Objašnjenje svjetleće diode

Gotovo gdje god pogledate, vidjet ćete neku vrstu LED diode (svjetleće diode) u upotrebi. Dolaze u mnogim bojama, oblicima i veličinama. Jedan od prvih Arduino projekata koji se uči obično je natjerati LED da treperi.

Što je LED dioda?

LED dioda je elektronička komponenta koja emitira svjetlost kada je uključena. Budući da je dioda, a diode propuštaju struju samo u smjeru ode, LED dioda mora biti ispravno ožičena da bi radila.

Prilikom spajanja LED diode važno je razlikovati koji je vodič anoda (pozitivan), a koji katoda (negativan). Kako bi se vodiči lakše identificirali, sve LED diode proizvode se s dva fizička svojstva. Prvo je da LED diode imaju jedan vodič koji je dulji od drugog. Taj dulji vodič je anoda (+), a kraći je katoda. Druga značajka je mali ravni zarez sa strane LED diode. Vodič koji je bliže zarezu uvijek je katoda. Važno je zapamtiti ovo jer su vodiči mogli biti odrezani.

Kako LED radi

Ako bolje pogledate LED diodu, vidjet ćete da je napravljena od nekoliko dijelova. Kućište LED diode obično je izrađeno od epoksidnog ili plastičnog materijala. To je čini otpornijom na pad ili slična oštećenja. Unutrašnjost LED diode sastoji se od dva glavna dijela, stupa i nakovnja . Stup je pozitivna strana LED diode, anoda je negativna strana, odnosno katoda. Čip se nalazi unutar malog udubljenja na nakovnju, a žica za spajanje skače s nakovnja na stup, povezujući ih.

Da bi se svjetlost emitirala, dioda mora biti izrađena od posebnog materijala . Poluvodički čip, onaj koji omogućuje LED-u da emitira svjetlost, izrađen je od galijevog arsenida (GaAs), galijevog fosfida (GaP), galijevog arsenid fosfida (GaAsP), silicijevog karbida (SiC), galijevog indijevog nitrida (GaInN), aluminijevog galijevog indijevog fosfida (AlGaInP) i sličnih kemijskih spojeva. Boja LED-a ovisit će o korištenom spoju .

Da bismo razumjeli kako raditi s LED diodama, moramo znati neke stvari o njima.

Polaritet

U elektronici, polaritet označava simetriju komponente, što znači da će biti važno kako je spojite ako je polarizirana. Nepolarizirane komponente mogu se spojiti na bilo koji način i radit će ispravno (npr. otpornici). Kao što je spomenuto, dioda će dopustiti da struja teče samo u jednom smjeru. Dakle, LED je polarizirana i emitirati će svjetlost samo ako je ispravno spojena. Da bi ispravno radila, struja mora teći od anode do katode . Anoda mora biti spojena na pozitivni kraj, a katoda na negativni. Ako je obrnuto, LED će ostati isključena. Neće se slomiti, samo neće raditi i mogla bi zaustaviti cijeli strujni krug. Na shematskom dijagramu, anoda bi trebala biti linija koja dolazi do šire strane trokuta.

Struja i otpornici

Emitirana svjetlost ovisit će o struji koju LED vuče. Što više svjetlosti emitira, to više energije troši, a time i više baterija prazni. Diode općenito ne ograničavaju struju i uništit će se ako je previše potroše. Otpornici se koriste kako bi se to spriječilo. Oni će ograničiti protok elektrona u strujnom krugu i spriječiti LED da vuče previše energije. Za većinu LED dioda, korištenje otpornika od 330 oma bit će sasvim u redu, ali imajte na umu da što se koristi jači otpornik, to će LED dioda biti manje svjetlija .

Napon naprijed

Pojam koji ćete vjerojatno često susresti pri radu s LED diodama je napon naprijed. To je broj koji će vam pomoći s naponom koji vaš krug treba opskrbiti LED diodama. Ovaj broj postaje posebno važan ako imate više od jedne LED diode spojene na jedan izvor napajanja. Ako svom krugu dajete 5 V, vaše komponente zajedno ne bi smjele premašiti taj broj.

Evo popisa najčešćih napona za LED diode ovisno o boji:

• Crvena: 1,6 V
• Narančasta: 2V
• Žuta: 2,1 V
• Zelena: 1,9 V
• Plava: 2,4 V
• Ultraljubičasto: 3V
• Bistra bijela: 3,5 V

Vrste LED dioda

Do sada smo govorili o običnim, jednobojnim, jednostavnim LED diodama. Ali LED diode su otišle mnogo dalje od toga i danas postoji mnoštvo vrsta. Evo nekih LED dioda s kojima nam je posebno zanimljivo raditi:

Dvobojna i trobojna

Dvobojne i trobojne LED diode svijetlit će u boji ovisno o smjeru protoka struje . Obična dvobojna LED dioda ima dvije žice koje su spojene na stražnju stranu, anodu na katodu. Boja svjetla ovisit će o anodi koja je spojena na pozitivni napon.

Trobojne LED diode su malo drugačije. Imaju tri žice, jednu za svaku anodu i srednju za katodu. Kao i kod dvobojne LED diode, ovisno o tome na koju anodu se dovodi pozitivni napon, ta će se boja upaliti, ali ovdje postoji kvaka: budući da su dvije anode odvojeno ožičene, možete primijeniti pozitivni napon na obje žice . Ako to učinite, LED dioda će se upaliti u trećoj boji, koja je mješavina obje.

RGB LED

RGB je kratica za crvenu, zelenu i plavu. Kombinirajući te boje, RGB LED može proizvesti gotovo bilo koju boju, ali ima poteškoća s nijansama ružičaste i smeđe . S nožicama za svaku od tri boje, RGB LED će imati četvrtu nožicu, za anodu ili katodu.

Ovisno o tome imate li anodnu ili katodnu RGB LED diodu, napajanje ćete dovoditi drugačije. Ako imate anodnu, spojit ćete anodnu žicu napajanja na pozitivni terminal. Nizak signal trebat će se primijeniti na crvenu, zelenu i plavu žicu. Međutim, ako imate katodnu, spojit ćete katodnu žicu napajanja na negativni terminal. Visoki signal trebat će se primijeniti na crvenu, zelenu i plavu žicu.

Infracrvena LED dioda

Jedan Infracrvena LED dioda , ili IR LED, na prvi pogled izgleda kao obična LED dioda i može je biti teško razlikovati. Glavna razlika je u tome što emitira svjetlost u infracrvenom rasponu . To je izvan normalnog vidljivog spektra pa nećete vidjeti ovu vrstu LED dioda kako emitira svjetlost. Omogućuju jeftinu proizvodnju infracrvene svjetlosti i omogućuju bežičnu komunikaciju između uređaja i senzora. Zato su česti u okruženjima stroj-stroj, kao i u primjenama Interneta stvari.

Vjerojatno ste već vidjeli ovu vrstu LED diode u stvarnoj upotrebi. Daljinski upravljač za TV je glavni primjer infracrvene LED diode. Neki stariji mobiteli koji su još uvijek koristili fizičke tipke imali su IR LED diode za prijenos podataka na druge uređaje.

SMD LED

Kada pogledate Arduino ploču, primijetit ćete nekoliko SMD-ova (uređaja za površinsku montažu). Kao i druge komponente, LED diode se također mogu montirati na površinu . RX i TX LED diode na Arduinu su, kao što ste možda pretpostavili, primjeri SMD LED dioda. Ove vrste LED dioda ne zahtijevaju nikakvo ožičenje i leme se izravno na tiskanu ploču.

OLED

OLED je kratica za organsku svjetleću diodu (organic light-emitting diode) . Za razliku od drugih LED dioda o kojima smo do sada govorili, OLED je vodljivi sloj organskih spojeva koji emitira svjetlost kada kroz njega prolazi električna struja. Ovaj sloj, grupiran s nekim drugima, smješten je između dvije elektrode. „Organski“ spoj znači da sadrži ugljik-vodikove veze i ne odnosi se na materijale dobivene iz prirode.