Світлодіод, який я використовую, вимагає більш високої напруги до світла, ніж я поставив, і, як результат, він зовсім не світиться.

Я б очікував хоча б тьмяного світла, але світло не генерується.

Чому така поведінка "якщо немає необхідного рівня напруги, немає світла"? Що відбувається всередині світлодіода?

Світлодіоди не працюють як звичайні лампи розжарювання.

Основні відмінності (трохи спрощені для початківців):

• Вони мають полярність, отже, вони повинні живитись за допомогою постійного струму з дотриманням цієї полярності. Зворотну полярність вони не будуть працювати. Ви також можете пошкодити їх, якщо застосувати більше ~ 4V-5V у зворотному напрямку (це безпечні значення; точне максимальне допустиме значення залежить від конкретного пристрою).

• Випромінювання світла починається лише за умови досягнення певної напруги (порогова напруга), при цьому напруга випромінювання незначна. Тому, якщо у вас є акумулятор, напруга якого нижче порогової напруги світлодіода, вам не пощастить, якщо тільки ви не використовуєте більш складну схему (наприклад, злодій Джоуля або перетворювач DC-DC) для живлення світлодіода.

• Після досягнення порогової напруги будь-яке дуже незначне підвищення напруги змушує світлодіод сильно проводити, тобто поглинати величезний струм . Отже, вам потрібен резистор послідовно, щоб обмежити цей струм до безпечної межі. На цьому сайті є інші питання / відповіді, що пояснюють, як обчислити значення обмежувального резистора.

• Після проведення інтенсивність випромінювання світла приблизно пропорційна струму (не напрузі), який протікає в діоді (тому ви отримуєте яскравіший світлодіод, якщо зменшити значення обмежувального резистора). Це до максимальної межі струму світлодіода. Після досягнення цієї межі пристрій переходить на POOF !

Ви також запитуєте, чому все це відбувається, але відповідь досить складна, оскільки це залежить від фізичної будови напівпровідникового кристала всередині діода. Фізичне пояснення полягає в квантовій механіці та фізиці твердого тіла, дійсно важких предметах.

Стаття у Вікіпедії про світлодіоди лише викреслює поверхню внутрішньої роботи світлодіодів і все ще є досить складною.

Я бачу, Лоренцо вже відповів на ваше запитання безпосередньо (+1). Ось що ви можете зробити, щоб запалити світлодіод і побачити, що у вас є.

Світлодіоди - це діоди, тому ведіть лише в одному напрямку. На відміну від звичайної лампочки, орієнтація має значення. Якщо світлодіод не світиться в один бік, переверніть його та спробуйте ще раз.

Щоб безпечно експериментувати з майже будь-яким світлодіодом, використовуйте 5 В джерело живлення, принаймні 180 Ом послідовно. Використання більш високого опору працює, але засвітлює світлодіод яскравіше. Навіть із 1 кОм серії ви все одно зможете побачити будь-яке світлодіодне світло з видимим світлом у приміщенні.

Причиною використання джерела живлення 5 В є обмеження зворотного напруги на світлодіоді при підключенні назад. Більшість світлодіодів можуть стояти на відстані щонайменше 5 В назад.

Світлодіод із видимим світлом опуститься як мінімум на 1,8 В. При цьому через резистор залишається (5 В) - (1,8 В) = 3,2 В. Практично будь-який світлодіод може переносити струм вперед 20 мА. За законом Ома (3,2 В) / (20 мА) = 160 Ом. Я сказав, що мінімум становить 180 Ом за невелику маржу і тому, що це загальна цінність.

Світлодіодна напруга вперед залежить від кольору. Наприклад, звичайні зелені світлодіоди падають приблизно на 2,1 В. "Білі" світлодіоди, як правило, є дійсно ультрафіолетовими світлодіодами з люмінофорами, які знову випромінюються у видимому спектрі. Вони можуть скидати близько 3,5 В.

З резистором 200 Ом і світлодіодом 3,5 В ви отримуєте (1,5 В) / (200 Ом) = 7,5 мА. Такий світлодіод все ще буде досить помітно з 7,5 мА через нього, навіть якщо він міг би працювати з 20 мА і більше.

Після того, як ваш світлодіод загориться, ви можете виміряти його напругу вперед, а потім відрегулювати резистор, щоб дозволити максимальний струм з цією напругою вперед. Припустимо, що максимум становить 20 мА, якщо у вас не є таблиця даних, і це говорить про інше.

Пояснення фізики

Лампочки

Світло розжарення насправді не є джерелом світла настільки нагрівальним елементом . Будь-який струм через провід трохи нагріває його ; Як тільки провід перевищує кімнатну температуру, він випромінює чисту енергію за допомогою випромінювання чорного тіла . Швидкість, з якою випромінюється ця енергія, залежить від четвертої сили температури , тобто чим вище температура, тим яскравіше ^† . І чим більше струм (або еквівалентно ^‡ більше напруга), тим вище температура дроту.

$2.6\times10^{-19}$

Світлодіоди

$2.6\ldots3.2\times10^{-19}$

$1.6\times10^{-19}\:\mathrm{J}$$U$$U\times1\:\mathrm{eV}$

_$T^4$

^‡ _{Крім того , закон Ома не зовсім коректно , так як тут опір залежить від температури. Але якісна залежність вищої напруги ⇒ вища електрична потужність все ще зберігається.}

Ви щойно отримали предметний урок про те, як світлодіоди нелінійні .

Лампочки розжарювання лінійні, коли вони запалюються . Лінійний означає, що він діє як резистор: сила струму пропорційна напрузі: половина напруги, половина струму, 1/4 потужності. Світло розжарювання зробить те, що ви очікуєте.

Світлодіоди мають дуже круту криву напруги-струму: невелика зміна напруги призводить до великої зміни струму розтягування. Ви знаходитесь внизу цієї діаграми, отже, немає світла.

Крута крива робить світлодіод дуже стрибковим, невеликі зміни напруги призводять до великих (і пошкоджуючих) змін струму. Гірше, що крива змінюється залежно від температури, випивки та віку. Тож світлодіоди оцінюються на конкретний струм, а не на напругу. За показниками можна обмежити струм за допомогою резисторів. Для освітлення, де вам потрібна пікова продуктивність, найкраще використовувати активну схему драйвера для регулювання струму на специфікацію.

Такі схеми також піддаються підвищенню або зменшенню напруги живлення відповідно до світлодіодів. Joule Thief - це проста схема, яка вирішує проблему управління світлодіодним освітленням з одним акумулятором 1,5 В.

Що варто, ще гірше з третім видом світла, дуговим розрядом освітлення: флуоресцентне, неонове, галогенід металу, пара ртуті та натрій високого / низького тиску. Вони є ізоляторами до певної напруги, коли дуга завдає удару ... Після чого вони вже майже нерозумні. Поточне обмеження є обов'язковим.

Трохи фону про напівпровідники ...

Чистий кремній (або германій) - ізолятор. Домішки додаються для створення матеріалу типу "P" або "N". Коли вони знаходяться поруч (у діоді PN або світлодіоді), домішки ефективно скасовують один одного , залишаючи вас невеликим « чистим » шаром - який виконує функцію ізолятора.

Якщо підключити живлення неправильним способом, шар стає товщішим і міцнішим - аж до пошкодження пристрою. (Варіанти використовують цей принцип для створення змінного конденсатора - товщина ізоляції діє як відстань між пластинами конденсатора)

Якщо правильно підключити живлення , шар стає тоншим, поки пристрій в кінцевому підсумку не пропустить струм. Коли це нарешті станеться, ваш світлодіод почне світитися.

Останнє зауваження: світлодіод можна запалити лише з джерелом 1,5 В: використовуйте ланцюг напруги "посилення". Найпоширеніша схема називається злодієм Джоуля .

Їх падіння напруги (~ 2 В) вище напруги живлення (1,5 В). Якщо напруга живлення нижче падіння напруги, будь-який діод (включаючи світлодіод) взагалі не працює.

Окрім відповідей тут, також варто зазначити, що кожен світлодіод відрізняється (навіть за кольором). Усі вони мають дещо різні «напруги активації» та межі розриву.

Правильний спосіб бути впевненим, що ви не збираєтеся підірвати свій світлодіод, одночасно переконуючись, що ви можете сподіватися, що це світло, - це переглянути аркуш даних для свого світлодіода.

Використання аркуша даних дасть вам важливий досвід роботи в

1. Розташування зазначених таблиць даних
2. Читання та розуміння їх

Щоб розпочати, ось випадковий для білого світлодіода зверху google; що, можливо, трохи складніше, ніж у більшості світлодіодів, оскільки "білий" - це не колір у світлодіодній землі.

В них є неймовірний обсяг інформації, і якщо ви їх не розумієте, я б запропонував спробувати, а потім знову опублікуйте запитання про конкретну частину, яку ви не розумієте.