Zvyšování kvality výuky technických oborů Klíčová aktivita V. 2
Inovace a zkvalitnění výuky směřující k rozvoji odborných kompetencí žáků středních škol Téma V. 2.3
Polovodiče a jejich využití Kapitola 9 LED diody Bc. Radim Miksa
30. 9. 2012
Obsah ÚVOD - ANOTACE ..................................................................................................................................... 1 1
LED DIODY .......................................................................................................................................... 2 1.1
POPIS LED DIODY .................................................................................................................................. 2
1.2
POUŽITÍ LED DIOD................................................................................................................................ 3
1.3
VÝHODY LED DIOD ............................................................................................................................... 3
1.4
NEVÝHODY LED DIOD ........................................................................................................................... 3
1.5
PODMÍNKY ZAPOJENÍ............................................................................................................................. 3
1.6
KONTROLNÍ OTÁZKY .............................................................................................................................. 3
2
DOPORUČENÁ LITERATURA ................................................................................................................ 4
3
POUŽITÁ LITERATURA A ZDROJE......................................................................................................... 5
4
SEZNAM OBRÁZKŮ ............................................................................................................................. 6
Úvod - anotace Výukový materiál se zabývá popisem LED diod. Výklad je na konci kapitoly doplněn kontrolními otázkami. Tento materiál je především určen pro 2. a 3. ročník oboru 39-41-L/01 Autotronik. Cílem tohoto materiálu je podpora zvládnutí daného výukového celku v předmětu Aplikovaná elektronika (AEL) a seznámení studentů se základními pojmy z oblasti polovodičové techniky. Po prostudování všech kapitol by měl student být schopen základní orientace v oblasti polovodičových součástek a jejich aplikací.
1
1
Led diody
1.1
Popis led diody
Název LED diody je zkratkou z anglických slov Light Emitting Diode - dioda emitující světlo.
Obrázek 1 - schématická značka led diody
LED dioda je elektronická polovodičová součástka s jedním PN přechodem jako klasická polovodičová dioda k usměrňování elektrického proudu. Protože je LED dioda principem podobná jako obyčejné usměrňovací polovodičové diody, proto začne svítit v propustném směru až od určitého elektrického napětí. Při průchodu proudu led diodou emituje světelné záření. Přeskokem elektronů v oblasti přechodu dochází k uvolňování fotonů (světla). Má vyšší prahové napětí než usměrňovací dioda, zhruba 1,5 až 2,5V, v závěrném směru má naopak menší průrazné napětí – zhruba desítky voltů. Schematická značka LED diody je podobná jako u obyčejné diody, jen má navíc šipky směrem ven, které symbolizují vyzařování elektromagnetického vlnění - světla. Na rozdíl od žárovek, které vyzařují spojité spektrum, LED vyzařují světlo určité barvy a potřebují ke své činnosti (svícení) malý elektrický proud.
Obrázek 2 - led dioda + VA charakteristika pro různé barvy LED
2
1.2
Použití LED diod
S LED diodami se můžeme setkat v klasickém nebo SMD provedení. Pouzdra pro klasické diody jsou vyráběna z průhledných plastů specifické barvy kruhového nebo obdélníkového průřezu.
Obrázek 3 - různé typy led diod
1.3
Výhody LED diod
V porovnání se žárovkami mají LED diody nesrovnatelně nízkou spotřebu elektrické energie. Další klad v porovnání se žárovkou je v minimálním zahřívání samotných LED diod. Moderní technologie přidávání různých příměsí umožňuje vyrábět takřka libovolnou barvu LED diody pomocí lití a lisování plastů, lze vyrábět různé tvary LED diod. Dokonce existují i vícebarevné LED diody. U LED diod lze regulovat jejich svit, poměrně jednoduchými regulačními obvody. Další výhoda je, že jsou odolné vůči otřesům, protože neobsahují mechanické komponenty jako třeba připájené vlákno v žárovce.
1.4
Nevýhody LED diod
Hlavní nevýhodou je malá svítivost. Pro větší světelný výkon je tedy nutný větší počet LED diod, který odpovídá žárovkovému nebo zářivkového osvětlení. Svítivost se pohybuje od 1 mCd do 4 Cd.
1.5
Podmínky zapojení
Nikdy se nesmí připojit LED přímo na akumulátor nebo síťový zdroj! Může být zničena téměř okamžitě, protože diodou bude procházet příliš velký proud a spálí se. LED musí mít odpor v sérii pro omezení proudu na bezpečnou hodnotu, pro rychlé testovací účely je 1k odpor vhodný pro většinu LED pokud je napájecí napětí do 12 V. Nezapomeňte připojit LED správnou polaritou!
1.6
Kontrolní otázky 1. Vysvětlete princip svítivosti LED diody. 2. Jaké má přibližné prahové napětí LED dioda? 3. Popište konstrukci LED diody. 4. Vyjmenujte možnosti použití LED diody. 5. Řekněte výhody a nevýhody LED diod. 6. Vysvětlete podmínky zapojení LED diod do obvodu. 3
2
Doporučená literatura 1. VOŽENÍLEK, Ladislav a Miloš ŘEŠÁTKO. Základy elektrotechniky I. 1. Vyd. Praha: SNTL, 1984. 303 s. ISBN 04-508-86 2. TKOTZ, Klaus. Příručka pro elektrotechnika. 2. dopl. vyd. Praha: Europa-Sobotáles, 2006. 623 s. ISBN 80-867-0613-3. 3. MALINA, Václav. Poznáváme elektroniku I. 1. vyd. České Budějovice: Kopp, 1994. 173 s. ISBN 80-858-2817-0. 4. BEZDĚK, Miloslav. Elektronika: učebnice. 3. vyd. České Budějovice: Kopp, 2008. ISBN 978-80-7232-359-32. 5. KESL, Jan. Elektronika: učebnice. 1. vyd. Havlíčkův Brod: Fragment, 1998. 86 s. ISBN 80-720-0261-9.
4
3
Použitá literatura a zdroje 1. VOŽENÍLEK, Ladislav a Miloš ŘEŠÁTKO. Základy elektrotechniky I. 1. Vyd. Praha: SNTL, 1984. 303 s. ISBN 04-508-86 2. TKOTZ, Klaus. Příručka pro elektrotechnika. 2. dopl. vyd. Praha: Europa-Sobotáles, 2006. 623 s. ISBN 80-867-0613-3. 3. KESL, Jan. Elektronika: učebnice. 1. vyd. Havlíčkův Brod: Fragment, 1998. 86 s. ISBN 80-720-0261-9.
5
4
Seznam obrázků
OBRÁZEK 1 - SCHÉMATICKÁ ZNAČKA LED DIODY .................................................................................................................. 2 OBRÁZEK 2 - LED DIODA + VA CHARAKTERISTIKA PRO RŮZNÉ BARVY LED ................................................................................ 2 OBRÁZEK 3 - RŮZNÉ TYPY LED DIOD ................................................................................................................................. 3
6
