Как впаять светодиод в лампочку


Как паять светодиоды (SMD, отпаять от алюминиевой платы) обычным паяльником: инструкция

Сегодня светодиоды признаны обычными пользователями, радиолюбителями и промышленными предприятиями самыми экологичными, компактными и энергоэффективными источниками света. Маломощные диоды используют для подсветки мониторов, мобильных телефонов и в различных игрушках, а мощные светодиоды применяются в цеховых прожекторах и праздничной люминесценции зданий, в рекламном бизнесе. Но непривычный источник света имеет ряд особенностей обслуживания в отличие от энергосберегающих аналогов (ЭСЛ) и ламп накаливания. Не так просто, например, паять светодиоды. Этому вопросу посвящена статья.

Строение диодных элементов

Главное отличие от других ламп в том, что светодиоды имеют плюсовой и минусовой контакт (анод и катод). При пайке диода в цепи важно это учитывать.

Также нужно понимать, что бывают DIP и SMD светодиоды.


Плюсовой контакт в DIP определяется достаточно просто. Стоит внимательно взглянуть внутрь колбы. Плюсовой вывод – анод – меньше минусового. На рисунке плюс – слева.

Есть и второй способ – посмотрите на длину ножки. У положительного вывода она длиннее.

Третий способ – мультиметром. Черная клемма прибора – минусовая, красная – плюсовая. Ставим на прозвон:

Последний способ подходит для обоих типов.

Это, пожалуй, главное, что стоит знать о строении светодиода. Если интересна теория, рекомендуем посмотреть видео:

Особенности пайки

Сложностей в пайке светодиодов DIP типа обычно не возникает. Зная простые правила пайки, ошибиться сложно:

Пайка светодиодов – это в принципе несложно. Небольшие проблемы, как правильно припаять диод, появляются при работе с SMD типом. Дело в том, что эти диоды не имеют токоведущих ножек, вместо них – площадки контактов. И, как правило, SMD паяются в платы или в лентах.


Что необходимо для работы

Для самостоятельной пайки приготовьте необходимый минимум:

  • Паяльник не более 60 ВТ или термовоздушный паяльный фен.
  • Канифоль или специальная паста для пайки (подробней в главе «выбор пасты для пайки).
  • Оловянно-свинцовый припой.

Читайте также: Как сделать мигалку из светодиода: инструкции и схемы.

Опытные радиолюбители советуют использовать для SMD типа паяльники с жалом, заточенным под угол. Так, площадка пайки быстро прогреется, припой расплавится, а диод не испортится от перегрева.

Пайка smd светодиодов

Всего два основных вида пайки. Посмотрите данное видео, чтобы определиться с окончательным набором инструментов:

Дополнительно могут понадобиться:

  • Регулируемая подставка.
  • Пинцет.
  • Ножницы.
  • Бокорезы.
  • Кисточка для флюса.

Температура пайки

Если вы неопытный в пайке, тем более светодиодов, то рекомендуем пользоваться все-таки феном. Шанс перегреть диод резко понижается. Кроме этого паяльник можно подобрать не тот. Максимальная температура нагрева жала должна быть 300 °C.

Читайте также: Основные способы определения полярности у светодиода.

Конечно, можно купить паяльник с регулируемой температурой. Но это дополнительная трата денег. Впрочем, радиолюбителей со стажем нередко встречаются такие модели паяльника.

Для закрепления материала советуем посмотреть еще одну видео-инструкцию, уже конкретно по пайке феном:

Как выпаять светодиод из ленты

Другая сложность при пайке SMD типа – это замена старого элемента на новый в светодиодной ленте. Решается простым способом:

  1. Перед тем как отпаять диоды, закрепите ленту, чтобы не попасть паяльником на токопроводящие дорожки.
  2. Осторожно плавьте олово вокруг контактов и просовывайте под диод лезвие. Приподнимаем сначала с одной стороны, потом с другой, пока диод не будет свободен.

Как выпаять светодиод из LED-лампочки

Вместо лампочек накаливания или энергосберегающих ламп в патрон светодиод не вставишь, нужен как бы посредник. Им является корпус лампы, в котором на плате расположены сразу несколько кристаллов.


Для удобства рекомендуется плотно намотать медную проволоку на жало, сечением не больше 4 мм.

Пинцетом или иголкой отодвигаем кристалл вниз, параллельно контактам.

Как припаять резистор к светодиоду

Если в вашей схеме не предусмотрено ограничение тока так называемым драйвером, то можно по-старинке воспользоваться резисторами.

Подключать напрямую в сеть светодиоды нельзя, так как кроме повышенного тока, он еще и переменный. Резистор и драйвер преобразуют ток в постоянный.

Каждому светодиоду в идеале нужен отдельный резистор. Это если диодов немного. Если их, например, сотня, как в некоторых гирляндах, или пусть даже пару десятков, придется приобрести драйвер.

Если сталкиваетесь с понятиями «резистор» и «драйвер» впервые, мы подобрали наглядные инструкции:

Резистор нужно подключать в схеме после питания и до светодиода. Паяется он просто. В главе «Особенности пайки» мы оставили видео, как паять любой контакт (см.выше). Никаких особенностей здесь нет. Единственное, в чем можно сомневаться – это выбор флюса, то есть вещества, которое очищает поверхность контакта от оксидной и/или жировой пленки. Как вариант – специальная паста.

Читайте также: Как правильно подключить RGB ленту: пошаговая инструкция.

Выбор пасты для пайки

Качество любого флюса выражается в том, что при пайке он не выгорает, только едва испаряется, а продукты его разложения легко удаляются растворителем. Лучший флюс – специальные пасты. Мы выбрали топовые наименования, исходя из опыта знакомых мастеров:

  • Interflux 2005 и 8300
  • Kingbo RMA-218
  • Amtech RMA-223
  • Флюс-гель Rexant BGA и SMD

На всякий случай держите в уме старые, «дедовские» способы найти флюс и в глухой деревне. Это таблетка аспирина, фруктовый сок, оливковое масло, нашатырь с глицерином, канифоль со спиртом. Наиболее очевидный для сельской местности – смола сосны или ели. Нужно растопить смолу на слабом огне, а потом разлить по спичечным коробкам.

Ошибки при пайке

  1. Загрязнение жала паяльника. После каждой пайки советуем очищать – элементарно тряпочкой или губкой.
  2. Перегрев места пайки. Когда припой растекся, сразу убирайте паяльник, не нужно ждать, пока провод или деталь не перегреются.
  3. Мало флюса. Если его недостаточно или он некачественный, то спайка может быть недостаточно плотной, слабой.

В заключение

Как можно было убедиться, работа со светодиодами несколько сложней, чем с лампами накаливания. Однако эти сложности нивелируются качеством света. Радиолюбители в последние десять лет придумали на основе осветительных диодов десятки самоделок, которые не уступают заводским аналогам.

Если вас заинтересовала статья, пишите комментарии и делитесь информацией в социальных сетях.

светоизлучающих диодов (LED) - learn.sparkfun.com

Добавлено в избранное Любимый 53

Введение

Светодиоды окружают нас: В наших телефонах, автомобилях и даже в домах. Каждый раз, когда загорается что-то электронное, есть большая вероятность, что за ним находится светодиод. Они бывают самых разных размеров, форм и цветов, но независимо от того, как они выглядят, у них есть одна общая черта: они - бекон электроники.Они широко используются для улучшения любого проекта и часто добавляются к невероятным вещам (ко всеобщему удовольствию).

Однако, в отличие от бекона, после приготовления они бесполезны. Это руководство поможет вам избежать случайных светодиодных барбекю! Но обо всем по порядку. Что именно - это , эта светодиодная штука, о которой все говорят?

светодиода («элли-и-ди») - это особый тип диодов, преобразующих электрическую энергию в свет. Фактически, LED расшифровывается как «Light Emitting Diode»."(Он делает то, что написано на жестяной коробке!) И это отражается в сходстве между символами диода и светодиода:

Короче говоря, светодиоды похожи на крошечные лампочки. Однако светодиоды требуют намного меньше энергии для включения по сравнению. Они также более энергоэффективны, поэтому не нагреваются, как обычные лампочки (если вы действительно не накачиваете их энергией). Это делает их идеальными для мобильных устройств и других приложений с низким энергопотреблением. Однако не стоит их исключать из игры с высокой мощностью.Светодиоды высокой интенсивности нашли свое применение в акцентном освещении, прожекторах и даже автомобильных фарах!

У вас уже есть тяга? Желание поставить светодиоды на все? Хорошо, оставайтесь с нами, и мы покажем вам, как это сделать!

Рекомендуемая литература

Вот еще несколько тем, которые будут обсуждаться в этом руководстве. Если вы не знакомы с каким-либо из них, пожалуйста, ознакомьтесь с соответствующим руководством, прежде чем идти дальше.

Что такое схема?

Каждый электрический проект начинается со схемы.Не знаю, что такое схема? Мы здесь, чтобы помочь.

Что такое электричество?

Мы можем видеть электричество в действии на наших компьютерах, освещающее наши дома, как удары молнии во время грозы, но что это такое? Это непростой вопрос, но этот урок прольет на него некоторый свет!

Диоды

Праймер диодный! Свойства диодов, типы диодов и применение диодов.

Электроэнергия

Обзор электроэнергии, скорости передачи энергии. Мы поговорим об определении мощности, ваттах, уравнениях и номинальной мощности. 1,21 гигаватта удовольствия от обучения!

Полярность

Введение в полярность электронных компонентов. Узнайте, что такое полярность, в каких частях она есть и как ее определить.

Рекомендуемый просмотр

Как ими пользоваться

Итак, вы пришли к разумному выводу, что светодиоды нужно ставить на все.Мы думали, ты придешь.

Давайте пройдемся по книге правил:

1) Полярность имеет значение

В электронике полярность указывает, является ли компонент схемы симметричным или нет. Светодиоды, будучи диодами, позволяют току течь только в одном направлении. А когда нет тока, нет света. К счастью, это также означает, что вы не можете сломать светодиод, подключив его обратной стороной. Скорее, это просто не сработает.

Положительная сторона светодиода называется «анодом» и отмечена более длинным «проводом» или ножкой.Другая, отрицательная сторона светодиода называется «катодом» . Ток течет от анода к катоду и никогда в обратном направлении. Перевернутый светодиод может препятствовать правильной работе всей схемы, блокируя прохождение тока. Так что не волнуйтесь, если добавление светодиода нарушит вашу цепь. Попробуйте перевернуть.

2) Моар равен лунному свету

Яркость светодиода напрямую зависит от того, сколько тока он потребляет. Это означает две вещи. Во-первых, сверхяркие светодиоды разряжают батареи быстрее, потому что дополнительная яркость возникает из-за потребляемой дополнительной мощности.Во-вторых, вы можете управлять яркостью светодиода, контролируя количество проходящего через него тока. Но установка настроения - не единственная причина сократить свое течение.

3) Есть такая вещь, как слишком много мощности

Если вы подключите светодиод непосредственно к источнику тока, он будет пытаться рассеять столько энергии, сколько ему позволено потреблять, и, как трагические герои прошлого, он уничтожит себя. Вот почему важно ограничить силу тока, протекающего через светодиод.

Для этого мы используем резисторы. Резисторы ограничивают поток электронов в цепи и защищают светодиод от попыток потреблять слишком большой ток. Не волнуйтесь, требуется лишь немного математики, чтобы определить лучшее значение резистора для использования. Вы можете узнать все об этом в примерах применения нашего руководства по резисторам!

Резисторы

1 апреля 2013 г.

Учебник по резисторам. Что такое резистор, как они ведут себя параллельно / последовательно, расшифровка цветовых кодов резисторов и применения резисторов.

Не позволяйте всей этой математике пугать вас, на самом деле довольно сложно все испортить слишком сильно. В следующем разделе мы рассмотрим, как сделать светодиодную схему без калькулятора.

Светодиоды без математики

Прежде чем мы поговорим о том, как читать техническое описание, давайте подключим несколько светодиодов. В конце концов, это руководство по светодиодам, а не учебник по для чтения .

Это также не учебник по математике, поэтому мы дадим вам несколько практических правил по настройке и работе светодиодов.Как вы, наверное, уже поняли из информации в последнем разделе, вам понадобится аккумулятор, резистор и светодиод. Мы используем батарею в качестве источника питания, потому что ее легко найти, и она не может обеспечить опасное количество тока.

Базовый шаблон для схемы светодиода довольно прост: просто подключите батарею, резистор и светодиод последовательно. Нравится:


Резистор 330 Ом

Хорошее сопротивление резистора для большинства светодиодов составляет 330 Ом (оранжевый - оранжевый - коричневый).Вы можете использовать информацию из последнего раздела, чтобы помочь вам определить точное значение, которое вам нужно, но это светодиоды без математики ... Итак, начните с подключения резистора 330 Ом в приведенную выше схему и посмотрите, что произойдет.

Пробная версия и ошибка

Что интересно в резисторах, так это то, что они рассеивают дополнительную мощность в виде тепла, поэтому, если у вас есть резистор, который нагревается, вам, вероятно, понадобится меньшее сопротивление. Однако, если ваш резистор слишком мал, вы рискуете пережечь светодиод! Учитывая, что у вас есть несколько светодиодов и резисторов, с которыми можно поиграть, вот блок-схема, которая поможет вам разработать схему светодиодов методом проб и ошибок:


Броски с таблеткой

Еще один способ зажечь светодиод - просто подключить его к батарейке типа «таблетка»! Так как батарейка не может подавать достаточно тока, чтобы повредить светодиод, вы можете соединить их напрямую! Просто вставьте батарейку CR2032 между выводами светодиода.Длинная ножка светодиода должна касаться стороны батареи, отмеченной знаком «+». Теперь вы можете обернуть все это скотчем, добавить магнит и приклеить его к вещам! Ура пуховикам!

Конечно, если вы не получаете хороших результатов с помощью метода проб и ошибок, вы всегда можете достать свой калькулятор и вычислить его. Не волнуйтесь, рассчитать лучшее значение резистора для вашей схемы несложно. Но прежде чем вы сможете определить оптимальное значение резистора, вам нужно найти оптимальный ток для вашего светодиода.Для этого нам нужно отчитаться в таблице данных ...

Получить подробности

Не подключайте какие-либо странные светодиоды к своим цепям, это просто не здорово. Сначала узнайте их. А как лучше даташит читать.

В качестве примера мы рассмотрим техническое описание нашего базового красного 5-миллиметрового светодиода.

Светодиодный ток

Начиная сверху и спускаясь вниз, первое, что мы встречаем, - это очаровательный столик:

Ах да, но что все это значит?

В первой строке таблицы указывается, какой ток ваш светодиод может выдерживать непрерывно.В этом случае вы можете дать ему 20 мА или меньше, и он будет светить наиболее ярко при 20 мА. Вторая строка сообщает нам, каким должен быть максимальный пиковый ток для коротких импульсов. Этот светодиод может обрабатывать короткие удары до 30 мА, но вы не хотите поддерживать этот ток слишком долго. Эта таблица даже достаточно полезна, чтобы предложить стабильный диапазон тока (в третьей строке сверху) 16-18 мА. Это хорошее целевое число, которое поможет вам произвести расчеты резисторов, о которых мы говорили.

Следующие несколько строк менее важны для целей данного руководства.Обратное напряжение - это свойство диода, о котором в большинстве случаев не стоит беспокоиться. Рассеиваемая мощность - это количество энергии в милливаттах, которое светодиод может использовать до получения повреждений. Это должно работать само по себе, пока вы держите светодиод в пределах предполагаемых номинальных значений напряжения и тока.

Напряжение светодиода

Давайте посмотрим, какие еще столы они сюда поставили ... Ах!

Это полезный столик! Первая строка сообщает нам, каким будет падение прямого напряжения на светодиоде.Прямое напряжение - это термин, который часто используется при работе со светодиодами. Это число поможет вам решить, какое напряжение вашей цепи потребуется для подачи на светодиод. Если у вас есть более одного светодиода, подключенного к одному источнику питания, эти числа действительно важны, потому что прямое напряжение всех светодиодов, сложенных вместе, не может превышать напряжение питания. Мы поговорим об этом более подробно позже, в более глубоком разделе этого руководства.

Длина волны светодиода

Вторая строка в этой таблице сообщает нам длину волны света.Длина волны - это, по сути, очень точный способ объяснить, какого цвета свет. Это число может немного отличаться, поэтому таблица дает нам минимум и максимум. В данном случае это от 620 до 625 нм, что находится как раз на нижнем красном конце спектра (от 620 до 750 нм). Опять же, мы рассмотрим длину волны более подробно в более глубоком разделе.

Яркость светодиода

Последняя строка (обозначенная как «Luminous Intensity») - это показатель яркости светодиода. Единица mcd, или милликандела , является стандартной единицей измерения интенсивности источника света.Этот светодиод имеет максимальную интенсивность 200 мкд, что означает, что он достаточно яркий, чтобы привлечь ваше внимание, но не совсем яркий фонарик. На 200 мкд этот светодиод будет хорошим индикатором.

Угол обзора

Далее у нас есть веерообразный график, который представляет угол обзора светодиода. В светодиодах разных стилей используются линзы и отражатели, чтобы либо сконцентрировать большую часть света в одном месте, либо максимально широко его распределить. Некоторые светодиоды похожи на прожекторы, испускающие фотоны во всех направлениях; Другие настолько направлены, что вы не можете сказать, что они идут, если не смотрите прямо на них.Чтобы прочитать график, представьте, что светодиод вертикально стоит под ним. «Спицы» на графике обозначают угол обзора. Круглые линии представляют интенсивность в процентах от максимальной интенсивности. У этого светодиода довольно узкий угол обзора. Вы можете видеть, что если смотреть прямо на светодиод, то он самый яркий, потому что при 0 градусах синие линии пересекаются с внешним кругом. Чтобы получить угол обзора 50%, то есть угол, при котором свет становится вдвое слабее, проследите по кругу 50% вокруг графика, пока он не пересечет синюю линию, а затем проследите за ближайшей спицей, чтобы определить угол.Для этого светодиода угол обзора 50% составляет около 20 градусов.

Размеры

Наконец, механический чертеж. Это изображение содержит все размеры, которые вам понадобятся для установки светодиода в корпусе! Обратите внимание, что, как и у большинства светодиодов, у этого есть небольшой фланец внизу. Это очень удобно, если вы хотите установить его на панели. Просто просверлите отверстие идеального размера для корпуса светодиода, и фланец не даст ему провалиться!

Теперь, когда вы знаете, как расшифровать техническое описание, давайте посмотрим, какие необычные светодиоды вы можете встретить в дикой природе...

Типы светодиодов

Поздравляем, вы знаете основы! Может быть, вы даже заполучили несколько светодиодов и начали зажигать, это круто! Как бы вы хотели активизировать свою игру в миг? Давайте поговорим о том, как сделать это за пределами вашего стандартного светодиода.

Крупный план сверхяркого 5-мм светодиода крупным планом

Типы светодиодов

А вот и другие персонажи.

RGB светодиоды

светодиодов RGB (красный-зеленый-синий) - это фактически три светодиода в одном! Но это не значит, что он может делать только три цвета.Поскольку красный, зеленый и синий являются дополнительными основными цветами, вы можете управлять интенсивностью каждого из них, чтобы создать каждый цвет радуги. Большинство светодиодов RGB имеют четыре контакта: по одному для каждого цвета и общий контакт. У некоторых общий вывод - это анод, а у других - катод.

Светодиод с общим прозрачным катодом RGB

Светодиоды с интегральными схемами

Велоспорт

Некоторые светодиоды умнее других. Возьмем, к примеру, светодиодный индикатор цикла.Внутри этих светодиодов на самом деле есть интегральная схема, которая позволяет светодиоду мигать без какого-либо внешнего контроллера. Вот крупный план ИС (большой черный квадратный чип на кончике наковальни), контролирующий цвета.

5-миллиметровый светодиод с медленным циклом крупным планом

Просто включите его и смотрите! Они отлично подходят для проектов, где вам нужно немного больше действий, но нет места для схем управления. Есть даже мигающие светодиоды RGB, которые сменяют тысячи цветов!

Адресные светодиоды

Светодиоды других типов можно регулировать индивидуально.Существуют различные наборы микросхем (WS2812, APA102, UCS1903, и многие другие), используемые для управления отдельным светодиодом, соединенным в цепочку. Ниже представлен крупный план WS2812. Большая квадратная микросхема справа управляет цветами по отдельности.

Адресный WS2812 PTH крупным планом

Встроенный резистор

Что это за магия? Светодиод со встроенным резистором? Вот так. Есть также светодиоды с небольшим токоограничивающим резистором. Если вы внимательно посмотрите на изображение ниже, на стойке есть небольшая черная квадратная микросхема, которая ограничивает ток на этих типах светодиодов.

Светодиод со встроенным резистором крупным планом

Итак, подключите светодиод со встроенным резистором к источнику питания и зажгите его! Мы протестировали эти типы светодиодов при напряжении 3,3, 5 и 9 В.

Суперяркий зеленый светодиод с питанием от встроенного резистора

Примечание: В техническом описании светодиодов со встроенным резистором указано, что рекомендуемое прямое напряжение составляет около 5 В. При тестировании на 5 В он потребляет около 18 мА.Стресс-тест с батареей 9В, тянет около 30мА. Вероятно, это верхний предел входного напряжения. Использование более высокого напряжения может сократить срок службы светодиода. При напряжении около 16 В светодиод перегорел во время наших стресс-тестов.

Пакеты для поверхностного монтажа (SMD)

Светодиоды

SMD - это не столько конкретный вид светодиода, сколько тип корпуса. По мере того как электроника становится все меньше и меньше, производители придумали, как втиснуть больше компонентов в меньшее пространство. Детали SMD (устройство для поверхностного монтажа) представляют собой крошечные версии своих стандартных аналогов.Вот крупный план адресного светодиода WS2812B, упакованного в небольшой корпус 5050.

Адресный WS2812B Крупный план

Светодиоды

SMD бывают разных размеров, от довольно больших до меньших, чем рисовое зерно! Поскольку они такие маленькие и у них есть прокладки вместо ножек, с ними не так просто работать, но если у вас мало места, они могут быть именно тем, что прописал врач.

WS2812B-5050 Упаковка APA102-2020 Упаковка

Светодиоды SMD также упрощают и ускоряют сборку и установку машин для установки партии светодиодов на печатные платы и полосы.Вероятно, вы не стали бы вручную паять все эти компоненты вручную.

Крупный план адресной светодиодной матрицы 8x32 (WS2812-5050) Адресная светодиодная лента 5 м (APA102-5050) с питанием от ленты

Высокая мощность

мощных светодиода от таких производителей, как Luxeon и CREE, невероятно яркие. Это ярче суперяркости! Обычно светодиод считается высокомощным, если он может рассеивать 1 Вт или более мощности.Это необычные светодиоды, которые вы найдете в действительно хороших фонариках. Массивы из них могут быть построены даже для прожекторов и автомобильных фар. Поскольку через светодиоды пропускается очень много энергии, для них часто требуются радиаторы. Радиатор - это, по сути, кусок теплопроводящего металла с большой площадью поверхности, задача которого - отводить как можно больше отработанного тепла в окружающий воздух. В конструкцию какой-либо коммутационной платы, например, показанной ниже, может быть встроено тепловыделение.

Светодиод высокой мощности RGB Алюминиевая задняя часть для рассеивания тепла

Светодиоды высокой мощности могут выделять так много тепла, что они могут повредить себя без надлежащего охлаждения. Не позволяйте термину «отработанное тепло» вводить вас в заблуждение, эти устройства по-прежнему невероятно эффективны по сравнению с обычными лампами. Для управления вы можете использовать светодиодный драйвер постоянного тока.

Специальные светодиоды

Есть даже светодиоды, которые излучают свет за пределами нормального видимого спектра. Например, вы, вероятно, используете инфракрасные светодиоды каждый день. Они используются в таких вещах, как пульты от телевизора, для отправки небольших фрагментов информации в виде невидимого света! Они могут выглядеть как стандартные светодиоды, поэтому их будет сложно отличить от обычных светодиодов.

ИК-светодиод

На противоположном конце спектра также можно встретить ультрафиолетовые светодиоды.Ультрафиолетовые светодиоды заставят определенные материалы светиться, как черный свет! Они также используются для дезинфекции поверхностей, потому что многие бактерии чувствительны к УФ-излучению. Они также могут быть использованы для обнаружения подделок (счетов, кредитных карт, документов и т. Д.), Солнечных ожогов, список можно продолжить. При использовании этих светодиодов надевайте защитные очки.

УФ-светодиод для проверки банкноты США

Другие светодиоды

Имея в вашем распоряжении такие модные светодиоды, нет оправдания тому, что ничего не светится.Однако, если ваша жажда знаний о светодиодах не утолена, читайте дальше, и мы подробно рассмотрим светодиоды, цвет и интенсивность света!

Углубляясь в глубину

Итак, вы закончили выпуск LEDs 101 и хотите большего? О, не волнуйтесь, у нас есть еще. Начнем с науки, которая заставляет светодиоды светиться ... эээ ... мигать. Мы уже упоминали, что светодиоды - это особый вид диодов, но давайте углубимся в то, что это означает:

То, что мы называем светодиодом, на самом деле является светодиодом и упаковкой вместе, но сам светодиод на самом деле крошечный! Это чип из полупроводникового материала, легированного примесями, который создает границу для носителей заряда.Когда ток течет в полупроводник, он перескакивает с одной стороны этой границы на другую, высвобождая при этом энергию. В большинстве диодов эта энергия уходит в виде тепла, но в светодиодах эта энергия рассеивается в виде света!

Длина волны света и, следовательно, цвет зависят от типа полупроводникового материала, из которого изготовлен диод. Это связано с тем, что структура энергетических зон полупроводников отличается в зависимости от материала, поэтому фотоны излучаются с разными частотами. Вот таблица распространенных светодиодных полупроводников по частоте:

Усеченная таблица полупроводниковых материалов по цвету.Полная таблица доступна в статье Википедии для "LED"

В то время как длина волны света зависит от ширины запрещенной зоны полупроводника, интенсивность зависит от величины мощности, проталкиваемой через диод. Мы немного говорили об интенсивности света в предыдущем разделе, но это нечто большее, чем просто цифра, показывающая, насколько ярко что-то выглядит.

Единица измерения силы света называется кандела, хотя, когда вы говорите об интенсивности отдельного светодиода, вы обычно находитесь в диапазоне милликандел.В этом устройстве интересно то, что на самом деле это не показатель количества световой энергии, а реальный показатель «яркости». Это достигается за счет того, что мощность, излучаемая в определенном направлении, взвешивается с учетом функции яркости света. Человеческий глаз более чувствителен к некоторым длинам волн света, чем к другим, и функция яркости является стандартизированной моделью, которая учитывает эту чувствительность.

Яркость светодиодов может составлять от десятков до десятков тысяч милликандел.Световой поток на вашем телевизоре, вероятно, составляет около 100 мкд, тогда как у хорошего фонарика может быть 20 000 мкд. Смотреть прямо во все, что ярче нескольких тысяч милликандел, может быть болезненным; не пытайся.

Падение прямого напряжения

О, я также обещал, что мы поговорим о концепции прямого падения напряжения. Помните, когда мы смотрели техническое описание и упоминали, что прямое напряжение всех ваших светодиодов вместе взятых не может превышать напряжение вашей системы? Это связано с тем, что каждый компонент в вашей схеме должен на совместно использовать напряжение, и количество напряжения, которое каждая часть использует вместе, всегда будет равняться доступному количеству.Это называется законом напряжения Кирхгофа. Таким образом, если у вас есть источник питания 5 В и каждый из ваших светодиодов имеет прямое падение напряжения 2,4 В, вы не можете питать более двух одновременно.

Законы Кирхгофа также пригодятся, когда вы хотите приблизительно определить напряжение на данной детали на основе прямого напряжения других деталей. Например, в примере, который я только что привел, есть источник питания 5 В и 2 светодиода с падением прямого напряжения 2,4 В каждый. Конечно, мы бы хотели добавить резистор, ограничивающий ток, верно? Как узнать напряжение на резисторе? Это просто:

5 (напряжение системы) = 2.4 (светодиод 1) + 2,4 (светодиод 2) + резистор

5 = 4,8 + резистор

Резистор = 5-4,8

Резистор = 0,2

Значит, на резисторе 0,2 В! Это упрощенный пример, и это не всегда так просто, но, надеюсь, он дает вам представление о важности прямого падения напряжения. Используя число напряжения, которое вы получаете из законов Кирхгофа, вы также можете делать такие вещи, как определение тока через компонент, используя закон Ома. Короче говоря, вы хотите, чтобы напряжение вашей системы было равным ожидаемому прямому напряжению компонентов вашей комбинированной схемы.

Расчет токоограничивающих резисторов

Если вам нужно рассчитать точное значение резистора, ограничивающего ток, последовательно со светодиодом, ознакомьтесь с одним из примеров применения в руководстве по резисторам для получения дополнительной информации.

Ресурсы и движение вперед

Вы сделали это! Вы знаете, почти все ... о светодиодах. Теперь идите и зажигайте светодиоды, что хотите! А теперь ... драматическая реконструкция светодиода без перенапряжения токоограничивающего резистора и его выгорания:

Ага... это не впечатляюще.

Если вы хотите узнать больше о некоторых темах, связанных со светодиодами, посетите эти другие руководства:

Свет

Свет - полезный инструмент для инженера-электрика. Понимание того, как свет соотносится с электроникой, является фундаментальным навыком для многих проектов.

ИК-связь

В этом руководстве объясняется, как работает обычная инфракрасная (ИК) связь, а также показано, как настроить простой ИК-передатчик и приемник с Arduino.

Как производятся светодиоды

Мы совершим экскурсию по производителю светодиодов и узнаем, как изготавливаются светодиоды PTH 5 мм для SparkFun.

Хотите узнать больше о светодиодах?

На нашей странице LED вы найдете все, что вам нужно знать, чтобы начать использовать эти компоненты в своем проекте.

Отведи меня туда!

Или ознакомьтесь с некоторыми из этих сообщений блога по теме:

.

Практическое руководство. Включите лампочку

Слишком часто здесь, на Hackaday, комментаторы проявляют некоторую экономность в своем инженерном мастерстве. Если кто-то использует Raspberry Pi, чтобы мигать несколькими светодиодами, кто-то неизменно сообщит, что микроконтроллер ARM будет делать то же самое. Включение и выключение реле противоречит возможностям 32-битного микроконтроллера Cortex, тогда как более простой 8-битной сборки определенно будет достаточно. Конечно, это всегда можно свести к контуру 555 и, более того, к условным голубям, нажимающим клавишу в ответ на еду или опиаты.Я хотел бы воспользоваться этой возможностью, чтобы представить учебник. Не просто учебник, а реальная основа всего, что нам нравится здесь, в Hackaday: ярких, ярких вещей.

Вы можете ознакомиться с оставшейся частью этого руководства после перерыва.

Аккумулятор

Говоря прямо, каждому проекту, связанному с электричеством, нужен источник энергии. Будь то питание от сети, солнечная батарея, какое-то странное индуктивное устройство или химическая реакция, каждому электронному проекту нужен источник энергии.Я рассмотрел несколько различных источников питания для этого проекта, включая сетевое питание ( слишком опасно, для использования с лампочкой), велосипедный генератор (на этой неделе я сосредоточусь на силовых тренировках. Кардио на следующей неделе), хомяков и колеса (сжигание хомяков в качестве источника топлива и использование теплообменника для вращения турбины) и магниты (как они работают?). В конце концов, в этом проекте я решил использовать аккумулятор для питания лампочки.

Аккумулятор, используемый в этой сборке.Он состоит из четырех D-элементов, соединенных последовательно через батарейный отсек COMF UM-1 × 4. Он обеспечивает 6 вольт на своих клеммах.

Источником питания для этого проекта является батарея , поскольку она состоит из набора элементов. [Бенджамин Франклин] придумал эту терминологию, имея в виду артиллерийские соединения. Подобно тому, как для формирования артиллерийской батареи требуется более одной пушки, для формирования одной электронной батареи требуется более одного элемента. Да, это означает, что элементы AA, AAA, C и D являются не батареями как таковыми, а отдельными элементами.Они становятся батареями только при совместном использовании. Единственным исключением является 9-вольтовая батарея, состоящая из восьми ячеек AAAA (то есть четырехкратной А). Шутки в сторону. возьмите плоскогубцы к 9-вольтовой батарее и убедитесь сами.

В этом проекте я использовал ячейки «D», так как они имеют большую емкость, чем ячейки AAA, AA и C. Для этого проекта жизненно важно продлить жизнь D-клеток; Я очень рассчитываю, что этот проект будет лежать в глубине моего шкафа или спрятан в каком-нибудь ящике на долгое время, пока однажды я не наткнусь на него и не вспомню прекрасное апрельское утро, когда я написал этот урок, питаемый как минимум двумя горшками кофе.

Конечно, просто положить батарею рядом с лампочкой не поможет. К сожалению, теория линий передачи слишком обширна, чтобы ее можно было охватить в этом коротком руководстве, поэтому сейчас мне просто нужно охватить основы. У этой батареи есть два вывода; положительный и отрицательный. Если мы подключим положительный провод к отрицательному, через зазор будет проходить электричество. При более высоком напряжении может образоваться небольшая искра. С теми напряжениями, с которыми мы здесь работаем, это довольно безопасно, хотя даже этим небольшим напряжением можно убить себя электрическим током.Хотя это возможно, только если проткнуть сердце электродом и подать питание, безопасность имеет первостепенное значение при игре с электричеством.

Лампочка

Поскольку соединять положительную и отрицательную клеммы батареи вместе поразительно глупо, мы могли бы также добавить лампочку. Для этой сборки я использую лампочку на 6 В, которая идеально сочетается с нашей батареей из четырех элементов D. Так же, как и у нашего батарейного отсека, патрон для лампочки крепится к куску фанеры, что намного удобнее и эргономичнее любого фонарика или электрического фонаря.

На картинке ниже вы можете заметить, что лампочка не горит. Это связано с тем, что лампочка не полностью вкручена в патрон. Да, в отличие от светодиодов, на которых припаиваются электрические контакты, лампочки обычно включаются в цепь с цоколем винтового типа. Как и в случае с крышкой банки с арахисовым маслом, вы ввинчиваете лампочку в патрон, поворачивая ее по часовой стрелке. Чтобы снять лампочку с арахисового масла, открутите ее, повернув против часовой стрелки.

Прежде чем мы перейдем к собственно процессу включения лампочки путем ввинчивания ее в основание, давайте сначала рассмотрим, как работает лампочка.Лампочка была изобретена [Томасом Эдисоном] после многих, многих неудачных попыток создать практический электрический свет. Лампочка, которую я использую, пропускает электрический ток через вольфрамовую нить, нагревая ее и производя свет в виде излучения черного тела. Прежде чем открыть вольфрам как идеальную нить для электрического света, [Эдисон] испробовал сотни различных материалов, от карбонизированного бамбука до надежд и мечтаний молодого человека [Николы Тесла]. Конечно, у использования вольфрама были свои недостатки - в то время вольфрам не использовался в коммерческих целях, а его чрезвычайно высокая температура плавления, самая высокая из всех элементов, делала его непрактичным для использования в промышленности.

Использование

[Эдисоном] вольфрама в его успешной лампочке гарантировало постоянную работу тысяч горняков вольфрама в глухих вольфрамовых городах Западной Вирджинии. Жизнь там была нелегкой: продавать душу в фирменный магазин и смотреть, как ваш сын вырастет и устроится на работу после того, как вы потерялись в трагическом обрушении. Конечно, условия труда улучшились после волнений шахтеров 1824 года и вмешательства губернатора Бэтмена.

В заключение, профессор с острова Gilligan’s был некомпетентным дураком.Поскольку он явно не был специалистом по материалам или инженером-строителем из-за своей неспособности исправить дыру в лодке, мы можем только предположить, что он был каким-то физиком или инженером-электриком. Однако это не соответствует действиям профессора; даже второй курс бакалавриата EE сможет сконструировать простой передатчик с искровым разрядником, используя компоненты, найденные в их радио, и проводку, найденную на борту корабля.

«Ой, подожди». вы говорите: «широкополосная передача и, следовательно, передатчики с искровым разрядником - незаконны.- Да, в этом-то и дело. Я гарантирую, что если бы Профессор построил передатчик с искровым разрядником - и помните, что это простейший передатчик, который можно сделать из кокосов и, возможно, одного из вечерних платьев миссис Хоу, - радиолюбитель выследил бы их в течение нескольких часов. . Мы уже знаем, что Профессор знал Морса по эпизоду второго сезона, Ghost a Go-Go , так что на самом деле ничто не мешает Профессору и всем остальным покинуть остров.

.

Help Me Reverse Engineer Светодиодная лампа

Я был на последнем ежемесячном собрании Сектора 67, хакерского пространства в Мэдисоне, Висконсин. Одной из демонстрируемых вещей была светодиодная лампа, меняющая цвет, которую Менардс продавал за 1,99 доллара. Внутри находятся два светодиода RGB, которые управляются ATtiny13 и питаются от понижающего преобразователя переменного / постоянного тока. ATtiny13 сам по себе обойдется вам примерно в 1,25 доллара, так что эта цена весьма впечатляющая. Я схватил пару таких лампочек и принялся за работу.Присоединяйтесь ко мне после перерыва, чтобы узнать, что у меня есть на данный момент.

Обновление: прочтите продолжение этого сообщения.

В этих лампах используется цоколь из канделябра, поэтому я схватил переходник и опробовал его в лампе. Вот результат, вы можете видеть, как он меняет уровни цвета несколько раз в секунду:

Мы видели это во многих хитростях с настройками настроения, я хочу добраться до оборудования и заставить его выполнять мои приказы. Перво-наперво, пора его открыть. По какой-то причине я подумал, что аккуратное просверливание нескольких отверстий вокруг основания поможет мне понять, где лучше всего использовать отрезной круг Dremel.К сожалению, я сразу просверлил одну из катушек индуктивности. Драт.

Что ж, теперь не останавливаться. Я не особо беспокоюсь, так как купил еще сплошную красную версию этой лампочки. Я хочу посмотреть, что внутри, будь то тот же дизайн с незанятыми компонентами или полный набор с другим оборудованием. Я предполагаю, что внутри нет микроконтроллера, так что я украду индуктор у него позже.

Отрезал диффузор и добрался до платы. Вот несколько изображений (нажмите, чтобы увидеть высокое разрешение), а также краткий список оборудования.

Верх:

  • R2 - 1004
  • R3 - 1004
  • R4 - 3001
  • R5 - 1302
  • R10 - 1003
  • D4 - Похоже на стабилитрон… возможно, для того, чтобы выставить голосование за tiny13
  • D5 - RGB светодиод
  • D6 - RGB светодиод
  • D7 - JF S1J
  • IC5 - ATtiny13
  • C1 - smd без этикетки
  • C7- smd без этикетки

Внизу:

  • R1 - на одной линии с центральным проводом розетки
  • P1 и P2 - Этикетки для входящего питания переменного тока?
  • L1 - 102J ЦИК
  • L2 - 102J ЦИК
  • C2 - 50V 22 мкФ электролитический
  • C3 - 400 В 4.7 мкФ электролитический
  • C4 - 400V 4,7 мкФ электролитический
  • C5 - 25V 100 мкФ электролитический
  • C6 - smd без этикетки
  • D3 - R106 TF
  • R6 - 1201
  • R7 - 1Bx
  • R8 - 270
  • R9 - 270
  • IC1 - NGS (транзистор для управления светодиодами?)
  • IC2 - NGS (транзистор для управления светодиодами?)
  • IC3 - NGS (транзистор для управления светодиодами?)
  • IC4 - LNK304GN Преобразователь постоянного / переменного тока

Я хотел посмотреть, смогу ли я поговорить с ATtiny13, поэтому припаял провода к контактам и подключил его к своему программатору AVR Dragon.ISP не подходил, поэтому я припаял еще один провод к оставшемуся соединению и попробовал программировать высокое напряжение. Это тоже была неудача. Но поскольку я уже залил этот индуктор, у меня нет проблем с тем, чтобы снять микропроцессор с платы. Вот он припаян на какую-то перфокарт и вставлен в макет:

Я снова попробовал ISP, и это не помогло. Но на этот раз последовательное программирование высокого напряжения сработало. Я поговорил с чипом с AVRdude, используя эту команду:

 avrdude -P usb -p t13 -c dragon_hvsp -v 

Это опрашивает чип и считывает настройки предохранителя.В настоящее время lfuse - 0x6A, что является заводской настройкой по умолчанию, но hfuse - 0xFA. После проверки таблицы я вижу, что они отключили функцию сброса (поэтому ISP не работает) и включили обнаружение сбоев. Я сбросил прошивку и eeprom и вот где я нахожусь. Теперь мне нужна твоя помощь.

До этого я не делал особого реверс-инжиниринга, поэтому не знаю, что делать дальше. Я разобрал прошивку с помощью ndisasm, но я понятия не имею, что я могу узнать из нее, или даже как ее читать.Мне бы хотелось, чтобы мне помогли ответить на два вопроса:

1) Почему я не мог разговаривать с микросхемой, когда она была на печатной плате?

2) Что можно узнать из разобранного кода . Обновление : после запуска кода через дизассемблер AVR кажется, что это просто восходящий список чисел. [Тьяго] указал в комментариях, что это поведение, когда установлены биты блокировки. Должна быть возможность повторно использовать чип, удалив его, но я не смогу сначала сбросить прошивку.Теперь я сосредоточусь на выяснении того, как разводится плата.

Сообщите в комментариях.

Прочитать вторую часть

.

Часть 2: Помогите мне Обратный инженер Светодиодная лампа

Почти месяц назад я начал попытки перепроектировать недорогую светодиодную лампочку, меняющую цвет. С вашей помощью я нарисовал схему и взял лампочку под контроль. Но в этом маленьком поворотнике есть еще несколько загадок. Присоединяйтесь ко мне после перерыва, чтобы увидеть, что я сделал до сих пор, изучить схему и исходный код и помочь решить две оставшиеся загадки.

Чего я достиг

Прежде всего, спасибо всем, кто комментировал исходный пост.Благодаря этой помощи я многое понял об этой схеме. Примечательно, что код, который я сбросил, не использовался, потому что были установлены биты блокировки. Также было много конструктивных соображений и предположений по этому поводу, когда я поделился им на встрече Sector67 во вторник (хакерское пространство здесь, в Мэдисоне).

Я рад сообщить, что мне удалось запрограммировать чип ATtiny13, пока он был установлен. Я повредил первую лампочку, которую я расколол, просверлив индуктор. Во второй раз я был осторожнее и припаял ленточный кабель к каждому контакту микроконтроллера.

Я могу программировать этот чип, не снимая его с платы. Это достигается с помощью последовательного программирования высокого напряжения (HVSP), когда питание переменного тока не подключено. Я сбросил предохранители до заводских настроек, чтобы активировать контакт сброса, но мне не удалось запрограммировать это с помощью ISP. Но это не проблема. Диффузор был приклеен лентой, и я добавил разъем IDC для упрощения взаимодействия с лампой.

Прошивка, которую я написал, размещена на GitHub. У него есть несколько функций; по умолчанию в этот рождественский сезон цвет на крыльце меняется с красного на зеленый каждые 20 минут.Я расскажу о схеме ниже, но на устройстве есть два неиспользуемых контакта, и я добавил два тестовых режима, в которые можно войти, перемыкнув контакт на землю на разъеме IDC. В одном из тестовых режимов фейдер красный / зеленый срабатывает каждые 2 секунды. Другой прокручивает основные и дополнительные цвета с задержкой в ​​1/2 секунды.

Итак, у нас есть микроконтроллер, который последовательно управляет двумя модулями светодиодов RGB. Этот чип имеет два доступных контакта и 1 Кбайт памяти для программирования. Таким образом, превратить это в адресный модуль I2C должно быть относительно просто.В идеале это должно быть сделано без использования источника переменного тока, что вызывает один из вопросов, которые я задаю в конце сообщения.

Схема

Я проследил монтажную плату и воссоздал схему, используя омметр и тестер цепи. Есть две отдельные схемы: одна для схемы управления светодиодами, а другая - для источника питания.

Как и ожидалось, в источнике питания используется пример схемы из таблицы LNK304. Выход 12 В подключается к двум точкам VCC на схеме контроллера, но земля или обратный путь немного необычны.Посмотрите на верхнюю часть схемы блока питания, которая включает R2, R3, R10 и C7. Я обозначил его как «GND (шина 5 В)», потому что он подключается к заземленной стороне ATtiny13. «GND (шина 12 В)» подключается к нижней стороне светодиодов, но она отделена от пути заземления микроконтроллера. Очевидно, стабилитрон ограничивает входную мощность для микроконтроллера (которому требуется 5 В), но я понятия не имею, как работает схема фильтра, ведущая обратно к переменному току.

Взгляните на список компонентов, а затем посмотрите, сможете ли вы помочь в решении двух вопросов.

  • R1 - на одной линии с центральным проводником светового патрона; ~ 0,5 Ом. Может быть предохранитель
  • R2 - 1004
  • R3 - 1004
  • R4 - 3001
  • R5 - 1302
  • R6 - 1201
  • R7 - 1Bx
  • R8 - 270
  • R9 - 270
  • R10 - 1003
  • D1 - 1N4007
  • Д2 - 1Н4007
  • D3 - R106 TF
  • D4 - Похоже на стабилитрон
  • D5 - RGB светодиод
  • D6 - RGB светодиод
  • D7 - JF S1J
  • IC1 - PNP-транзистор
  • IC2 - PNP-транзистор
  • IC3 - PNP-транзистор
  • IC4 - LNK304GN Преобразователь постоянного / переменного тока
  • IC5 - ATtiny13
  • C1 - smd без этикетки
  • C2 - 50V 22 мкФ электролитический
  • C3 - 400 В 4.7 мкФ электролитический
  • C4 - 400V 4,7 мкФ электролитический
  • C5 - 25V 100 мкФ электролитический
  • C6 - smd без этикетки
  • C7- smd без этикетки
  • L1 - 102J CEC
  • L2 - 102J ЦИК

Помогите решить эти два вопроса:

1. Как работает соединение GND для ATtiny13? Полный ответ объяснит, что на самом деле делает путь, включающий R2, R3, R10 и C7, и как он работает в сочетании с переключающим преобразователем.

2. Как проще всего запитать цепь управления постоянным током?

Не стесняйтесь оставлять комментарии со своими мыслями. Но если вы так склонны, я хотел бы прочитать более подробное описание, поэтому публикуйте свои мысли на своем собственном хосте и оставляйте ссылку в комментариях.

Следуй за мной

szczys

.

Смотрите также