LED dalam Sistem Tertanam

A+ A-

Sebuah dioda pemancar cahaya (LED) adalah dua-lead perangkat sumber cahaya semikonduktor yang digunakan untuk menunjukkan status keluaran dengan membuatnya ON atau OFF. Seorang desainer sistem embedded harus memahami bagaimana bekerja dengan LED bukan bagaimana mereka dibuat. Sesuai dengan pandangan ini, kita akan membahas dalam artikel ini sambungan pin LED, fungsi mereka, dan bagaimana antarmuka mereka dengan mikroprosesor dan mikro-controller.

Sebuah LED tidak lain ap-n junction dioda, yang memancarkan cahaya ketika diberikan dengan power supply. Jadi, bagaimana cara memancarkan cahaya? Ketika tegangan diterapkan pada lead dari LED, memaksa elektron untuk bergabung kembali dengan lubang elektron dalam perangkat, memancarkan energi dalam bentuk foton. Efek ini memancarkan energi dalam bentuk foton disebut electroluminescence. Warna cahaya yang ditentukan oleh celah pita energi semikonduktor yang sesuai dengan energi dari foton.

LED membutuhkan catu daya yang sesuai agar dapat berfungsi dengan baik. Jika tidak LED mungkin rusak. Umumnya tegangan DC disediakan untuk LED. Gambar berikut menunjukkan komponen LED.

Teknologi di balik LED

LED memiliki chip bahan semikonduktor didoping dengan ketidakmurnian untuk menciptakan sebuah persimpangan pn. Arus mengalir dengan mudah dari p-sisi (anoda) ke n-side (katoda), melalui persimpangan, tetapi tidak dalam arah sebaliknya.

Ketika elektron bertemu lubang, itu jatuh ke tingkat energi yang lebih rendah dan melepaskan energi dalam bentuk foton. Panjang gelombang cahaya yang dipancarkan tergantung pada energi celah pita dari bahan yang membentuk pn. Bahan yang digunakan untuk LED memiliki band gap langsung dengan energi sesuai dengan cahaya dekat-inframerah, terlihat, atau dekat-ultraviolet.

Komponen LED

LED biasanya dibangun di sebuah n-jenis substrat, dengan elektroda menempel pada lapisan tipe-p diendapkan pada permukaannya. substrat safir sedang digunakan untuk banyak LED komersial, terutama GaN / InGaN.

ekstraksi cahaya di LED merupakan aspek penting dari produksi LED. Banyak cahaya akan dipantulkan kembali ke materi pada antarmuka permukaan material / udara jika indeks bias material yang sangat tinggi.

Sumber: Wikipedia

Sumber: Wikipedia

Bekerja dari LED

energi cahaya diserap dapat diubah menjadi arus listrik proporsional sebesar persimpangan PN. Proses yang sama dibalik sini. Artinya, persimpangan PN memancarkan cahaya ketika menerima catu daya.

Dalam persimpangan Bias PN depan, pembawa muatan bergabung kembali sebagai elektron menyeberang dari N-wilayah dan bergabung kembali dengan lubang yang ada di P-wilayah. Dalam bahan semikonduktor, elektron bebas yang hadir di pita konduksi dari tingkat energi, sementara lubang yang hadir dalam pita energi valensi. Oleh karena itu, tingkat energi dari lubang akan lebih rendah dari tingkat energi elektron. Beberapa bagian dari energi harus dihamburkan untuk bergabung kembali elektron dan lubang. Energi ini dipancarkan dalam bentuk panas dan cahaya.

Energi didisipasikan dalam bentuk panas oleh elektron dalam silikon dan germanium dioda. Namun dalam Gallium-arsenat-Fosfor (GaAsP) dan Gallium-Fosfor (GaP) semikonduktor, elektron menghilangkan energi dengan memancarkan foton dan itulah yang membuat LED khusus.

Ketika persimpangan adalah reverse bias, tidak ada cahaya akan diproduksi oleh LED, dan dalam beberapa kasus dapat merusak perangkat juga.

LED_Work3

Aplikasi LED

Aplikasi LED

Aplikasi LED

Sebelum Anda Antarmuka LED

Seorang insinyur desain harus mengambil poin berikut ke dalam pertimbangan ketika interfacing LED di embedded system.

Polaritas listrik - Seperti dengan semua dioda, arus mengalir dengan mudah dari tipe-p ke bahan tipe-n. Namun, tidak ada arus dan tidak ada cahaya dipancarkan jika tegangan kecil disediakan di arah sebaliknya. Jika tegangan terbalik tumbuh cukup besar untuk melebihi tegangan rusaknya, arus mengalir besar dan LED dapat rusak. Dengan demikian, polaritas listrik memainkan peran penting saat interfacing LED di embedded system.

Sumber daya - Karakteristik arus-tegangan dari LED mirip dengan dioda lainnya. saat ini bergantung secara eksponensial pada tegangan. Ini berarti bahwa perubahan kecil dalam tegangan dapat menyebabkan perubahan besar dalam saat ini. Jika tegangan yang tersedia melebihi drop tegangan maju LED dengan jumlah yang kecil, nilai arus dapat dilampaui oleh jumlah besar, berpotensi merusak atau menghancurkan LED. Solusi khas adalah dengan menggunakan pasokan listrik konstan-saat ini untuk menjaga arus di bawah nilai arus maksimum LED. Karena sebagian besar sumber daya umum (baterai, listrik) merupakan sumber tegangan konstan, paling perlengkapan LED harus menyertakan konverter daya, setidaknya resistor pembatas arus.

LED Interfacing

Untuk menggerakkan sebuah LED, ada dua metode koneksi. Mereka adalah sebagai berikut:

Aktif tinggi LED Connection - Hubungkan katoda dari LED ke tanah. Menghubungkan anoda dari LED ke port pin dari 8.051 melalui resistor yang membatasi arus. Metode ini membutuhkan 8.051 untuk sumber sejumlah besar saat ini yang dibutuhkan oleh LED, yaitu, sekitar 20 mA. Tapi 8051 tidak mampu sumber arus lebih dari 2 mA. Ini akan membuat LED menyala sangat redup. LED_High_Low

Aktif rendah LED Connection - Hubungkan anoda dari LED untuk VCC melalui resistor yang membatasi arus. Menghubungkan katoda dari LED ke pin port 8051. Metode ini membutuhkan 8.051 tenggelam sejumlah besar saat ini diperlukan oleh LED, yaitu, sekitar 20 mA. Tapi 8051 dapat tenggelam arus besar dan karena itu membuat LED bersinar terang.

Setiap micro-controller memiliki kemampuan tenggelam saat lebih baik daripada kemampuan sumber saat ini. Diagram berikut menunjukkan bagaimana Anda dapat antarmuka LED di embedded system:

Kode C untuk LED Interfacing

Anda dapat menggunakan program C berikut untuk flash LED terhubung ke port pin pada tingkat 500 ms. (Active koneksi LED rendah)


# termasuk // Mencakup semua alamat SFRs
Sbit dipimpin = P1 ^ 0; / * Satu bit deklarasi tipe data yang menyatakan port tunggal pin untuk pengguna didefinisikan variabel bernama sebagai "memimpin" * /
kekosongan delay (unsigned char); // Deklarasi fungsi keterlambatan
utama()
{
sementara (1) // lop yang tak terbatas tidak pernah gagal karena 1 adalah konstan
// Nilai non-nol; berputar jauh
{
dipimpin = 0; // Dipimpin = P1 ^ 0 = 0, dipimpin mendapat ON posisi
delay (500); // Fungsi delay panggilan, menunggu hingga 550 ms
dipimpin = 1; // Dipimpin = P1 ^ 0 = 1, dipimpin mendapat OFF posisi
delay (500); // Fungsi delay
}
}
kekosongan delay (unsigned char i) // definisi fungsi delay
{
unsigned int j;
untuk (; i> 0; i-) / * di delay di atas memanggil fungsi memiliki satu
nilai "i" variabel ditugaskan untuk nilai yang * /
untuk (j = 0; j <124; j ++); // Berputar 124 kali ada itu sendiri. }