I elektronik, en LED kredsløb er et elektrisk kredsløb, der anvendes til at drive en lysdiode eller LED. Kredsløbet skal give nok strøm til at tænde LED'en ved den krævede lysstyrke, men må ikke tillade så meget strøm til at løbe for at beskadige LED. LED har en nogenlunde konstant spændingsfald over et bredt område af driftsstrømmen, så en lille stigning i påført spænding vil i høj grad øge den nuværende. Meget simple kredsløb bruges til low-power indikator lysdioder. Mere komplekse kredsløb kræves især ved kørsel højtydende LED'er til belysning, hvis der kræves regulering af strømmen gennem LED.

Grundlæggende kredsløb

Den enkleste sådanne kredsløb består af en DC spændingskilde og to komponenter forbundet i serie: et strømbegrænsende modstand og en LED. Eventuelt kan der indføres et skifte til åbne og lukke kredsløbet. Selvom enkle, dette kredsløb er ikke nødvendigvis den mest energieffektive kredsløb til at drive en LED, da energi tabt i modstanden. Mere komplicerede kredsløb kan anvendes til at forbedre energieffektiviteten.

LED anvendte vil have et spændingsfald, specificeret ved den påtænkte drift strøm. Ohms lov og Kirchhoffs love bruges til at beregne den passende modstand værdi, der indstiller den ønskede strøm. Værdien beregnes ved at fratrække LED spændingsfaldet fra forsyningsspændingen, og derefter dividere med den ønskede LED driftsstrøm. Hvis forsyningsspændingen er lig med LED'erne spændingsfald, er der ikke behov modstand.

Denne grundlæggende kredsløb anvendes i en bred vifte af applikationer, herunder mange forbrugsvarer apparater såsom mobiltelefon opladere. For lav effekt kredsløb, det er simpelt, pålidelig og effektiv.

Strømkilde overvejelser

Spændingen versus nuværende karakteristika en LED er meget ligesom enhver diode. Strømmen er ca. en eksponentiel funktion af spænding ifølge Shockley diode ligningen, så en lille spænding ændring kan resultere i en stor ændring i strøm. Hvis spændingen er under tærsklen eller spænding ingen strøm vil strømme og resultatet er en slukket LED. Hvis spændingen er for høj strøm vil gå over den maksimale rating, overophedning og potentielt ødelægge LED.

Det er derfor vigtigt, at strømkilden giver ret strøm. Lysdioder bør kun tilsluttes konstant-strømkilder. Serie modstande er en enkel måde at passivt stabilisere LED strøm. En aktiv konstant strøm regulator er almindeligt anvendt til LED'er høj effekt, stabiliserende lysudbytte over et bredt område af indgangsspændinger, som kan øge levetiden for batterier. Lave drop-out konstant strøm regulatorer også give den samlede LED spænding til at være en større brøkdel af strømforsyningen spænding. Switched-mode strømforsyninger bruges i nogle LED lommelygter og husholdning LED lamper.

Seriemodstand

Seriemodstandene er en enkel måde at stabilisere LED strøm, men energi til spilde i modstanden.

Miniature indikator lysdioder er normalt drives fra lavspændingsjævnstrøm via en strøm-begrænsende modstand. Strømme af 2 mA, 10 mA og 20 mA er almindelige. Sub-mA indikatorer kan foretages ved at køre Ultraklare lysdioder ved meget lav strøm. Effektivitet tendens til at reducere ved lave strømme, men indikatorer kører på 100 uA er stadig praktisk.

I mønt celle drevet keyring-typen LED lyser, er modstanden i selve cellen normalt den eneste nuværende begrænsning enhed. Cellen bør derfor ikke erstattes med en lavere modstand type.

Lysdioder kan købes med indbygget serie modstande. Disse kan medmindre printkort plads og er især nyttige, når man bygger prototyper eller befolker en PCB i en anden end dens designere beregnet måde. Imidlertid er modstanden værdi indstillet på fremstillingstidspunktet, fjerne en af ​​de vigtigste metoder til indstilling af LED intensitet.

Beregning seriemodstand

Formlen til at beregne den korrekte modstand at bruge, er

hvor strømforsyningen spænding er den spænding af strømforsyningen, f.eks et 9 volt batteri, LED spændingsfald er den forreste spændingsfaldet over LED og LED strøm den ønskede strøm af LED. Ovenstående formel kræver i ampere, selv om denne værdi sædvanligvis er givet af fabrikanten i milliampere, såsom 20 mA.

Typisk er den forreste spænding på en LED er omkring 1,8-3,3 volt; det varierer fra farven på LED. En rød LED typisk falder 1,8 volt, men spændingsfaldet normalt stiger som de lette stigende frekvens, så en blå LED kan falde omkring 3,3 volt.

Formlen kan forklares overvejer LED som en modstand, og anvende Kirchhoffs spænding lov:

LED arrays

Strenge af flere lysdioder er normalt forbundet i serie. I en konfiguration kan kilden spænding være større end eller lig med summen af ​​de enkelte LED spændinger; typisk LED spændinger tilføje op til omkring to tredjedele af forsyningsspændingen. En enkelt strømbegrænsermodstand kan anvendes til hver streng.

Den anden konfiguration er at køre summen af ​​forsyningsspændingen på ca. 75 - 85% af de kombinerede LED spændinger. Dette bruger lysdioderne kombinerede iboende modstand som en seriel modstand. Mens lille spænding falder til hver LED generelt gøre nogen mærkbar tab af intensitet eller lysstyrke, med tilstrækkelige lysdioder i serie en mærkbar nedgang i lysstyrke begynder at vise med nok lysdioder i kredsløbet. Ved at antage, at forsyningsspændingen er 12 V, og hver LED er 3 V, ved hjælp af en streng af enten fem eller seks lysdioder hvis samlede spænding er 15 V eller 18 V, de effektivt kan være under-drevet, til fordel for fravær af effekttab i form af spildvarme fra modstande samt enkle kredsløb.

Parallel drift er også muligt, men kan være mere problematisk. Parallelle lysdioder skal have tæt matchet fremad spændinger for at have lignende filial strømme og derfor tilsvarende lysudbytte. Variationer i fremstillingsprocessen kan gøre det vanskeligt at opnå tilfredsstillende drift ved tilslutning nogle typer af lysdioder parallelt.

LED display

Lysdioder er ofte anbragt på måder, således at hver LED kan justeres individuelt tændes og slukkes.

Direkte drev er den enkleste at forstå tilgang - det bruger mange uafhængige single-LED kredsløb. For eksempel kunne en person at designe et digitalt ur, således at når uret viser "00:34" på en syv-segment display, vil uret tænde de relevante segmenter direkte og efterlade dem på, indtil noget andet skal vises.

Men multiplekses displayteknikker oftere anvendt end direkte drev, fordi de har lavere netto hardware omkostninger. For eksempel, de fleste mennesker, der designer digitale ure designe dem sådan, at når uret viser "12:34" på en syv-segment display, på én øjeblik uret tænder passende segmenter af en af ​​cifrene - alle de andre cifre er mørkt. Uret scanner gennem cifrene hurtigt nok, at det giver den illusion, at det er "hele tiden" vise "0:34" for en hel minut. Men hver "on" segment er faktisk hurtigt pulseret og slukket mange gange i sekundet. Sådanne multipleksede skærme har netto lavere hardware omkostninger, men den resulterende pulserende drift gør displayet uundgåeligt svagere end direkte at køre de samme lysdioder selvstændigt.

En udvidelse af denne teknik Charlieplexing hvor evnen nogle microcontrollere til Tri-State deres output pins betyder større antal lysdioder kan drives uden brug af låsene. For N stifter, er det muligt at køre N-n LED'er

Polaritet

I modsætning til glødepærer, der belyser uanset den elektriske polaritet vil lysdioder kun lyser med korrekt elektrisk polaritet. Når spændingen over pn junction er i den rigtige retning, er en betydelig aktuelle strømninger og den enhed siges at være fremadrettede partisk. Hvis spændingen er for forkert polaritet, er indretningen siges at være reverse forudindtaget, meget lidt strøm løber, og intet lys udsendes. Lysdioder kan betjenes på en vekselstrøm spænding, men de vil kun lyse med positiv spænding, hvilket får LED til at tænde og slukke på hyppigheden af ​​AC forsyning.

De fleste lysdioder har lav reverse opdeling spænding ratings, så de vil også blive beskadiget af en anvendt omvendt spænding over denne tærskel. Årsagen til skaden er overstrøm som følge af diode opdeling, ikke spændingen selv. LED'er drives direkte fra en AC-forsyning på mere end omvendt opdeling spænding kan beskyttes ved at anbringe en diode i omvendt parallelt.

Producenten vil normalt rådgive om, hvordan til at bestemme polariteten af ​​LED i produktet datablad.

Pulserende LED operation

Mange systemer puls lysdioder til og fra, ved at anvende magt periodisk eller intermitterende. Så længe flimmer sats er større end tærskel menneskelige flimmer fusion, og lysdioden er stationær i forhold til øjet, vil lysdioden ud til at være konstant tændt Variation af on / off forhold mellem impulserne er kendt som impulsbreddemodulation. I nogle tilfælde PWM-baserede drivere er mere effektive end konstante nuværende eller konstant spænding drivere. Det er også gjort for at tillade digital intensitet kontrol uden en mere kompleks digital-til-analog konverter. Arduino mikroprocessor boards bruge denne teknik til at styre den indbyggede LED.

De fleste LED datablade angive en maksimal DC-strøm, der er sikkert for kontinuerlig drift. Ofte specificerer nogle højere maksimal pulserende strøm, der er sikkert for korte pulser, så længe LED controller holder pulsen kort nok, og derefter slukker for strømmen til LED længe nok til lysdioden til at køle af.

LED som lyssensor

Ud over emission, kan en LED bruges som en fotodiode i lysdetektion. Denne evne kan anvendes i en lang række applikationer, herunder omgivende lys afsløring og tovejskommunikation.

Som en fotodiode, en LED er følsom over for bølgelængder lig med eller kortere end den fremherskende bølgelængde det udsender. For eksempel, en grøn lysdiode er følsom over for blåt lys og til en vis grønt lys, men ikke til gult eller rødt lys.

Denne implementering af lysdioder kan tilsættes til design med kun mindre modifikationer i kredsløb. En LED kan multiplekses i et sådant kredsløb, således at det kan anvendes til både lysemission og sensing på forskellige tidspunkter.