Світлодіоди (LED) – це чудові електронні компоненти. Вони бувають самих різних розмірів і кольорів (рис. 2.1). Багато світлодіоди укладені в прозорий корпус, тому колір їх свічення за зовнішнім виглядом визначити неможливо. Світлодіод випромінює світло при проходженні струму в прямому напрямку. На рис. 2.2 показаний малогабаритний світлодіод і його умовне позначення. Висновки світлодіода різної довжини: довгий – Анод, короткий – катод.

Інтенсивність випромінюваного світла пропорційна електричному струму, що проходить через світлодіод. Падіння прямого напруги на світлодіоді залежить від ширини забороненої зони напівпровідникового матеріалу, т. е. можна сказати, що ця напруга пов’язано з довжиною хвилі випромінюваного світла. Червоний світлодіод має найменшу ширину забороненої зони, а синій – найбільшу. Тому падіння напруги на червоному светодиоде становить 2 В, а на синьому – 3,7 В. В табл. 2.1 наведені електричні та оптичні характеристики різних світлодіодів.

Таблиця 2.7. Електричні та оптичні характеристики світлодіодів розміром 5 мм (компанія Lite-On Optoelectronics)

Колір

світіння

Прямий струм 1Пр, мА

Гранично

допустимий

ТОК Imax, МА

Типове пряму напругу Unp, В

Кут

видимості,

град

Довжина хвилі світла, нм

Червоний

20

120

2,0

30

635

Помаранчевий

20

60

2,5

15

624

Жовтий

20

90

2,0

20

591

Зелений

20

100

3,5

15

504

Синій

20

100

3,7

20

470

Білий

20

100

3,5

20

Широкий

спектр

Рис. 2.1. Різні типи світлодіодів

Рис. 2.2. Світлодіод і його умовне позначення

Оскільки світлодіод – це один з видів діода, то цілком природно чекати від нього таких же характеристик по напрузі і струму, що і від звичайного імпульсного діода. Імпульсні діоди виготовляють з кремнію або германію і напруга їх включення складає для кремнієвих приблизно 0,7 В, для германіевих- 0,2 В. Для виготовлення світлодіодів застосовують арсенід галію (GaAs), в який додають домішки для отримання потрібного кольору. Ширина забороненої зони GaAs становить 1,45 еВ, а кремнія- 1,1 еВ. Тому напруга включення у діода з арсеніду галію має бути вище, ніж у кремнієвого діода. На рис. 2.3 показана пряма гілка вольт-амперної характеристики червоного світлодіода.

Рис. 2.3. Пряма гілка вольт-амперної характеристики червоного світлодіода

Для включення світлодіода потрібен джерело постійної напруги і додаткова схема обмеження прямого струму. Прямий струм для конкретного світлодіода підбирають виходячи з необхідної інтенсивності світіння і орієнтуючись на гранично допустимий струм, який може витримати цей світлодіод. Небажана тривала робота при великих прямих токах, оскільки це може призвести до пошкодження світлодіода. Максимально допустиме значення прямого струму взагалі перевищувати не можна. У найпростішому варіанті обмежувачем струму служить резистор. При напрузі живлення ί /ΗΠ (Vcc), падінні напруги £ /пр і бажаному струмі в 10 мА опір резистора (в кілоомах) має дорівнювати

Приклад: якщо наш світлодіод має характеристику, показану на рис. 2.3, a t / “n= 5 В і падіння напруги одно t /np= 1,98 В, то величина опору вийде 302 Ом. Стандартні резистори мають номінали 270 і 33 Ом, їх можна з’єднати послідовно і отримати 303 Ом, що нас цілком влаштує. Якщо ж у схемі буде один резистор в 270 Ом, струм через світлодіод збільшиться до 11 мА, а при резисторі в 330 Ом струм складе 9,15 мА.

Інтенсивність свічення світлодіода пропорційна току, що проходить через нього. Для ілюстрації цієї властивості була зібрана схема, показана на рис. 2.4 і побудований графік. Результат цього невеликого експерименту показаний на рис. 2.5. Зв’язок між інтенсивністю світіння і струмом буде вивчатися далі в цьому ж розділі і в наступних проектах.

Рис. 2.4. Схема дослідження світлодіода

Рис. 2.5. Графік залежності інтенсивності світіння світлодіода від струму через нього

Типи світлодіодів

Рис. 2.6. Двоколірний світлодіод із загальним анодом і його умовне позначення

Рис. 2.7. Зовнішній вигляд двобарвних і триколірних світлодіодів

Крім зображених на рис. 2.1, випускаються двоколірні і триколірні (RGB) світлодіоди. На рис. 2.6 показаний двоколірний світлодіод із загальним анодом і його умовне позначення. На рис. 2.7 наведена фотографія двобарвних і триколірних світлодіодів.

Бувають також двоколірні світлодіоди із загальним катодом. В одному корпусі можуть поєднуватися світлодіоди будь-яких кольорів: червоно-жовтий, червоно-зелений, сінежелтая, синьо-червоний і т. Д. Трибарвний світлодіод об’єднує в одному корпусі червоний, зелений і синій діоди. У такому приладі чотири виведення: загальний анод і три катода (або загальний катод і три анода). За допомогою двоколірних світлодіодів можна отримувати кілька квітів (Одночасно включаючи обидва світлодіода). Так, за допомогою двокольорового червоно-зеленого світлодіода можна отримати жовтий (включивши одночасно червоний і зелений світлодіоди). Якщо ж червоний світлодіод включити “Вполнакала”, а зелений повністю, то можна отримати і інші відтінки жовтого. Трибарвні світлодіоди забезпечують більш широку палітру кольорів (шляхом керування інтенсивністю трьох основних кольорів). У наступному розділі ми докладно обговоримо, як управляти інтенсивністю світіння світлодіодів. На основі світлодіодів виготовляють більш складні дисплеї: семисегментні, алфавітно-цифрові, стовпчасті і точково-матричні (Про них йтиметься у розділі 3).

Джерело: Гадре, Д., Цікаві проекти на базі мікроконтролерів tinyAVR / Дхананья Гадре, Нігула Мелхотра: Пер. з англ. – СПб .: БХВ-Петербург, 2012. – 352 с .: іл. – (Електроніка)