Categorías: Artículos destacados » Electricistas novatos
Cantidad de vistas: 205275
Comentarios sobre el artículo: 9
Sobre LEDs para Dummies
Realmente no me gustan las fórmulas. Como cualquier persona normal :) Me causan dolor de cabeza y deseo de arrojar algo contra la pared. Toda mi vida intenté alejarme de ellos. Y resultó. Pero ahora me interesé por los LED y me di cuenta de que no hay forma de llegar a ningún lado. Para obtener el resultado deseado, debe comprender cómo funciona. Lentamente, a lo largo de los escalones, comencé a caminar a través de la jungla de lumen, candela y steradian. Poco a poco, una imagen comenzó a formarse en mi cabeza. Y al mismo tiempo lamento, bueno, ¿por qué no había nadie para explicarlo en un lenguaje accesible simple? Tanto tiempo perdido ... Trataré de salvarte de un dolor de cabeza y explicarte lo más accesible posible. ¿Qué es un LED y cómo funciona?. Bueno, al mismo tiempo, explicaré un par de leyes de la óptica :)
El artículo está dedicado a aquellos que se confunden en watts-candela-lumens-suites. Y de hecho en LED. Escrito por una tetera avanzada para principiantes :)
LED regular
No importa cómo rote, primero tendrá que tocar las leyes de la electricidad ordinaria. En ejemplos ilustrativos, por supuesto :) Todos sabemos - lo que es 220 voltios - esto es lo que puede golpear correctamente, si no observa las precauciones de seguridad. Cuando compra un aparato eléctrico, por ejemplo, una plancha, el pasaporte dice para qué voltaje está diseñado. Por lo general, esto es de 220 voltios. Pero en el mismo pasaporte también se indican estos parámetros: una tensión alterna con una frecuencia de 50 hertzios. ¿Por qué los fabricantes te indican tercamente estos parámetros?
Recoja cualquier pasaporte técnico para un electrodoméstico y mire: dice que el voltaje de suministro debe ser de ~ 220 voltios, 50 Hz. Veamos de qué se trata. Un "~" indica que el voltaje debe ser variable. En un sistema eléctrico automotriz, por ejemplo, el voltaje es constante. Y con una batería tipo dedo es permanente. La diferencia es simple: un voltaje constante tiene un más y un menos; una variable no. Por que no Todo es muy sencillo. En las redes de CA, más y menos están cambiando constantemente de lugar. El mismo contacto es un más o un menos. Con que frecuencia Pero para esto, hay otro valor: 50 Hz.
¿Qué es el Hz? Este es un bamboleo por segundo. Es decir, en nuestra red doméstica, más cambios menos cincuenta veces por segundo. Y ahora, ¿cuál es el uso práctico de este conocimiento, qué tipo de soporte tiene en el LED?
Vamos a hacerlo bien. Suponga que tiene una bombilla de 220 voltios y 100 vatios en sus manos. Si lo conecta a una red eléctrica, se encenderá durante todos sus cien vatios. ¿Y si no necesitamos estos 100 vatios? ¿Necesitas, digamos, 50? Esto nos ayudará a DIODE.
Si dividimos la palabra "LED" en sus componentes, obtenemos "luz" y "diodo". Es decir, este es un diodo regular, que también brilla.
Un diodo es un dispositivo que se compara mejor, por ejemplo, con una válvula o un pezón en la rueda de un automóvil. Allí puede bombear aire y viceversa: el pezón no deja pasar. Un diodo ordinario se parece a un barril negro con dos pines, más y menos. Aquí podemos usarlo para experimentos prácticos que ayudan a muchos a arreglar el material. Por supuesto, es peligroso comenzar los experimentos de inmediato con 220 voltios, pero con el cuidado adecuado no sucederá nada malo. Sin embargo, todos los experimentos que realice bajo su propio riesgo y riesgo :)
Mira el tema: El dispositivo y el principio de funcionamiento de un diodo semiconductor.
Necesitamos una bombilla del refrigerador para 220v, 15 vatios. Para ella, debes encontrar un cartucho adecuado y quitarle dos cables. Entonces necesitamos cualquier diodo que pueda obtenerse, por ejemplo, de cualquier TV o grabadora defectuosa. Cuanto más grande sea, mejor. No necesita tomar unos muy pequeños: 220 voltios después de todo. Cerca de ella suele haber una designación en forma de triángulo.
Luego necesitamos un cable de alimentación con un enchufe, algunos cables y soldador. Para comenzar, simplemente conecte la bombilla a la red y recuerde cómo se ilumina. Luego desconecte y ensamble el circuito como se muestra a la izquierda.
No olvide aislar cuidadosamente todas las juntas con cinta aislante. Enchufar. Como puede ver, la bombilla brilla mucho peor. Esto no es sorprendente: ahora recibe solo la mitad del voltaje que necesita, el segundo diodo no se inicia. Si su experiencia fue un éxito y el diodo es lo suficientemente grande, ahora puede hacer que cualquiera de sus bombillas sea prácticamente eterna.
Por ejemplo, una lámpara de 50 vatios brilla en su pasillo y se apaga constantemente. Tome 100 vatios, enciéndalo a través del diodo: brillará como 50 vatios, pero no se quemará. Sin embargo, hay una advertencia: el diodo debe estar clasificado para 220 V y la corriente es de al menos amperios. Es mejor comprar uno en una tienda de repuestos de radio.
Bueno, dado que descubrimos qué es un diodo, tiene sentido ir al tema que nos interesa: el LED. El LED, como ahora está claro, también tiene un más y un menos. Es decir, para su funcionamiento, se necesita una fuente de voltaje constante: una batería, una batería, una fuente de alimentación. La fuente de alimentación debe indicar que está suministrando voltaje constante (CC). Por lo general, en la portada del bloque hay una pegatina de este contenido.
Entrada - ~ 220V 50HZ,
salida - 12v, 0.5 A DC
Esto significa que dicha unidad puede producir un voltaje constante de 12 voltios y una corriente de 0.5 amperios.
Tenga en cuenta que el cargador para teléfonos celulares también es una fuente de alimentación. Por lo general, tiene parámetros de 5-6 voltios, 0.2-0.5 A. A menudo es muy conveniente usarlo para alimentar los LED, porque cargador estabiliza la corriente. Pero más sobre esto más adelante en los siguientes artículos.
Dos parámetros son importantes para nosotros: el voltaje de funcionamiento del LED y la corriente. El voltaje de funcionamiento del LED también se denomina "caída de voltaje". En esencia, este término significa que después del LED, el voltaje en el circuito será menor por el tamaño de esta misma caída. Es decir, si suministramos energía a un LED que tiene una caída de voltaje de 3 voltios, entonces se comerá estos tres voltios, y el dispositivo conectado después obtendrá 3 voltios menos. Pero lo más importante que debe aprender es que la corriente es importante para el LED, no el voltaje. Tomará el voltaje tanto como lo necesite, pero la corriente: cuánto le das. Es decir, si su fuente de energía puede emitir 10 amperios, el LED tomará corriente hasta que se queme. La lógica aquí es simple: el LED conectado consume corriente y comienza a calentarse. Cuanto más fuerte se calienta, más corriente puede pasar a través de él, se expande al calentarse. Junto con la corriente, aumenta la caída de voltaje a través del diodo. Y así, hasta que se queme por completo, nadie ha limitado la corriente. Pero esto debe hacerse, utilizando el elemento limitante.
Tenga en cuenta que si la fuente de alimentación tiene un voltaje de salida igual al voltaje de funcionamiento del LED, no es necesario limitar la corriente. Es decir, si tiene, por ejemplo, un LED blanco y una batería de 3.6 voltios de un teléfono celular (puede conectarlo directamente a esta batería), nada le sucederá al LED. Estaría encantado de tomar más corriente, pero no hay suficiente voltaje. Entonces, la batería de celda de 3.6 V es una fuente de alimentación ideal para experimentar con LED blancos y azules. ¿Por qué solo con ellos? Sobre esto en otros artículos.
En general, en serie con el LED, necesitamos poner una especie de grifo y atornillarlo al valor que necesitamos. En el papel de una grúa de este tipo pueden ser dispositivos diferentes. El más simple de ellos es una resistencia.
Aspectos ópticos del uso de LED
Supongamos que aprendimos cómo conectar un LED y limitar su corriente. Surge la pregunta: ¿cuánto brilla? Aquí tenemos que sumergirnos un poco en la óptica.
Entre las propiedades de los LED, especialmente los potentes, a menudo se indica el tipo de distribución de luz. Por lo general, este es el llamado LED Lambert. Además lo consideraremos como el más extendido. ¿Qué significa este término? El LED "Lambert" brilla en todas las direcciones por igual, independientemente de la dirección.Si el LED fuera una bola, brillaría igualmente en todas las direcciones; esta es la esencia del diagrama de Lambert. Para que quede claro, el sol es una fuente lambertiana.
El diseño LED estándar es un cristal, una placa delgada que brilla. Mire a través de la ventana transparente del LED, y verá este cristal. Delgados cables de contactos vienen a él. Si conectas la imaginación, puedes imaginar la luz proveniente del LED como una nube en forma de esfera que cuelga sobre él. Luz: son pequeñas partículas llamadas fotones. Entonces, una bola llena de fotones cuelga sobre el LED. Y cuanto más luz emite el LED, cuanto más grande es la bola, más lejos vuelan las donas de fotones, empujándose y amontonándose. La mayoría de ellos vuela hacia arriba perpendicular al plano del cristal, por lo que la intensidad de luz máxima de los LED es de 90 grados con respecto al plano del cristal. Espero que ahora los diagramas proporcionados por los fabricantes de LED se hayan vuelto más claros para usted :) Para ser completamente comprensibles, veamos un ejemplo.
Supongamos que hay un LED, en la parte superior del cual una esfera de luz emitida por él cuelga con un diámetro de 1 metro (¡buen LED! :)).
La escala inferior es el número de porcentaje de este medidor, la superior es el grado de radiación. De acuerdo con este diagrama, el mayor número de fotones está en el punto más alto con un grado de 0 y un rango de 1 metro. Se ve raro, pero lo es. Menos extraño comienza a verse, si recuerdas que la luz es una onda, no es por nada que indican la longitud de onda de las características. En consecuencia, nuestra esfera de luz se puede representar como un campo electromagnético con una cierta densidad. Pero esto ya es una jungla, sigamos adelante :)
Ángulo de brillo medio
El fabricante generalmente indica un parámetro como un doble ángulo de medio brillo. ¿Qué significa este término? Como descubrimos, el LED proporciona la máxima luz en el centro y en la parte superior, es decir, el ángulo es cero. En consecuencia, cuanto más lejos del centro, menos luz. El ángulo de brillo medio es cuando el LED proporciona 100 unidades convencionales de luz a "0" grados y, por ejemplo, a 30 grados (en relación con el eje "0") - 50. El ángulo de brillo medio En la Figura I es la intensidad de la luz, Imax es la intensidad máxima de la luz. ImaxCos: la mitad del poder de la luz. ¿Por qué "doble"? Multiplicamos grados por dos, el LED también brilla simétricamente. Como resultado, obtenemos un bonito triángulo de luz isósceles. También hay luz fuera de este triángulo, tenemos una bola de luz, pero el punto de referencia para la característica del LED es la mitad del ángulo.
Candela
Ahora podemos considerar qué es Candela. Candela es, a la antigua usanza, una "vela". Recuerde, solían decir: ¿una lámpara de araña o una lámpara con cien velas? En los viejos tiempos, se necesitaba algún tipo de punto de referencia. Acordamos tomar una vela del grosor requerido, encenderla y considerarla un estándar, esta misma candela. Hoy en día, por supuesto, piensan de manera diferente. No explicaré en detalle cómo, esto está más allá del alcance del artículo. Es solo una unidad de medida para la intensidad luminosa, y se llama Candela. Su característica principal es el uso de fuentes direccionales para medir la intensidad de la luz. Es por eso que para LED de 5 mm los valores se indican en candelas, más precisamente, milicandels (1 cd = 1000 mcd).
Es hora de descubrir cómo los LED de 5 mm o cualquier otro en una caja de plástico difieren de los potentes.
Características de diseño del indicador LED de 5 mm.
Como se mencionó anteriormente, un LED es un cristal emisor de luz. Considere el diseño del LED en una caja de plástico de 5 mm. Un examen minucioso revela dos cosas importantes: la lente y el reflector. El cristal LED se coloca en el dispositivo reflector del LED. Este reflector establece el ángulo de dispersión inicial. Entonces la luz pasa a través de una carcasa de epoxi. Se trata de la lente, y luego comienza a disiparse en los lados en ángulo, dependiendo del diseño de la lente. En la práctica, desde 5 hasta el diagrama LED de 160 grados.
Para indicar la intensidad luminosa de tales LED, solo se usa candela.Los LED con emisión direccional emiten luz en un ángulo sólido. Para entender qué es un ángulo sólido, es suficiente imaginar la siguiente imagen. Coges una linterna, la enciendes y la pones en el cubo de fuego hasta el fondo, luego la cierras con una tapa. La luz interior, en consecuencia, tiene la forma de un cono en la forma de nuestro cubo. Este cono delimitado por una tapa es un ángulo sólido.
Trataré de explicar el significado de la distribución de luz de manera más simple. Supongamos que la intensidad luminosa de nuestra linterna es de 1 candela, es decir, 1000 microcandelos (para ser más figurativos, las micro candelas pueden considerarse fotones :)) Si vamos más allá por analogía, tenemos un cubo lleno de microchandels. Si lo desea, puede calcular el volumen del cubo: bienvenido a la geometría :) En consecuencia, si tomamos el cubo el doble, los microcanal se distribuyen de manera uniforme, es decir, no habrá más :) En todas estas explicaciones, puede encontrar la respuesta a la pregunta sagrada: cuántas Se necesitan LED para reemplazar una bombilla de 100 vatios. Sobre eso - más allá.
Características de diseño de LED de alta potencia
A diferencia de los LED indicadores, los potentes no son solo un dispositivo, sino también un producto de marketing. Hoy, entre los principales fabricantes, existe una verdadera carrera por los lúmenes: ¿quién es más? Y a nadie le importa que estos lúmenes aún deben usarse. Vamos en orden.
La principal diferencia entre un LED potente y un LED indicador en su forma pura es minimizar cualquier obstáculo para la salida de luz de la carcasa del LED. Por lo tanto, los LED potentes tienen un diagrama de Lambert. ¿A qué conduce esto en la práctica? Enciende el LED y obtiene una buena bombilla encima. ¿Y qué hacer a continuación? ¿Cómo pueden iluminar la superficie que necesitas? Debe usar varias ópticas o reflectores, lo que inevitablemente conduce a pérdidas y, por lo tanto, a una disminución del flujo luminoso. Por lo tanto, si, después de comprar un LED potente, no ha adquirido una buena óptica y está diseñado específicamente para su diseño, se alegra temprano, el dolor de cabeza aún está por llegar.
Entregar los lúmenes que necesita a la superficie que desea iluminar no es una tarea fácil.
Lumen
Como ya entendió, las candelas para evaluar la intensidad luminosa de los LED de alta potencia no son adecuadas. Para hacer esto, hay lúmenes: esta es la cantidad total de luz que el LED puede dar cuando se conecta con los valores de corriente y voltaje especificados. ¿Recuerdas la analogía del cubo de fuego? Aquí ella también encaja. Suponemos que si el LED tiene una intensidad de luz de 100 lúmenes, entonces en nuestro cubo habrá 100 lúmenes.
Una bombilla ordinaria de 100 W también es una fuente de Lambert. La salida de luz promedio de esta bombilla es de 10-15 lúmenes por vatio. Es decir, 100 vatios de luz incandescente nos darán, digamos, 1000 lúmenes. Entonces, para reemplazar una lámpara de 100 vatios con LED, necesita 10 piezas de 100 lúmenes cada una. ¿Es así de simple? No, lamentablemente Llegamos a un término como LUX.
Suite
El lujo es la relación entre el número de lúmenes y el área iluminada. 1 lux es 1 lumen por metro cuadrado. Digamos que tenemos una superficie cuadrada con un área de un metro. Todo está iluminado de manera uniforme por una bombilla ubicada a cierta distancia desde arriba. Para esta bombilla, el fabricante declaró una iluminación de 100 lux. Tomamos un dispositivo que mide el poder de la luz y lo medimos en cualquier lugar de nuestro cuadrado, deberíamos obtener 100 lúmenes. Si es así, el fabricante no nos engañó.
Lea también sobre este tema:Ejemplos de uso de LED
Ver también en electro-es.tomathouse.com
: