Kas yra LED grandinė?

LED grandinė yra bet kokia elektros maitinimo grandinė, naudojama šviesos diodams arba šviesos diodams maitinti. Paprasčiausiai LED grandinę sudaro įtampos šaltinis, rezistorius įtampai sumažinti ir šviesos diodas. Šviesos diodų grandinėje taip pat gali būti kitų komponentų, pvz., jungiklių ir jutiklių, tačiau jie neturi įtakos pagrindiniams šviesos diodo maitinimo principams.

Šviesos diodai yra pigūs, patikimi, tvirti ir taupantys energiją. LED grandinė tapo įprasta elektroninių prietaisų, automobilių ir prietaisų ypatybe, kur jie naudojami kaip indikatoriaus lemputės ir nedideliam apšvietimui. Buvo sukurti didesni šviesos diodai, kuriuos galima pritaikyti namuose, ir jie, be jokios abejonės, ateityje taps svarbesni, tačiau šioje diskusijoje daugiausia dėmesio bus skiriama LED grandinės elementams, kurie taikomi mažesniems šviesos diodams.

Šviesos diodai yra paprasti, kietojo kūno diodai. Diodas yra įtaisas, leidžiantis elektronams tekėti tik viena kryptimi, įterpiant šiek tiek puslaidininkinės medžiagos į srovės kelią vadinamojoje sankryžoje. Šviesos dioduose ši puslaidininkinė medžiaga yra specialiai apdorota, kad išspinduliuotų šviesos fotonus, kai per ją praeina srovė. Kai elektros srovė teka per šviesos diodą tinkama kryptimi, sakoma, kad ji yra pakreipta į priekį, o puslaidininkinė medžiaga sankryžoje šviečia.

Kai srovės srautas yra atvirkštinis, ši sąlyga vadinama atvirkštiniu poslinkiu, per puslaidininkinę medžiagą neteka elektronai ir nespinduliuoja šviesa. Per didelė atvirkštinio poslinkio įtampa lengvai sugadins jungtį, todėl reikia saugotis šios atvirkštinės gedimo įtampos. Dėl šios priežasties šviesos diodams maitinti pirmenybė teikiama nuolatinei, o ne kintamajai, todėl baterijos yra idealus energijos šaltinis.

Per didelė įtampa taip pat gali pažeisti LED jungtį, todėl prietaiso įtampai sumažinti beveik visada naudojamas rezistorius. Gamintojas įvertina šviesos diodus pagal jų srovės suvartojimą ir varžos įtampos kritimą esant tiesioginiam poslinkiui arba Vf, ir į tai reikia atsižvelgti renkantis LED grandinės rezistorių. Reikalingo rezistoriaus vertę galima apskaičiuoti iš maitinimo įtampos atėmus šviesos diodo varžos įtampos kritimą ir padalijus rezultatus iš LED nurodytos srovės.

Dėl atvirkštinio gedimo įtampos pavojaus labai svarbu, kad šviesos diodas į LED grandinę būtų įdėtas teisingu poliškumu. Šviesos diodai leidžia elektronams pereiti nuo katodų prie anodų, todėl šviesos diodai turi būti sujungti taip, kad jų katodai jungtųsi prie neigiamo maitinimo šaltinio poliaus, o anodai – prie teigiamos pusės. Gamintojai nurodo šviesos diodo poliškumą keliais būdais, ypač paversdami katodo laidą trumpesnį, plokščią, juodą arba išlygindami arba įpjovę LED korpuso katodo pusę.
Įprastoje LED grandinėje, kuri naudojama maitinti mažą indikatoriaus lemputę, kaip maitinimo šaltinis bus naudojama 1.5–9 V baterija. Priklausomai nuo spalvos, jis turės tipišką tiesioginės įtampos kritimą, maždaug nuo 1.8 iki 3.3 voltų. Šviesos diodas ims galbūt nuo 5 iki 20 mA srovės.