TEHNIKA KOLA KARLOVACLjudevita Jonkea 2a 47000 Karlovac
ZAVRNI RAD
Led displej promjenjivog sadraja
Uenik: Luka ujko Mentor: Marjan Ani, dipl. ing
Razred: 4.BT
Zanimanje: Elektrotehniar
U Karlovcu, svibanj 2015.
SADRAJ:
1.UVOD32.KAKO RADI LED.43.PREDNOSTI LED-a54.LED
MODULI.......65.OKOLI I LED TEHNOLOGIJA.96.BUDUNOST
LED-a..117.SPAJANJE LED trake.138.ZAKLJUAK.15
1.Uvod
Openito, dioda je nelinearni poluvodiki elektronski element
(ili, rjee, elektronska cijev) s dva prikljuka koji posjeduje
ispravljaka osobine. Poluvodike diode se izvode se temelju pn-spoja
ili, rjee, na temelju spoja metal-poluvodi. Diode se mogu
razvrstati po materijalu na kojemu su raene (silicij, germanij,
galij-arsenid, silicij-karbid) i po tipu (ispravljake, svjetlee,
foto-diode, Zener diode, Schottky diode, tunel-diode itd.).
Svjetlea dioda (en. LED - Light Emiting Diode, esto se naziva i
LE dioda) je posebna vrsta poluvodike diode koja emitira svjetlost
kada je propusno polarizirana, tj. kada kroz nju tee elektrina
struja. Prilikom direktne rekombinacije para elektron-upljina,
emitira se foton svjetla. Takvu osobinu imaju poluvodii
galijev-arsenid (GaAs), galijev fosfid (GaP) i silicijev karbid
(SiC). Ta pojava se naziva elektroluminiscencij Boja emitiranog
svjetla ovisi o poluvodiu, kao i o primjesama u njemu i varira od
infracrvenog preko vidljivog do ultraljubiastog dijela spektra.
2.Kako radi led?
Svjetlosne diode temelje se na poluvodiima koji pretvaraju
elektrinu struju direktno u svjetlost. Samo nekoliko milimetara
dugaak, LED je korisna alternativa za klasine izvore svjetla u
mnogim podrujima ope rasvjete gdje takoer otvaraju do sada
nepoznate mogunosti i perspektive. LED dioda koja
emitirasvjetlosastoji se od nekoliko slojeva poluvodikog
materijala.Ukoliko je dioda pravilno prikljuena,svjetlose proizvodi
u jednom od ovih tankih slojeva, u aktivnom sloju. Nasuprot
aruljama sa arnom niti koje proizvode kontinuirani spektar LED daje
samo odreene boje, a da bi se npr. dobila bijela svijetlost, fosfor
u LED-u se pobuuje emisijom svjetla plave diode kako bi davao
utosvjetlo. Koncentracija fosfora se prilagoava na tu razinu, da se
plavo i utosvjetlomijeaju da bi se dobila bijela svjetlost sa
indeksom uzvrata boje 80.
3.Prednosti LED-a
1.Efikasnost:LED diode emitiraju vie svijetlosti pri istoj
potronji elektrine snage nego klasina sijalica. Na efikasnost LED
dioda ne utjee njihov oblik ili dimenzija, kao kod fluorescentnih
sijalica i cijevi.2.Boja:LED diode emitiraju svijetlost odreene
boje bez upotrebe bilo kakvih obojenih filtera kao kod
konvencionalnih izvora svijetlosti. Ovakav nain emitiranja
svijetlosti odreene boje je mnogo efikasniji i jeftiniji.
3.Veliina:LED diode mogu biti izuzetno male (manje od 2mm) i
lako se mogu ugraditi u tampane ploe.4.Vrieme ukljuivanja i
iskljuivanja (paljenja i gaenja):LED diode se pale izuzetno brzo.
Tipian crveni indikator postie maksimalan intenzitet svijetlosti za
manje od jedne mikro sekunde. LED diode koje se koriste u ureajima
za komunikaciju imaju ak i bre vrijeme reagiranja.5.Hladan izvor
svijetlosti: Za razliku od veine drugih izvora svijetlosti, LED
diode emitiraju vrlo malo topline koja moe da oteti predmete
osjetljive na povienu temperaturu ili tkanine.6.Postepeno (sporo)
otkazivanje funkcioniranja LED dioda:Kada se smanjuje kvalitet rada
LED dioda, one postepeno gube svoju efikasnost do eventualnog
potpunog prekida rada (kvara), za razliku od iznenadnog kvara
konvencionalnih sijalica.7.Radni vijek:LED diode imaju izuzetno dug
radni vijek u kome funkcioniraju sa maksimalnom efikasnou. Njihov
radni vijek u kome emitiraju maksimalnu svijetlost iznosi od 35000
do 50000 sati, dok je vrijeme koje je potrebno da doe do potpunog
kvara (prekida rada) mnogo due. Radi usporedbe, navodi se podatak
da fluorescentne cijevi (neonke) imaju radni vijek od 10000 do
15000 sati (zavisno od uslova u kojima se koriste) a standardne
sijalice imaju radni vijek od 1000 do 2000 sati.8.Otpornost na
strujni udar (elektrook):LED diode su izuzetno otporne na strujne
udare (elektrook), za razliku od Fluorescentnih cijevi.9. LED
izvori takoer pruaju mogunost veoma preciznog usmjerenja svjetlosti
(veoma uski snop svjetlosti) na taj nain reducirajui nepotrebne
gubitke svjetlosti. To predstavlja manje svjetlosno zagaenje, ali
ujedno i mogunost puno efikasnijeg i preciznijeg razmjetanja samih
svjetiljki.
4.LED moduli
LED izvori takoer pruaju mogunost veoma preciznog usmjerenja
svjetlosti (veoma uski snop svjetlosti) na taj nain reducirajui
nepotrebne gubitke svjetlosti. To predstavlja manje svjetlosno
zagaenje, ali ujedno i mogunost puno efikasnijeg i preciznijeg
razmjetanja samih svjetiljki.
Takoer postoje i LED-trake(koje smo na kraju krajeva i mi
koristili), koje su posebno dizajnirane za prosvjetljavanje plex-i
stakla(pleksiglassa) na koje se gravira neki eljeni oblik. Glavna
im je prednost njihova mala irina (6,5 mm), tako da ih moemo
utisnuti u utor irine 7 mm. Zbog toga nam je dovoljno plex-i staklo
debljine 8mm. Proizvode se u 5 raspoloivih boja (crvena, uta,
zelena, plava, bijela), te u dva razmaka izmeu LED-dioda (21 i 42
mm).
U LED tubama koristimo posebne LED-diode kao izvore svjetla
smjetene unutar bijele polikarbonatne cijevi. Emitirana svjetlost
se reflektira i disperzira po platu tube tako da dobivamo
kontinuiranu raspodjelu svjetla bez vidljivih tokastih izvora.
Dijelimo ih na tube koje imaju mogunost mijenjanja boje po svojoj
cijeloj duini i na tube koje su po svojoj duini podijeljene na 16
segmenata, koji su posebno upravljivi putem raunala. Zahvaljujui
tome uz odgovarajui software moemo reproducirati najrazliitije
svjetlosne efekte, slike, znakove, putujue poruke i sl.
Sl. Led trake za dekorativno osvjetljenje
KodLED Trakaflex, za razliku od obinih LED-traka,LED-diodesu
zalivene u etvrtastu savitljivu PVC cijev. Pogodne za unutarnju i
vanjsku upotrebu bez dodatnog zatiivanja. Ovako upotrebljene diode
su izvedene u SMD (surface mounted devices) tehnologiji.
Zahvaljujui tome postignute su minimalne dimenzije presjeka cijevi,
te visoka savitljivost (180 stupnjeva), odnosno prilagodba bilo
kojem obliku. Raspoloive su u bojama (crvena, zelena, plava,
bijela) a i jednostavne su za montau i spajanje.
5.Okoli i LED tehnologija
LED (Light Emitting Diode) tehnologija je u veoma jakom rastu i
svi je vide kao rasvjetu budunosti. Trenutno se LED tehnologija
koristi u sustavima prometne signalizacije, automobilskoj
industriji, za pozadinsku rasvjetu televizora i monitora, telefona
s kamerom kao i u brojnim aplikacijama za akcentnu i dekorativnu
rasvjetu, kako unutarnju tako i vanjsku. Meutim, da li LED donosi
poboljanje u smislu odrivosti? Najprije usporedimo LED izvore s
izvorima s arnom niti, dakle inkadescentnim i halogenim aruljama, a
koje najee susreemo kod aplikacija u akcentnoj i dekorativnoj
rasvjeti.LED izvori imaju dui ivotni vijek traju do 50 puta due od
inkadescentnih arulja. Takoer, LED izvori nisu izloeni iznenadnom
pregaranju. Oni, isto tako, ne prestaju funkcionirati, oni postupno
tijekom ivotnog vijeka padaju u performansama, dakle, extremno
visoko su pouzdani. Npr. za LUXEON LED izvore predvieno je da i
nakon 50000 sati rada daju 70% inicijalnog svjetlosnog toka. LED
izvori su takoer bolji i u pogledu energetske efikasnosti (trenutno
65 lm/W meutim, to se konstanto poboljava zahvaljujui neprestanom
investiranju u tehnologiju), teine te pakiranja (zbog kompaktnog
dizajna).
Ukratko, LED izvori su neusporedivo bolje rjeenje u usporedbi s
aruljama s arnom niti i predstavljaju optimalan izbor za akcentnu i
dekorativnu rasvjetu. U usporedbi s fluorescentnim i aruljama na
izboj (HID), LED izvori su bolji u pogledu pouzdanosti tijekom
ivotnog vijeka, duini ivotnog vijeka, tetnih supstanci, pakiranja i
teine.Zbog male veliine, LED izvori na taj nain omoguuju utedu u
pogledu koritenja sirovina potrebnih za izradu. LED izvori, to se
efikasnosti tie, jo nisu dostigli nivo fluorescentnih i HID izvora
(npr. high power izvori imaju efikasnost na razini visoktlane ive)
kao fluorescentni i HID, meutim, na njima se konstanto radi te se
oekuje da e im u vrlo bliskoj budunosti biti usporedivi ili ak
superiorni po tom pitanju.
Zbog toga su LED izvori u ovom trenutku manje preporuljivi u
ekolokom smislu u odnosu na fluorescentne i HID izvore, a upravo
zbog manje efikasnosti koja ini 95% ukupnog ekolokog uinka. Meutim,
u drutvenom podruju odrivosti, LED tehnologija ima neke prednosti
kao to je vea sigurnost budui da ne postoje pokretni dijelovi,
takoer ne postoji mogunost lomljenja, ali isto tako ne postoji niti
mogunost izlaganja otrovnim plinovima. Dakle, ne moe se nita
slomiti, rasprsnuti, procuriti ili kontaminirati.Prvi prodor LED -
ovi su postigli u signalnoj rasvjeti za vozila - pozicijska
svjetla, stop svjetla i pokazivai smjera - i prometnice, a sada se
ire na rasvjetu malih izloaka u trgovinama te na dekorativnu i
scensku unutarnju i vanjsku rasvjetu
6.Budunost LED-a
Iako LED izvori uslijed malih snaga i ograniene efikasnosti u
rangu ivinih arulja jo imaju problema da preuzmu kljune rasvjetne
segmente - unutranju i vanjsku funkcionalnu rasvjetu (kojima
dominiraju niskotlani i visokotlani izbojni izvori - fluo cijevi
odnosno natrijeve i metal halogene arulje), oni nezadrivo prodiru u
tradicionalne sfere rasvjete klasinim i halogenim aruljama.Prvi
prodor LEDovi su postigli u signalnoj rasvjeti za vozila
(pozicijska svjetla, stop svjetla i pokazivai smjera) i prometnice
a sada se ire na akcentnu rasvjetu malih izloaka u trgovinama te na
dekorativnu i scensku unutranju i vanjsku rasvjetu. Potonja je
posebno prikladna za LED izvore zbog niskih zahtjeva na ukupnu
angairanu snagu te visokih zahtjeva na trajnost i jednostavnost
odravanja. Utede koje se ostvaruju na taj nain, s lakoom
kompenziraju 30-50% zaostatak u efikasnosti za vrhunskim
visokotlanim izvorima.
Ujedno se titi svjetlosni okoli od nepotrebnog angairanja snage
ili emisije svjetlosti u neeljenim smjerovima, a kao to je
spomenuto, zakonska regulativa sve vie izbacuje klasinu rasvjetu,
to otvara nove nie za LED rasvjetu, ali i ta borba nee biti lagana
jer je sa druge strane trite klasiara koje se procjenjuje na 40-tak
milijardi dolara.
7.Spajanje LED trake Prilikom izrade praktinog djela zavrnog
rada prvo sam izmjerio koliko mi treba metara LED trake. Nakon toga
sam odrezao LED traku na izmjerene djelove koji su mi bili potrebni
za tekst DIGI LAB te ih zalijepio na stakloplastinu plou i pomou
njih oblikovao rijei. Potom sam spojio posebno rije DIGI te posebno
rije LAB, lemljenjem, u serijski spoj lemilicom. Jedino na to je
trebalo paziti je polaritet spajanja na LED traci zato to se LED
traka napaja istosmjernim naponom od 12 V, a voenje je mogue samo u
jednom smjeru. Poto sam elio da se tekst napisan LED trakama
mijenja, koristio sam mikroraunalo (Bascom 89C2051) i relej, a bile
su potrebne i druge komponente kao to je regulator napona (zato to
traka i mikroraunalo ne rade na istom naponu), kristal (potreban je
za rad mikroraunala) i promjenjivi otpornik (za regulaciju
intenziteta svjetlosti). Sve te komponente sam stavio na tiskanu
ploicu te ih zalemio po odreenoj emi. Zatim sam isprogramirao
mikroracunalo da se tekst mijenja u nekom vremenu. Za napajanje
cijelog rada potrebno je samo 12 V napajanje. Sve to na kraju
izgleda ovako: ploica s komponentama stakloplastina ploa za vrijeme
ukljuenog teksta DIGI
stakloplastina ploa za vrijeme ukljuenog teksta LAB
8.Zakljuak
Prema svim relevantnim istraivanjima i pravcima razvoja, vrijeme
LED rasvjete definitivno dolazi. Trenutno ne postoji niti jedno
tehnoloki izvedivo rjeenje koje u relativno kratkom roku (3-5
godina) moe bitno pridonijeti utedi elektrine energije na globalnom
planu kao to to moe LED rasvjeta. Svi postojei (konvencionalni)
izvori svjetlosti su ve dosegli svoju toku maksimalne
funkcionalnosti i uporabljivosti, te se u njihov razvoj prestalo
ulagati. Ve sada imaju najviu uinkovitost (preko 200 lm/W).Razliite
mogunosti koje prua LED tehnologija predstavljaju vrlo bitan
argument za koritenje ove tehnologije u unutarnjoj i vanjskoj
rasvjeti. LED svjetiljke mogu u potpunosti zadovoljiti zahtjeve
rasvjetljenosti i jednolikosti koji su postavljeni u normama te
pruiti znaajne utede u potronji elektrine energije, te smanjiti
trokove odravanja. Zbog mogunosti regulacije ova tehnologija moe
proizvesti mnogo uinkovitiju rasvjetu, koja moe udovoljiti ekolokim
standardima.
4
