Sztuczki z diodami LED Diody elektroluminescencyjne oznaczane
advertisement
Sztuczki z diodami LED Diody elektroluminescencyjne oznaczane angielskim akronimem LED (light-emitting diode) i nazywane potocznie „ledami” są symbolem współczesności. Niemal całkowicie zastąpiły one żarówki wskaźnikowe i pewnie niebawem będą podstawowym elementem większości sprzętu oświetleniowego. Głównym ich zadaniem jest wysokosprawne przetwarzanie energii elektrycznej na energię świetlną. To jednak zastosowanie zostawmy tutaj na boku pytając, czy można diody tego typu wykorzystać w innych celach? Okazuje się, że tak - np. do detekcji koloru. LED nie są co prawda nazbyt czułymi detektorami, ale za pomocą dostatecznie czułego woltomierza, lub budując prosty układ jak np. na rys. 1. dla wzmocnienia efektu detekcyjnego można się łatwo przekonać, że dość wyraźnie reagują na światło. ~pF ~470M + Rys. 1. Detektor kolorów Dioda reagując na światło generuje maksimum prądu dla barwy odpowiadającej swojemu kolorowi. Dla LED czerwonych będzie to o światło o długości fali ok. 630 nm, dla zielonych ok. 550 nm, zaś niebieskich ok. 420 nm. Wszystkie diody mają taką własność, z tym, że jedne są bardziej a inne mniej efektywne. Jeśli więc potrzeba, a w zasięgu nie ma akurat diody światłoczułej można ją od biedy zastąpić diodą LED. Podobna sztuczka udaje się z tranzystorem w metalowej obudowie. Trzeba tylko ostrożnie odpiłować jej wieczko. Interesującym zastosowaniem diod świecących jest użycie ich do stabilizacji niskich napięć. Typowy układ pełniący taką rolę wykorzystuje napięcie przebicia diody Zenera (rys. 2). Pracuje on poprawnie dla napięć powyżej ok. 3 V, jednak uzyskanie napięcia wyjściowego o wartości z przedziału od ok. 2 do 3 V może okazać się trudne, z uwagi na fakt, że typowe diody Zenera produkuje się na min. napięcie ok. 2 V. W układzie stabilizującym z tranzystorem krzemowym (UBE = 0,6 V) otrzyma się na wyjściu 2,6 V, czyli trochę za dużo. Rys. 2. Stabilizator napięcia z diodą Zenera Istnieją oczywiście konstrukcje specjalne, ale na ogół pod ręką ma się elementy typowe i często przy realizacji układów modelowych trzeba polegać wyłącznie na nich. Można w takim wypadku poradzić sobie stosując w miejsce diody Zenera element typu LED podłączony w kierunku przewodzenia. Dla niskich napięć może on działać nawet nieco lepiej, ponieważ włącza się w kierunku przewodzenia nieco szybciej niż dioda Zenera w kierunku zaporowym. Po przekroczeniu progu włączenia prąd Zenera rośnie gwałtownie dla napięć wyższych, typowo powyżej 6…7 V. Poniżej tych wartości załączanie tego typu diody jest wolniejsze. Fakt ten można zauważyć na rys. 3. Rys. 3. Charakterystyki prądowo-napięciowe różnych diod Zenera w kierunku zaporowym i dwóch diod LED w kierunku przewodzenia Diody (także podczerwone) dobiera się zależnie od potrzebnego napięcia. W tabeli podane zostały przedziały napięć progowych dla różnych LED. TAB. 1. NAPIĘCIA PROGOWE DLA RÓŻNYCH DIOD ELEKTROLUMINESCENCYJNYCH kolor czerwona zielona żółta niebieska zakres napięć progowych [V] 1,6 - 2,4 1,8 - 3,4 2,2 - 3,0 3,2 - 4,5 Można więc wybierać z zakresu 1,6 do 4,5 V. Jeśli sięgnąć do wnętrza należącego do przeciętnego elektronika pudełka z elementami, to łatwo zauważyć, że diody Zenera na pożądane w danym momencie napięcie się raczej nie znajdzie. Z łatwością znajdzie się jednak LED i diody zwykłe (próg załączenia dla zwykłych diod krzemowych wynosi ok. 0,6 V, a germanowych 0,2 V), a ponieważ można je szeregowo łączyć to stosunkowo łatwo daje się „zorganizować” element stabilizujący napięcia do wartości nawet kilkunastu V. Jako ciekawostkę można podać, że diodę Zenera na napięcie ok. 5 V można także uzyskać wykorzystując kierunek zaporowy złącza baza-emiter niemal każdego bipolarnego tranzystora krzemowego. Właściwości stabilizujące napięcie można też wykorzystać do stabilizacji prądu, w szczególności prądu własnego. Pokazany na rys. 4 sposób połączenia diody świecącej i tranzystora polowego może okazać się przydatny jeśli napięcie sterujące diodą zmienia się w szerokim zakresie. Rys. 4. Zasilanie diody LED w szerokim zakresie napięć Maksymalne napięcie zasilania limitowane jest tu jedynie wytrzymałością napięciową oraz mocą tranzystora. Na ogół limit ten wynosi ok. 30 V. m.p.
