LEDの紹介

LEDまたは発光ダイオードは単純なPN接合ダイオードです、エネルギー障壁が大きい材料でできています。 LED接合に電源が供給されると、電子は価電子帯から伝導帯に移動します。電子がエネルギーを失い、元の状態に戻ると、光子が放出されます。この放出された光は、光の可視周波数範囲の周波数帯域にあります。

LED

この単純なダイオードは、そのp-n接合が1ボルトという低い電圧によってバイアスされたときに発光します。ほとんどのLEDは1.5ボルトから2ボルトの間で動作しますが、高輝度タイプ、特に白、青、ピンクのLEDは、最大の輝度を出すために3ボルトを必要とします。 LEDを流れる電流は、20〜30ミリアンペアに制限する必要があります。そうしないと、デバイスが焼損します。白と青のLEDは、最大40ミリアンペアの電流に耐えることができます。

発光ダイオード– LED

“1相から3相 ”

LEDは、電流の影響で光子を放出する性質を持つガリウム化合物でできた半導体チップを搭載しています。チップは、供給電圧を供給するために2つの端子ポストに接続されています。アセンブリ全体がエポキシケースにカプセル化されており、端子が突き出ています。 LEDの長いリード線は正で、短いリード線は負です。もともと、LEDに使用されていた半導体はリン酸ガリウム砒素（GaAsP）でしたが、現在、高輝度LEDではアレスニドガリウムアルミニウム（GaAlAs）が使用されています。青と白のLEDは窒化インジウムガリウム（InGaN）を使用し、マルチカラーLEDはさまざまな材料の組み合わせを使用してさまざまな色を生成します。白色LEDには、白色無機蛍光体を含む青色チップが含まれています。青色光が蛍光体に当たると、白色光が放出されます。

LEDはエレクトロルミネッセンスに基づいて発光します。 LEDの半導体材料には、P型とN型の両方の領域があります。 p領域はHolesと呼ばれる正の電荷を運び、N領域は電子を放出します。光子放出材料は、P層とN層の間に挟まれています。 P層とN層の間に電位差がかかると、N層からの電子が活物質に向かって移動し、正孔と結合します。これにより、活物質から光の形でエネルギーが放出されます。活物質の種類に応じて、異なる色が生成されます。

8種類のLEDとその使用材料

1.アルミニウムガリウムヒ素–赤外線LED

2.アルミニウムガリウム砒素、ガリウム砒素リン、ガリウムリン–赤色LED

3.アルミニウムリン化ガリウム、窒化ガリウム–緑色LED

4.アルミニウムリン化ガリウム、ガリウム砒素リン化ガリウム、ガリウムリン化ガリウム–黄色のLED

5.アルミニウムガリウムインジウムリン酸塩–オレンジ色のLED

6.窒化インジウムガリウム、炭化ケイ素、サファイア、セレン化亜鉛–青色LED

7.窒化ガリウムベースの窒化インジウムガリウム–白色LED

8.窒化インジウムガリウム、窒化アルミニウムガリウム–紫外線LED

8つのLEDパラメータ

1.光束-LEDからのエネルギー量であり、ルーメン（lm）またはミリルーメン（mlm）で測定されます。

2.光度–ある領域をカバーする光束であり、カンデラ（cd）で測定されます。 LEDの明るさは光度に依存します。

3.発光効率–印加された電圧に関連する光を示します。その単位は1ワットあたりのルーメン（lm w）です。

4.順方向電圧（Vf）–LEDの両端の電圧降下です。赤色LEDの1.8ボルトから緑色および黄色LEDの2.2ボルトの範囲です。青と白のLEDでは、3.2ボルトです。

5.順方向電流（If）–LEDを流れる最大許容電流です。通常のLEDでは10mAから20mAの範囲で、白と青のLEDでは20mAから40mAの範囲です。高輝度の1ワットLEDには、100〜350ミリアンペアの電流が必要です。

6.視野角–軸外角度とも呼ばれます。半軸値までの光度低下です。これにより、条件付きで完全な明るさが得られます。高輝度タイプのLEDは視野角が狭いため、光がビームに集束されます。

7.エネルギーレベル–光出力のエネルギーレベルは、印加される電圧と半導体の電子の電荷に依存します。エネルギー準位はE = qVです。ここで、qは電子の電荷、Vは印加電圧です。 qは通常-1.6×1019ジュールです。

8. LEDのワット数–順方向電圧に順方向電流を掛けたものです。 LEDに過剰な電流が流れると、LEDの寿命が短くなります。そのため、LEDを流れる電流を制限するために、通常470オームから1Kの直列抵抗が使用されます。

LED抵抗は、式Vs – Vf / Ifを使用して選択できます。ここで、Vsは入力電圧、VfはLEDの順方向電圧、IfはLEDの順方向電流です。

LEDを駆動するためのAC電源の必要性

携帯電話などの低電力を伴うアプリケーションでは、LEDにDC電源を使用することができます。ただし、LEDを使用する信号機のような大規模なアプリケーションの場合、実際にはDCを使用するのは不便です。これは、距離が長くなると、DC電力伝送がより多くの損失に寄与し、DC-DC変換にデバイスを使用するのが非常に安価になるためです。その結果、多数のLEDの発光などのハイエンドアプリケーションにAC電源を使用する方が適しています。

AC電圧リミッターとしてのコンデンサ

LEDサー

コンデンサは、充電または放電時に回路から電流を引き出したり供給したりすることにより、印加電圧の変化に対抗する特性を持っています。コンデンサの両端の電流は次のように与えられます

I = CdV / dt

ここで、Cは静電容量、dV / dtは電圧の変化を示します。 Iは、単位時間または電流あたりのプレート間の電荷です。

コンデンサを流れる電流は、電圧の変化に対する反応です。したがって、高い瞬時電圧の場合、電流はゼロです。言い換えれば、電圧は電流より90度遅れます。コンデンサのこの特性により、AC電源の減電圧器として使用できます。ただし、これは静電容量値と周波数に依存します。周波数と静電容量が高いほど、リアクタンスは小さくなります。

LEDを駆動するためのAC電源の使用を含むアプリケーション

LED回路

LEDまたは発光ダイオードは、コンデンサと抵抗の組み合わせを使用するだけで、AC主電源を介して直接操作できます。 220VのAC主電源は変圧器を使用して低電圧ACに変換されます。コンデンサは電圧リミッタとして使用され、抵抗は電流リミッタとして使用されます。高PIV（1000V）のダイオードは、LEDを高電圧から保護するために使用されます。

“きちんとした図でコンデンサー始動コンデンサー運転誘導モーター ”

通常、白いLEDの両端の電圧降下は約1.5Vです。 LEDは2つの直並列の組み合わせで接続されています。各組み合わせで12個のLEDを使用する場合、LEDの組み合わせでの電圧降下は約30Vです。抵抗は電流リミッタとして機能し、約30Vの電圧降下を提供します。したがって、コンデンサと抵抗の組み合わせにより、一連のLEDを駆動することが可能です。抵抗の値は、使用するLEDの数によって異なります。 LEDの定格は15mAであるため、各LEDを流れる電流は15mAになり、2セットのLEDの組み合わせを流れる合計電流は30mAになり、1k抵抗の両端で30Vの電圧降下が発生します。

このトピックまたは電気および電子プロジェクトの概念についてさらに質問がある場合は、メイン操作LEDの概念についてのアイデアをお持ちであることを願っています。以下のコメントセクションを残してください。