Светодиоды. Виды, типы светодиодов. Подключение и расчёты резистора.

Вот так светодиод выглядит в жизни:    
Схематичное обозначение светодиода : 

 Для чего нужен светодиод?
 Светодиоды излучают свет при прохождении через них электрического тока. В зависимости от яркости светодиода, светодиоды условно подразделют на светодиоды для индикации (<1000mCd) и для освещения (>1000mCd).

 Светодиоды были изобретены в середине прошлого века для смены ламп накаливания, которые часто перегорали и потребляли много энергии. На начальном этапе светодиоды были слабым конкурентом лампам накаливания, т.к. имели малую яркость, и отсутствовала технология получения светодиодов синего и белого цвета. Настоящий прорыв произошел в 90-х г. прошлого столетия когда когда японский изобретатель Судзи Накамура, работавший в то время на японскую корпорацию «Nichia Chemical Industries», изобрёл дешёвый синий светодиод, основанный на принципе удвоения (умножения на 2) частоты резонанса полупроводников, обычно излучающих в инфракрасной зоне спектра. В дальнейшем, покрыв синий светодиод слоем люминофора желтого цвета свечения был получен светодиод белого цвета свечения.

   Подключение и пайка светодиода
   Светодиоды должны быть подключены правильным образом, учитывая их полярность + для анода и - для катода Катод имеет короткий вывод, более короткую ножку.  Если вы посмотрите на светодиод с прозрачной колбой, то можно увидеть, что катод имеет электрод большего размера, т.к. помимо электрического контакта катод выполняет функцию радиатора, отводящего тепло от кристалла светодиода.

 

   Светодиоды могут быть испорчены в результате воздействия тепла при пайке, но для этого надо достаточно долго удерживать жало паяльника на ножке светодиода. При обычной скорости пайки, этого можно не опасаться  Никаких специальных мер предосторожности применять не надо для пайки большинства светодиодов, однако бывает полезно при пайке держать светодиод за ножку металлическим пинцетом – для теплоотвода.

  Проверка светодиодов
   Подключение светодиодов непосредственно батарее или источнику питания может привести к выходу светодиода из строя!
  Светодиод перегорит практически моментально, поскольку слишком большой ток сожжет его.  Светодиоды должны иметь ограничительный резистор. Для быстрого тестирования 1кОм резистор подходит большинству светодиодов если напряжение 12V или менее. Не забывайте подключать светодиоды правильно, соблюдая полярность!

 

  Цвета светодиодов
  Светодиоды бывают почти всех цветов: красный, оранжевый, желтый, желтый, зеленый, синий и белый.   Технология изготовления светодиодов синего и белого цветов свечения немного дороже, чем светодиодов других цветов.
  Цвет светодиодов определяется типом полупроводникового материала, из которого он сделан, а не цветом пластика его корпуса. Как правило, светодиоды красного и желтого цвета свечения изготавливают по AlGaInP технологии, зеленые, синие InGaN технологии, а белые светодиоды изготавливают на основе синего светодиода с нанесение люминофора желтого цвета свечения.   Светодиоды любых цветов бывают в бесцветном корпусе, в таком случае цвет можно узнать только подключив его к источнику тока.
 
 

 
 

  Многоцветные светодиоды
  Многоцветный светодиод состоит из двух чипов, как правило это красного и зеленого цвета свечения объединенные в один корпус с тремя ножками.   Изменяя яркость или количество импульсов на каждом из кристаллов светодиода можно добиваться разных цветов свечения.
 

  Расчет светодиодного резистора
  Светодиод должен иметь резистор последовательно соединенный в его цепи, для ограничения тока, проходящего через светодиод, иначе он сгорит практически мгновенно...
 Резистор R определяется по формуле:
  R = (V S - V L) / I

V S = напряжение питания 
 V L= прямое напряжение, расчётное для каждого типа диодов (как правилоот 2 до 4волт) 
 I  = ток светодиода (например 20мA), это должно быть меньше максимально допустимого для Вашего диода
 Если размер сопротивления не получается подобрать точно, тогда возьмите резистор большего номинала.  На самом деле вы вряд-ли заметите разницу… совсем яркость свечения уменьшится совсем незначительно.
 Например:  Если напряжение питания V S = 9 В, и есть красный светодиод (V = 2V), требующие I = 20мA = 0.020A,
 R = (- 9 В) / 0.02A = 350 Ом. При этом можно выбрать 390 Ом (ближайшее стандартное значение, которые больше). 

  Вычисление светодиодного резистора с использованием Закон Ома
 Закон Ома гласит, что сопротивление резистора R = V / I, где :
 V = напряжение через резистор (V = S - V L в данном случае)
 I = ток через резистор
 Итак R = (V S - V L) / I

  Последовательное подключение светодиодов.
  Если вы хотите подключить несколько светодиодов сразу – это можно сделать последовательно. Это сокращает потребление энергии и позволяет подключать большое количество диодов одновременно, например в качестве какой-то гирлянды.
  Все светодиоды, которые соединены последовательно, должны быть одного типа.  Блок питания должен иметь достаточную мощность и  обеспечить соответствующее напряжение.

  Пример расчета :
  Красный, желтый и зеленый диоды - при последовательном соединении необходимо напряжение питания - не менее  8V, так 9-вольтовая батарея будет практически идеальным источником. 
 V L = 2V +  2V + 2V = 6V (три диода, их напряжения суммируются).
 Если напряжение питания V S 9 В и ток диода = 0.015A,
 Резистором R = (V S - V L) / I = (9 - 6) /0,015 = 200 Ом
 Берём резистор 220 Ом (ближайшего стандартного значения, которое больше).

Избегайте подключения светодиодов в параллели!
  Подключение несколько светодиодов в параллели с помощью одного резистора не очень хорошая идея…

   Как правило, светодиоды имеют разброс параметров, требуют несколько различные напряжения каждый.., что делает такое подключение светодиода практически нерабочим. Один из светодиодов будет светиться ярче и брать на себя тока больше, пока не выйдет из строя. Такое подключение светодиода многократно ускоряет естественную деградацию кристалла светодиода.  Если светодиоды соединяются параллельно, каждый из них должен иметь свой собственный ограничительный резистор.

 
  Мигающие светодиоды
  Мигающие светодиоды выглядят как обычные светодиоды, они могут мигать самостоятельно потому, что содержат встроенную интегральную схему.  Светодиод мигает на низких частотах, как правило с частотой 2-3Гц.   Такие светодиоды используют для автомобильных сигнализаций, разнообразных индикаторов или детских игрушек.

 Цифробуквенные и семисегментные светодиодные индикаторы
  Светодиодные цифробуквенные и семисегментные индикаторы сейчас применяются реже чем жидкокристаллические. Светодиодные индикаторы дороже в стоимости, но светодиодные индикаторы имеют преимущество - они отлично работают в отрицательном диапазоне температур, светодиодные индикаторы сами явлются источником света и не требуют подсветки.