Що таке світлодіод
У двох словах,світлодіод (LED) являє собою напівпровідниковий пристрій, що випромінює світло при проходженні через нього електричного струму. Світло виникає, коли частинки, що несуть струм (відомі як електрони та дірки), об'єднуються в напівпровідниковому матеріалі в зоні p-n переходу.
Оскільки світло генерується у твердому напівпровідниковому матеріалі, світлодіоди описуються як твердотільні пристрої. Термін твердотільне освітлення, яке також включає органічні світлодіоди (OLED), відрізняє цю технологію освітлення від інших джерел світла, таких як лампи розжарювання, галогенні лампи, флуоресцентні лампи.
Різні кольори світлодіодів
Всередині напівпровідникового матеріалу світлодіода електрони та дірки знаходяться у енергетичних зонах. Ширина забороненої зони визначає енергію фотонів (частин світла), випромінюваних світлодіодом.
Енергія фотона визначає довжину хвилі світла, що випускається, і, отже, його колір. Різні напівпровідникові матеріали із різними забороненими зонами створюють різні кольори світла. Точна довжина хвилі (колір) можуть бути налаштовані шляхом зміни складу світловипромінюючої або активної області.
Світлодіоди складаються із сполук напівпровідникових елементів із III та V групи періодичної таблиці хімічних елементів Менделєєва. Прикладами таких матеріалів, які зазвичай використовуються у виробництві світлодіодів, є арсенід галію (GaAs) та фосфід галію (GaP).
До середини 90-х років світлодіоди мали обмежений діапазон кольорів, зокрема, комерційні сині та білі світлодіоди не існували. Розробка світлодіодів на основі нітриду галію (GaN) завершила палітру кольорів та відкрила безліч нових пристроїв.
Основні матеріали, що використовуються при виготовленні світлодіодів
Основними напівпровідниковими матеріалами, що використовуються для виробництва світлодіодів, є:
- InGaN: сині, зелені та ультрафіолетові світлодіоди високої яскравості
- AlGaInP: жовті, помаранчеві та червоні світлодіоди високої яскравості
- AlGaAs: червоні та інфрачервоні світлодіоди
- GaP: жовті та зелені світлодіоди
Підключення світлодіодів
Як уже було сказано вище, світлодіоди мають різні кольори та робочі напруги. Важливою характеристикою світлодіода є його номінальний струм. Залежно від робочої напруги, нам необхідно розрахувати резистор для світлодіода, щоб уникнути пошкодження світлодіода великим струмом.
В електронних пристроях з напругою живлення 5 вольт для більшості малопотужних світлодіодів, як правило, опором резистора близько 220 Ом цілком достатньо.
Світлодіоди мають полярність. Тому, щоб світлодіод світився, його анод має бути з'єднаний із плюсом джерела живлення, а катод із мінусом. Зазвичай у світлодіода ніжка анода довша ніж ніжка катода. Крім того, з боку катода корпус світлодіода скошений.
Не слід турбуватися при помилці у полярності підключення. Зі світлодіодом нічого не трапиться, просто він не буде світитися. За винятком особливої нагоди, коли ви подали дуже велику напругу.
Крім простих світлодіодів, існують такожRGB-світлодіоди, які можуть відображати будь-який колір, заснований на системі RGB. Світлодіод RGB можна подати у вигляді окремих трьох світлодіодів в одному корпусі: червоний (R), зелений (G), синій (B). Змінюючи інтенсивність світіння кожного, ми можемо отримати будь-який колір.
RGB світлодіоди маютьчотири висновки для підключення - по одному для кожного кольору (три висновки) і один для плюсу (загальний анод) або мінусу (загальний катод) живлення.
Якщо у вас RGB світлодіод із загальним катодом, то схема підключення буде наступною:
Тут бачимо, що три висновки підключаються через резистори до джерела живлення чи мікроконтролера (наприклад, Arduino), а четвертий висновок до мінусу живлення.
Якщо ж у вас RGB світлодіод із загальним анодом, то схема підключення буде такою:
Слід звернути увагу, що потрібно підключати опори до кожного кольору, оскільки світлодіоди працюють з меншою напругою ніж вихід мікроконтролера. Зазвичай для світлодіода червоного кольору достатньо резистора опором 150-180 Ом та 75-100 Ом для зеленого та синього кольору.
Якщо у вас немає цих опорів, то використовуйте більший опір (це вірно у всіх випадках, коли опір використовується для захисту від перенапруги — ми вибираємо менше напруги, на користь збереження світлодіода).