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광 의존성 저항의 기능과 설계를 탐색합니다
2024-05-10 3992

광 의존성 저항 또는 광 의존성 저항 (LDR)은 현대 전자 기술에서 간단하지만 매우 중요한 구성 요소입니다.이 장치는 조명에 대한 민감도를 사용하여 저항 값을 조정하여 다양한 조명 조건에서 상당한 저항 변화를 나타낼 수 있습니다.포토 리스터는 자동화 된 가정 조명에서 복잡한 산업 광도계 시스템에 이르기까지 광범위한 응용 분야에서 사용됩니다.이 기사의 목적은 다양한 응용 분야에서 작업 원리, 구조 설계 및 포토리스트의 실제 사용을 탐구하고 이러한 구성 요소가 다양한 환경과 요구에 맞게 어떻게 설계되고 최적화 될 수 있는지 이해하는 것입니다.

1. Photoresistor의 개요

2. Photoresistor의 상징과 구조를 이해하십시오

3. 포토 레스터의 작동 원리

4. 포토 레스터의 특성

5. 포토 레스터의 재료 및 분류

6. Photoresistor의 회로 응용

7. 포토 레스터의 응답 지연

8. 포토 레스터의 주파수 의존성

9. Photoresistor 기술 지표

10. 포토 레스터의 장점

11. 포토 레스터의 단점

12. 포토 레스터를 사용한 에너지 절약 거리 조명 시스템

13. 포토 레스터의 광범위한 적용

14. 결론

그림 1 : Photoresistor

Photoresistor의 개요

종종 광 의존성 저항 (LDR)이라고하는 포토리스트는 빛을 감지하는 데 사용되는 중요한 전자 장치입니다.작업 원칙은 간단하지만 강력합니다. 광장의 변화에 따라 저항이 크게 변합니다.어두운 곳에 배치되면 포토 레스터의 저항은 수백만 옴에 도달 할 수 있습니다.그러나 밝은 빛 아래 에서이 저항은 단지 수백 옴으로 크게 떨어집니다.

그림 2 : Photoresistor

조명 조건에 따라 저항을 바꾸는이 기능은 자동 컨트롤, 광전 스위치 및 기타 조명에 민감한 기술을 만드는 데있어 포토 리스터가 중요합니다.그들의 기능은 간단합니다 - 빛 강도를 감지하고 그에 따라 저항을 조정하여 그에 따라 회로에서 다양한 응답을 트리거합니다.이로 인해 광 강도 감지가 기능적 인 시스템에서는 매우 중요합니다.

Photoresistor의 상징과 구조를 이해하십시오

전자 회로도에서, 광 의존성 저항 (LDR)의 기호는 표준 저항의 기호와 유사하지만 하나의 주요 수정 (외부를 향한 화살표)을 포함하여 빛에 대한 민감도를 나타냅니다.이 고유 한 기호는 회로 설계자가 광도에 따라 응답을 제어하는 LDR의 기능을 신속하게 식별하여 광선 이력 또는 광도를 사용하여 광 감도를 나타내는 광선 전환기와 같은 다른 구성 요소와 쉽게 구별됩니다.

그림 3 : 포토 리스터의 상징

포토 레스터의 물리적 구조에는 일반적으로 세라믹으로 만들어진 절연베이스가 있으며, 이는 작동하는 감광성 요소를 지원합니다.감광성 물질은 일반적으로 특정 패턴으로, 특정 패턴, 일반적으로 지그재그 또는 나선형으로 적용됩니다.이러한 패턴은 예술적 일뿐 만 아니라;이들은 빛에 노출 된 표면적을 증가시켜 장치의 효율을 높이기 위해 전략적으로 배치됩니다.

지그재그 또는 나선 구조는 광 흡수를 극대화하고 들어오는 빛의보다 효율적인 산란을 촉진합니다.이 레이아웃은 변화하는 조명 조건에 대한 저항을 조정할 때 포토리스트의 효율을 향상시킵니다.민감한 재료와의 빛의 상호 작용을 향상시킴으로써, 광 스로 저스토어는보다 민감하고 역동적 이어져 빛 민감도의 정확한 제어가 필요한 응용 분야에 적합합니다.

그림 4 : 포토 레스터의 구조

포토 레스터의 작동 원리

광 의존성 저항 (LDR)으로도 알려진 포토리스트는 광전도 효과를 통해 작동합니다.이 과정은 빛이 광자주의 민감한 재료와 상호 작용할 때 시작됩니다.구체적으로, 빛이 포토 레스터의 표면에 부딪히면 재료 내에서 전자를 흥분시킵니다.

이들 전자는 초기에 원자의 원자가 밴드 내에서 안정화되어 입사광으로부터 광자를 흡수한다.광자로부터의 에너지는 밴드 갭이라는 에너지 장벽 (밴드 갭)을 통해 전도 대역으로 밀기에 충분해야한다.이 전이는 노출량에 따라 절연체에서 도체로의 변화를 나타냅니다.

빛에 노출 될 때, LDR에 일반적으로 사용되는 황화 카드뮴 (CDS)과 같은 물질은 전자가 전도 대역으로 점프하기에 충분한 에너지를 얻을 수 있도록합니다.이 전자가 움직일 때, 그들은 원자가 밴드에 "구멍"을 남깁니다.이 구멍은 양전하 운반체 역할을합니다.재료에 유리 전자 및 구멍의 존재는 전도도를 크게 향상시킵니다.

지속적인 조명이 더 많은 전자와 구멍을 생성함에 따라 재료의 총 캐리어 수가 증가합니다.캐리어의 증가는 재료의 저항을 감소시킨다.따라서, 사고 광의 강도가 증가함에 따라 포토 레스터의 저항은 감소하고 어둠보다 빛의 더 많은 전류 흐름이 감소한다.

Photoresistor의 특성

포토 리스터는 조명 조건의 변화에 대한 급성 민감성으로 인해 광전자 제어 시스템에서 높은 가치가 있습니다.다른 조명 조건에서 저항을 크게 변화시키는 능력.밝은 빛에서, 광자력의 저항은 1,000 옴 미만으로 급격히 떨어집니다.반대로, 어두운 환경에서 저항은 수십만 옴 이상으로 상승 할 수 있습니다.

그림 5 : 포토 레스터

포토 리스터는 비선형으로 상당히 비선형 적으로 행동합니다. 즉, 광도에 대한 그들의 반응은 균일하게 변하지 않습니다.예를 들어, 황화 카드뮴 (CDS) 포토 리스스터는 가시 광선에 강하게 반응하지만 자외선 또는 적외선에 덜 민감합니다.이 선택적 반응성은 특정 응용 분야에 대한 포토 레스터를 선택할 때 의도 된 환경에서 빛의 파장을 신중하게 고려해야합니다.

포토 레스터의 응답 시간은 작동 중에 실질적인 이해가 필요한 독특한 특성입니다.빛에 노출되면, 포토 레스터의 저항은 보통 몇 밀리 초 이내에 빠르게 떨어질 것이다.그러나 광원이 제거되면 저항은 즉시 원래의 높은 값으로 돌아 가지 않습니다.대신, 몇 초에서 몇 초에서 몇 초 동안 점차 복구됩니다.히스테리시스로 알려진이 지연은 빠른 응답 시간이 필요한 응용 분야에 유용합니다.

포토 레스터의 재료 및 분류

광 의존성 저항 (LDR)으로도 알려진 포토리스트는 광 감지 기능에 크게 영향을 줄 수있는 다른 재료로 만들어집니다.일반적인 재료는 다음과 같습니다.

문화점 (CDS) : 가시 광선에 매우 민감하며 햇빛 또는 인공 실내 조명에 대한 응용 분야에 이상적입니다.

납 황화물 (PBS) :이 물질은 적외선에 민감하며 야간 시력 및 열 이미징 장비에 일반적으로 사용됩니다.

카드뮴 셀레 나이드 (CDSE) 및 탈륨 황화물 (TI2S) :이 물질은 덜 일반적이지만 특수 응용 분야에서 특정 파장 감도에 대해 선택됩니다.

각 재료는 광 파장과 다르게 반응합니다.예를 들어, CD는 가시 광의 짧은 파장 (예 : 파란색 및 녹색)에 더 민감하지만 PBS는 더 긴 적외선 파장에서 더 효과적입니다.

포토 리스터는 저항이 빛으로 변하는 방식에 따라 분류됩니다.

선형 광자력 : 종종 광 강도가 변화함에 따라 거의 선형 저항 변화를 나타냅니다.광 계량기 또는 정확한 조명 수준 데이터가 필요한 자동 피드백 제어 시스템과 같이 광강의 정확한 측정이 필요한 응용 분야에서 선호됩니다.

그림 6 : 선형 포토 리스터

비선형 포토 레스터 : 넓은 응답 범위가 필요한 응용 분야에 적합합니다.그들은 가파른 응답 곡선을 가지고있어 다양한 빛의 강도 하에서 빠르게 반응 할 수 있습니다.비선형 LDR은 가로등 및 자동 야간 조명과 같은 주변 조명 조건에 따라 조명을 감지하고 자동으로 조명을 자동으로 제어하는 시스템에서 일반적으로 사용됩니다.

Photoresistor의 회로 응용

포토 리스스터 또는 광 의존성 저항 (LDR)은 자동 제어 및 조명 감지 시스템의 회로 설계의 필수 부분입니다.이 회로는 일반적으로 LDRS, 릴레이, 달링턴 트랜지스터 쌍, 다이오드 및 기타 저항과 같은 여러 구성 요소를 포함하여 조명 조건에 따라 전류 흐름 및 제어 장치 동작을 관리합니다.

그림 7 : Photoresistor

공통 설정에서 회로는 AC를 DC로 또는 배터리에서 직접 변환하는 브리지 정류기로 구동됩니다.일반적인 디자인에는 다음 단계가 포함됩니다.

전압 변환 : 스텝 다운 변압기는 표준 230V AC 전압을보다 관리하기 쉬운 12V로 줄입니다.

정류 및 컨디셔닝 : 12V AC는 브리지 정류기를 사용하여 DC로 변환됩니다.그런 다음 전압 조절기는 출력을 6V DC로 안정화시켜 회로 구성 요소의 안전하고 효율적인 작동을 보장합니다.

회로 내 LDR의 작동 메커니즘은 정상 작동에 영향을 미칩니다.

주간/조명 조건 : LDRS는 낮 동안 또는 밝은 빛에 노출 된 경우 저항이 낮습니다.이 낮은 저항은 대부분의 전류가 LDR을 통해 직접지면으로 흐를 수있게합니다.따라서, 릴레이 코일은 활성화하기에 충분한 전류를 수신 할 수 없어 릴레이가 닫히고 연결된 빛이 꺼져 있습니다.

밤/어두운 조건 : 반대로, 저조도 또는 밤에 LDR의 저항이 급증하여 전류가 흐르고 있습니다.LDR을 통과하는 전류가 감소 된 후, 달링턴 트랜지스터 쌍은 릴레이 코일을 활성화하기에 나머지 전류를 충분히 증폭시킬 수 있습니다.이 동작은 릴레이를 트리거하여 회로에 연결된 표시등을 켭니다.

포토 레스터의 응답 지연

포토 레스터 또는 광 의존성 저항 (LDR)의 반응 지연은 성능의 핵심 측정입니다.이 지연은 LDR이 광도의 변화에 반응하여 저항을 조정하는 데 걸리는 시간을 의미합니다.고유 한 물리적 및 화학적 특성으로 인해 LDR은 조명 변동에 즉시 반응하지 않을 수 있으며, 이는 빠른 응답이 필요한 응용 분야에 영향을 미칩니다.

빛의 강도가 갑자기 증가하면 LDR의 저항은 일반적으로 빠르게 떨어집니다.그러나 "빠른"이라는 용어는 몇 밀리 초에서 수십 밀리 초까지 다양합니다.이 variat 이온은 LDR에 사용되는 재료의 유형 및 제조 표준의 영향을받습니다.

빛의 강도가 감소되면 LDR의 저항은 높은 어두운 상태로 돌아 오는 데 상당한 시간이 걸릴 수 있습니다.이 지연은 몇 초에서 수십 초에서 지속될 수 있습니다.높은 저항으로의 느린 복귀는 밝은 빛에서 어두운 곳으로 전환 할 때 특히 눈에 띄게되어 빠르게 변화하는 조건에서 LDR의 효과에 영향을 미칩니다.

포토 레스터의 주파수 의존성

포토 레스터 (LDR)의 효과는 IT가 검출하는 빛의 파장과 밀접한 관련이 있으며, 다양한 LDR이 특정 광 주파수에 대해 상이한 감도를 나타낸다.이 감도는 LDR의 재료 조성으로부터 발생하며, 이는 응답 성을위한 최적 파장 범위를 결정합니다.

다음 재료는 다른 유형의 빛에 민감합니다.

가시광 감도 : 황화 카드뮴 (CDS)과 같은 물질은 가시광, 특히 황색 및 녹색 스펙트럼에 매우 민감합니다.이 LDR은 가시 광선의 변화를 빠르고 정확하게 감지하는 응용 분야에 가장 적합합니다.

적외선 민감도 : 반면에, 납 황화물 (PBS)과 같은 물질은 적외선을 감지하는 데 탁월합니다.이 LDR은 주로 야간 시력 장비 및 열 이미징 시스템과 같은 응용 분야에서 주로 사용되며, 적외선에 대한 민감도가 중요합니다.

LDR 자료 선택은 응용 프로그램의 특정 요구 사항에 따라 다릅니다.

적외선 민감한 LDR : 일반적으로 건물의 자동 도어 컨트롤 또는 야간 보안 목적을위한 동적 감시 시스템과 같은 저조도 조건에서 작동하는 시스템에 대해 선택됩니다.

가시 광선 민감한 LDRS : 광선 추적 시스템 또는 자동 조명 조명과 같은 가시 광선의 변화에 대한 정확한 응답이 필요한 프로젝트의 경우, 가시 광선 스펙트럼에 민감한 LDR이 선호됩니다.

Photoresistor 기술 지표

포토 리스스터 또는 광 의존성 저항 (LDRS)은 광 강도의 변화에 반응하여 저항을 조정하는 광전자 구성 요소입니다.그들은 조명 제어 시스템의 효율적인 작동을 가능하게합니다.다양한 응용 프로그램에서 기술 사양을 이해하는 것이 중요합니다.

그림 8 : 포토 레스터

전력 전압 매개 변수

최대 전력 소비 : 일반적인 LDR은 최대 200milliwatts (MW)의 전력을 처리 할 수 있습니다.

작동 전압 : LDR의 최대 안전 작동 전압은 약 200 볼트 (V)입니다.이 한계는 LDR이 손상이나 고장의 위험없이 안전하고 효율적인 매개 변수 내에서 작동하도록합니다.

포토에 부응 및 감도

피크 파장 감도 : LDR은 특정 파장의 빛에 대한 특정 감도를 갖습니다.일반적으로, LDR은 가시 스펙트럼 내에서 600 nm의 파장에서 가능한 가장 높은 감도를 갖는다.이 사양은 의도 된 환경의 조명 조건과 일치하는 LDR을 선택하고 성능을 최적화하는 데 영향을 미칩니다.

저항 특성

Photoriscance vs. Dark Resistance : LDR의 저항은 조명 조건에 따라 크게 다릅니다.예를 들어, 낮은 조명 수준 (약 10 LUX)에서 저항은 1.8 킬로 히스 (KΩ)에서 4.5kΩ까지 다양합니다.더 밝은 빛 (약 100 럭스)에서 저항은 약 0.7kΩ로 떨어질 수 있습니다.이 변동성은 저항의 변화가 직접 작동하기 때문에 광에 민감한 스위치와 같은 장치를 설계하는 데 적합합니다.

어두운 저항 및 회복 : LDR의 어두운 저항은 중요한 성능 지표입니다.이 값은 빛이 없을 때 저항을 측정하고 빛이 제거 된 후 LDR 이이 상태로 얼마나 빨리 돌아 오는지를 측정합니다.예를 들어, 어두운 저항은 빛이 정지 된 후 1 초 후에 0.03 메가오스 (MΩ) 일 수 있으며 5 초 후에 0.25 MΩ로 상승 할 수 있습니다.이 회복 속도는 조명 조건의 변화에 대한 빠른 반응이 필요한 응용 분야에서 중요합니다.

포토 레스터의 장점

빛에 대한 높은 민감도 : 포토 리스터 또는 광 의존성 저항 (LDR)은 빛에 대한 탁월한 감도로 알려져 있습니다.그들은 매우 낮은 수준에서 높은 수준에서 빛 강도의 변화를 감지하고 대응할 수 있습니다.이 기능은 LDR이 가정의 조명 조명 또는 주변 조명 조건에 따라 가로등을 제어하는 등 자동 조명 디밍이 필요한 시스템에서 특히 유용하게 만듭니다.

그림 9 : 포토 레스터

비용 효율성 : LDR의 가장 중요한 장점 중 하나는 비용 효율성입니다.LDRS는 광선 조절 및 광 열매와 같은 다른 광에 민감한 성분에 비해 생산 비용이 저렴하다.이를 통해 예산 제약을 염두에두고 응용 프로그램에 대한 최상위 선택이되어 성과를 희생하지 않고 비용 효율적인 솔루션을 제공합니다.

사용 및 설치 간단한 설치 : LDR에는 이해하기 쉬운 단순한 디자인이있어 회로에 통합됩니다.전자 전문 지식이 최소화 된 사람들에게도 두 가지 연결이 필요하므로 조립하기 쉽고 실용적입니다.이러한 사용 편의성은 교육 프로젝트에서 상업용 전자 제품의보다 복잡한 시스템에 이르기까지 다양한 응용 프로그램으로 확장됩니다.

경고 저항 비율에 대한 반응 : LDR이 명암과 어두운 조건에서 상당한 저항 차이를 나타내는 능력은 또 다른 주요 이점입니다.예를 들어, LDR의 저항은 빛에 노출 될 때 어둠의 수백 킬로 름에서 수백 옴까지 다양 할 수 있습니다.이 극적인 변화를 통해 장치는 조명 변화에 민감하고 정확하게 응답 할 수 있으므로 자동 조명 컨트롤 및 감광성 트리거와 같은 시스템의 응답 성을 향상시킬 수 있습니다.

Photoresistor의 단점

제한된 스펙트럼 반응 : 광 의존성 저항 (LDR)은 빛을 감지하는 데 매우 효과적이지만 특정 파장에 가장 민감한 경향이 있습니다.예를 들어, 황화 카드뮴 (CDS) LDR은 주로 가시광에 민감하며 자외선 또는 적외선에 대한 반응이 좋지 않습니다.이 특이성은 다양한 파장을 감지 할 수있는 다중 파장 분광 분석 장치와 같은 광범위한 스펙트럼 응답이 필요한 응용 분야에서의 사용을 제한합니다.

응답 시간 LAG : LDRS의 중요한 단점은 빛 강도의 급속한 변화에 대한 지연입니다.이 히스테리시스는 몇 밀리 초에서 몇 초에서 몇 초에서 저항을 적절하게 조정할 수 있습니다.이 지연으로 인해 LDR은 고속 광학 인코더 또는 특정 유형의 자동화 된 처리 장비와 같은 빠른 응답이 필요한 응용 분야에 적합하지 않습니다. 즉, 즉각적인 피드백은 운영 정확도에 영향을 미칩니다.

온도 감도 : 온도 변동은 LDR의 성능에 크게 영향을 줄 수 있습니다.뜨겁고 차가운 극한 온도는 저항에서 상당한 편차를 유발하여 온도에 민감한 환경에서 LDR의 정확성과 신뢰성에 영향을 줄 수 있습니다.이 문제를 완화하기 위해 LDR을 사용하는 시스템에는 종종 온도 보상 전략이 필요합니다.여기에는 온도 센서를 회로에 통합하거나 동적 교정 기술을 사용하여 온도로 인한 저항 변화를 조정하여 LDR이 의도 된 온도 범위 내에서 효과적으로 작동하도록합니다.

포토 레스터를 사용한 에너지 절약 거리 조명 시스템

조명 의존성 저항 (LDR)을 사용하여 LED 가로등을 제어하는 것은 현대 도시 조명 시스템에 효과적인 솔루션입니다.이 기술은 전통적인 고강도 방전 (HID) 램프를 대체하여 에너지 소비를 줄일뿐만 아니라 LED 램프의 효율성을 높입니다.지능형 제어를 통해 시스템은 에너지 절약을 극대화하기 위해 주변 광수에 따라 밝기를 자동으로 조정합니다.

주변 조명 모니터링 :이 시스템에는 주변 조명 강도를 지속적으로 모니터링하기 위해 가로등에 장착 된 LDR이 포함되어 있습니다.주변 광이 변함에 따라 LDR 내의 저항이 그에 따라 변합니다.그런 다음 이러한 저항 변경은 중앙 제어 시스템에 전달되어 실시간 조명 관리가 가능합니다.

스마트 밝기 조정 : LDR에서받은 데이터를 기반으로 중앙 컨트롤러는 LED의 필요한 밝기 조정을 계산합니다.낮에는 주변 조명이 충분한 경우 시스템은 가로등을 끄거나 최소한의 밝기로 유지할 수 있습니다.일광이 감소하거나 빛 조건이 좋지 않으면 시스템이 자동으로 밝기를 증가시켜 필요할 때 최적의 조명을 보장합니다.

태양 에너지와의 통합 : 에너지 효율을 더욱 향상시키기 위해이 시스템은 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하고 배터리에 보관하는 태양 전지판을 통합합니다.이를 통해 가로등은 밤에 저장된 태양 에너지에서 작동하여 자급 자족을 촉진하고 그리드에 대한 의존도를 줄일 수 있습니다.

포토 레스터의 광범위한 적용

Photorisistors 또는 LDRS (Light-excendent Resistors)는 다양한 자동 제어 및 모니터링 시스템의 필수 구성 요소이며 단순성, 비용 효율성 및 빛에 대한 민감성을 위해 상당합니다.이 장치는 주변 광의 변화에 따라 자동으로 작동을 조정하여 많은 응용 분야에서 효율성과 사용자 친화 성을 향상시킵니다.

그림 10 : 포토 레스터

조명 강도 미터 : LDRS에서 일반적으로 광도를 측정하기 위해 사용하는 장치.그들은 햇빛의 강도와 인공 실내 조명을 모니터링 할 수 있습니다.이 유형의 기기는 태양 광 시스템 및 기타 경계 기술의 성능에 대한 실험실 테스트 및 평가에 적합합니다.

자동 거리 조명 제어 : LDR은 새벽과 황혼에 자연광의 변화를 감지하는 데 사용되며 밤에 가로등을 자동으로 켜고 일광이 돌아올 때 끄십시오.이 자동화는 상당한 에너지 절약을 초래하고 수동 제어의 필요성을 제거하여 시립 서비스를 최적화합니다.

알람 시계 : 알람 시계에서 LDR은 "Sunrise Simulation"기능을 도와줍니다.방의 빛 강도 증가를 감지함으로써, 그들은 점차적으로 사용자를 깨우고 자연스러운 일출을 모방 할 수 있습니다.

강도 경보 : 보안 시스템에서 LDR은 잠재적 인 위반으로 인한 빛의 갑작스런 변화를 모니터링하기 위해 창문이나 문 근처에 배치됩니다.비정상적인 경보 경보의 비정상적인 증가 또는 감소함으로써 안전 조치가 향상됩니다.

스마트 조명 시스템 : LDR을 거리 조명과 같은 도시 인프라 프로젝트에 통합하면 현재 자연 조명 조건에 따라 조명을 동적으로 조정할 수 있습니다.이는 에너지 효율을 향상시킬뿐만 아니라 도시 조명 시스템의 신뢰성을 보장합니다.

결론

포토리스트에 대한 자세한 분석을 통해 이러한 간단한 구성 요소가 현대 기술에서 필수적인 역할을합니다.산업 및 과학 연구에서 일상 생활에서 자동화 된 제어 시스템이든, LDR의 특성은 신뢰할 수있는 솔루션이됩니다.좁은 스펙트럼 응답 범위 및 히스테리시스 효과와 같은 몇 가지 제한 사항이 있지만 합리적인 설계 및 응용 전략은 이러한 문제를 여전히 완화시킬 수 있습니다.미래에는 새로운 재료와 새로운 기술의 개발로 포토 레스터의 성능 및 애플리케이션 필드가 더욱 확장 될 것으로 예상되어보다 혁신적인 광전자 적용 가능성이 열릴 것으로 예상됩니다.