LED-Lichtquellen

3 Gründe, warum LEDs im Vergleich zu HID-Lampen als Lichtquelle verwendet werden

• LEDs haben kein Filament zum Ausbrennen oder Brechen, daher halten sie viel länger als herkömmliche Lampen. Da auf einem sehr kleinen Halbleiterchip eine LED betrieben wird, sind sie sehr langlebig und halten in der Regel viele tausend Stunden.
• LEDs sind ähnlich wie Halogenlampen „sofort an“ und daher praktisch für Anwendungen, die häufigen oder potenziellen Ein- und Ausschaltvorgängen ausgesetzt sind. Umgekehrt sind HID-Lampen zerbrechlicher und müssen sich während der Zündung erwärmen (15 - 25 Sekunden)
• Die LED-Technologie ändert sich schnell und es ist absehbar, dass LEDs letztendlich die Leistung der HID-Beleuchtung übertreffen werden.

Wie wird LED als Lichtquelle verwendet?

Leuchtdioden (LED) sind Lichtquellen, die Dioden verwenden, die Licht emittieren, wenn sie in einem Stromkreis angeschlossen sind. Der Effekt ist eine Form der Elektrolumineszenz, bei der LEDs eine große Anzahl von Photonen nach außen abgeben. Die LED ist in einer Kunststoffbirne untergebracht, die die Lichtquelle konzentriert. Der wichtigste Teil einer LED ist der Halbleiterchip in der Mitte von die Lichtquelle. Es besteht aus p- und n-Regionen mit einem Übergang zwischen ihnen. Die p-Region wird von positiven elektrischen Ladungen und die n-Region von negativen elektrischen Ladungen dominiert. Der Übergang ist eine Art Wand zwischen den beiden Regionen, die den Durchgang von Ladungsträgern zwischen den beiden Regionen blockiert.

Wenn eine ausreichende Spannung an den Halbleiterchip angelegt wird, können sich Elektronen leicht über den Übergang bewegen, wo sie sofort von den positiven Kräften im p-Bereich angezogen werden. Wenn sich ein Elektron einer positiven Ladung im p-Bereich ausreichend nahe bewegt, „verbinden“ sich die beiden Ladungen erneut.

Wenn sich ein Elektron mit einem positiven Ion verbindet, wird die elektrische potentielle Energie in elektromagnetische Energie umgewandelt, und dies geschieht in Form der Emission eines Lichtphotons.

Dieses Photon hat eine Frequenz, die durch die Eigenschaften des Halbleitermaterials bestimmt wird (üblicherweise eine Kombination der chemischen Elemente Gallium, Arsen und Phosphor).

LEDs, die unterschiedliche Farben emittieren, bestehen aus unterschiedlichen Halbleitermaterialien. Mit einfachen Worten, LEDs sind kleine elektrische Schaltungskomponenten, die als Glühbirne ohne Filament wirken. LEDs werden ausschließlich durch die Bewegung von Elektronen in einem Halbleitermaterial beleuchtet, wodurch sie über lange Zeiträume energieeffizient und äußerst belastbar sind.

Welche Art von LED wird in Blitzanwendungen verwendet?

Die weiße LED ist die aufregendste neue Beleuchtungstechnologie seit Einführung der Leuchtstofflampen. Hochintensive LEDs sind heute aufgrund ihres hohen Strombedarfs beliebt. Hochhelle weiße LEDs werden zunehmend in Beleuchtungsanwendungen eingesetzt, um Energie zu sparen. Zu den Anwendungen der weißen LED gehört die Hintergrundbeleuchtung in Mobiltelefonen, LCD-Hintergrundbeleuchtung, Haus- und Fahrzeugbeleuchtung, Anzeigetafeln usw. Die LEDs sind extrem klein, verbrauchen wenig Energie und wandeln Strom effizient in Licht um.

Warum wird die weiße LED bevorzugt?

Eine LED mit hohem Watt erzeugt normalerweise etwa 75 bis 100 Lumen pro Watt auf Kosten von 350 Milliampere Strom. Der Energieverlust durch Wärme ist bei LEDs praktisch gleich Null und sie haben eine sehr lange Lebensdauer von Tausenden von Stunden. LEDs sind umweltfreundliche Geräte, da sie weder Blei noch Quecksilber enthalten. Im Gegensatz zu Leuchtstofflampen senden LEDs keine UV-Strahlen aus.

Die weiße LED mit A1 Watt liefert einen Lichtstrom von ca. 100 lm, der ausreicht, um einen begrenzten Bereich zu beleuchten. Die von einer Lichtquelle emittierte Lichtmenge wird als Lumen gemessen. Beispielsweise emittiert eine 60-Watt-Lampe 730 Lumen und eine 50-Watt-Halogenlampe 900 Lumen. Jeder LED-Chip hat eine Fläche von nur einem Quadratmillimeter, was zu einer sehr konzentrierten Gesamtleuchtkraft führt

Der Durchlassspannungsabfall der weißen 1-Watt-LED beträgt 3,3 Volt und verbraucht 350 Milliampere Strom. Daher benötigt eine normale weiße LED 3 Volt und einen Strom von etwa 40 mA, um maximale Helligkeit zu erzielen.

Weiße Hochleistungs-LEDs können mit einem hohen Strom von Hunderten von Milliampere zu einem Ampere betrieben werden, um Licht hoher Intensität zu erzeugen. Einige Marken können über tausend Lumen produzieren. Die HPLEDs müssen auf einem Kühlkörper montiert werden, um eine Wärmeableitung zu ermöglichen, da das Gerät sonst leicht beschädigt werden kann.

2 Möglichkeiten, eine weiße LED zu konstruieren

• Das Verfahren beinhaltet das Beschichten eines LED-Chips (meistens blau aus Indiumgalliumnitrid, InGaN) mit Leuchtstoff verschiedener Farben, um das weiße Licht zu erzeugen. Der Teil des Lichtspektrums, der dem blauen Licht entspricht, wird durch einen als Stokes-Verschiebung bekannten Prozess auf die längere Wellenlänge übertragen. Das weiße Licht weißer LEDs kommt von dem Schmalbandblau, das von GaN-LEDs auf natürliche Weise emittiert wird, sowie von einem Breitspektrumgelb, das durch eine Leuchtstoffbeschichtung auf dem Chip erzeugt wird, die einen Teil des Blaus absorbiert und in Gelb umwandelt. InGaN kann Betriebswellenlängen von grün bis ultraviolett erzeugen, indem die relativen Mengen an Indium und Gallium während der Produktion variiert werden. Das häufig verwendete Leuchtstoffmaterial ist Cer-dotiertes Yttrium-Aluminium-Granat oder Ce3 + YAG.
• Weiße LEDs können auch hergestellt werden, indem nahezu UV-emittierende LEDs mit einer Mischung aus hocheffizienten rot und blau emittierenden Leuchtstoffen auf Europium-Basis sowie grün emittierendem Kupfer und Aluminium-dotiertem Zinksulfid beschichtet werden. Dies ist eine ähnliche Methode wie bei Leuchtstofflampen. Diese Methode ist weniger effizient als die blaue LED mit Leuchtstoff, da die Stokes-Verschiebung größer ist und daher mehr Energie in Wärme umgewandelt wird. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass UV-Licht von einer fehlerhaften LED austreten und das menschliche Auge oder die Haut schädigen kann.

3 Anwendungen mit LED als Lichtquelle

• LED-basierte Notleuchte

Es kann an die Netzsteckdose angeschlossen werden und leuchtet bei Stromausfall. Es gibt kühles weißes Licht in den Raum ab, das auch zum Lesen ausreicht. Es wird von einem 4,5-Volt-Akku für schnurlose Telefone gespeist und verwendet eine weiße 1-Watt-LED.

Funktionsweise des Systems

Die Schaltung verwendet einen kleinen 300-mA-Abwärtstransformator mit 4,5 Volt, einen Brückengleichrichter mit D1 bis D4 und den Glättungskondensator C1 als Stromversorgung zum Laden des 4,5-Volt-Akkus. Der 4,5-Volt-Transformator ist leicht verfügbar und wird allgemein in verwendet LED-Notbeleuchtung . Es senkt den 230 Volt Wechselstrom auf einen Niederspannungswechselstrom, der dann vom Vollweggleichrichter gleichgerichtet wird. Der Kondensator C1 macht die Gleichstromwelligkeit zum Laden frei. Der Widerstand R1 liefert zum Laden einen Strom von etwa 80 Milliampere. Da die Schaltung immer angeschlossen ist, ist ein niedriger Strom ideal zum Laden. Der in der Schaltung verwendete Akku ist ein 4,5-Volt-Akku für schnurlose Telefone.
Wenn der Netzstrom verfügbar ist, wird der Akku über R1 und D5 aufgeladen. Gleichzeitig erhält der PNP-Transistor durch R1 eine positive Vorspannung und bleibt ausgeschaltet. Wenn die Stromversorgung ausfällt, wird D5 in Sperrrichtung vorgespannt und die Basis von T1 wird negativ. Es leitet und leuchtet dann die LED. Wenn die Stromversorgung wieder aufgenommen wird, erlischt die LED automatisch.

1W-LED-Notleuchte

Wie einstellen?

Die Schaltung kann auf einem kleinen Stück Perf Board montiert werden. Schließen Sie den Stromkreis, den Transformator und die Batterie in eine Steckadapterbox ein. Befestigen Sie die LED außerhalb der Box vorzugsweise mit einem reflektierenden Hintergrund. Zu diesem Zweck können Sie Folienpapier einfügen. Es fungiert auch als Kühlkörper für die LED. Da bei leuchtender LED ein hoher Strom durch T1 fließt, benötigt T1 einen Kühlkörper. 1 Watt weiße LED kostet um Rs.50 und die Batterie Rs.150.

• Automatische Lampe mit 1 W LED

Hier ist ein Automatische Lampe mit hoher Leistung Weiße LED, die abends aufleuchtet und bis zum Morgen leuchtet. Weiße LEDs werden heutzutage verwendet, da sie im Gegensatz zu Gasentladungslampen eine einfache Gleichstromversorgung benötigen, um sie mit Strom zu versorgen und zu steuern. Die verwendete LED hat eine Leistung von 1 W und eine geregelte Stromversorgung ohne Transformator wird zur Stromversorgung des Geräts verwendet.

Funktionsweise des Systems

Die Kondensatoren c1 und c2 senken die Wechselspannung auf einen niedrigeren Wert. Normalerweise werden Kondensatoren mit hohem Wert verwendet. Der Brückengleichrichterabschnitt erzeugt einen pulsierenden Gleichstromausgang aus dem Wechselstromsignal. Der Kondensator entfernt die im Gleichstromsignal vorhandenen Wechselstromwelligkeiten. Dieses gefilterte Signal wird an die Zenerdiode angelegt, die über ihren Anschluss einen geregelten Gleichstromausgang liefert. Der Kondensator c3 lässt im Allgemeinen ein Wechselstromsignal durch und blockiert das Gleichstromsignal. Es wirkt als Bypass-Element. LDR und T1 bilden einen lichtempfindlichen Schalter zum Ein- und Ausschalten der LED. LDR bietet einen hohen Widerstand bei Dunkelheit und einen niedrigen Widerstand bei Licht. Während des Tages leitet LDR und die Basis von T1 wird auf Erdpotential gezogen und bleibt ausgeschaltet, um die weiße LED auszuschalten. Während der Nachtzeit, wenn das Tageslicht aufhört, steigt der Widerstand des LDR an und T1 erhält eine ausreichende Basisvorspannung und leitet. Die an den Kollektor T1 angeschlossene LED leuchtet dann. BD 139 ist ein NPN-Transistor mittlerer Leistung und seine Pin-Anschlüsse sind Base-Collector-Emitter von der Vorderseite. Für T1 ist ein Kühlkörper erforderlich, da die LED einen Strom von etwa 100 Milliampere durchlässt. Die in der Schaltung verwendete LED ist die weiße 1-Watt-LED, die einen Durchlassspannungsabfall von 3,3 Volt aufweist und 350 Milliampere Strom benötigt, um die volle Helligkeit zu erhalten.

• Tragbare Notleuchte mit mobilem Ladegerät

Hier ist tragbare Notleuchte mit mobilem Ladegerät. Es verwendet eine hochhelle weiße LED, die bei Stromausfall ausreichend Licht in den Raum bringen kann. Eine weiße LED kann eine Indiumgalliumnitrid-LED sein, die ein bläulich weißes Licht abgibt, das mit einem Phosphorfilter in der Linse oder einer Mischung aus mehrfarbigen LEDs gefiltert werden kann. Es kann auch als mobiles Ladegerät im Plug-In-Modus während der Fahrt verwendet werden.

Funktionsweise des Systems

Die Stromversorgung für die Schaltung wird von einem 0-6 Volt 300 mA Abwärtstransformator, einem Vollweggleichrichter, der D1 bis D4 umfasst, und dem Glättungskondensator C1 abgeleitet. Der Notlichtkreis besteht aus der Diode D5, dem Widerstand R2 und dem Transistor T1. Wenn die Netzspannung verfügbar ist, spannt die Diode D5 in Vorwärtsrichtung vor und die 6-Volt-Batterieladung über den Widerstand R2. Gleichzeitig ist der PNP-Transistor T1 ausgeschaltet Leitung, da seine Basis durch R1 hoch gehalten wird. Die weiße LED, die an den Kollektor von T1 angeschlossen ist, bleibt aus. Wenn die Netzstromversorgung ausfällt, spannt D5 in Sperrrichtung vor und die Basis von T1 erhält eine negative Vorspannung und leitet. Die weiße LED leuchtet dann mit dem Strom aus dem Akku auf. Der Teil des mobilen Ladegeräts der Schaltung besteht aus einem geregelten Zener-basierten Netzteil. Der Ladestrom kann an den Punkten A und B mit einem geeigneten Stecker abgegriffen werden.

Tragbares Notlicht mit mobilem Ladegerät

Jetzt hoffe ich, dass Sie eine Vorstellung vom Konzept der LED-Lichtquellen haben und wenn Sie Fragen zum Artikel und zu den Projekten der elektrischen Elektronik haben, lassen Sie den Kommentarbereich unten.