrre luce ad alta intensità. Alcune marche possono produrre oltre mille lumen. Gli HPLED devono essere montati su un dissipatore di calore per consentire la dissipazione del calore altrimenti il ​​dispositivo si danneggerà facilmente.

2 modi per costruire il LED bianco

• Il metodo prevede il rivestimento di un chip LED (per lo più blu fatto di nitruro di gallio di indio, InGaN) con fosforo di diversi colori per produrre la luce bianca. La parte dello spettro luminoso corrispondente alla luce blu viene trasferita alla lunghezza d'onda maggiore, attraverso un processo noto come spostamento di Stokes. La luce bianca dei LED bianchi proviene dal blu a banda stretta emesso naturalmente dai LED GaN, più un giallo ad ampio spettro generato da un rivestimento di fosforo sullo stampo che assorbe una parte del blu e lo converte in giallo. InGaN può produrre lunghezze d'onda operative dal verde all'ultravioletto variando le quantità relative di indio e gallio durante la produzione. Il materiale fosforo comunemente usato è Granato di alluminio e ittrio drogato con cerio o Ce3 + YAG.
• I LED bianchi possono anche essere realizzati rivestendo vicino ai LED che emettono UV con una miscela di fosfori emettitori di rosso e blu a base di Europio ad alta efficienza più rame a emissione verde e solfuro di zinco drogato con alluminio. Questo è un metodo simile al funzionamento delle lampade fluorescenti. Questo metodo è meno efficiente del LED blu con fosforo, poiché lo spostamento di Stokes è maggiore e quindi più energia viene convertita in calore. Un altro svantaggio è che la luce UV può fuoriuscire da un LED malfunzionante e causare danni agli occhi o alla pelle.

3 Applicazioni che coinvolgono LED come fonte di luce

• Lampada di emergenza a LED

Può essere collegato alla presa CA e si accende al momento dell'interruzione di corrente. Emette una luce bianca fredda nella stanza, sufficiente anche per la lettura. È alimentato da una batteria del telefono cordless da 4,5 volt e utilizza un LED bianco da 1 watt.

Funzionamento del sistema

Il circuito utilizza un piccolo trasformatore stepdown da 4,5 volt 300 mA, un raddrizzatore a ponte comprendente da D1 a D4 e il condensatore di livellamento C1 come alimentazione per caricare la batteria ricaricabile da 4,5 volt. Il trasformatore da 4,5 volt è immediatamente disponibile ed è generalmente utilizzato in Luci di emergenza a LED . Abbassa i 230 volt CA a CA a bassa tensione che viene quindi rettificata dal raddrizzatore a onda intera. Il condensatore C1 rende la CC senza ondulazioni per la ricarica. Il resistore R1 fornisce circa 80 milli ampere di corrente per la ricarica. Poiché il circuito è sempre collegato, la bassa corrente è l'ideale per la ricarica. La batteria ricaricabile utilizzata nel circuito è una batteria per telefono cordless da 4,5 volt.
Quando l'alimentazione di rete è disponibile, la batteria si carica tramite R1 e D5. Allo stesso tempo, il transistor PNP riceve una polarizzazione positiva tramite R1 e rimane spento. Quando viene a mancare l'alimentazione, D5 inverte i bias e la base di T1 diventerà negativa. Quindi conduce e accende il LED. Quando l'alimentazione viene ripristinata, il LED si spegne automaticamente.

Lampada di emergenza a LED 1W

Come impostare?

Il circuito può essere assemblato su un piccolo pezzo di scheda perf. Racchiudere il circuito, il trasformatore e la batteria in una scatola adattatore di tipo plug-in. Fissare il LED fuori dalla scatola preferibilmente con uno sfondo riflettente. Puoi incollare della carta stagnola per questo scopo, che fungerà anche da dissipatore di calore per il LED. Poiché l'alta corrente scorre attraverso T1 quando il LED si accende, T1 richiede un dissipatore di calore. Il LED bianco da 1 Watt costa circa Rs.50 e la batteria Rs.150.

• Lampada automatica con LED da 1 W.

Ecco un file Lampada automatica ad alta potenza Led bianco che si accende la sera e rimane acceso fino al mattino. I LED bianchi vengono utilizzati in questi giorni in quanto necessitano di un semplice alimentatore CC per alimentarli e controllarli, a differenza delle lampade a scarica di gas a incandescenza. Il LED utilizzato ha una potenza nominale di 1 W e l'alimentazione regolata senza trasformatore viene utilizzata per alimentare il dispositivo.

Funzionamento del sistema

I condensatori c1 e c2 riducono la tensione CA a un valore inferiore. Normalmente vengono utilizzati condensatori di valore elevato. La sezione del raddrizzatore a ponte produce un'uscita CC pulsante dal segnale CA. Il condensatore rimuove le increspature CA presenti nel segnale CC. Questo segnale filtrato viene applicato attraverso il diodo zener, che fornisce un'uscita CC regolata attraverso il suo terminale. Il condensatore c3 generalmente consente il passaggio del segnale CA e blocca il segnale CC. Agisce come elemento di bypass. LDR e T1 formano un interruttore sensibile alla luce per accendere / spegnere il LED. LDR offre un'elevata resistenza al buio e una bassa resistenza alla luce. Quindi durante il giorno, LDR conduce e la base del T1 sarà portata al potenziale di terra e rimane spenta per spegnere il LED bianco. Durante la notte, quando la luce del giorno cessa, la resistenza di LDR aumenta e T1 ottiene una polarizzazione e una condotta di base sufficienti. Successivamente si accende il led collegato al collettore T1. BD 139 è un transistor NPN di media potenza e le sue connessioni pin sono Base - Collettore - Emettitore dal lato anteriore. Il dissipatore di calore è necessario per T1 poiché il LED attraversa circa 100 milliampere di corrente. Il LED utilizzato nel circuito è il LED bianco da 1 watt che ha una caduta di tensione diretta di 3,3 volt e richiede 350 milliampere di corrente per ottenere la massima luminosità.

• Lampada di emergenza portatile con caricatore mobile

Ecco la lampada di emergenza portatile con caricatore mobile. Utilizza un LED bianco ad alta luminosità che può dare luce sufficiente nella stanza quando manca l'alimentazione di rete. Un LED bianco può essere un LED al nitruro di gallio indio che emette una luce bianca bluastra, che può essere filtrata utilizzando un filtro al fosforo nella lente o utilizzando una miscela di LED multicolori. Può essere utilizzato anche come caricatore mobile in modalità plug-in anche durante il viaggio.

Funzionamento del sistema

L'alimentazione del circuito è derivata da un trasformatore step-down da 0-6 volt 300 mA, un raddrizzatore a onda intera comprendente D1 a D4 e il condensatore di livellamento C1. Il circuito della luce di emergenza è costituito dal diodo D5, dal resistore R2 e dal transistor T1.Quando l'alimentazione di rete è disponibile, il diodo D5 si polarizza in avanti e la batteria da 6 volt si carica tramite il resistore R2. conduzione poiché la sua base è mantenuta alta attraverso R1. Il led bianco collegato al collettore di T1 rimane spento. Quando viene a mancare l'alimentazione di rete, D5 inverte il bias e la base di T1 ottiene un bias negativo e conduce. Il LED bianco si accende quindi utilizzando l'alimentazione dalla batteria. La sezione del caricatore mobile del circuito è costituita da un alimentatore regolato basato su Zener. La corrente di carica può essere prelevata dai punti A e B utilizzando un connettore adatto.

Luce di emergenza portatile con caricatore mobile

Ora spero che tu abbia un'idea del concetto delle sorgenti luminose a LED e se hai domande dall'articolo e dai progetti di elettronica elettrica lascia la sezione commenti qui sotto.