Wie verhindere ich, dass die LED brennt? - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:15

Bevor wir sagen, wie man das Brennen von LED verhindert, müssen wir sagen, was LED ist.

LED steht für Light Emitting Diode, ist ein Halbleiterbauelement, das bei Stromfluss sichtbares Licht einer bestimmten Farbe emittiert und sich grundlegend von herkömmlichen Lichtquellen wie Glüh-, Leuchtstoff- und Gasentladungslampen unterscheidet. Es besteht aus einer sehr dünnen Schicht aus ziemlich stark dotiertem Halbleitermaterial.

Schritt 1: Geschichte der LED

Halbleiter

Halbleiter sind die Materialien, die zwischen Leitern und Isolatoren eine Leitfähigkeit aufweisen, wie Germanium oder Silizium.

Löcher (sind die positiv geladenen elektrischen Ladungsträger) und Elektronen (sind die negativ geladenen Teilchen) sind die Arten von Ladungsträgern, die für den Stromfluss in Halbleitern verantwortlich sind.

Arten von Halbleitern

1. Ein intrinsisches Halbleitermaterial besteht nur aus einem einzigen Elementtyp wie Silizium.
2. Ein extrinsischer Halbleiter ist ein Halbleiter, der mit einer bestimmten Verunreinigung (Impure Semiconductor) dotiert ist und seine elektrischen Eigenschaften verändern kann. Der Vorgang des Hinzufügens von Fremdatomen zum reinen Halbleiter wird als Dotierung bezeichnet.

Extrinsischer Halbleiter

Extrinsische Halbleiter können weiter unterteilt werden in:

• Halbleiter vom N-Typ: Wenn ein reiner Halbleiter wie (Silizium) mit einer fünfwertigen Verunreinigung (P, As) dotiert ist. Die Elektronen im n-Halbleiter sind Majoritätsträger und Löcher sind Minoritätsträger.
• Halbleiter vom P-Typ: Wenn ein reiner Halbleiter wie (Silizium) mit einer dreiwertigen Verunreinigung (B, Al) dotiert ist. Die Löcher im Halbleiter vom p-Typ sind Majoritätsträger und Elektronen sind Minoritätsträger.

P-N-Kreuzung

Ein p-n-Übergang ist eine Grenze zwischen dem p-Typ-Halbleiter (hat einen Überschuss an Löchern) und dem n-Typ-Halbleiter (hat einen Überschuss an Elektronen). Die Verarmungsregion wirkt wie eine Wand zwischen p-Typ und n-Typ und verhindert den weiteren Fluss von freien Elektronen und Löchern.

Diode

Halbleiterdiode ist eine der Anwendungen von Halbleitern, ist ein Gerät mit zwei Anschlüssen, das aus einem p-n-Übergang und metallischen Kontakten an ihren beiden Enden besteht und einen geringen Widerstand gegen den Stromfluss in eine Richtung aufweist.

LED ist eine der Anwendungen von Halbleiterdioden

Weitere Informationen finden Sie in unserem Artikel über Halbleiter.

Schritt 2: LED-Strombegrenzungswiderstände

Wie verhindert man das Brennen von LEDs?

Das direkte Anschließen einer LED an eine Stromquelle kann zum Durchbrennen einer LED führen. Wir müssen einen Widerstand in Reihe zwischen LED und Spannungsquelle schalten. Dieser Widerstand wird Ballastwiderstand genannt und der Ballastwiderstand wird verwendet, um den Strom durch die LED zu begrenzen und zu verhindern, dass sie brennt.

Wenn die Spannungsquelle gleich dem Spannungsabfall der LED ist, ist kein Widerstand erforderlich.

Der Widerstand des Ballastwiderstandes lässt sich leicht mit dem Ohmschen Gesetz und den Kirchhoffschen Schaltungsgesetzen berechnen. Die Nennspannung der LED wird von der Spannungsquelle abgezogen und dann durch den gewünschten LED-Betriebsstrom geteilt.

Schritt 3: Analyse (LED-Schaltung mit Widerstand 1 Ohm)

Wenn wir einen Widerstand mit einem Wert von 1 Ohm in Reihe zwischen LED und Spannungsquelle schalten, stellen wir fest, dass der Strom in einem Stromkreis mit einem Wert von 808 mA fließt (dieser Wert ist zu groß, kann dazu führen, dass eine LED durchbrennt und absolut maximaler Strom durch die LED beträgt 20 mA).

Wir müssen den Wert des Stroms, der in einem Stromkreis fließt, und die LED-Spannung reduzieren, indem wir den Widerstandswert ändern, bis wir den Widerstandswert erreichen, der einen Strom, der in einem Stromkreis fließt, 20 mA erzeugt.

Schritt 4: Analyse (Änderung des Widerstandswerts)

Wenn wir den Widerstandswert von 1 Ohm auf 200 Ohm ändern, stellen wir fest: Der Strom fließt in einem Stromkreis beträgt 33,8 mA. Die Spannung an der LED beträgt 2,18 V

Wir müssen den Widerstandswert erhöhen, bis wir den Widerstandswert erreichen, der einen Strom erzeugt, der in einem Stromkreis 20 mA fließt.

Wenn wir den Widerstandswert von 200 Ohm auf 300 Ohm ändern, stellen wir fest: Der Strom fließt in einem Stromkreis beträgt 22,9 mA. Die Spannung an der LED beträgt 2,10 V

Wenn wir den Widerstandswert von 300 Ohm auf 345 Ohm ändern, stellen wir fest: Der Strom fließt in einem Stromkreis beträgt 20,0 mA. Die Spannung an der LED beträgt 2,08 V

Jetzt kennen wir die Grenze eines Ballastwiderstandes (R>=345 Ohm), den wir brauchen, um den Strom durch die LED zu begrenzen und zu verhindern, dass sie brennt.

Schritt 5: Schaltungsanimationen

Wir bemerken an Schaltungsanimationen, dass

Wenn wir den Wert eines Ballastwiderstands erhöhen, wird die Stromgeschwindigkeit verringert, da ein Ballastwiderstand verwendet wird, um den Strom durch die LED zu begrenzen und zu verhindern, dass sie brennt.

Danke fürs Lesen.