Hallo, liebe Technikbegeisterte! Ich bin ein Lieferant von IR-LED-Chips und freue mich sehr, Ihnen heute mitzuteilen, wie man eine Schaltung für einen IR-LED-Chip entwirft. Es mag auf den ersten Blick etwas entmutigend erscheinen, aber glauben Sie mir, mit dem richtigen Know-how kann es ein wirklich unterhaltsames und lohnendes Projekt sein.
Die Grundlagen von IR-LED-Chips verstehen
Lernen wir zunächst unseren Starspieler kennen – den IR-LED-Chip. Ein IR-LED-Chip (Infrared Light Emitting Diode) sendet Infrarotlicht aus, das für das menschliche Auge unsichtbar ist. Diese Chips werden in einer ganzen Reihe von Anwendungen eingesetzt, von Überwachungskameras für die Nachtsicht bis hin zu Fernbedienungen.
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Um eine Schaltung für einen IR-LED-Chip zu entwerfen, müssen Sie dessen grundlegende elektrische Eigenschaften verstehen. Die wichtigsten sind die Durchlassspannung (Vf) und der Durchlassstrom (If). Die Durchlassspannung ist die Spannung, die erforderlich ist, damit die LED leitet und Licht aussendet, und der Durchlassstrom ist die Strommenge, die durch die LED fließt, wenn sie leuchtet. Diese Werte sind normalerweise im Datenblatt des IR-LED-Chips angegeben.
Komponenten, die Sie benötigen
Bevor wir mit dem Entwurf der Schaltung beginnen, stellen wir die notwendigen Komponenten zusammen. Folgendes benötigen Sie normalerweise:
- IR LED Chip: Offensichtlich ist dies die Hauptkomponente. Stellen Sie sicher, dass Sie einen Chip auswählen, der hinsichtlich Wellenlänge, Ausgangsleistung usw. zu Ihrer spezifischen Anwendung passt.
- Widerstand: Dies wird verwendet, um den Strom zu begrenzen, der durch den IR-LED-Chip fließt. Ohne einen geeigneten Widerstand könnte die LED durch zu hohen Strom beschädigt werden.
- Stromversorgung: Sie benötigen eine Stromquelle, um den Stromkreis mit der erforderlichen Spannung zu versorgen. Dabei kann es sich um eine Batterie, einen Gleichstromadapter oder ein anderes geeignetes Netzteil handeln.
- Steckbrett (optional): Dies ist nützlich für das Prototyping der Schaltung. Es ermöglicht das einfache Verbinden und Trennen von Komponenten ohne Löten.
Entwerfen der Schaltung
Kommen wir nun zum eigentlichen Schaltungsdesign. Es gibt zwei Haupttypen von Schaltungen, die Sie für einen IR-LED-Chip entwerfen können: eine einfache Reihenschaltung und eine komplexere Parallel-Serien-Kombinationsschaltung.
Einfache Reihenschaltung
Eine einfache Reihenschaltung ist am einfachsten zu entwerfen und zu verstehen. Bei einer Reihenschaltung werden die Komponenten nacheinander in einem einzigen Pfad verbunden. So können Sie eine einfache Reihenschaltung für einen IR-LED-Chip entwerfen:
- Bestimmen Sie die Versorgungsspannung (Vcc): Dies hängt von der Stromquelle ab, die Sie verwenden. Wenn Sie beispielsweise eine 5-V-Batterie verwenden, ist Vcc = 5 V.
- Ermitteln Sie die Durchlassspannung (Vf) und den Durchlassstrom (If) des IR-LED-Chips: Wie bereits erwähnt, stehen diese Werte normalerweise im Datenblatt. Nehmen wir an, die Vf unseres IR-LED-Chips beträgt 1,5 V und die empfohlene If beträgt 20 mA.
- Berechnen Sie den Widerstandswert: Wir verwenden das Ohmsche Gesetz (V = IR), um den Widerstandswert zu berechnen. In einer Reihenschaltung ist die Spannung am Widerstand (Vr) die Differenz zwischen der Versorgungsspannung und der Durchlassspannung der LED, dh Vr = Vcc – Vf. Also, Vr = 5V - 1,5V = 3,5V. Da der Strom durch den Widerstand derselbe ist wie der Strom durch die LED (in einer Reihenschaltung), können wir das Ohmsche Gesetz verwenden, um den Widerstand zu ermitteln: R = Vr / If. Wenn wir die Werte ersetzen, erhalten wir R = 3,5 V / 0,02 A = 175 Ω. Sie können einen Standardwiderstandswert in der Nähe dieses Werts verwenden, z. B. 180 Ω.
- Verbinden Sie die Komponenten: Verbinden Sie den Pluspol des Netzteils mit einem Ende des Widerstands, das andere Ende des Widerstands mit der Anode (längeres Kabel) des IR-LED-Chips und die Kathode (kürzeres Kabel) der LED mit dem Minuspol des Netzteils.
Parallel-Serien-Kombinationsschaltung
Wenn Sie mehrere IR-LED-Chips verwenden müssen, ist eine Parallel-Serien-Kombinationsschaltung möglicherweise die bessere Wahl. Dadurch können Sie den Strom und die Spannung an jeder LED präziser steuern.
Nehmen wir an, Sie möchten drei IR-LED-Chips verwenden. Sie können sie in einer Kombination aus Reihe und Parallel schalten. Sie können beispielsweise zwei LEDs in Reihe schalten und diese Reihenkombination dann parallel zur dritten LED schalten.
- Analysieren Sie die Spannungs- und Stromanforderungen: Bestimmen Sie zunächst den gesamten Spannungs- und Strombedarf des Stromkreises. Nehmen wir an, dass jede LED eine Vf von 1,5 V und eine If von 20 mA hat. Wenn Sie zwei LEDs in Reihe schalten, beträgt die gesamte Durchlassspannung dieser Reihenkombination 2 * 1,5 V = 3 V und der Strom bleibt 20 mA.
- Berechnen Sie den Widerstand für jeden Zweig: Für die Reihenschaltung zweier LEDs beträgt die Spannung am Widerstand in diesem Zweig Vr1 = Vcc – 3V. Nehmen wir an, Vcc = 5 V, also Vr1 = 2 V. Nach dem Ohmschen Gesetz beträgt der Widerstand für diesen Zweig R1 = Vr1 / 0,02 A. Für den einzelnen LED-Zweig beträgt die Spannung am Widerstand Vr2 = Vcc – 1,5 V (da es sich nur um eine LED handelt), also Vr2 = 3,5 V, und der Widerstand für diesen Zweig beträgt R2 = Vr2 / 0,02 A.
- Verbinden Sie die Komponenten: Verbinden Sie die Reihenschaltung zweier LEDs mit dem entsprechenden Widerstand parallel zur einzelnen LED und ihrem Widerstand. Schließen Sie dann den gesamten Stromkreis an die Stromversorgung an.
Tests und Fehlerbehebung
Sobald Sie die Schaltung zusammengebaut haben, ist es Zeit, sie zu testen. Hier sind einige Schritte, die Sie befolgen müssen:
- Doppelt: Überprüfen Sie die Verbindungen: Stellen Sie sicher, dass alle Komponenten richtig angeschlossen sind und keine losen Verbindungen vorhanden sind.
- Schalten Sie den Stromkreis ein: Erhöhen Sie langsam die Versorgungsspannung und beobachten Sie den IR-LED-Chip. Wenn es nicht aufleuchtet, überprüfen Sie Folgendes:
- Widerstand: Stellen Sie sicher, dass der Widerstandswert korrekt ist. Wenn der Widerstand zu hoch ist, erhält die LED möglicherweise nicht genügend Strom, um zu leuchten. Wenn der Wert zu niedrig ist, könnte die LED durch zu hohen Strom beschädigt werden.
- Polarität: Stellen Sie sicher, dass Anode und Kathode des IR-LED-Chips richtig angeschlossen sind. Durch Umkehren der Polarität wird verhindert, dass die LED aufleuchtet.
Abschluss
Das Entwerfen einer Schaltung für einen IR-LED-Chip ist nicht so schwierig, wie es scheint. Indem Sie die grundlegenden elektrischen Eigenschaften des Chips verstehen, die richtigen Komponenten zusammenstellen und die richtigen Schaltungsentwurfstechniken anwenden, können Sie einen funktionsfähigen Schaltkreis für Ihre spezifische Anwendung erstellen.
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Referenzen
- „LED Circuit Design Handbook“ von Electronics Publishing
- Datenblätter verschiedener IR-LED-Chips