Заказать этот номер
2010
№1
Благодаря большой яркости свечения, привлекательному форм-фактору, мизерному потреблению тока, долговечности и высокой механической прочности светодиоды (LED – Light Emitting Diode) быстро набирают популярность при конструировании современных портативных приборов (например, мобильных телефонов, персональных цифровых секретарей, навигаторов и т. п.), больших телевизионных экранов, автомобильной электроники, оптических решений в архитектуре, ландшафтном дизайне, интерьере и т. д. В статье дается обзор схем включения и управления светодиодами, используемыми в различных сегментах рынка.
Светодиоды в портативных приборах
На первом месте стоит, конечно, использование светодиодов в схемах задней подсветки активных TFT-матриц LCD-дисплеев, широко применяемых сегодня в большинстве портативных приборов.
Так как все они питаются обычно от одного-единственного литиевоионного аккумулятора, общее потребление прибора зависит от числа используемых светодиодов, способов их включения (последовательное или параллельное), тока через каждый светодиод и, конечно же, от КПД устройства. На рис.
1 показано три различных способа управления большим количеством светодиодов с помощью микросхем фирмы Texas Instruments. При последовательном соединении через все светодиоды цепи протекает равный ток, что обеспечивает одинаковую яркость их свечения. Выходное напряжение повышающего преобразователя (рис.
1а) хорошо приспособлено к последовательному включению светодиодов — КПД такой схемы достигает 85% и более. Малое количество соединений между источником энергии (в данном случае микросхемой TPS6106Х) и светодиодами дает еще одно преимущество, особенно ценное в мобильных телефонах-«раскладушках».
Напротив, достоинством параллельного соединения является то, что при выходе из строя одного светодиода не отключается вся подсветка, как это обязательно происходит при последовательном соединении. Существует два возможных вида питания цепей параллельного соединения светодиодов: линейный стабилизатор нагрузочного тока (рис.
1б) и так называемая подкачка заряда (рис. 1в). Чтобы найти оптимальную схему управления, необходимо более детально рассмотреть условия работы. Типовое прямое напряжение (падение напряжения при номинальном прямом токе) одного белого светодиода в зависимости от величины тока составляет 2,5–5 В.
Линейный стабилизатор тока является наиболее оптимальным по стоимости и самым эффективным видом управления только в тех случаях, когда используются подходящие светодиоды с наименьшим прямым напряжением, способные работать при разряженном до напряжения 3 В аккумуляторе.
Параллельное соединение используется преимущественно в подсветке с задней стороны клавиатур приборов — в случае, когда светодиоды потребляют ток менее 10 мА.
Рис. 1. Способы управления светодиодами, работающими в схемах задней подсветки ЖК-дисплеев, питающихся от аккумуляторов: а) повышающий преобразователь напряжения с катушкой индуктивности; б) линейный стабилизатор нагрузочного тока; в) генератор подкачки заряда
Если прямое напряжение светодиода выше минимального рабочего напряжения аккумулятора (за вычетом необходимого падения напряжения во внутренних цепях), то в этом случае необходимо повышать напряжение с помощью генератора подкачки заряда (рис. 1в). В этом примере используется микросхема TPS60250, которая оптимизирует КПД посредством динамического переключения усиления напряжения в полтора раза.
Во всех схемах параллельного подключения светодиодов необходимо точное внутреннее выравнивание их токов с целью достижения одинаковой степени освещенности и постоянства цветового спектра дисплея. Как линейный источник постоянного тока на микросхеме TPS75105, так и генератор подкачки заряда на микросхеме TPS60250 обеспечивают 2%-ную точность выравнивания токов даже при очень малых их значениях.
Дисплеи на органических светодиодах (OLED — Organic LED) отличаются в значительной степени и принципиально от TFT LCD-дисплеев, поскольку они не требуют задней подсветки, а состоят из самосветящихся пикселов.
К настоящему времени применение этой многообещающей технологии распространено только на маленькие экраны с небольшой продолжительностью включения, чтобы обойти пока еще существующую проблему малого срока службы OLED при высокой плотности светового потока.
Типичным примером применения OLED является второй (внешний) дисплей раскладного мобильного телефона. Изображенная на рис.
2 схема на микрочипе TPS61140/1 дает возможность одновременного подключения светодиодов задней подсветки обычного первого TFT LCD-дисплея и второго OLED-дисплея, управляемого напряжением посредством повышающего преобразователя с одной катушкой индуктивности.
Рис. 2. Способ одновременного управления одной схемой обычными светодиодами задней подсветки первого дисплея и второго OLED-дисплея мобильного телефона
Дальнейшие, более сложные требования к освещению привели к тому, что производители полупроводников обратили внимание на мобильные приборы с цифровым интерфейсом и программируемым процессорным управлением.
Одним из примеров могут быть управляемые разноцветные мигающие огни, которые используют так называемые многокристальные RGB-светодиоды, состоящие обычно из трех кристаллов, светящихся красным, зеленым и синим цветами и расположенных на одной подложке. Микросхема ТСА6507 (рис.
3) дает возможность управлять такими светодиодами. Она программируется посредством цифровой шины I2С и управляет светодиодами автономно, без участия процессора.
Рис. 3. Структурная схема микросхемы ТСА6507
Пока еще низкая светочувствительность распространенных сейчас цифровых фотокамер в составе мобильных телефонов образовала еще одну нишу для разработки микросхем управления светодиодами. Имеется в виду возможность создания в цифровых камерах дополнительной подсветки объекта белыми светодиодами (так называемая вспышка).
Для получения приемлемого изображения необходимо достичь освещенности вспышки 100 лк на расстоянии 1 м, поэтому ток светодиода зачастую может достигать значения 1,2 А. По этой причине здесь используется преобразователь напряжения с катушкой индуктивности (рис. 4), что позволило получить высокий КПД. Световой поток и длительность вспышки устанавливаются по цифровой шине I2C.
Важно иметь в виду, что возникает проблема потребления большого тока от аккумулятора при одновременном действии вспышки и высокочастотного вызывного сигнала усилителя мобильного телефона. Это может вызвать потребление до 3,5 А, что приведет к быстрому истощению аккумулятора и более раннему отключению телефона.
Поэтому все современные схемы управления светодиодными вспышками обязательно имеют защиту от включения во время посылок импульсов GSM.
Рис. 4. Схема преобразователя напряжения вспышки цифровой камеры на микросхеме TPS61050
Малые габариты корпусов современных микросхем, высокие частоты переключения, использование оптимизированных малогабаритных катушек индуктивности, более высокий КПД делают возможным создание более плоских, портативных приборов, в которых могут использоваться помимо прочего различные световые и цветомузыкальные эффекты, бегущие огни, светящиеся корпуса — фантазии производителей нет предела.
Светодиоды в автомобилях
Преимущества светодиодов по сравнению с обычными лампами накаливания со стеклянными колбами особенно очевидны в автоэлектро нике. У них более высокие продолжительность работы, надежность, КПД, светотехнические характеристики и одновременно малые габариты и энергопотребление.
Используемые вначале только как сигнальные лампочки на панели приборов, светодиоды постепенно завоевывают и другие области применения, такие как освещение приборной панели и внутреннего салона автомобиля, указатели направления движения («поворотники»), габаритные огни и сигналы торможения.
В скором времени ожидается использование светодиодов нового поколения для ближнего и дальнего света.
Если создается плоский рассеянный осветитель, как, например, при освещении приборной панели, то используется конфигурация множества параллельно подключенных светодиодов. При отказе одного из них уменьшается яркость свечения только маленького участка панели, а не всего светового прибора. Для управления таким набором светодиодов используются специальные микросхемы, например TLC5917 (рис. 5).
Рис. 5. Структурная схема микросхемы TLC5917
С помощью последовательного соединения множества таких микросхем, имеющих последовательные регистры сдвига, можно управлять любым количеством светодиодов. Микросхема включает в себя также схемы обнаружения и защиты от перегрева и короткого замыкания в каждом светодиоде. Максимальный ток через светодиоды устанавливается здесь с помощью внешнего резистора в диапазоне от 5 до 120 мА.
Светодиоды в больших телевизионных экранах
Телевизоры с большими экранами, профессиональные мониторы для графических приложений, коммерческие телевизионные установки для наружного использования являются перспективными направлениями применения большого количества светодиодов. Особое значение здесь имеет одинаковость характеристик светоизлучения, обеспечивающая равномерную яркость и распределение цветов.
Использование микросхем интерфейсов дает возможность управлять каждым отдельным светодиодом, большое количество которых геометрически расположено в виде матрицы.
Для того чтобы в современных телевизорах и мониторах достичь наиболее точного распределения белого по всей поверхности экрана, а также наиболее точной цветопередачи изображения, используют новые концепции представления цвета, например динамическую заднюю подсветку (SB – Scanning Backlight).
В больших экранах светодиоды обеспечивают цветовую и яркостную информацию каждой точки (пиксела) изображения. Обычно один пиксел формируют три светодиода (красный, зеленый, синий). В результате появляется необходимость управлять 10000 и более отдельных светодиодов, для чего используются микросхемы интерфейсов. Одним из таких примеров является микросхема TLC5945 (рис. 6).
Рис. 6. Структурная схема микросхемы TLC5945
Для обеспечения необходимой частоты смены изображения, чтобы человеческий глаз мог воспринять его как непрерывное движение, необходимо передавать информацию на светодиоды достаточно быстро.
В больших экранах каждый светодиод переключается с частотой, которая по крайней мере не ниже частоты полей (половина от частоты кадров 50 или 60 Гц).
Поскольку последовательные интерфейсы разрешают тактовую частоту передачи битов до 30 МГц, примерно можно определить максимальную частоту полей (Гц) по формуле: fп.30.106/193n, где n — число последовательно включенных микросхем TLC5945, каждая из которых имеет 16 выходов.
Еще одной особенностью микросхемы TLC5945 является возможность запоминания уровня максимального тока каждого светодиода с помощью встроенных ШИМ-модуляторов. Это необходимо для того, чтобы сравнивать и управлять различием между токами отдельных светодиодов, что позволяет исключить нарушение цветопередачи.
Светодиоды в архитектуре, ландшафтном дизайне и интерьере
Светодиоды находят все более широкое применение в областях, где раньше доминировали лампы накаливания и газоразрядные лампы.
По причине малых затрат мощности и долговечности светодиоды стали использовать в местах, где высокий уровень освещенности не играет большой роли, — в аварийном и дежурном освещении, в знаках и табличках, маркировочном освещении.
Как средства освещения светодиоды используют и во взрывоопасных помещениях и цехах. Довольно быстро внедряются светодиодные кластеры и в архитектурное освещение в качестве световых карнизов и колонн.
Для управления сетью светильников используются переключатели сетевого питающего напряжения, преобразователи, контроллеры и приборы коррекции коэффициента мощности на базе микросхем фирмы Texas Instruments или семейства UCC28хх фирмы UNITRODE.
При этом должно быть обращено внимание на то, что по стандарту EN61000-3-2 мощность устройств не должна быть менее 75 Вт.
В интерьере эффектно выглядит сочетание прозрачных конструкций, таких как стеклянная мебель, стеновые панели, окна с гибкими линейными светодиодными модулями, которые не просто светятся, но и меняют окраску.
Литература
1. www.ti.com
2. Capsten Oppitz. Leuchten und Beleuchten. Elektronik scout. 2008.
3. Звонарев Е. Обзор драйверов светодиодов компании Texas Instruments // Новости электроники. 2008. № 317.
Скачать статью в формате pdf
Другие статьи по данной теме:
Сообщить об ошибке
Если Вы заметили какие-либо неточности в статье (отсутствующие рисунки, таблицы, недостоверную информацию и т.п.), просьба сообщить нам об этом. Пожалуйста укажите ссылку на страницу и описание проблемы.
Светодиоды и электронные схемы
| Категория: «Схемы, Авто» |
 Данная схема предназначена для плавного включения и выключения светодиодов и будет полезна для приборной панели, габаритных огней или для плавного включения ДХО. В отличие от схемы опубликованной ранее, является более простой и не нуждается в микроконтроллере, а также и в программаторе.Читать дальше… |
| Категория: «Схемы, Другие» |
 Схема простого фотореле, реагирующего на изменение освещенности, в которой в качестве датчика света используется индикаторный светодиод, работающий как фотоэлемент. Эту схему можно использовать как прототип для построения других фотореле и датчиков, со светодиодом в качестве фотоприемника.Читать дальше… |
| Категория: «Схемы, Индикаторы» |
 При конструировании звуковоспроизводящей аппаратуры часто сталкиваешься с проблемой индикации уровней выходных сигналов в каналах, индикацией уровня записи, точной настройки, и т.д. Удобнее всего сделать индикаторы на светодиодах, расположенных в линейку (кстати, такие индикаторы годятся и для использования в качестве шкалы настройки в тюнера с электронной настройкой, в этом случае они измеряют напряжение на варикапах).Читать дальше… |
| Категория: «Светодиоды, Схемы, Индикаторы» |
 Светодиодная лампочка состоит из 15-ти белых сверхярких светодиодов и источника питания, выполненного по схеме бестрансформаторного источника с балластным конденсатором. Схема лампочки показана на рисунке и особых пояснений не требует. Источники питания такого типа часто используются радиолюбителями, потому что позволяют обойтись без громоздкого силового трансформатора или импульсного генератора с ВЧ-трансформатором на выходе.Читать дальше… |
| Категория: «Схемы, Индикаторы» |
 Светодиодные излучатели широко применяются в качестве элементов индикации. До последнего времени заметным их недостатком считалась невозможность питания светодиодов от источников низкого, обычно ниже 1,6 В, напряжения. На рисунках 1-4 приведена подборка схем для питания светодиодов пониженным напряжением.Читать дальше… |
Светодиоды как элемент электронных приборов
Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.
Тип занятия: изучение нового материала.
Вид занятия:
практическое занятие.
Образовательная цель:
в области профессиональных компетенций:
1.2. Выполнять требования технического задания.
1.5. Выполнять требования нормативно-технической документации.
- освоение системы знаний о свойствах и применении электротехнических материалов – полупроводников, в частности светодиодов;
- знакомство с электроизмерительным прибором – цифровым мультиметром и электротехническими приборами – диодом, светодиодом, резистором;
- умение собирать простейшие электрические цепи, правильно включать электроизмерительные приборы и соблюдать правила техники безопасности при работе с электрическим током.
Воспитательная цель:
- воспитывать чувство коммуникабельности;
- развитие навыков работы в команде.
Развивающая цель:
Межпредметные связи:
прикладная электроника, математика, электротехника.
Обеспечение занятия.
Средства наглядности, ТСО:
элементы электрических цепей; батарея питания типа “Крона”; компьютерная презентация к уроку; видеофрагмент “История создания светодиодов”.
Оборудование к уроку:
Технические средства обучения:
Раздаточный материал:
Ход занятия
(структура, содержание, хронометраж)
| №№ п/п | Структурные элементы занятия, их содержание, формы и методы их проведения | Время | Добавления, замечания, исправления |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| I | Орг.омент. | 2 мин. | |
| II | Реализация основных этапов урока. 1 этап. Изучение истории создания, устройства и использования светодиодов в технике. 2 этап. Индивидуальное расчетное задание. 3 этап. Демонстрационный эксперимент (с использованием программы моделирования и анализа электронных схем Electonics WorkBench Multisim7). 4 этап. Групповой эксперимент. (развитие умения совместно решать проблемы, выбирать и конструировать способ деятельности, оценивать результаты собственной и коллективной деятельности). | 38 мин. | |
| III | Завершение урока.Выставление оценок в рейтинговый лист | 5 мин. |
Здравствуйте, уважаемые господа студенты. Само слово студент определяет отношение Вас к получению информации. В Древнем Риме и в Средние века студентами назывались любые лица, занятые процессом познания.
Вы современные студенты, и должны обладать умениями и навыками работы с различными видами информации. Мы используем элементы лекции, компьютерного моделирования и, конечно, эксперимент. (Слайд 1).
Презентация
Приступим к изучению одного из элементов электронных схем светодиода. За время урока мы рассмотрим устройство, принцип работы, назначение и соберем небольшой участок схемы с использованием светодиода.
Светодиоды, или светоизлучающие диоды — полупроводниковый прибор, излучающий некогерентный свет при пропускании через него электрического тока. (Слайд 2)
Впервые свечение полупроводников наблюдал и исследовал в 1923 году Олег Владимирович Лосев. Первые имеющие промышленное значение светодиоды были созданы Ником Холоньяком в 1962 году. В 1993 году японец Сюдзи Накамуре создал синий светодиод, что сделало возможным при помощи красного, зеленого и синего светодиодов получать любой цвет.
Основу светодиода составляет искусственный полупроводниковый кристалл, в котором реализован p-n переход. При пропускании электрического тока через p-n переход в прямом направлении, носители заряда — электроны и дырки — рекомбинируют с излучением фотонов. Цвет свечения зависит от материала кристалла. Кристалл помещают на металлическое основание, которое является отражателем и катодом.
С помощью соединительного проводка кристалл соединяют с анодным выводом. Затем всю конструкцию помещают в корпус определенной формы. Также как и у ламп накаливания, корпус светодиода называется колбой. Верхняя часть колбы выполняет роль линзы. Линза может быть собирающей или рассеивающей. Если верх выпуклый, получается линза, собирающая свет в узкий пучок.
Если верх колбы плоский, то свет выходит более широким пучком. (Видео-слайд 3, озвучен)
Применение светодиодов можно разделить на две категории: информационные табло и освещение.
Прямой светодиодный свет широко используется для передачи информации, например: сигнальные устройства, информационные табло, полноцветные видео дисплеи, дорожные светофоры и знаки, индикаторы поворота транспортных средств.
В освещении применяются светодиоды для того, чтобы осветить поверхность или объект. Примеры включают использование светодиодов в фонариках, интерьерную подсветку, освещение фасадов зданий, подсветку дисплеев и клавиш мобильных телефонов, освещение в автомобилях, уличное освещение. (Слайд 4)
Итак, когда мы с вами познакомились с назначением и устройством светодиода, как одного из элементов электрической схемы, мы перейдем к исследованию работы данного элемента электрической схемы. Светодиоды используются во многих электронных приборах. Рассмотрим как пример устройство защиты от короткого замыкания. (Слайд 5)
Иногда в электронных схемах присутствует необходимость запитывать от источника питания дополнительные устройства. Во время короткого замыкания данное устройство позволяет отключить дополнительную нагрузку. Восстановление функционирования позволяет источнику возобновить нормальную работу. Наличие или отсутствие короткого замыкания индицируется двумя светодиодами.
Схема устройства защиты источника питания от короткого замыкания представлена на экране. Рассмотрим небольшой участок схемы, включающий светодиод и светодиодный резистор. (Слайд 6)
Ребята, мы будем работать малыми группами, по два человека. Обратите внимание на наборы, находящиеся перед Вами. В них входят набор сопротивлений (резисторов), цветной и белый светодиод, соединительные провода, измерительный прибор – мультиметр и источник питания – батарейка типа “Крона”. (Слайд 7)
У Вас на столах лежат инструкции по технике безопасности, расчетный лист, лист рейтинговой оценки. Ознакомьтесь, пожалуйста, с правилами техники безопасности. (Приложение 1) (Слайд 8, 9)
Сейчас условия нашей работыабсолютно безопасны, так мы работаем с напряжение до 12 Вольт и силой тока до 2 сотых Ампер. Но правила техники безопасности соблюдать необходимо в любом случае. (Слайд 10)
Приступим к практической работе. Ребята, прошу Вас быть внимательными и четко следовать моим инструкциям.
Измеряем постоянное напряжение, проверяем батарейку типа Крона. Для этого воспользуемся мультиметром. Им можно измерять различные величины, в том числе и постоянное напряжение.(Слайд 11)
Для этого выбираем соответствующий предел измерения переключателем, 9 вольт в этом, конкретном случае, вполне подходит. На будущее, если величина неизвестно даже примерно, начинаем измерение с максимальной величины, иначе прибор может выйти из строя. (Слайд 12)
На приборе есть красный и чёрный провод. Красный принято считать плюсом. Включаем его в плюсовой коннектор мультиметра. Подключаем так же черный провод в соответствующий вход. (Слайд 13)
- Записываем величину полученного напряжения в таблицу у Вас на столе. (Приложение 2)
- Мы выполнили измерение постоянного напряжения на батарейке типа Крона и в рейтинговый лист поставим 1 балл напротив данного опыта. (Приложение 3)
- Светодиоды относятся к такому типу электронных компонентов которому, для долгой и стабильной работы, важно не только правильное напряжение, но и оптимальная сила тока — так что всегда, при подключении светодиода, нужно их подключать через соответствующий резистор. Иногда этим правилом пренебрегают, но результат чаще всего один — светодиод или сразу сгорает, или его ресурс очень значительно сокращается
Стоит помнить, что резисторы так же отличаются своими характеристиками и, для подключения их к светодиодам, вам необходимо выбрать резистор правильного номинала. Для того чтобы рассчитать необходимый номинал резистора следует воспользоваться законом Ома — это один из самых важных физических законов, связанных с электричеством. (Слайд 14)
Закон Ома — это физический закон, с помощью которого вы можете определить взаимозависимость напряжения (U), силы тока (I) и сопротивления (R). Суть эго проста: сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению между концами проводника, и обратно пропорциональна сопротивлению проводника. (Слайд 15)
Когда вам известно напряжение и сила тока, можно найти сопротивление. Прямое падение напряжения на светодиоде и максимальный прямой ток светодиода записаны в справочных данных. Если указано два падения напряжения берем минимальное значение, так при нем диод уже будет светится.
Рассчитываем сопротивление на расчетном листе.
Напряжение на сопротивлении превращается в тепло. Для того, чтобы сопротивление выдержало нагрузку и выделяемое тепло не привело к его выходу из строя, надо вычислить рассеиваемую мощность сопротивления.
- Произведем расчет минимальной мощности светодиодного резистора по формулам на доске. (Слайд 16)
- Это так же можно сделать в светодиодном калькуляторе в режиме онлайн. (Слайд 17)
- Все полученные результаты занести в таблицу перед Вами.
- За произведенный расчет сопротивления и мощности добавляем в рейтинг-лист по 1 баллу за каждый расчет.
Соберем электрическую цепь с использованием светодиода, изображенный на схеме электрической принципиальной. Как это будет выглядеть в реальности, мы так же можем продемонстрировать в современной системе компьютерного моделирования и анализа электронных схем Multisim7. (Видео-слайд 18, озвучен)
Теперь, каждый из Вас, может воспользоваться набором элементов, находящимися перед Вами. Начнем, господа студенты.
Соединим клеммы с элементом питания. Выбираем нужное нам сопротивление. Его номинал мы уже рассчитали. (Слайд 19)
Далее соединяем батарейку и резистор. (Слайд 20)
Последним подключаем светодиод. Резистор и светодиод подключаем последовательно. (Слайд 21)
Затем подключаем питание от батарейки Крона. (Слайд 22)
Если диод светится с первого сбора схемы, заносим себе 3 балла в рейтинг – лист. Если после проверки схемы преподавателем – 1 балл.
Давайте проверим напряжение на светодиоде и сравним его с табличными значениями для различных цветов светодиодов. Выбираем измерительную шкалу. Выбираем тоже положение переключателя что у нас было.
При прикосновении щупами к элементам, между которыми имеется напряжение, стрелка отклоняется от нулевой от метки и указывает на шкале значение, соответствующее величине напряжения. А на дисплее появляется число, обозначающее величину напряжения в Вольтах.
Подключаем мультиметр параллельно светодиоду. И записываем результат в таблицу измерений. (Слайд 23)
Начисляем себе 1 балл, после получения напряжения на светодиоде.
Осталось последнее измерение. Теперь разрываем цепь межу сопротивлением и светодиодом, включаем измерительный прибор и измеряем протекающий в цепи ток. Мультиметр в случае измерения силы тока должен быть подключен последовательно. (Слайд 24, 25)
Если ток менее 20 мА, надо немного уменьшить сопротивление, если больше 20 мА — увеличить. Вот и все! Получив ток в 20 мА, мы достигли оптимальной работы светодиода, а при таком режиме производитель гарантирует 10 лет непрерывной работы.
- Добавляем балл за измерение силы тока.
- Подведем итоги: на уроке мы должны были познакомиться с работой одного из элементов электронных схем ……Светодиода.
- В процессе выполнения мы научились проводить измерения постоянного напряжения, силы тока.
- Вы собрали схему, в которой показали работу светодиода
Так как у всех Вас схема заработала, я считаю, что Вы все справились с заданием. Вы согласны? Подсчитать баллы и выставить оценку вы можете, посмотрев на рейтинговый лист и подсчитав полученные баллы. (Слайд 26)
Список использованной литературы и Internet-источников:
- Хернитер Марк Е. Multisim7: Современная система компьютерного моделирования и анализа схем электронных устройств. (Пер. с англ.) Осипов А.И. – М.; Издательский дом ДМК-пресс, 2006, — 488 с.: ил.
- Гальперин М.В. Электронная техника. – М.: Инфра-М, 2007.
- http://www.chipdip.ru/ — Приборы и электронные компоненты.
- Приложение 1
- Приложение 2
- Приложение 3
18.04.2014
Применение диодов
Диоды являются одними из самых распространенных электронных компонентов. Они присутствуют практически во всех электронных приборах, которые мы ежедневно используем – от мобильного телефона до его зарядного устройства. В этой статье рассмотрим основные типы электронных схем, в которых диоды нашли свое применение.
1. Нелинейная обработка аналоговых сигналов
В связи с тем, что диоды относятся к элементам нелинейного типа, они применяются в детекторах, логарифматорах, экстрематорах, преобразователях частоты и в других устройствах, в которых предполагается нелинейная обработка аналоговых сигналов.
В таких случаях диоды используют или как основные рабочие приборы – для обеспечения прохождения главного сигнала, или же в качестве косвенных элементов, например в цепях обратной связи.
Указанные выше устройства значительно отличаются между собой и используются для разных целей, но применяемые диоды в каждом из них занимают очень важное место.
2. Выпрямители
Устройства, которые используются для получения постоянного тока из переменного называются выпрямителями. В большинстве случаев они включают в себя три главных элемента – это силовой трансформатор, непосредственно выпрямитель (вентиль) и фильтр для сглаживания. Диоды применяют в качестве вентилей, так как по своим свойствам они отлично подходят для этих целей.
3. Стабилизаторы
Устройства, которые служат для реализации стабильности напряжения на выходе источников питания, называются стабилизаторами. Они бывают разных видов, но каждый из них предполагает применение диодов. Эти элементы могут использоваться либо в цепях, отвечающих за опорные напряжения, либо в цепях, которые служат для коммутации накопительной индуктивности.
4. Ограничители
Ограничители – это специальные устройства, используемые для того, чтобы ограничивать возможный диапазон колебания различных сигналов. В цепях такого типа широко применяются диоды, которые имеют прекрасные ограничительные свойства. В сложных устройствах могут использоваться и другие элементы, но большинство ограничителей базируются на самых обычных диодных узлах стандартного типа.
5. Устройства коммутации
Диоды нашли применение и в устройствах коммутации, которые используются для того, чтобы переключать токи или напряжения.
Диодные мосты дают возможность размыкать или замыкать цепь, которая служит для передачи сигнала. В работе применяется некоторое управляющее напряжение, под воздействием которого и происходит замыкание или размыкание.
Иногда управляющим может быть сам входной сигнал, такое бывает в самых простых устройствах.
6.Логические цепи
В логических цепях диоды применяются для того, чтобы обеспечить прохождение тока в нужном направлении (элементы «И», «ИЛИ»). Подобные цепи используются в схемах аналогового и аналогово-цифрового типа. Здесь перечислены только основные устройства, в которых применяются диоды, но существует и много других, менее распространенных.
Светодиоды
Светодиоды представляют собой полупроводниковые диоды, которые излучают свет при прохождении через них электрического тока. Они могут излучать разные цвета и делятся на такие типы — 3 мм, 5мм, 8мм, SMD 0603, Top type, мигающий диод, диод с резистором, Star PCB, Emitter.
В сравнении с традиционными лампами светодиоды обладают многими преимуществами – это экономичность, прочность, яркость света, долговечность, низкий нагрев в процессе работы. Что касается недостатков, то главным из них является цена, так как подобные приборы стоят достаточно дорого.
Рассмотрим различные виды светодиодных устройств, которые чаще всего применяются на практике.
1. Одиночные светодиоды
Подобные устройства широко используются в самой разной аппаратуре в качестве лампочек индикации, которые чаще всего свидетельствуют о том, включен или выключен прибор. Кроме того, они применяются для освещения различных небольших пространств, например в автомобилях.
2. 7’Segment
Технология Seven-Segment Display с использованием светодиодов применяется в электронных часах, в различных измерительных приборах и в других технических средствах, которые предполагают отображение цифровой информации на дисплее. В таких целях светодиоды используются еще с 1910 года, но они не потеряли своей актуальности и сейчас. 7’Segment позволяет отображать простейшие данные на дисплее самым простым способом и с низкими энергозатратами.
3. Матрица светодиодов
Светодиодная матрица представляет собой определенное количество светодиодов, которые размещаются на одной площадке. Главные характеристики таких устройств это яркость и размеры.
Большое количество применяемых диодов позволяет добиться высоких показателей освещения.
Устанавливаются подобные матрицы чаще всего в специальных плафонах, которые могут использоваться в различных местах, например в салоне автомобиля, в его бардачке или в багажнике.
4. LED телевизоры
LED телевизоры – это телевизоры, принцип работы которых основывается на использовании светодиодов. Они дают возможность добиться хорошего качества изображения и позволяют экономить на электроэнергии.
Благодаря небольшим размерам таких диодов, телевизионные экраны имеют значительно меньшую толщину, чем у традиционных моделей. Кроме того, подобные устройства характеризуются надежностью и достаточно большим сроком службы.
Все телевизоры, изготовленные по этой технологии, имеют боковую подсветку экрана и подсветку за матрицей.
Как видим, несмотря на свою простоту, диоды нашли применение в самых разнообразных технических областях, и без их использования работа многих устройств весьма проблематична. Следует заметить, что диоды находят и новые сферы применения.