Sources de lumière LED

3 raisons pour lesquelles les LED sont utilisées comme source de lumière par rapport aux lampes HID

• Les LED n’ont pas de filament à brûler ou à casser, elles durent donc beaucoup plus longtemps que les ampoules conventionnelles. Étant donné qu'une très petite puce semi-conductrice fait fonctionner une LED, elles sont très durables et ont tendance à durer plusieurs milliers d'heures.
• Les LED sont «allumées instantanément», tout comme les lampes halogènes, et sont donc pratiques pour une utilisation dans des applications soumises à des cycles marche-arrêt fréquents ou potentiels. À l'inverse, les lampes HID sont plus fragiles et doivent se réchauffer (15 à 25 secondes) lors de l'allumage
• La technologie LED évolue rapidement et il est prévisible que les LED finiront par surpasser les performances de l'éclairage HID.

Comment la LED est-elle utilisée comme source de lumière?

Les diodes électroluminescentes (LED) sont des sources lumineuses utilisant des diodes qui émettent de la lumière lorsqu'elles sont connectées à un circuit. L'effet est une forme d'électro luminescence où les LED libèrent un grand nombre de photons vers l'extérieur, la LED est logée dans une ampoule en plastique, qui concentre la source de lumière.La partie la plus importante d'une LED est la puce semi-conductrice située au centre de la source lumineuse. Il se compose de régions p et n avec une jonction entre elles. La région p est dominée par des charges électriques positives et la région n est dominée par des charges électriques négatives. La jonction est une sorte de paroi entre les deux régions, bloquant le passage des porteurs de charge entre les deux régions.

Lorsqu'une tension suffisante est appliquée à la puce semi-conductrice, les électrons peuvent se déplacer facilement à travers la jonction où ils sont immédiatement attirés par les forces positives dans la région p. Lorsqu'un électron se rapproche suffisamment d'une charge positive dans la région p, les deux charges se «re-combinent».

Lorsqu'un électron se combine avec un ion positif, l'énergie potentielle électrique est convertie en énergie électromagnétique et cela se produit sous forme d'émission d'un photon de lumière.

Ce photon a une fréquence déterminée par les caractéristiques du matériau semi-conducteur (généralement une combinaison des éléments chimiques gallium, arsenic et phosphore).

Les LED qui émettent différentes couleurs sont constituées de différents matériaux semi-conducteurs. En termes simples, les LED sont de petits composants de circuits électriques qui agissent comme une ampoule sans filament.Les LED sont éclairées uniquement par le mouvement d'électrons dans un matériau semi-conducteur, ce qui les rend écoénergétiques et extrêmement résistantes sur de longues périodes de temps.

Quel est le type de LED utilisé dans les applications d'éclairage?

La LED blanche est la nouvelle technologie d'éclairage la plus excitante depuis l'introduction des lampes fluorescentes. Les LED à haute intensité sont désormais populaires en raison de leurs exigences de courant faible et élevées. Les LED blanches très brillantes sont de plus en plus utilisées dans les applications d'éclairage comme mesure d'économie d'énergie. Les applications de la LED blanche incluent le rétroéclairage dans les téléphones portables, les rétro-éclairages LCD, l'éclairage domestique et automobile, les panneaux d'affichage, etc. Les LED sont de très petite taille et consomment peu d'énergie et convertissent efficacement l'électricité en lumière.

Pourquoi la LED blanche est-elle préférée?

Une LED de haute puissance produit généralement environ 75 à 100 lumens par watt au détriment d'un courant de 350 milliampères. La perte d'énergie par la chaleur est pratiquement nulle dans les LED et elles ont une très longue durée de vie de plusieurs milliers d'heures. Les LED sont des appareils écologiques puisqu'elles ne contiennent ni plomb ni mercure. Contrairement aux lampes fluorescentes, les LED n'émettent pas de rayons UV.

La LED blanche A1 watt fournit un flux lumineux d'environ 100 lm, ce qui est suffisant pour éclairer une zone confinée. La quantité de lumière émise par une source lumineuse est mesurée en termes de lumen. Par exemple, une ampoule de 60 watts émet 730 lumen et celle d'une lampe halogène de 50 watts est de 900 lumen.Chaque puce LED a une surface d'un millimètre carré seulement, ce qui donne une luminosité globale très concentrée

La chute de tension directe de la LED blanche de 1 watt est de 3,3 volts et consomme 350 milliampères de courant. Ainsi, la LED blanche ordinaire nécessite 3 volts et environ 40 mA de courant pour donner une luminosité maximale.

Les LED blanches haute puissance peuvent être entraînées à un courant élevé de centaines de milliampères à un ampère pour produire une lumière de haute intensité. Certaines marques peuvent produire plus de mille lumens. Les HPLED doivent être montées sur un dissipateur thermique pour permettre la dissipation de la chaleur, sinon l'appareil s'endommagera facilement.

2 façons de construire une LED blanche

• La méthode consiste à enduire une puce LED (principalement bleue en nitrure d'indium et de gallium, InGaN) avec du phosphore de différentes couleurs pour produire la lumière blanche. La partie du spectre lumineux correspondant à la lumière bleue est transférée à la longueur d'onde la plus longue, par un processus connu sous le nom de décalage de Stokes. La lumière blanche des LED blanches provient du bleu à bande étroite naturellement émis par les LED GaN, plus un jaune à large spectre généré par un revêtement de phosphore sur la matrice qui absorbe une partie du bleu et le convertit en jaune. InGaN peut produire des longueurs d'onde opérationnelles allant du vert à l'ultra-violet en faisant varier les quantités relatives d'indium et de gallium pendant la production. Le matériau phosphorescent couramment utilisé est le grenat yttrium aluminium dopé au cérium ou Ce3 + YAG.
• Les LED blanches peuvent également être fabriquées en enduisant à proximité des LED émettant des UV avec un mélange de phosphores émetteurs rouges et bleus à base d'Europium à haute efficacité, ainsi que du cuivre émetteur vert et du sulfure de zinc dopé en aluminium. Il s'agit d'une méthode similaire au fonctionnement des lampes fluorescentes. Cette méthode est moins efficace que la LED bleue avec phosphore, car le décalage de Stokes est plus important et plus d'énergie est donc convertie en chaleur. Un autre inconvénient est que la lumière UV peut s'échapper d'une LED défectueuse et causer des dommages aux yeux ou à la peau humains.

3 Applications impliquant la LED comme source de lumière

• Lampe de secours à base de LED

Il peut être branché sur la prise secteur et s'allume au moment de la panne de courant. Il émet une lumière blanche froide dans la pièce, ce qui est également suffisant pour la lecture. Il est alimenté par une batterie de téléphone sans fil de 4,5 volts et utilise une LED blanche de 1 watt.

Fonctionnement du système

Le circuit utilise un petit transformateur abaisseur de 4,5 volts 300 mA, un pont redresseur comprenant D1 à D4 et le condensateur de lissage C1 comme alimentation pour charger la batterie rechargeable 4,5 volts. Le transformateur 4,5 volts est facilement disponible et est généralement utilisé dans Éclairage de secours à LED . Il fait chuter le 230 volts AC en bas volt AC qui est ensuite redressé par le redresseur pleine onde. Le condensateur C1 rend l'ondulation CC libre pour la charge. La résistance R1 fournit un courant d'environ 80 milliampères pour la charge. Comme le circuit est toujours branché, un courant faible est idéal pour la charge. La batterie rechargeable utilisée dans le circuit est une batterie de téléphone sans fil de 4,5 volts.
Lorsque l'alimentation secteur est disponible, la batterie se charge via R1 et D5. Dans le même temps, le transistor PNP obtient une polarisation positive via R1 et il reste bloqué. En cas de panne de courant, les polarisations inverses D5 et la base de T1 deviendront négatives. Il conduit ensuite et allume la LED. Lorsque l'alimentation reprend, la LED s'éteint automatiquement.

1W-LED-lampe de secours

Comment régler?

Le circuit peut être assemblé sur un petit morceau de carte de performance. Placez le circuit, le transformateur et la batterie dans un boîtier adaptateur de type plug-in. Fixez la LED à l'extérieur de la boîte de préférence avec un fond réfléchissant. Vous pouvez coller du papier Foil à cet effet, qui servira également de dissipateur thermique pour la LED. Étant donné que le courant élevé traverse T1 lorsque la LED s'allume, T1 nécessite un dissipateur thermique. La LED blanche de 1 Watt coûte environ Rs.50 et la batterie Rs.150.

• Lampe automatique utilisant 1 W LED

Voici un Lampe automatique utilisant une puissance élevée LED blanche qui s'allume le soir et reste allumée jusqu'au matin. Les LED blanches sont utilisées ces jours-ci car elles ont besoin d'une simple alimentation CC pour les alimenter et les contrôler, contrairement aux lampes à décharge à incandescence. La LED utilisée a une puissance de 1 W et une alimentation régulée sans transformateur est utilisée pour alimenter l'appareil.

Fonctionnement du système

Les condensateurs c1 et c2 font chuter la tension alternative à une valeur inférieure. Normalement, des condensateurs de grande valeur sont utilisés. La section redresseur en pont produit une sortie CC pulsée à partir du signal CA. Le condensateur supprime les ondulations CA présentes dans le signal CC. Ce signal filtré est appliqué à travers la diode Zener, qui fournit une sortie CC régulée sur sa borne. Le condensateur c3 laisse généralement passer le signal alternatif et bloque le signal continu. Il s'agit d'un élément de contournement. LDR et T1 forment un interrupteur sensible à la lumière pour allumer / éteindre la LED. LDR offre une résistance élevée dans l'obscurité et une faible résistance à la lumière. Ainsi, pendant la journée, le LDR conduit et la base du T1 sera tirée au potentiel de la terre et elle reste éteinte pour éteindre la LED blanche. Pendant la nuit, lorsque la lumière du jour cesse, la résistance du LDR augmente et T1 obtient une polarisation de base suffisante et conduit. La LED connectée au collecteur T1 s'allume alors. Le BD 139 est un transistor NPN de puissance moyenne et ses broches de connexion sont Base - Collecteur - Emetteur à l'avant. Un dissipateur de chaleur est nécessaire pour T1 car la LED passe environ 100 milliampères de courant. La LED utilisée dans le circuit est la LED blanche de 1 watt qui a une chute de tension directe de 3,3 volts et nécessite un courant de 350 milliampères pour obtenir une luminosité totale.

• Lampe d'urgence portable avec chargeur mobile

Voici une lampe d'urgence portable avec un chargeur mobile. Il utilise une LED blanche très brillante qui peut donner suffisamment de lumière dans la pièce en cas de panne de courant. Une LED blanche peut être une LED en nitrure d'indium et de gallium qui émet une lumière blanche bleutée, qui peut être filtrée à l'aide d'un filtre au phosphore dans la lentille ou en utilisant un mélange de LED multicolores. Il peut également être utilisé comme chargeur mobile en mode plug-in pendant le voyage.

Fonctionnement du système

L'alimentation du circuit est dérivée d'un transformateur abaisseur 0-6 volts 300 mA, d'un redresseur pleine onde comprenant D1 à D4 et du condensateur de lissage C1. Le circuit d'éclairage de secours se compose de la diode D5, de la résistance R2 et du transistor T1.Lorsque l'alimentation secteur est disponible, la diode D5 se polarise en direct et la batterie de 6 volts se charge à travers la résistance R2.En même temps, le transistor PNP T1 sera hors tension. conduction puisque sa base est maintenue haute à travers R1. La LED blanche connectée au collecteur de T1 reste éteinte. Lorsque l'alimentation secteur tombe en panne, les polarisations inverses D5 et la base de T1 obtient une polarisation négative et elle conduit. La LED blanche s'allume alors en utilisant l'alimentation de la batterie.La section chargeur mobile du circuit se compose d'une alimentation régulée basée sur Zener. Le courant de charge peut être prélevé aux points A et B à l'aide d'un connecteur approprié.

Chargeur mobile de lumière de secours portable

J'espère maintenant que vous avez une idée du concept des sources de lumière LED et si vous avez des questions concernant l'article et les projets d'électronique électrique, laissez la section commentaires ci-dessous.