LED w systemach wbudowanych

A+ A-

Światło diody elektroluminescencyjne (LED) to urządzenie półprzewodnikowe źródło światła dwóch ołowiu używany do wskazywania stanu wyjściowego poprzez to ON lub OFF. Wbudowany projektant systemu musi zrozumieć, jak pracować z diod LED, zamiast, jak są one wykonane. Zgodnie z tym poglądem, omówimy w tym artykule połączenia styków diod, ich funkcjonalność i jak interfejs je z mikroprocesorów i mikrokontrolerów.

Dioda LED jest tylko AP-n diody połączeniowej, która emituje światło, gdy przewidziane z zasilaczem. Tak, jak to emitują światło? Gdy napięcie jest przyłożone do przewodów z diodą LED, zmusza elektrony do rekombinacji z otworami elektronów wewnątrz urządzenia emitującego energię w postaci fotonów. Ten efekt emitujących energię w postaci fotonów nazywa elektroluminescencji. Barwa światła określona przez pasmo wzbronione energii półprzewodnika odpowiadającej energii fotonów.

Diody wymagają odpowiedniego zasilania, aby funkcjonować poprawnie. W przeciwnym razie może ulec uszkodzeniu LED. Zwykle napięcie DC dostarczane LED. Poniższy rysunek przedstawia elementy LED.

Technologię LED

Diody LED mają procesor materiału z domieszkami, aby utworzyć złącze pn półprzewodnikowego. Prąd przepływa łatwo z p-side (anodę) dla n-side (katoda), za pośrednictwem połączenia, ale nie w przeciwnym kierunku.

Kiedy elektrony spełnia otwór, spada do niższego poziomu energii oraz uwalnia energię w postaci fotonu. Długość fali emitowanego światła zależy od energii pasma wzbronionego materiałów tworzących złącze pn. Materiały stosowane do LED mają pasmo wzbronione bezpośrednio z odpowiednich energii światła bliskiej podczerwieni, widzialne lub prawie ultrafioletowego.

Składniki LED

Diody LED są zazwyczaj oparte na podłożu typu n, z elektrodą przymocowaną do warstwy typu p, osadzonej na jej powierzchni. Sapphire podłoże jest używany przez wiele diod handlowych, zwłaszcza GaN / InGaN.

Światło LED w ekstrakcji jest ważnym aspektem produkcji LED. Ilość światła będzie odbijana z powrotem do materiału na powierzchni międzyfazowej powierzchni materiału / powietrze, jeżeli współczynniki załamania materiału, są bardzo wysokie.

Źródło: Wikipedia

Źródło: Wikipedia

Praca z LED

Absorbowana energia światła można przekształcić w jego proporcjonalny prądu elektrycznego przez skrzyżowania PN. Ten sam proces jest odwrócony o. Oznacza to, że węzeł PN emituje światło po otrzymaniu zasilania.

Odchylenie do przodu w PN skrzyżowaniu rekombinacji nośników ładunku w elektrony przechodzą z n-regionu i rekombinacji z otworów obecnych w P-regionu. W materiale półprzewodnikowym, wolne elektrony znajdują się w pasma przewodnictwa poziomów energii, gdy są obecne otwory w paśmie energii wartościowość. Tak więc, poziom energii otworów będzie mniejsza niż poziomów energetycznych elektronów. Część energii musi być rozpraszana w celu rekombinacji elektrony i dziury. Ta energia jest emitowana w postaci ciepła i światła.

Energia jest tracona w postaci ciepła, przez elektrony krzemu i germanu diod. Ale w galu-Arsenide-Fosfor (GaAsP) i galu-Fosfor (GAP) półprzewodników, elektrony rozpraszają energię emitując fotony i to właśnie sprawia, że ​​diody specjalnego.

Gdy węzeł jest odwrotna tendencyjne, nie ma światła będą wytwarzane przez diody, aw niektórych przypadkach może to spowodować uszkodzenie urządzenia, jak również.

LED_Work3

Zastosowanie diod LED

Zastosowanie diod LED

Zastosowanie diod LED

Przed Interfejs LED

Inżynier projekt musi podjąć następujące punkty pod uwagę podczas łączenia diod LED w systemach wbudowanych.

Polaryzacja elektryczna - Podobnie jak w przypadku wszystkich diod, prąd płynie z łatwością typu p do materiału typu n. Jednakże nie przepływa prąd i nie światło jest emitowane, gdy napięcie jest małe, w odwrotnym kierunku. Jeśli odwrotne napięcie rośnie wystarczająco duże, aby przekroczyć napięcie przebicia, dużych płynie prąd i dioda może ulec uszkodzeniu. Zatem, polaryzacja elektryczna odgrywa ważną rolę, podczas gdy łączenie diod LED w systemach wbudowanych.

Źródła zasilania - charakterystyka prądowo-napięciowych LED jest podobny do innych diod. Prąd jest zależny od napięcia wykładniczo. Oznacza to, że mała zmiana napięcia może spowodować dużą zmianę prądu. Jeśli dostarczone napięcie przekracza naprzód Spadek napięcia diody LED o niewielką kwotę, obecny rating może zostać przekroczona przez dużą ilość potencjalnie uszkodzenia lub zniszczenia LED. Typowym rozwiązaniem jest użycie prądu stałego źródła zasilania, aby utrzymać napięcie poniżej maksymalnej oceny bieżącej diod LED. Ponieważ większość Typowe źródła energii (baterie, parametry) są źródła napięcia stałego, w większości dużych opraw musi zawierać przetwornik energii, co najmniej ograniczenia prądu rezystora.

LED Interfacing

Do sterowania LED, istnieją dwie metody połączenia. Są one następujące:

Aktywne połączenie wysokiego LED - Podłączyć katoda diody do masy. Łączyć z anodą diody do portu sworznia 8051 poprzez opornik ograniczający natężenie prądu. Metoda ta wymaga 8051 pozyskać ogromne ilości prądu wymaganego przez diody LED, czyli około 20 mA. Ale 8051 nie jest zdolny do pozyskiwania prądu więcej niż 2 mA. Spowoduje to, że dioda świeci bardzo słabe. LED_High_Low

Połącz z anodą diody do VCC poprzez opornik ograniczający natężenie prądu - aktywny niski połączenia diody. Podłącz katodę diody na pin portu 8051. Metoda ta wymaga od 8051 do zlewu ogromne ilości prądu wymaganego przez diody LED, czyli około 20 mA. Ale 8051 może zatopić ogromne prądy, a tym samym sprawia, że ​​diody świecą jaśniej.

Każdy mikrokontroler ma lepszy niż aktualny upływność aktualnej zdolności pozyskiwania. Poniższe wykresy pokazują, jak można Interfejs LED w systemach wbudowanych:

Kod C do łączenia LED

Można użyć następujący program C miga się dioda LED podłączone do dowolnego portu pin z prędkością 500 ms. (Aktywny niski Połączenie LED)


właczoną // Zawiera wszystkie adresy SFRs
sbit doprowadziły = P1 ^ 0; / * Pojedynczy bit danych typ deklaracji zadeklarować jeden pin do portu zdefiniowanego przez użytkownika zmiennej o nazwie jako "led" * /
void delay (unsigned char); // Deklaracja funkcji opóźnienia
Główny()
{
while (1) // nigdy nieskończony lop powiodło się, ponieważ jeden jest stała
// Wartość niezerową; obraca się płynnie
{
Doprowadziło = 0; // Doprowadziły = P1 ^ 0 = 0, dioda dostanie się na stanowiska
Opóźnienie (500); // Funkcja opóźnienia powołanie, czeka do 550 ms
Doprowadziło = 1; // Doprowadziły = P1 ^ 0 = 1, dioda dostaje pozycji OFF
Opóźnienie (500); // Funkcja opóźnienia
}
}
void delay (unsigned char i) // definicja funkcji opóźnienia
{
unsigned int j;
for (; i> 0; i-) / * w powyższym opóźnieniem wywołanie funkcji ma jeden
Wartość "i" zmienna przypisana do tej wartości * /
for (i = 0; j <124 j ++); // Obraca się 124 razy tam sama. }