потребление тока, напряжение, мощность и светоотдача

ПОДЕЛИТЕСЬ
В СОЦСЕТЯХ

Времена, когда светодиоды использовали только в качестве индикаторов включения приборов, давно прошли. Современные светодиодные приборы могут полностью взаимозаменить лампы накаливания в бытовых, промышленных и уличных светильниках. Этому способствуют различные характеристики светодиодов, зная которые можно правильно подобрать LED-аналог. Использование светодиодов, учитывая их основные параметры, открывает обилие возможностей в сфере освещения.

Основой светодиода является искусственный полупроводниковый кристаллик

Какие бывают светодиоды

Светодиод (обозначается СД, СИД, LED в англ.) представляет собой прибор, в основе которого лежит искусственный полупроводниковый кристаллик. При пропускании через него электротока создается явление испускания фотонов, что приводит к свечению. Данное свечение имеет очень узкий диапазон спектра, и цвет его находится в зависимости от материала полупроводника.

Светодиоды вполне могут заменить обычные лампы накаливания

Светодиоды с красным и желтым свечением производят из неорганических полупроводниковых материалов на базе арсенида галлия, зеленые и синие изготавливают на основе индия-галлия-нитрида. Чтобы увеличить яркость светового потока используют различные присадки или применяют метод многослойности, когда слой чистого нитрида алюминия размещают между полупроводниками. В результате образования в одном кристаллике нескольких электронно-дырочных (p-n) переходов, яркость его свечения возрастает.

Различают два типа светодиодов: для индикации и освещения. Первые используют для индикации включения в сеть различных приборов, а также как источники декоративной подсветки. Они представляют собой цветные диоды, помещенные в просвечивающийся корпус, каждый из них имеет четыре вывода. Приборы, излучающие инфракрасный свет, используют в устройствах для удаленного управления приборами (пульт ДУ).

В области освещения используют светодиоды, излучающие белый свет. По цвету различают светодиоды с холодным белым, нейтральным белым и теплым белым свечением. Существует классификация применяемых для освещения светодиодов по способу монтажа. Маркировка светодиода SMD означает, что прибор состоит из алюминиевой или медной подложки, на которой размещен кристаллик диода. Сама подложка располагается в корпусе, контакты которого соединены с контактами светодиода.

Применение светодиодной подсветки в интерьере кухни

Другой тип светодиодов обозначается OCB. В таком приборе на одной плате размещается множество кристаллов, покрытых люминофором. Благодаря такой конструкции достигается большая яркость свечения. Такую технологию используют при производстве светодиодных ламп с большим световым потоком на относительно малой площади. В свою очередь это делает производство светодиодных ламп наиболее доступным и недорогим.

Обратите внимание! Сравнивая лампы на SMD и COB светодиодах можно отметить, что первые поддаются ремонту путем замены вышедшего из строя светодиода. Если не работает лампа на COB светодиодах, придется менять всю плату с диодами.

Характеристики светодиодов

Выбирая для освещения подходящую светодиодную лампу, следует учитывать параметры светодиодов. К ним относят напряжение питания, мощность, рабочий ток, эффективность (светоотдача), температуру свечения (цвет), угол излучения, размеры, срок деградации. Зная основные параметры, можно будет без труда выбрать приборы для получения того или иного результата освещенности.

LED-технологии используются в оформлении табло аэропортов и вокзалов

Величина тока потребления светодиода

Как правило, для обычных светодиодов предусмотрена сила тока величиной 0,02А. Однако бывают светодиоды, рассчитанные на 0,08А. К таким светодиодам относят более мощные приборы, в устройстве которых задействованы четыре кристалла. Они располагаются в одном корпусе. Так как каждый из кристаллов потребляет по 0,02А, в сумме один прибор будет потреблять 0,08А.

Стабильность работы светодиодных приборов зависит от величины тока. Даже незначительное увеличение силы тока способствует снижению интенсивности излучения (старению) кристалла и увеличению цветовой температуры. Это в конечном результате приводит к тому, что светодиоды начинают отливать синим цветом и преждевременно выходят из строя. А если показатель силы тока увеличивается существенно, светодиод сразу перегорает.

Чтобы ограничить потребляемый ток, в конструкциях LED-ламп и светильников предусмотрены стабилизаторы тока для светодиодов (драйверы). Они преобразуют ток, доводя его до нужной светодиодам величины. В случае, когда требуется подключить отдельный светодиод к сети, нужно использовать токоограничительные резисторы. Расчет сопротивления резистора для светодиода выполняют с учетом его конкретных характеристик.

Полезный совет! Чтобы правильно подобрать резистор, можно воспользоваться калькулятором расчета резистора для светодиода, размещенным в сети интернет.

Светодиодная гирлянда может использоваться в качестве декора помещения

Напряжение светодиодов

Как узнать напряжение светодиодов? Дело в том, что параметра напряжения питания как такового у светодиодов нет. Вместо этого используется характеристика падения напряжения на светодиоде, что означает величину напряжения на выходе светодиода при прохождении через него номинального тока. Значение напряжения, указанное на упаковке, отражает как раз падение напряжения. Зная эту величину, можно определить оставшееся на кристалле напряжение. Именно это значение берется во внимание при расчетах.

Учитывая применение различных полупроводников для светодиодов, напряжение у каждого из них может быть разным. Как узнать, на сколько Вольт светодиод? Определить можно по цвету свечения приборов. Например, для синих, зеленых и белых кристаллов напряжение составляет около 3В, для желтых и красных – от 1,8 до 2,4В.

При использовании параллельного подключения светодиодов идентичного номинала с величиной напряжения в 2В можно столкнуться со следующим: в результате разброса параметров одни излучающие диоды выйдут из строя (сгорят), а другие будут очень слабо светиться. Это произойдет ввиду того, что при увеличении напряжения даже на 0,1В наблюдается увеличение силы тока, проходящего через светодиод, в 1,5 раза. Поэтому так важно следить, чтобы ток соответствовал номиналу светодиода.

100Вт лампы накаливания эквивалентно 12-12,5Вт LED-светильника

Светоотдача, угол свечения и мощность светодиодов

Сравнение светового потока диодов с другими источниками света проводят, учитывая силу издаваемого ими излучения. Приборы размером около 5 мм в диаметре дают от 1 до 5 лм света. В то время как световой поток лампы накаливания в 100Вт составляет 1000 лм. Но при сопоставлении необходимо учитывать, что у обычной лампы свет рассеянный, а у светодиода – направленный. Поэтому необходимо принимать во внимание угол рассеивания светодиодов.

Угол рассеивания разных светодиодов может составлять от 20 до 120 градусов. При освещении светодиоды дают более яркий свет по центру и снижают освещенность к краям угла рассеивания. Таким образом, светодиоды лучше освещают конкретное пространство, используя при этом меньше мощности. Однако если требуется увеличить площадь освещенности, в конструкции светильника используют рассеивающие линзы.

Как определить мощность светодиодов? Чтобы определить мощность светодиодной лампы, требующейся для замены лампы накаливания, необходимо применять коэффициент, равный 8. Так, заменить обычную лампу мощностью 100Вт можно светодиодным прибором мощностью не менее 12,5Вт (100Вт/8). Для удобства можно воспользоваться данными таблицы соответствия мощности ламп накаливания и LED-источников света:

Мощность лампы накаливания, Вт	Соответствующая мощность светодиодного светильника, Вт
100	12-12,5
75	10
60	7,5-8
40	5
25	3

 

При использовании светодиодов для освещения очень важен показатель эффективности, который определяется отношением светового потока (лм) к мощности (Вт). Сопоставляя эти параметры у разных источников света, получаем, что эффективность лампы накаливания составляет 10-12 лм/Вт, люминесцентной – 35-40 лм/Вт, светодиодной – 130-140 лм/Вт.

Цветовая температура LED-источников

Одним из важных параметров светодиодных источников является температура свечения. Единицы измерения этой величины – градусы Кельвина (К). Следует отметить, что все источники света по температуре свечения разделяют на три класса, среди которых теплый белый имеет цветовую температуру менее 3300 К, дневной белый – от 3300 до 5300 К и холодный белый свыше 5300 К.

Обратите внимание! Комфортное восприятие человеческим глазом светодиодного излучения непосредственно зависит от цветовой температуры LED-источника.

Цветовая температура обычно указывается на маркировке светодиодных ламп. Она обозначается четырехзначным числом и буквой К. Выбор LED-ламп с определенной цветовой температурой напрямую зависит от особенностей применения ее для освещения. Предложенная ниже таблица отображает варианты использования светодиодных источников с разной температурой свечения:

Цвет свечения светодиодов		Цветовая температура, К	Варианты использования в освещении
Белый	Теплый	2700-3500	Освещение бытовых и офисных помещений как наиболее подходящий аналог лампы накаливания
	Нейтральный (дневной)	3500-5300	Отличная цветопередача таких ламп позволяет применять их для освещения рабочих мест на производстве
	Холодный	свыше 5300	Используется в основном для освещения улиц, а также применяется в устройстве ручных фонарей
Красный		1800	Как источник декоративной и фито-подсветки
Зеленый		—	Подсветка поверхностей в интерьере, фито-подсветка
Желтый		3300	Световое оформление интерьеров
Синий		7500	Подсветка поверхностей в интерьере, фито-подсветка

 

Волновая природа цвета позволяет выразить цветовую температуру светодиодов, используя длину волны. Маркировка некоторых светодиодных приборов отражает цветовую температуру именно в виде интервала различных длин волн. Длина волны имеет обозначение λ и измеряется в нанометрах (нм).

Типоразмеры SMD светодиодов и их характеристики

Учитывая размер SMD светодиодов, приборы классифицируются в группы с различными характеристиками. Наиболее популярные светодиоды с типоразмерами 3528, 5050, 5730, 2835, 3014 и 5630. Характеристики SMD светодиодов в зависимости от размеров рознятся. Так, разные типы SMD светодиодов отличаются по яркости, цветовой температуре, мощности. В маркировке светодиодов первые две цифры показывают длину и ширину прибора.

Светодиоды SMD 5630 на LED-ленте

Основные параметры светодиодов SMD 2835

К основным характеристикам SMD светодиодов 2835 относят увеличенную площадь излучения. В сравнении с прибором SMD 3528, который имеет круглую рабочую поверхность, площадь излучения SMD 2835 имеет прямоугольную форму, что способствует большей светоотдаче при меньшей высоте элемента (около 0,8 мм). Световой поток такого прибора составляет 50 лм.

Корпус светодиодов SMD 2835 выполнен из термостойкого полимера и может выдерживать температуру до 240°С. Следует отметить, что деградация излучения в этих элементах составляет менее 5% в течение 3000 часов функционирования. Кроме того, прибор имеет достаточно низкое тепловое сопротивление перехода кристалл-подложка (4 С/Вт). Рабочий ток в максимальном значении – 0,18А, температура кристалла – 130°С.

По цвету свечения выделяют теплый белый с температурой свечения 4000 К, дневной белый – 4800 К, чистый белый – от 5000 до 5800 К и холодный белый с цветовой температурой 6500-7500 К. Стоит отметить, что максимальная величина светового потока у приборов с холодным белым свечением, минимальная – у светодиодов теплого белого цвета. В конструкции прибора увеличены контактные площадки, что способствует лучшему отводу тепла.

Полезный совет! Светодиоды SMD 2835 могут быть использованы для любого типа монтажа.

Размеры светодиода SMD 2835

Характеристики светодиодов SMD 5050

В конструкции корпуса SMD 5050 размещены три однотипных светодиода. LED источники синего, красного и зеленого цвета имеют технические характеристики, аналогичные кристаллам SMD 3528. Значение рабочего тока каждого из трех светодиодов составляет 0,02А, следовательно суммарная величина тока всего прибора 0,06А. Для того, чтобы светодиоды не вышли из строя, рекомендуется не превышать эту величину.

LED приборы SMD 5050 имеют прямое напряжение величиной 3-3,3В и светоотдачу (сетевой поток) 18-21 лм. Мощность одного светодиода складывается из трех величин мощности каждого кристалла (0,7Вт) и составляет 0,21Вт. Цвет свечения, испускаемый приборами, может быть белым во всех оттенках, зеленым, синим, желтым и многоцветным.

Близкое расположение светодиодов разных цветов в одном корпусе SMD 5050 позволило реализовать многоцветные светодиоды с отдельным управлением каждым цветом. Для регулирования светильников с использованием светодиодов SMD 5050 используют контроллеры, благодаря чему цвет свечения можно плавно изменять от одного к другому через заданное количество времени. Обычно такие приборы имеют несколько режимов управления и могут регулировать яркость свечения светодиодов.

Размеры светодиода SMD 5050

Типовые характеристики светодиода SMD 5730

Светодиоды SMD 5730 – современные представители LED-приборов, корпус которых имеет геометрические размеры 5,7х3 мм. Они относятся к сверхярким светодиодам, характеристики которых стабильны и качественно отличаются от параметров предшественников. Изготовленные с применением новых материалов, эти светодиоды отличаются повышенной мощностью и высокоэффективным световым потоком. Кроме того, они могут работать в условиях повышенной влажности, устойчивы к перепадам температур и вибрации, имеют длительный срок службы.

Существует две разновидности приборов: SMD 5730-0,5 с мощностью 0,5Вт и SMD 5730-1 с мощностью 1Вт. Отличительной особенностью приборов является возможность их функционирования на импульсном токе. Величина номинального тока  SMD 5730-0,5 составляет 0,15А, при импульсной работе прибор может выдерживать силу тока до 0,18А. Данный тип светодиодов обеспечивает световой поток до 45 лм.

Светодиоды SMD 5730-1 работают на постоянном токе 0,35А, при импульсном режиме – до 0,8А. Эффективность светоотдачи такого прибора может составить до 110 лм. Благодаря термостойкому полимеру, корпус прибора выдерживает температуру до 250°С. Угол рассеивания обоих типов SMD 5730 равен 120 градусам. Степень деградации светового потока составляет менее 1% при работе в течение 3000 часов.

Размеры светодиода SMD 5730

Характеристики светодиодов Cree

Компания Cree (США) занимается разработкой и выпуском сверхъярких и самых мощных светодиодов. Одна из групп светодиодов Cree представлена серией приборов Xlamp, которые делятся на однокристальные и многокристальные. Одной из особенностей однокристальных источников является распределение излучения по краям прибора. Это инновация позволила выпускать светильники с большим углом свечения, используя минимальное количество кристаллов.

В серии LED-источников XQ-E High Intensity угол свечения составляет от 100 до 145 градусов. Имея небольшие геометрические размеры 1,6х1,6 мм, мощность сверхярких светодиодов – 3 Вольта, а световой поток – 330 лм. Это одна из новейших разработок компании Cree. Все светодиоды, конструкция которых разработана на базе одного кристалла, имеют качественную цветопередачу в пределах CRE 70-90.

Статья по теме:

Как сделать или починить LED-гирлянду самостоятельно. Цены и основные характеристики наиболее популярных моделей.

Компания Cree выпустила несколько вариантов многокристальных LED-приборов с новейшими типами питания от 6 до 72 Вольт. Многокристальные светодиоды делятся на три группы, в которые входят приборы с высоким напряжением, мощностью до 4Вт и выше 4Вт. В источниках до 4Вт собраны 6 кристаллов в корпусе типа MX и ML. Угол рассеивания составляет 120 градусов. Купить светодиоды Cree такого типа можно с белым теплым и холодным цветом свечения.

Полезный совет! Несмотря на высокую надежность и качество света, купить мощные светодиоды серии MX и ML можно по относительно небольшой цене.

В группу свыше 4Вт входят светодиоды из нескольких кристаллов. Самыми габаритными в группе являются приборы мощностью 25Вт, представленные серией MT-G. Новинка компании – светодиоды модели XHP. Один из крупных LED-приборов имеет корпус 7х7 мм, его мощность 12Вт, светоотдача 1710 лм. Светодиоды с высоким напряжением питания объединяют в себе небольшие габариты и высокую светоотдачу.

LED-лампы серии XQ-E High Intensity производителя Cree (США)

Схемы подключения светодиодов

Существуют определенные правила подключения светодиодов. Беря во внимание, что проходящий через прибор ток движется только в одном направлении, для длительного и стабильного функционирования LED-приборов важно учитывать не только определенное напряжение, но и оптимальную величину тока.

Схема подключения светодиода к сети 220В

В зависимости от используемого источника питания, различают два вида схем подключения светодиодов к 220В. В одном из случаев используется драйвер с ограниченным током, во втором – специальный блок питания, стабилизирующий напряжение. Первый вариант учитывает использование специального источника с определенной силой тока. Резистор в данной схеме не требуется, а количество подключаемых светодиодов ограничивается мощностью драйвера.

Для обозначения светодиодов на схеме используются пиктограммы двух видов. Над каждым схематическим их изображением находятся две небольшие параллельные стрелочки, направленные вверх. Они символизируют яркое свечение LED-прибора. Перед тем как подключить светодиод к 220В используя блок питания, необходимо в схему включить резистор. Если это условие не выполнить, это приведет к тому, что рабочий ресурс светодиода существенно сократится или он попросту выйдет из строя.

Схема подключения светодиодов к сети 220В с использованием гасящего конденсатора С1

Если при подключении использовать блок питания, то стабильным в схеме будет лишь напряжение. Учитывая незначительное внутреннее сопротивление LED-прибора, включение его без ограничителя тока приведет к сгоранию прибора. Именно поэтому в схему включения светодиода вводят соответствующий резистор. Следует отметить, что резисторы бывают с разным номиналом, поэтому их следует правильно рассчитывать.

Полезный совет! Негативным моментом схем включения светодиода в сеть 220 Вольт с использованием резистора становится рассеивание большой мощности, когда требуется подключить нагрузку с повышенным потреблением тока. В этом случае резистор заменяют гасящим конденсатором.

Как рассчитать сопротивление для светодиода

При расчете сопротивления для светодиода руководствуются формулой:

U = IхR,

где U – напряжение, I – сила тока, R – сопротивление (закон Ома). Допустим, необходимо подключить светодиод с такими параметрами: 3В – напряжение и 0,02А – сила тока. Чтобы при подключении светодиода к 5 Вольтам на блоке питания он не вышел из строя, надо убрать лишние 2В (5-3 = 2В). Для этого необходимо включить в схему резистор с определенным сопротивлением, которое рассчитывается с помощью закона Ома:

R = U/I.

Резисторы с различными значениями сопротивления

Таким образом, отношение 2В к 0,02А составит 100 Ом, т.е. именно такой необходим резистор.

Очень часто бывает, что учитывая параметры светодиодов, сопротивление резистора имеет нестандартное для прибора значение. Такие ограничители тока нельзя отыскать в точках продажи, например, 128 или 112,8 Ом. Тогда следует использовать резисторы, сопротивление которых имеет ближайшее большее значение по сравнению с расчетным. При этом светодиоды будут функционировать не в полную силу, а лишь на 90-97%, но это будет незаметно для глаза и положительно отразится на ресурсе прибора.

В интернете представлено множество вариантов калькуляторов расчетов светодиодов. Они учитывают основные параметры: падение напряжения, номинальный ток, напряжение на выходе, количество приборов в цепи. Задав в поле формы параметры LED-приборов и источников тока, можно узнать соответствующие характеристики резисторов. Для определения сопротивления маркированных цветом токоограничителей также существуют онлайн расчеты резисторов для светодиодов.

Схемы параллельного и последовательного подключения светодиодов

При сборке конструкций из нескольких LED-приборов используют схемы включения светодиодов в сеть 220 Вольт с последовательным или параллельным соединением. При этом для корректного подключения следует учитывать, что при последовательном включении светодиодов требуемое напряжение представляет собой сумму падений напряжений каждого прибора. В то время как при параллельном включении светодиодов складывается сила тока.

Схемы параллельного подключения светодиодов. В варианте 1 на каждую цепь диодов используется отдельный резистор, в варианте 2 — один общий для всех цепей

Если в схемах используются LED-приборы с разными параметрами, то для стабильной работы необходимо рассчитать резистор для каждого светодиода отдельно. Следует отметить, что двух совершенно одинаковых светодиодов не существует. Даже приборы одной модели имеют незначительные отличия в параметрах. Это приводит к тому, что при подключении большого их количества в последовательную или параллельную схему с одним резистором, они могут быстро деградировать и выйти из строя.

Обратите внимание! При использовании одного резистора в параллельной или последовательной схеме можно подключать лишь LED-приборы с идентичными характеристиками.

Расхождение в параметрах при параллельном подключении нескольких светодиодов, допустим 4-5 шт., не повлияет на работу приборов. А если в такую схему подключить много светодиодов – это будет плохим решением. Даже если LED-источники имеют незначительный разброс характеристик, это приведет к тому, что некоторые приборы будут излучать яркий свет и быстро сгорят, а другие – будут слабо светиться.  Поэтому при параллельном подключении следует всегда использовать отдельный резистор для каждого прибора.

Что касается последовательного соединения, то здесь имеет место экономное потребление, так как вся цепь расходует количество тока, равное потреблению одного светодиода. При параллельной схеме, потребление составляет сумму расходования всех включенных в схему LED-источников, включенных в схему.

Схема последовательного подключения светодиодов

Как подключить светодиоды к 12 Вольтам

В конструкции некоторых приборов резисторы предусмотрены еще на этапе изготовления, что дает возможность подключения светодиодов к 12 Вольт или 5 Вольт. Однако такие приборы не всегда можно найти в продаже. Поэтому в схеме подключения светодиодов к 12 вольт предусматривают ограничитель тока. Первым делом необходимо выяснить характеристики подключаемых светодиодов.

Такой параметр, как прямое падение напряжения у типовых LED-приборов составляет около 2В. Номинальный ток у этих светодиодов соответствует 0,02А. Если требуется подключить такой светодиод к 12В, то «лишние» 10В (12 минус 2) необходимо погасить ограничительным резистором. С помощью закона Ома можно рассчитать для него сопротивление. Получим, что 10/0,02 = 500 (Ом). Таким образом, необходим резистор с номиналом 510 Ом, который является ближайшим по ряду электронных компонентов Е24.

Чтобы такая схема работала стабильно, требуется еще вычислить мощность ограничителя. Используя формулу, исходя из которой мощность равна произведению напряжения и тока, рассчитываем ее значение. Напряжение величиной 10В умножаем на ток 0,02А и получаем 0,2Вт. Таким образом, необходим резистор, стандартный номинал мощности которого составляет 0,25Вт.

Схема подключения RGB светодиодной ленты к 12В

Если в схему необходимо включить два LED-прибора, то следует учитывать, что напряжение падающее на них, будет составлять уже 4В. Соответственно для резистора останется погасить уже не 10В, а 8В. Следовательно, дальнейший расчет сопротивления и мощности резистора делается на основании этого значения. Расположение резистора в схеме можно предусмотреть в любом месте: со стороны анода, катода, между светодиодами.

Как проверить светодиод мультиметром

Один из способов проверки рабочего состояния светодиодов – тестирование мультиметром. Таким прибором можно диагностировать светодиоды любого исполнения. Перед тем как проверить светодиод тестером, переключатель прибора устанавливают в режиме «прозвонки», а щупы прикладывают к выводам. При замыкании красного щупа на анод, а черного на катод, кристалл должен излучать свет. Если поменять полярность, на дисплее прибора должна отображаться показание «1».

Полезный совет! Перед тем как проверить светодиод на работоспособность, рекомендуется приглушить основное освещение, так как при тестировании ток очень низкий и светодиод будет излучать свет так слабо, что при нормальном освещении этого можно не заметить.

Схема проверки светодиода с помощью цифрового мультиметра

Тестирование LED-приборов можно произвести, не используя щупы. Для этого в отверстия, расположенные в нижнем углу прибора, анод вставляют в отверстие с символом «Е», а катод – с указателем «С». Если светодиод в рабочем состоянии – он должен засветиться. Этот метод тестирования подходит для светодиодов с достаточно длинными контактами, очищенными от припоя. Положение переключателя при таком способе проверки не имеет значения.

Как проверить светодиоды мультиметром, не выпаивая? Для этого необходимо припаять к щупам тестера кусочки от обычной скрепки. В качестве изоляции подойдет текстолитовая прокладка, которая укладывается между проводами, после чего обрабатывается изолентой. На выходе получается своеобразный переходник для подключения щупов. Скрепки хорошо пружинят и надежно фиксируются в разъемах. В таком виде можно подключить щупы к светодиодам, не выпаивая их из схемы.

Что можно сделать из светодиодов своими руками

Многие радиолюбители практикуют сборку различных конструкций из светодиодов своими руками. Собранные самостоятельно изделия не уступают по качеству, а иногда и превосходят аналоги производственного изготовления. Это могут быть цветомузыкальные устройства, мигающие конструкции светодиодов, бегущие огни на светодиодах своими руками и многое другое.

Использование светодиодов в создании сценических костюмов

Сборка стабилизатора тока для светодиодов своими руками

Чтобы ресурс светодиода не выработался раньше положенного срока, необходимо чтобы ток, протекающий через него, имел стабильное значение. Известно, что светодиоды красного, желтого и зеленого цвета могут справляться с повышенной нагрузкой по току. В то время как сине-зеленые и белые LED-источники даже при небольшой перегрузке сгорают за 2 часа. Таким образом, для нормальной работы светодиода необходимо решить вопрос с его питанием.

Если собрать цепочку из последовательно или параллельно соединенных светодиодов, то обеспечить им идентичное излучение можно в том случае, если ток, проходящий через них, будет иметь одинаковую силу. Кроме того, импульсы обратного тока могут негативно повлиять на ресурс LED-источников. Чтобы такого не произошло, необходимо включить в схему стабилизатор тока для светодиодов.

Качественные признаки светодиодных светильников зависят от применяемого драйвера – устройства, которое преобразует напряжение в стабилизированный ток с конкретным значением. Многие радиолюбители собирают схему питания светодиодов от 220В своими руками на базе микросхемы LM317. Элементы для такой электронной схемы имеют небольшую стоимость и такой стабилизатор легко сконструировать.

Схема подключения мощного светодиода с использованием интегрального стабилизатора напряжения LM317

При использовании стабилизатора тока на LM317 для светодиодов регулируют ток в пределах 1А. Выпрямитель на базе LM317L стабилизирует ток до 0,1А. В схеме устройства используют всего лишь один резистор. Его рассчитывают посредством онлайн калькулятора сопротивления для светодиода. Для питания подойдут имеющиеся подручные устройства: блоки питания от принтера, ноутбука или другой бытовой электроники. Более сложные схемы собирать самостоятельно не выгодно, так как их проще приобрести в готовом виде.

ДХО из светодиодов своими руками

Применение на автомобилях дневных ходовых огней (ДХО) заметно повышает видимость автомобиля в светлое время другими участниками дорожного движения. Многие автолюбители практикуют самостоятельную сборку ДХО с использованием светодиодов. Один из вариантов – устройство ДХО из 5-7 светодиодов мощностью 1Вт и 3Вт на каждый блок. Если использовать менее мощные LED-источники, световой поток не будет соответствовать нормативам для таких огней.

Полезный совет! При изготовлении ДХО своими руками, учитывайте требования ГОСТа: световой поток 400-800 Кд, угол свечения в горизонтальной плоскости – 55 градусов, в вертикальной – 25 градусов, площадь – 40 см².

Дневные ходовые огни улучшают видимость автомобиля на дороге

Для основания можно использовать плату из алюминиевого профиля с площадками для крепления светодиодов. Светодиоды фиксируются на плате с помощью теплопроводного клеящего состава. В соответствии с типом LED-источников подбирается оптика. В данном случае подойдут линзы с углом свечения 35 градусов. Линзы устанавливаются на каждый светодиод отдельно. Провода выводятся в любую удобную сторону.

Далее изготавливается корпус для ДХО, служащий одновременно и радиатором. Для этого можно использовать П-образный профиль. Готовый светодиодный модуль располагают внутри профиля, закрепив его на винтах. Все свободное пространство можно залить прозрачным герметиком на силиконовой основе, оставив на поверхности только линзы. Такое покрытие будет служить в качестве влагозащиты.

Подключение ДХО к питанию производится с обязательным использованием резистора, сопротивление которого предварительно просчитывается и проверяется. Способы подключения могут быть разными, учитывая модель автомобиля. Схемы подключения можно отыскать в сети интернет.

Схема подключения ДХО с блоком управления

Как сделать, чтобы светодиоды мигали

Наиболее популярными мигающими светодиодами, купить которые можно в готовом виде, являются приборы, регулируемые уровнем потенциала. Мигание кристалла происходит за счет изменения питания на выводах прибора. Так, двухцветный красно-зеленый LED-прибор излучает свет в зависимости от направления проходящего по нему тока. Эффект мигания в RGB-светодиоде достигается подключением трех выводов для отдельного управления к конкретной системе регулирования.

Но можно сделать мигающим и обычный одноцветный светодиод, имея в арсенале минимум электронных компонентов. Перед тем как сделать мигающий светодиод, необходимо выбрать работающую схему, которая будет простой и надежной. Можно использовать схему мигающего светодиода, которая будет запитана от источника с напряжением 12В.

Схема состоит из транзистора небольшой мощности Q1 (подойдет кремниевый высокочастотный КТЗ 315 или его аналоги), резистора R1 820-1000 Ом, 16-вольтового конденсатора С1 емкостью 470 мкФ и LED-источника. При включении схемы конденсатор заряжается до 9-10В, после этого транзистор на миг открывается и отдает накопленную энергию светодиоду, который начинает мигать. Данную схему можно реализовать только в случае питания от источника 12В.

Мигание светодиодов используется, например, в елочной гирлянде

Можно собрать более усовершенствованную схему, которая работает по аналогии с транзисторным мультивибратором. В схему входят транзисторы КТЗ 102 (2 шт.), резисторы R1 и R4 по 300 Ом каждый, чтобы ограничить ток, резисторы R2 и R3 по 27000 Ом, чтобы задавать ток базы транзисторов, 16-вольтовые полярные конденсаторы (2 шт. емкостью 10 мкФ) и два LED-источника. Данная схема питается от источника постоянного напряжения 5В.

Схема работает по принципу «пары Дарлингтона»: конденсаторы С1 и С2 попеременно заряжаются и разряжаются, что служит причиной открывания конкретного транзистора. Когда один транзистор отдает энергию С1, загорается один светодиод. Далее плавно заряжается С2, а ток базы VT1 снижается, что приводит к закрытию VT1 и открытию VT2 и загорается другой светодиод.

Полезный совет! Если использовать напряжение питания свыше 5В, потребуется применить резисторы с другим номиналом, чтобы исключить выход из строя светодиодов.

Схема вспышек на светодиоде

Сборка цветомузыки на светодиодах своими руками

Чтобы реализовать достаточно сложные схемы цветомузыки на светодиодах своими руками, необходимо сначала разобраться, как работает простейшая схема цветомузыки. Она состоит из одного транзистора, резистора и LED-прибора. Такую схему можно запитать от источника с номиналом от 6 до 12В. Функционирование схемы происходит за счет каскадного усиления с общим излучателем (эмиттером).

На базу VT1 поступает сигнал с изменяющейся амплитудой и частотой. В том случае, когда колебания сигнала превышают заданный порог, транзистор открывается и загорается светодиод. Минусом данной схемы является зависимость мигания от степени  звукового сигнала. Таким образом эффект цветомузыки будет проявляться только при определенной степени громкости звука. Если звук увеличить. светодиод будет все время гореть, а при уменьшении – чуть вспыхивать.

Чтобы добиться полноценного эффекта, используют схему цветомузыки на светодиодах с разбивкой диапазона звука на три части. Схема с трехканальным преобразователем звука питается от источника напряжением 9В. Огромное количество схем цветомузыки можно найти в интернете на различных форумах радиолюбителей. Это могут быть схемы цветомузыки с использованием одноцветной ленты, RGB-светодиодной ленты, а также схемы плавного включения и выключения светодиодов. Так же в сети можно отыскать схемы бегущих огней на светодиодах.

Схема для сборки цветомузыки своими руками

Конструкция индикатора напряжения на светодиодах своими руками

Схема индикатора напряжения включает резистор R1 (переменное сопротивление 10 кОм), резисторы R1, R2 (1кОм), два транзистора VT1 КТ315Б, VT2 КТ361Б, три светодиода – HL1, HL2 (красные), HLЗ (зеленый). X1, X2 – 6-вольтовые источники питания. В данной схеме рекомендуется использовать LED-приборы с напряжением 1,5В.

Алгоритм работы самодельного светодиодного индикатора напряжения представляет собой следующее: когда подается напряжение, светится центральный LED-источник зеленого цвета. В случае падения напряжения, включается светодиод красного цвета, расположенный слева. Увеличение напряжения заставляет светиться красный светодиод, размещенный справа. При среднем положении резистора все транзисторы будут в закрытом положении, и напряжение поступит лишь на центральный зеленый светодиод.

Открытие транзистора VT1 происходит, когда ползунок резистора передвигают вверх, тем самым повышая напряжение. В этом случае поступление напряжения на HL3 прекращается, и оно подается на HL1. При перемещении ползунка вниз (понижение напряжение) происходит закрытие транзистора VT1 и открытие VT2, что даст питание светодиоду HL2. С незначительной задержкой LED HL1 погаснет, HL3 один раз мелькнет и засветится HL2.

Схема сборки индикатора напряжения на светодиодах своими руками

Такую схему можно собрать, используя радиодетали от устаревшей техники. Некоторые собирают ее на текстолитовой плате, соблюдая масштаб 1:1 c размерами деталей, чтобы все элементы могли разместиться на плате.

Безграничный потенциал LED-освещения дает возможность самостоятельно конструировать из светодиодов различные светотехнические приборы с отличными характеристиками и достаточно низкой стоимостью.

Как определить напряжение питания светодиодов? Ответ

Несмотря на то что электрический параметр №1 для светодиода – это номинальный ток, часто для расчётов необходимо знать напряжение на его выводах. Под понятием «напряжение светодиода» понимают разницу потенциалов на p-n-переходе в открытом состоянии. Оно является справочным параметром и вместе с другими характеристиками указывается в паспорте к полупроводниковому прибору. 3, 9 или 12 вольт… Часто в руки попадают экземпляры, о которых ничего не известно. Так как узнать падение напряжения на светодиоде?

Теоретический метод

Прекрасной подсказкой в этом случае является цвет свечения, внешняя форма и размеры полупроводникового прибора. Если корпус светодиода выполнен из прозрачного компаунда, то цвет его остаётся загадкой, разгадать которую поможет мультиметр. Для этого переключатель цифрового тестера переводят в положение «проверка на обрыв» и щупами поочерёдно касаются выводов светодиода. У исправного элемента в прямом смещении будет наблюдаться небольшое свечение кристалла. Таким образом, можно сделать вывод не только о цвете свечения, но и о работоспособности полупроводникового прибора. Существуют и другие способы тестирования излучающих диодов, о которых подробно написано в данной статье.

Светоизлучающие диоды разных цветов изготавливают из различных полупроводниковых материалов. Именно химический состав полупроводника во многом определяет напряжение питания светодиодов, точнее, падение напряжение на p-n-переходе. В связи с тем, что в производстве кристаллов используют десятки химических соединений, точного напряжения для всех светодиодов одного цвета не существует. Однако есть определённый диапазон значений, которых зачастую достаточно для проведения предварительных расчетов элементов электронной цепи.

С одной стороны, размер и внешний вид корпуса не влияют на прямое напряжение светодиода. Но ,с другой стороны. через линзу можно увидеть количество излучающих кристаллов, которые могут быть соединены последовательно. Слой люминофора в SMD светодиодах может скрывать целую цепочку из кристаллов. Ярким примером является миниатюрные многокристальные светодиоды от компании Cree, падение напряжения на которых зачастую значительно превышает 3 вольта.

В последние годы появились белые SMD светодиоды, в корпусе которых размещено 3 последовательно соединённых кристалла. Их часто можно встретить в китайских светодиодных лампах на 220 вольт. Естественно убедиться в исправности LED-кристаллов в такой лампе при помощи мультиметра не удастся. Стандартная батарейка тестера выдаёт 9 В, а минимальное напряжение срабатывания трёхкристального белого светоизлучающего диода – 9,6 В. Также встречаются двухкристальная модификация с порогом срабатывания от 6 вольт.

Узнать все технические характеристики светодиода можно из интернета. Для этого нужно скачать datasheet на схожую по внешним признакам модель, обязательно такого же цвета свечения, сверить паспортные размеры с действительными и выписать номинальные значения тока и падения напряжения. Следует учитывать, что данная методика весьма приблизительна, так как в одинаковом корпусе могут быть изготовлены светодиоды на 20 мА и на 150 мА с разбросом напряжения до 0,5 вольт.

Практический метод

Самые точные данные о прямом падении напряжения на светодиоде можно получить путём проведения практических измерений. Для этого понадобится регулируемый блок питания (БП) постоянного тока с напряжение от 0 до 12 вольт, вольтметр или мультиметр и резистор на 510 Ом (можно больше). Лабораторная схема для тестирования показана на рисунке.

Здесь всё просто: резистор ограничивает ток, а вольтметр отслеживает прямое напряжение светодиода. Плавно увеличивая напряжение от источника питания, наблюдают за ростом показаний на вольтметре. В момент достижения порога срабатывания светодиод начнёт излучать свет. В какой-то момент яркость достигнет номинального значения, а показания вольтметра перестанут резко нарастать. Это означает, что p-n-переход открыт, и дальнейший прирост напряжения с выхода БП будет прикладываться только к резистору.

Текущие показания на экране и будут номинальным прямым напряжением светодиода. Если ещё продолжить наращивать питание схемы, то расти будет только ток через полупроводник, а разность потенциалов на нём изменится не более чем на 0,1-0,2 вольт. Чрезмерное превышение тока приведёт к перегреву кристалла и электрическому пробою p-n-перехода.

Если рабочее напряжение на светодиоде установилось около 1,9 вольт, но при этом свечение отсутствует, то возможно тестируется инфракрасный диод. Чтобы убедиться в этом, нужно направить поток излучения на включенную фотокамеру телефона. На экране должно появиться белое пятно.

В отсутствии регулируемого блока питания можно воспользоваться «кроной» на 9 В. Также можно задействовать в измерениях сетевой адаптер на 3 или 9 вольт, который выдаёт выпрямленное стабилизированное напряжение, и пересчитать номинал сопротивления резистора.

Напряжение на светодиоде

В сети «гуляют» таблицы со следующими величинами рабочего напряжения светодиодов:
белые 3-3,7 v
синие 2,5-3,7 v
зеленые 2,2-3,5 v
желтые 2,1-2,2 v
красные 1,6-2,03 v

В то же время производители конкретных SMD светодиодов дают следующие напряжение питания светодиодов:

Напряжение красного светодиода самое низкое, а белого – самое высокое.

На цвет свечения светодиода влияют добавки в полупроводнике. Корректировать цвет удается нанесением люминофора, так, например, получают из голубого свечения белый свет.

Падение напряжения на светодиоде зависит не только от цвета свечения, но и от конкретного типа, протекающего тока, температуры и старения. Отвод тепла в лампах, светильниках и прожекторах является очень важной задачей, т.к. сильно влияет на степень деградации светодиодов. .

На практике самым важным параметром светодиода, от которого зависит срок его службы, является номинальный ток. Для светодиодов увеличение тока на 20% выше номинального сокращает срок их службы в несколько раз. Поэтому для светодиодов стабилизатор напряжения не обязателен, важнее поддерживать заданный ток с помощью специальных драйверов, которые автоматически поддерживают ток в широком диапазоне колебаний напряжения питания. «Правильные» драйверы обеспечивают нормальную работу светодиодной лампы в диапазоне питающего напряжения 60-260 вольт.

В случае использования токограничивающих резисторов, напряжение желательно стабилизировать. КПД при таком включении складывается из КПД стабилизатора напряжения и потерь на резисторе и не превышает 80%, в то время как КПД современных драйверов-стабилизаторов тока не ниже 95%.

Наличие технологического разброса прямого падения напряжения даже у диодов произведённых в одном технологическом цикле, делает нежелательным их параллельное включение. Проблема решается уменьшением тока через светодиоды с соответствующей потерей яркости свечения, либо установкой ограничительного резистора на каждый led.

При последовательном включении все светодиоды в гирлянде, должны быть одного типа или иметь одинаковый рабочий ток.

Следует помнить, что светодиод пропускает ток только при подаче на катод отрицательного напряжения, а на анод положительного. При обратном включении ток протекает при повышенном напряжении и следствием может стать пробой и выход из строя. Допустимое обратное напряжение, как правило, находится в пределах 5 вольт. При питании переменным током надо использовать встречно-параллельное включение диодов.

Зависимость интенсивности излучения светодиода от прямого тока нелинейная, при увеличении тока интенсивность излучения растет не пропорционально.

Схема светодиодной лампы на 220в

Как паять светодиодную ленту

Светодиодная лента на 220 в

Простое зарядное устройство

Разрядное устройство для автомобильного аккумулятора

Схема драйвера светодиодов на 220

Подсветка для кухни из ленты

Подсветка рабочей зоны кухни

LED лампа Selecta g9 220v 5w

Светодиодная лампа ASD LED-A60

Схема светодиодной ленты

Схема диодной лампы 5 Вт 220в

Простой цифровой термометр своими руками с датчиком на LM35

Общедомовой учет тепла

Напряжение питания светодиодов

Светоизлучающему диоду, как и человеку, необходимо питаться правильно. Только в этом случае он гарантирует многолетнюю и безотказную работу. Светодиоды имеют нелинейную вольтамперную характеристику, схожую с обычным диодом. Поэтому их питание должно осуществляться стабильным током – это один из ключевых принципов. Если его не соблюдать, последствия для светодиодов могут быть самые плачевные.

Чтобы определить, какая схема питания будет оптимальной в том или ином случае, необходимо для начала узнать исходные данные:

• параметры светодиода, нормируемые производителем;
• параметры питающей сети (сеть 220 В, аккумулятор, батарейки или что-то другое).

Содержание статьи

Параметры светодиода

Самые важные параметры –  это номинальный и максимальный ток. При номинальном обычно нормируются световые характеристики – сила света в канделах или световой поток в люменах. Максимальный ток – это предельное значение, при котором можно эксплуатировать данный прибор. Значения этих параметров в современных однокристальных приборах варьируются от нескольких мА до 3 А.

Прямое падение напряжения – напряжение питания светодиодов, которое падает на p-n-переходе при номинальном токе. Его значение пригодиться при расчете выходных параметров источника питания.

Максимальная температура корпуса и p-n-перехода, максимальное обратное напряжение  — параметры тоже важные, но в случаях, когда соблюдаются токовые режимы и схема не предусматривает обратного включения, на них можно не обращать внимания.

Параметры питающей сети

При изготовлении любого устройства своими руками, необходимо определить параметры источника, который будет осуществлять питание светодиодов. Сеть 220 В, автомобильный аккумулятор на напряжение 12 В или простые батарейки – в любом случае необходимо определить диапазон питающего напряжения, то есть минимальное и максимальное его значение. На сеть 220 В дается (но не всегда соблюдается) допуск ±10%. Для аккумулятора берется в расчет напряжение при полной зарядке и в разряженном состоянии. С батарейками и так всё понятно.

В случае с автономными источниками питания важно также узнать их емкость и максимальный выходной ток.

Простейшая схема

Пусть стоит задача сделать своими руками примитивный светодиодный фонарик, питающийся от одной батарейки. Возьмем, к примеру, светодиод C503C (CREE) с номинальным током I_LED=20 мА и падением напряжения U_LED =3,2 В.

В качестве источника питания используем литиевую батарейку на 3,7В (если использовать пальчиковые батарейки, то одной не обойдешься).

Если включать светодиод напрямую, то сила тока через светодиод будет ограничиваться только внутренним сопротивлением батарейки, что в лучшем случае будет приводить к очень быстрому ее разряду, а в худшем к выходу из строя светодиода. Простейшая схема включения показана на рисунке ниже.

Для ограничения тока используется резистор, сопротивление которого определяется по формуле R=(U_Б-U_LED)/ I_LED. В нашем случае сопротивление составит 25 Ом.

При увеличении мощности диода, схема будет усложняться, т.к. при больших токах применять резистор нецелесообразно – слишком большие потери мощности. Если напряжение питания имеет большой диапазон, эта схема тоже не годится, потому что не обеспечивает стабилизацию тока.

Развиваем тему

Питание мощных светодиодов осуществляется с применением стабилизаторов тока – драйверов. Они могут быть выполнены как на основе дискретных компонентов, так и с применением специализированных микросхем. Драйвер можно приобрести в готовом виде, а можно изготовить своими руками – это не сложно, учитывая, что схем и рекомендаций в интернете с избытком.

Еще один важный момент организации питания полупроводниковых источников света: при объединении светодиодов в группы, рекомендуется их последовательное соединение. Это обусловлено тем, что падение напряжения на p-n-переходе имеет определенный разброс от прибора к прибору, и при параллельном включении токи через них будут отличаться.

Питание светодиодов от 220 В сети , организуется с помощью так называемых сетевых драйверов. По сути, это импульсные источники питания для светодиодов, они преобразуют сетевое напряжение в стабильный постоянный ток. Изготавливать такой источник своими руками – довольно сложно, если вы не специалист в этой области, а учитывая широкую номенклатуру, представленную на современном рынке еще и нецелесообразно.

 

Питание светодиодов, блок питания для светодиодов

Постоянные читатели часто интересуются, как правильно сделать питание для светодиодов, чтобы срок службы был максимален. Особенно это актуально для led  неизвестного производства с плохими техническими характеристиками или завышенными.

По внешнему виду и параметрам  невозможно определить качество. Частенько приходится рассказывать как рассчитать блок питания для светодиодов, какой лучше купить или сделать своими руками. В основном рекомендую купить готовый, любая схема после сборки требует проверки и настройки.

Содержание

• 1. Основные типы
• 2. Как сделать расчёт
• 3. Калькулятор для расчёта
• 4. Подключение в автомобиле
• 5. Напряжения питания светодиодов
• 6. Подключение от 12В
• 7. Подключение от 1,5В
• 8. Как рассчитать драйвер
• 9. Низковольтное от 9В до 50В
• 10. Встроенный драйвер, хит 2016
• 11. Характеристики

Основные типы

Светодиод – это полупроводниковый электронный элемент, с низким внутренним сопротивлением. Если подать на него стабилизированное напряжение, например 3V, через него пойдёт большой ток, например 4 Ампера, вместо требуемого 1А. Мощность на нём составит 12W, у него сгорят тонкие проводники, которыми подключен кристалл. Проводники отлично видно на цветных и RGB диодах, потому что на них нет жёлтого люминофора.

Если блок питания для светодиодов  12V со стабилизированным напряжением, то для ограничения тока последовательно устанавливают резистор. Недостатком такого подключения будет более высокое потребление энергии, резистор тоже потребляет некоторую энергию. Для светодиодных аккумуляторных фонарей на 1,5В применять такую схему нерационально. Количество вольт на батарейке быстро снижается, соответственно будет падать яркость.  И без повышения минимум до 3В диод не заработает.

Этих недостатков  лишены специализированные светодиодные драйвера на ШИМ контроллерах. При изменениях напряжения  ток остаётся постоянным.

Как сделать расчёт

Чтобы рассчитать блок питания для светодиодов необходимо учитывать 2 основных параметра:

1. номинальная потребляемая мощность или желаемая;
2. напряжение падения.

Суммарное энергопотреблением подключаемой электрической цепи не должно превышать  мощности блока.

Падения напряжения зависит от того, какой свет излучает лед чип. Я рекомендую покупать фирменные LED, типа Bridgelux, разброс параметров у них минимальный. Они гарантированно держат заявленные характеристики и имеют запас по ним. Если покупаете на китайском базаре, типа Aliexpress, то не надейтесь на чудо, в 90% вас обманут и пришлют барахло с параметрами в 2-5 раз хуже. Это многократно проверяли мои коллеги, которые заказывали недорогие LED 5730 иногда по 10 раз. Получали они SMD5730 на 0,1W, вместо 0,5W. Это определяли по вольтамперной-характеристике.

Пример различной яркости кристаллов

К тому же у дешевых разброс параметров очень большой. Что бы  это определить в домашних условиях своими руками, подключите их последовательно 5-10 штук. Регулирую количество вольт, добейтесь чтобы они слегка светились. Вы увидите, что часть светит ярче, часть едва заметно. Поэтому некоторые в номинальном рабочем режиме будут греться сильнее, другие меньше. Мощность будет на них разная, поэтому самые нагруженные выйдут из строя раньше остальных.

Калькулятор для расчёта

Для удобства читателей опубликовал онлайн калькулятор для расчёта резистора для светодиодов при подключении к стабильному напряжению.

Калькулятор учитывает 4 параметра:

• количество вольт на выходе;
• снижение напряжения на одном LED;
• номинальный рабочий ток;
• количество LED в цепи.

Подключение в автомобиле

..

При заведенном двигателе бывает в среднем 13,5В — 14,5В, при заглушенном12В — 12,5В. Особые требования при включении в автомобильный прикуриватель или бортовую сеть. Кратковременные скачки могут быть до 30В. Если у вас используется токоограничивающее сопротивление, то сила тока возрастает прямо пропорционально повышению напряжению питания светодиодов. По этой причине лучше ставить стабилизатор на микросхеме.

Недостатком использования светодиодных драйверов в авто может быть появление помех на радио в УКВ диапазоне. ШИМ контроллер работает на высоких частотах и будет давать помехи на ваш радиоприёмник. Можно попробовать заменить на другой или линейный типа стабилизатор тока LM317 для светодиодов. Иногда помогает экранирование металлом и размещение подальше от головного устройства авто.

Напряжения питания светодиодов

Из таблиц видно, для маломощных на 1W, 3W этот показатель  2В для красного, желтого цвета, оранжевого. Для белого , синего, зелёного он от 3,2В до 3,4В. Для мощных от 7В до 34В. Эти циферки придется использовать для расчётов.

Таблица для LED на 1W, 3W, 5W

Таблица для мощных светодиодов 10W, 20W, 30W, 50W, 100W

Подключение от 12В

Одно из самых распространенных напряжений это 12 Вольт, они присутствуют в бытовой  технике, в автомобиле и автомобильной электронике. Используя 12V можно полноценно подключить 3 лед диода. Примером служит светодиодная лента на 12V, в которой 3 штуки и резистор подключены последовательно.

Пример на диоде 1W,  его номинальный ток 300мА.

• Если на одном LED падает 3,2В, то для 3шт получится 9,6В;
• на резисторе будет 12В – 9,6В = 2,4В;
• 2,4 / 0,3 = 8 Ом номинал нужного сопротивления;
• 2,4 * 0,3 = 0,72W будет рассеиваться на резисторе;
• 1W + 1W + 1W + 0,72 = 3,72W полное энергопотребление всей цепи.

Аналогичным образом можно вычислить и для другого количества элементов в цепи.

Подключение от 1,5В

Источник питания для светодиодов может быть и простой пальчиковой батарейкой на 1,5В. Для LED диода требуется обычно минимум 3V, без стабилизатора тут никак не обойтись. Такие специализированные светодиодные драйвера используются в  ручных фонариках на Cree Q5 и Cree XML T6. Миниатюрная микросхема повышает количество вольт до 3V и стабилизирует  700мА. Включение от 1.5 вольт при помощи токоограничивающего сопротивления невозможно. Если применить две  батареи на  1.5 вольт, соединив их последовательно, получим 3В. Но батарейки достаточно быстро разряжаются,  а яркость будет падать еще быстрее. При 2,5В емкости в батареях останется еще много, но диод уже практически потухнет. А светодиодный драйвер будет поддерживать номинальную яркость даже при 1В.

Обычно такие модули заказываю на Aliexpress,  у китайцев  стоят 50-100руб, в России они дороговаты.

Как рассчитать драйвер

Чтобы рассчитать драйвер питания для светодиодов со стабильным током:

1. составьте на бумаге схему подключения;
2. если драйвер китайский, то желательно проверить выдержит он заявленную мощность или нет;
3. учитывайте, что для разных цветов (синий, красный, зеленый) разное падение вольт;
4. суммарная мощность не должна быть выше, чем у источника тока.

Нарисуйте схему включения, на которой распределите элементы, если они подключены не просто последовательно, а комбинировано с параллельным соединением.

На китайском блоке питания неизвестного производителя мощность может быть значительно ниже. Они запросто  указывают максимальную пиковую мощность, а не номинальную долговременную. Проверять сложнее, надо предельно нагрузить блок питания и замерить параметры.

Для третьего пункта используйте примерные таблицы для  1W,3W, 5W, 10W, 20W, 30W, 50W, 100W, которые приведены выше. Но больше доверяйте характеристикам, которые вам дал продавец. Для однокристальных бывает 3V, 6V, 12V.

Если энергопотребление цепи  в сумме  превысит номинальную мощность  источника питания, то ток просядет и увеличится нагрев. Он восстановится до нормального уровня, если снизить нагрузку.

Для светодиодных лент сделать расчёт очень просто. Измерьте количество Ватт на 1 метр и умножьте на количество метров. Именно измерьте, в большинстве случаем мощность завышена и вместо 14,4 Вт/м получите 7 Вт/м. Ко мне слишком часто обращаются с такой проблемой разочарованные покупатели.

Низковольтное от 9В до 50В

Кратко расскажу, что использую для включения для блоков на 12В, 19V, 24В и  для подключения к автомобильным 12В.

Чаще всего покупаю готовые модули на ШИМ микросхемах:

1. бывают повышающие, например, на входе 12V, на выходе 22В;
2. понижающие, например из 24В до 17В.

Не всем хочется тратить большую денежку на покупку готового прожектора для авто, светодиодного светильника или заказывать готовый драйвер. Поэтому обращаются ко мне, что бы из подручных комплектующих собрать что-нибудь приличное. Цена таких модулей начинается от 50руб до 300руб за модель на 5А с радиатором. Покупаю заранее по несколько штук, расходятся быстро.

Больше всех популярен вариант на линейной ИМС LM317T LM317, простой, надежный устаревший.

Очень популярны модели на LM2596, но она уже устарела и советую обратить внимание на более современное с хорошим КПД. Такие блоки имеют от 1 до 3 подстроечных сопротивлений, которыми можно настроить любые параметры до 30В и до 5А.

Встроенный драйвер, хит 2016

В начале 2016 года стали набирать популярность светодиодные модули и COB диоды с интегрированным драйвером. Они включаются сразу в сеть 220В, идеальный вариант для сборки светотехники своими руками. Все элементы находятся на одной теплопроводящей пластине. ШИМ контроллеры миниатюрные, благодаря хорошему контакту с системой охлаждения. Тестировать надежность и стабильность еще не приходилось, первые отзывы появятся минимум через полгода использования. Уже заказал самую дешевую и доступную модель COB на 50W. Чтобы найти такие на китайском базаре Алиэкспресс, укажите в поиске «integrated led driver».

Характеристики

 

Глобальная проблема, это подделка светодиодов Cree и Philips в промышленных масштабах. У китайцев для этого есть целые предприятия, внешне копируют на 95-99%, простому покупателю отличить невозможно. Самое плохое, когда такую подделку вам продают под видом оригинального Cree T6. Вы будете подключать поддельный по техническим спецификациям оригинального. Подделка имеет характеристики в среднем на 30% хуже. Меньше световой поток, ниже максимальная рабочая температура, ниже энергопотребление. Про обман вы узнаете очень не скоро, он проработает примерно в 5-10 раз меньше настоящего, особенно на двойном токе.

Недавно измерял световой поток своих фонариков на левых Cree производства  LatticeBright. Доставал всю плату с драйвером и ставил в фотометрический шар. Получилось 180-200 люмен, у оригинала 280-300лм. Без серьезного оборудования, которое преимущественно есть в лабораториях, вы не сможете измерить, соответственно узнать правду.

Иногда попадаются разогнанные диоды,  сила тока на которых на 30%-60% выше номинальной, соответственно и мощность. Недобросовестный производитель, особенно  подвально-китайский пользуется тем, что срок службы трудно измерить в часах. Ведь никто не засекает отработанное время, а когда светильник или светодиодный прожектор выйдут из строя продавца уже не найти. Да и искать бессмысленно, срок гарантии на такую продукцию дают всегда меньше периода службы.

Как понять, на сколько вольт рассчитан светодиод | Энергофиксик

Конечно, мы все прекрасно знаем, что главным параметром всех светодиодов является номинальный ток. Но кроме этого, так же очень важно знать, на какое напряжение рассчитан светодиод.

Хочу сразу сказать, что под аббревиатурой напряжение светодиода подразумевается разница потенциалов на p – n переходе в открытом состоянии. Этот параметр имеет справочный характер и его можно посмотреть в технической документации, где также указаны и другие параметры светодиодов.

Но зачастую у нас нет под рукой документов на светодиод, который мы нашли у себя в запасах. А вот как узнать падение напряжения в этом случае мы и поговорим в статье.

Определяем падение напряжения теоретическим способом

Итак, у вас есть светодиод, но при этом нет на него документов. Цвет, которым светится светодиод, может вам о многом рассказать, как сам корпус, форма и размеры полупроводникового прибора.

Если у светодиода корпус из прозрачного компаунда, то каким цветом он светится без его подключения загадка. Чтобы определить, а заодно и проверить исправность светодиода, нам потребуется мультиметр.

Переводим переключатель в положение прозвонка и щупами касаемся поочередно выводов диода. При этом у рабочего светодиода в прямом смещении вы увидите, что он слегка засветится.

Таким нехитрым способом вы определили цвет и исправность самого светодиода.

Почему именно важен цвет свечения? Да все просто. Светодиоды разных цветов изготавливаются из различных полупроводниковых компонентов. Именно химия полупроводника во многом определяет, какое падение напряжения будет на P-N переходе.

Но так как во время производства применяется множество химических элементов, то лишь по цвету можно определить только приблизительно на какое напряжение рассчитан тот или иной светодиод.

Если вы знаете какого цвета ваш светодиод, то вполне можно найти в интернете техническую документацию на светодиоды похожей конструкции, но обязательно одного цвета. И уже в ней посмотреть примерно какое напряжение на вашем светодиоде.

Теоретические изыскания вам смогут дать лишь приблизительные данные, но практический опыт позволит определить реальное напряжение светодиода.

Практическое определение напряжения светодиода

Для того, чтобы на практике определить напряжение кроме самого светодиода понадобится еще резистор на сопротивление 580 Ом (можно больше), регулируемый блок питания, например как у меня.

Собираем все наши детали вот по этой схеме:

Тут все очень просто: через резистор мы ограничиваем ток, а мультиметром мы контролируем прямое падение напряжения на светодиоде.

И проверка выглядит следующим образом: от регулируемого источника питания плавно (с нуля) начинаем подавать напряжение. Как только его величина подберется к порогу срабатывания, светодиод засветится.

При дальнейшем повышении напряжения яркость свечения достигнет своего номинала и показания мультиметра (в режиме вольтметра) перестанут расти. Это будет указывать на то, что p – n переход полностью открыт и дальнейшее увеличение напряжения на блоке питания будет прикладываться исключительно к резистору.

Вот эти показания на мультиметре и будут указывать на номинальное прямое напряжение светодиода.

Примечание. Если вы увидели, что на мультиметре установилось напряжение в 1,9 Вольта, но при этом светодиод не светится, то вероятнее всего перед вами инфракрасный светодиод. Чтобы убедиться в этом, возьмите телефон, включите камеру и посмотрите на тестируемый светодиод через нее. Если увидите, что в камере он светится ярко, то значит, вы тестируете именно инфракрасный светодиод.

Заключение

Вот такими нехитрыми способами можно найти напряжение светодиода. Если понравилась статья, то оцените ее лайком. Спасибо за ваше внимание!

Как узнать ток и напряжение светодиода

В связи с глобальным развитием технологий широкое применение в электронике получили светодиоды. Они обладают множеством особенностей, из которых можно выделить компактность и яркое свечение. Помимо номинального тока, который является их главным параметром, нужно знать рабочее напряжение светодиодов. Этот параметр часто используют для проведения расчетов. Если правильно подобрать параметры устройства, можно продлить срок его службы. Напряжение для светодиода является разницей потенциалов на p-n-переходе, что отмечается в паспортных данных прибора. Бывают случаи, когда нет информации о конкретном изделии, тогда возникает вопрос: «Как определить падение напряжения на светодиоде?».

Определение тока

Для осуществления этого есть несколько методов. Рассмотрим наиболее простой из них. Чтобы определить номинальный ток светодиода, потребуется наличие тестера, называемого мультиметром. Такой метод также применяется для обычных диодов.

Измерение силы тока светодиода

Тестирование проводится следующим образом:

• Щупы мультиметра подключаются плюсовым выводом к аноду, а минусовым к катоду.
• Анодный вывод у светодиода делается длиннее, чем катодный.
• Прозванивать можно светодиоды, у которых небольшое напряжение питания. Если у них большая мощность, применять такой метод нельзя.

Лучше воспользоваться проверенным способом измерения характеристик устройства. Для этого понадобятся:

• блок питания, рассчитанный на 12 В;
• мультиамперметр;
• постоянные резисторы – 2,2 и 1 кОм, а также 560 Ом;
• переменный резистор – 470–680 Ом;
• вольтметр, желательно цифровой;
• провода для коммутации схемы.

Как и в предыдущем случае, потребуется узнать полярность диода. Если по его выводам непонятно, где «+» и «-», тогда придется к одному из выводов подсоединить резистор 2,2 кОм. После этого нужно подключить светодиод к блоку питания. При его свечении нужно отключить питание и промаркировать нужный выход «+».

Теперь нужно заменить резистор 2,2 кОм на 560 Ом. В эту цепь последовательно подсоединяется переменный резистор, а также миллиамперметр для проведения замера. Вольтметр, у которого разрешение 0,1 В, подключается параллельно светодиоду. После этого необходимо установить максимальное сопротивление у переменного резистора.

Мультиметр для замера силы тока и напряжения светодиода

Можно подсоединить собранную схему к блоку питания, соблюдая полярность. После включения у светодиода будет блеклое свечение. Сопротивление постепенно снижают и следят за вольтметром. Определенное время напряжение будет расти до 0,5 В, расти будет и ток, что влияет на увеличение яркости светодиода. Необходимо фиксировать показания каждые 0,1 В. Оптимальный рабочий ток будет достигнут, когда величина напряжения станет расти медленнее силы тока, а яркость перестанет увеличиваться.

Как узнать падение напряжения?

Для того чтобы определить, на сколько вольт светодиод, можно воспользоваться теоретическим и практическим методами. Они оба хороши и применяются в зависимости от ситуации и сложности испытуемого прибора.

Теоретический метод

Для анализа характеристик светодиода таким способом большую подсказку дают габариты прибора, цвет и форма его корпуса. Примеси различных химических элементов вызывают свечение кристаллов от красного до желтого цвета. Конечно, если видна расцветка корпуса, тогда можно определить некоторые параметры светодиода по внешнему виду. Но при его прозрачности придется воспользоваться мультиметром. Выставляем тестер на «обрыв» и щупами прикасаемся к выводам светодиода. Ток, проходящий через светодиод, вызывает слабое свечение кристалла.

Типы и виды светодиодов

В состав этих изделий входят различные полупроводниковые металлы. Этот фактор и влияет на падение напряжения на p-n-переходе. Чтобы обозначить такие характеристики, независимо от марок и производителей светодиода, их окрашивают в различные цвета. Но стоит знать, что конкретно утверждать, на сколько вольт светодиод, опираясь только на его окраску, будет неверно. Цвета этих приборов дают приблизительные значения для проведения измерений. Примерные параметры по цветовому признаку приведены в таблице.

Цвет прибора	Напряжение, В
Красный	1,63–2,03
Желтый	2,1–2,18
Зеленый	1,9–4,0
Синий	2,48–3,7
Оранжевый	2,03–2,1
Инфракрасный	до 1,9
Фиолетовый	2,76–4
Белый	3,5
Ультрафиолетовый	3,1–4,4

Примерные характеристики светодиода можно определить по цвету его корпуса и размерам

На прямое напряжение светодиода не воздействуют габариты или вариации корпуса, однако может проглядываться количество кристаллов, которые излучают свет и соединяются последовательно. Бывают виды элементов SMD, где люминофор прячет цепочку кристаллов.

В корпусе SMD-светодиода последовательно соединяются три кристалла белого цвета. Наиболее часто они применяются в лампах на 220 В китайского производства. Из-за того, что такие светодиоды начинают реагировать только от 9,6 вольт, протестировать их мультиметром не удастся, так как его батарейка питания рассчитана на 9,5 В.

Теоретически можно воспользоваться интернетом, скачав специальную программу datasheet, в поисковике которой вписать известные параметры светодиода, его цвет. Это позволит найти приблизительные характеристики, где падение напряжения и значения тока могут быть неточными.

Практический метод

Проведение тестирования практическим способом позволяет получить наиболее точные значения силы тока и падения напряжения. Рассчитанная таким образом характеристика прибора позволяет безопасно и долговременно использовать его по назначению. Для получения неизвестных параметров потребуется вольтметр, мультиметр, блок питания, рассчитанный на 12 В, резистор от 510 Ом.

Принцип измерений аналогичен описанному выше для тестирования светодиода на номинальный ток. Необходимо собрать схему с резистором и вольтметром, после чего увеличивать постепенно напряжение до начала свечения кристалла. При достижении яркости высшей точки показания замедляют рост. Можно снимать с экрана номинальное напряжение светодиода.

При 1,9 вольт может отсутствовать свечение. В этом случае часто проверяется инфракрасный диод. Чтобы это уточнить, необходимо перевести излучатель в телефонную камеру. Если будет видно на экране белое пятно, то это и есть инфракрасный диод.

Схема проверки падения напряжения на светодиоде

Если нет возможности применить блок питания на постоянные 12 В, можно использовать батарейку «Крона», рассчитанную на 9 вольт. При отсутствии вышеперечисленных источников питания отлично подойдет стабилизатор сетевого напряжения, который может выдавать необходимое выпрямленное напряжение, только потребуется заново рассчитать номинал сопротивления резистора, задействованного в схеме. В этом случае также нужно повышать напряжение до засвечивания светодиода. Напряжение, при котором произойдет свечение, и будет номинальным, на которое он рассчитан.

При неизвестных характеристиках светодиода обязательно необходимо рассчитывать его значения номинального тока и падения напряжения, чтобы предотвратить быстрый выход из строя.

светоизлучающих диодов (LED) — learn.sparkfun.com

Добавлено в избранное Любимый 63

Введение

Светодиоды окружают нас: В наших телефонах, автомобилях и даже в наших домах. Каждый раз, когда загорается что-то электронное, есть большая вероятность, что за ним находится светодиод. Они бывают самых разных размеров, форм и цветов, но независимо от того, как они выглядят, у них есть одна общая черта: они — бекон электроники.Они широко используются для улучшения любого проекта и часто добавляются к невероятным вещам (ко всеобщему удовольствию).

Однако, в отличие от бекона, после приготовления они бесполезны. Это руководство поможет вам избежать случайных светодиодных барбекю! Но обо всем по порядку. Что такое , это , эта светодиодная штука, о которой все говорят?

светодиода (это «эл-и-ди») — это особый тип диодов, преобразующих электрическую энергию в свет. Фактически, LED расшифровывается как «Light Emitting Diode».«(Он делает то, что написано на жестяной банке!) И это отражается в сходстве схемных обозначений диода и светодиода:

Короче говоря, светодиоды похожи на крошечные лампочки. Однако светодиоды требуют намного меньше энергии для включения по сравнению. Они также более энергоэффективны, поэтому не нагреваются, как обычные лампочки (если вы действительно не накачиваете их энергией). Это делает их идеальными для мобильных устройств и других приложений с низким энергопотреблением. Однако не стоит их исключать из игры с большим потенциалом.Светодиоды высокой интенсивности нашли свое применение в акцентном освещении, прожекторах и даже автомобильных фарах!

У вас уже есть тяга? Желание поставить светодиоды на все? Хорошо, оставайтесь с нами, и мы покажем вам, как это сделать!

Рекомендуемая литература

Вот еще несколько тем, которые будут обсуждаться в этом руководстве. Если вы не знакомы с каким-либо из них, пожалуйста, ознакомьтесь с соответствующим руководством, прежде чем продолжить.

Что такое схема?

Каждый электрический проект начинается со схемы.Не знаю, что такое схема? Мы здесь, чтобы помочь.

Что такое электричество?

Мы можем видеть электричество в действии на наших компьютерах, освещающее наши дома, как удары молнии во время грозы, но что это такое? Это непростой вопрос, но этот урок прольет на него некоторый свет!

Диоды

Праймер диодный! Свойства диодов, типы диодов и их применение.

Электроэнергия

Обзор электроэнергии, скорости передачи энергии. Мы поговорим об определении мощности, ваттах, уравнениях и номинальной мощности. 1,21 гигаватта учебного удовольствия!

Полярность

Введение в полярность электронных компонентов. Узнайте, что такое полярность, в каких частях она есть и как ее идентифицировать.

Рекомендуемый просмотр

Как ими пользоваться

Итак, вы пришли к разумному выводу, что светодиоды нужно ставить на все.Мы думали, ты придешь.

Давайте пройдемся по книге правил:

1) Полярность имеет значение

В электронике полярность указывает, является ли компонент схемы симметричным или нет. Светодиоды, будучи диодами, пропускают ток только в одном направлении. А когда нет тока, нет света. К счастью, это также означает, что вы не можете сломать светодиод, подключив его обратной стороной. Скорее, это просто не сработает.

Положительная сторона светодиода называется «анодом» и отмечена более длинным «проводом» или ножкой.Другая, отрицательная сторона светодиода называется «катодом» . Ток течет от анода к катоду и никогда не течет в обратном направлении. Перевернутый светодиод может препятствовать правильной работе всей схемы, блокируя прохождение тока. Так что не волнуйтесь, если добавление светодиода нарушит вашу цепь. Попробуйте перевернуть.

2) Морское течение равняется лунному свету

Яркость светодиода напрямую зависит от того, сколько тока он потребляет. Это означает две вещи. Во-первых, сверхяркие светодиоды разряжают батареи быстрее, потому что дополнительная яркость возникает из-за потребляемой дополнительной мощности.Во-вторых, вы можете управлять яркостью светодиода, контролируя количество проходящего через него тока. Но создание настроения — не единственная причина сократить свое течение.

3) Есть такая вещь, как слишком много мощности

Если вы подключите светодиод напрямую к источнику тока, он попытается рассеять столько энергии, сколько ему позволено потреблять, и, как трагические герои прошлого, он уничтожит себя. Вот почему важно ограничить силу тока, протекающего через светодиод.

Для этого мы используем резисторы. Резисторы ограничивают поток электронов в цепи и защищают светодиод от попыток потреблять слишком большой ток. Не волнуйтесь, требуется лишь немного математики, чтобы определить наилучшее значение резистора для использования. Вы можете узнать все об этом в примерах применения нашего руководства по резисторам!

Резисторы

1 апреля 2013 г.

Учебник по резисторам. Что такое резистор, как они ведут себя параллельно / последовательно, расшифровка цветовых кодов резисторов и применения резисторов.

Не позволяйте всей этой математике пугать вас, на самом деле довольно сложно что-то слишком сильно испортить. В следующем разделе мы рассмотрим, как сделать схему на светодиодах без калькулятора.

Светодиоды без математики

Прежде чем мы поговорим о том, как читать таблицу, давайте подключим несколько светодиодов. В конце концов, это руководство по светодиодам, а не руководство по чтению .

Это также не учебник по математике, поэтому мы дадим вам несколько практических правил по настройке и работе светодиодов.Как вы, наверное, уже поняли из информации в последнем разделе, вам понадобится аккумулятор, резистор и светодиод. Мы используем батарею в качестве источника питания, потому что их легко найти и они не могут обеспечить опасное количество тока.

Базовый шаблон для схемы светодиода довольно прост: просто подключите батарею, резистор и светодиод последовательно. Как это:

Резистор 330 Ом

Хорошее сопротивление резистора для большинства светодиодов составляет 330 Ом (оранжевый — оранжевый — коричневый).Вы можете использовать информацию из последнего раздела, чтобы помочь вам определить точное значение, которое вам нужно, но это светодиоды без математики … Итак, начните с подключения резистора 330 Ом в приведенную выше схему и посмотрите, что произойдет.

Пробная версия и ошибка

В резисторах интересно то, что они рассеивают дополнительную мощность в виде тепла, поэтому, если у вас есть резистор, который нагревается, вам, вероятно, нужно использовать меньшее сопротивление. Однако, если ваш резистор слишком мал, вы рискуете пережечь светодиод! Учитывая, что у вас есть несколько светодиодов и резисторов, с которыми можно поиграть, вот блок-схема, которая поможет вам разработать схему светодиодов методом проб и ошибок:

Броски с плоской батареей

Еще один способ зажечь светодиод — просто подключить его к батарейке типа «таблетка»! Так как батарейка не может подавать ток, достаточный для повреждения светодиода, вы можете соединить их напрямую! Просто вставьте батарейку CR2032 между выводами светодиода.Длинная ножка светодиода должна касаться стороны батареи, отмеченной знаком «+». Теперь вы можете обернуть все это скотчем, добавить магнит и приклеить его к вещам! Ура пуховикам!

Конечно, если вы не получаете хороших результатов с помощью метода проб и ошибок, вы всегда можете достать свой калькулятор и вычислить его. Не волнуйтесь, рассчитать лучшее значение резистора для вашей схемы несложно. Но прежде чем вы сможете определить оптимальное значение резистора, вам необходимо найти оптимальный ток для вашего светодиода.Для этого нам нужно отчитаться в таблице данных …

Получить подробности

Не подключайте какие-либо странные светодиоды к своим цепям, это просто не здорово. Сначала познакомьтесь с ними. А как лучше даташит читать.

В качестве примера мы рассмотрим техническое описание нашего базового красного 5-миллиметрового светодиода.

Светодиодный ток

Начиная сверху и спускаясь вниз, первое, что мы встречаем, — это очаровательный столик:

Ах да, но что все это значит?

Первая строка в таблице показывает, какой ток ваш светодиод может выдерживать непрерывно.В этом случае вы можете дать ему 20 мА или меньше, и он будет светить наиболее ярко при 20 мА. Вторая строка сообщает нам, каким должен быть максимальный пиковый ток для коротких импульсов. Этот светодиод может обрабатывать короткие удары до 30 мА, но вы не хотите поддерживать этот ток слишком долго. Эта таблица даже достаточно полезна, чтобы предложить стабильный диапазон тока (в третьей строке сверху) 16-18 мА. Это хорошее целевое число, которое поможет вам произвести расчеты резисторов, о которых мы говорили.

Следующие несколько строк менее важны для целей данного руководства.Обратное напряжение — это свойство диода, о котором в большинстве случаев не стоит беспокоиться. Рассеиваемая мощность — это количество энергии в милливаттах, которое светодиод может использовать до того, как получит повреждение. Это должно работать само по себе, пока вы держите светодиод в пределах предполагаемых номинальных значений напряжения и тока.

Напряжение светодиода

Давайте посмотрим, какие еще таблицы они здесь поставили … Ах!

Это полезный столик! Первая строка сообщает нам, каким будет падение прямого напряжения на светодиоде.Прямое напряжение — это термин, который часто используется при работе со светодиодами. Это число поможет вам решить, какое напряжение вашей цепи потребуется для подачи на светодиод. Если у вас есть более одного светодиода, подключенного к одному источнику питания, эти числа действительно важны, потому что прямое напряжение всех светодиодов, сложенных вместе, не может превышать напряжение питания. Мы поговорим об этом более подробно позже, в более глубоком разделе этого руководства.

Длина волны светодиода

Во второй строке этой таблицы указывается длина волны света.Длина волны — это, по сути, очень точный способ объяснить, какого цвета свет. Это число может немного отличаться, поэтому таблица дает нам минимум и максимум. В данном случае это от 620 до 625 нм, что находится как раз на нижнем красном конце спектра (от 620 до 750 нм). Опять же, мы рассмотрим длину волны более подробно в более глубоком разделе.

Яркость светодиода

Последняя строка (обозначенная как «Luminous Intensity») — это показатель яркости светодиода. Единица мкд, или милликандела , является стандартной единицей измерения интенсивности источника света.Этот светодиод имеет максимальную интенсивность 200 мкд, что означает, что он достаточно яркий, чтобы привлечь ваше внимание, но не совсем яркий фонарик. На 200 мкд этот светодиод будет хорошим индикатором.

Угол обзора

Далее у нас есть веерообразный график, который представляет угол обзора светодиода. В светодиодах разных стилей используются линзы и отражатели, чтобы либо сконцентрировать большую часть света в одном месте, либо максимально широко его распределить. Некоторые светодиоды похожи на прожекторы, испускающие фотоны во всех направлениях; Другие настолько направлены, что вы не можете сказать, что они идут, если не смотрите прямо на них.Чтобы прочитать график, представьте, что светодиод вертикально стоит под ним. «Спицы» на графике обозначают угол обзора. Круглые линии представляют интенсивность в процентах от максимальной интенсивности. У этого светодиода довольно узкий угол обзора. Вы можете видеть, что если смотреть прямо на светодиод, то он самый яркий, потому что при 0 градусах синие линии пересекаются с самым внешним кругом. Чтобы получить угол обзора 50%, то есть угол, при котором свет становится вдвое слабее, проследите по кругу 50% по графику, пока он не пересечет синюю линию, а затем проследите за ближайшей спицей, чтобы определить угол.Для этого светодиода угол обзора 50% составляет около 20 градусов.

Размеры

Наконец, механический чертеж. Это изображение содержит все размеры, которые вам потребуются для установки светодиода в корпусе! Обратите внимание, что, как и у большинства светодиодов, у этого есть небольшой фланец внизу. Это очень удобно, если вы хотите установить его на панели. Просто просверлите отверстие идеального размера для корпуса светодиода, и фланец не даст ему провалиться!

Теперь, когда вы знаете, как расшифровать таблицу, давайте посмотрим, какие необычные светодиоды вы можете встретить в дикой природе…

Типы светодиодов

Поздравляю, вы знаете основы! Может быть, вы даже заполучили несколько светодиодов и начали зажигать, это круто! Хотели бы вы активизировать свою игру в миг? Давайте поговорим о том, как сделать это за пределами вашего стандартного светодиода.

Крупный план сверхяркого светодиода 5 мм. Крупный план

Типы светодиодов

Вот список других персонажей.

RGB светодиоды

Светодиоды

RGB (красный-зеленый-синий) на самом деле представляют собой три светодиода в одном! Но это не значит, что он может делать только три цвета.Поскольку красный, зеленый и синий являются дополнительными основными цветами, вы можете управлять интенсивностью каждого из них, чтобы создать каждый цвет радуги. Большинство светодиодов RGB имеют четыре контакта: по одному для каждого цвета и общий контакт. У некоторых общий штифт — это анод, а у других — катод.

Светодиод с общим прозрачным катодом RGB

Светодиоды с интегральными схемами

Велоспорт

Некоторые светодиоды умнее других. Возьмем, к примеру, светодиодный индикатор велосипедного режима. Внутри этих светодиодов на самом деле есть интегральная схема, которая позволяет светодиоду мигать без какого-либо внешнего контроллера.Вот крупный план ИС (большой черный квадрат на кончике наковальни), контролирующий цвета.

5-миллиметровый светодиод с медленным циклом крупным планом

Просто включите его и смотрите! Они отлично подходят для проектов, где вам нужно немного больше действий, но нет места для схем управления. Есть даже мигающие светодиоды RGB, которые сменяют тысячи цветов!

Адресные светодиоды

Светодиоды других типов можно регулировать индивидуально.Существуют разные наборы микросхем (WS2812, APA102, UCS1903, и это лишь некоторые из них), используемые для управления отдельным светодиодом, соединенным в цепочку. Ниже представлен крупный план WS2812. Большая квадратная микросхема справа регулирует цвета по отдельности.

Адресный WS2812 PTH крупным планом

Встроенный резистор

Что это за магия? Светодиод со встроенным резистором? Верно. Есть также светодиоды с небольшим токоограничивающим резистором. Если вы внимательно посмотрите на изображение ниже, на стойке есть небольшая черная квадратная микросхема, которая ограничивает ток на этих типах светодиодов.

Светодиод со встроенным резистором крупным планом

Итак, подключите светодиод со встроенным резистором к источнику питания и зажгите его! Мы протестировали эти типы светодиодов при напряжении 3,3, 5 и 9 В.

Суперяркий зеленый светодиод с питанием от встроенного резистора

Примечание: В техническом описании светодиодов со встроенным резистором указано, что рекомендуемое прямое напряжение составляет около 5 В. При тестировании на 5 В он потребляет около 18 мА.Стресс-тест с батареей 9В, тянет около 30мА. Вероятно, это верхний предел входного напряжения. Использование более высокого напряжения может сократить срок службы светодиода. При напряжении около 16 В светодиод перегорел.

Пакеты для поверхностного монтажа (SMD)

Светодиоды

SMD — это не столько конкретный вид светодиода, сколько тип корпуса. Поскольку электроника становится все меньше и меньше, производители придумали, как втиснуть больше компонентов в меньшее пространство. Детали SMD (устройство для поверхностного монтажа) представляют собой крошечные версии своих стандартных аналогов.Вот крупный план адресного светодиода WS2812B, упакованного в небольшой корпус 5050.

Адресный WS2812B Крупный план

Светодиоды

SMD бывают разных размеров, от довольно больших до меньших, чем рисовое зернышко! Поскольку они такие маленькие и у них есть подушечки вместо ножек, с ними не так просто работать, но если у вас мало места, они могут быть именно тем, что прописал врач.

WS2812B-5050 Упаковка	APA102-2020 Пакет

Светодиоды SMD также упрощают и ускоряют сборку и установку машин для установки партии светодиодов на печатные платы и полосы.Вероятно, вы не стали бы вручную паять все эти компоненты вручную.

Крупный план адресной светодиодной матрицы 8×32 (WS2812-5050)	Адресная светодиодная лента 5 м (APA102-5050) с питанием от ленты

Высокая мощность

мощных светодиода от таких производителей, как Luxeon и CREE, невероятно яркие. Они ярче сверхъярких! Как правило, светодиод считается высокомощным, если он может рассеивать мощность 1 Вт или более.Это необычные светодиоды, которые вы найдете в действительно хороших фонариках. Массивы из них могут быть построены даже для прожекторов и автомобильных фар. Поскольку через светодиоды пропускается очень много энергии, часто требуются радиаторы. Радиатор — это, по сути, кусок теплопроводящего металла с большой площадью поверхности, задача которого — отводить как можно больше отработанного тепла в окружающий воздух. Некоторое тепловыделение может быть встроено в конструкцию некоторой коммутационной платы, такой как показанная ниже.

Светодиод высокой мощности RGB	Алюминиевая задняя часть для рассеивания тепла

Светодиоды высокой мощности могут выделять так много тепла, что они могут повредить себя без надлежащего охлаждения. Не позволяйте термину «отработанное тепло» вводить вас в заблуждение, эти устройства по-прежнему невероятно эффективны по сравнению с обычными лампами. Для управления можно использовать драйвер светодиода постоянного тока.

Специальные светодиоды

Есть даже светодиоды, которые излучают свет за пределами обычного видимого спектра. Например, вы, вероятно, используете инфракрасные светодиоды каждый день. Они используются в таких вещах, как пульты от телевизора, для отправки небольших фрагментов информации в виде невидимого света! Они могут выглядеть как стандартные светодиоды, поэтому их будет сложно отличить от обычных светодиодов.

ИК-светодиод

На противоположном конце спектра также можно встретить ультрафиолетовые светодиоды. Ультрафиолетовые светодиоды заставят определенные материалы светиться, как черный свет! Они также используются для дезинфекции поверхностей, потому что многие бактерии чувствительны к УФ-излучению.Они также могут быть использованы для обнаружения подделок (счетов, кредитных карт, документов и т. Д.), Солнечных ожогов, список можно продолжить. При использовании этих светодиодов надевайте защитные очки.

УФ-светодиод для проверки банкноты США

Другие светодиоды

Имея в вашем распоряжении такие модные светодиоды, нет оправдания тому, что ничего не светится. Однако, если ваша жажда знаний о светодиодах не утолена, читайте дальше, и мы подробно рассмотрим светодиоды, цвет и интенсивность света!

Углубляясь в глубины

Итак, вы закончили выпуск LEDs 101 и хотите большего? О, не волнуйтесь, у нас есть еще.Начнем с науки, которая заставляет светодиоды светиться … эээ … мигать. Мы уже упоминали, что светодиоды — это особый вид диодов, но давайте углубимся в то, что именно это означает:

То, что мы называем светодиодом, на самом деле представляет собой светодиод и упаковку вместе, но сам светодиод на самом деле крошечный! Это микросхема из полупроводникового материала, легированного примесями, которая создает границу для носителей заряда. Когда ток течет в полупроводник, он перескакивает с одной стороны этой границы на другую, высвобождая при этом энергию.В большинстве диодов эта энергия уходит в виде тепла, но в светодиодах эта энергия рассеивается в виде света!

Длина волны света и, следовательно, цвет зависят от типа полупроводникового материала, из которого изготовлен диод. Это потому, что структура энергетических зон полупроводников различается в зависимости от материала, поэтому фотоны излучаются с разными частотами. Вот таблица распространенных светодиодных полупроводников по частоте:

Усеченная таблица полупроводниковых материалов по цвету. Полная таблица доступна в статье Википедии для «LED» .

В то время как длина волны света зависит от ширины запрещенной зоны полупроводника, интенсивность зависит от количества энергии, проталкиваемой через диод.Мы немного говорили об интенсивности света в предыдущем разделе, но это нечто большее, чем просто цифра, показывающая, насколько ярко что-то выглядит.

Единица измерения силы света называется кандела, хотя, когда вы говорите об интенсивности отдельного светодиода, вы обычно находитесь в диапазоне милликандел. В этом устройстве интересно то, что на самом деле это не показатель количества световой энергии, а реальный показатель «яркости». Это достигается за счет того, что мощность, излучаемая в определенном направлении, взвешивается по функции яркости света.Человеческий глаз более чувствителен к некоторым длинам волн света, чем к другим, и функция светимости — это стандартизированная модель, которая учитывает эту чувствительность.

Яркость светодиодов может составлять от десятков до десятков тысяч милликандел. Световой поток на вашем телевизоре, вероятно, составляет около 100 мкд, в то время как у хорошего фонарика может быть 20 000 мкд. Глядя прямо во все, что ярче нескольких тысяч милликандел, может быть болезненно; не пытайся.

Падение прямого напряжения

О, я также обещал, что мы поговорим о концепции прямого падения напряжения.Помните, когда мы смотрели техническое описание и упоминали, что прямое напряжение всех ваших светодиодов, сложенных вместе, не может превышать напряжение вашей системы? Это связано с тем, что каждый компонент в вашей схеме должен на делить напряжения, и количество напряжения, которое каждая часть использует вместе, всегда будет равняться доступному количеству. Это называется законом напряжения Кирхгофа. Поэтому, если у вас есть источник питания 5 В и каждый из ваших светодиодов имеет прямое падение напряжения 2,4 В, то вы не можете питать более двух одновременно.

Законы Кирхгофа также пригодятся, когда вы хотите приблизительно определить напряжение на данной детали на основе прямого напряжения других деталей. Например, в примере, который я только что привел, есть источник питания 5 В и 2 светодиода с падением прямого напряжения 2,4 В каждый. Конечно, мы бы хотели добавить резистор, ограничивающий ток, не так ли? Как узнать напряжение на резисторе? Это просто:

5 (напряжение системы) = 2,4 (светодиод 1) + 2,4 (светодиод 2) + резистор

5 = 4.8 + резистор

Резистор = 5 — 4,8

Резистор = 0,2

Значит, на резисторе 0,2 В! Это упрощенный пример, и это не всегда так просто, но, надеюсь, он дает вам представление о том, почему так важно прямое падение напряжения. Используя число напряжения, которое вы получаете из законов Кирхгофа, вы также можете делать такие вещи, как определение тока через компонент, используя закон Ома. Короче говоря, вы хотите, чтобы напряжение вашей системы было равным ожидаемому прямому напряжению компонентов вашей комбинированной схемы.

Расчет резисторов ограничения тока

Если вам нужно рассчитать точное значение резистора, ограничивающего ток, последовательно со светодиодом, ознакомьтесь с одним из примеров приложений в руководстве по резисторам для получения дополнительной информации.

Ресурсы и дальнейшее развитие

Вы сделали это! Вы знаете, почти все … о светодиодах. А теперь иди и зажигай светодиоды, что хочешь! А теперь … драматическая реконструкция светодиода без перенапряжения токоограничивающего резистора и его выгорания:

Ага… это не впечатляюще.

Если вы хотите узнать больше о некоторых темах, связанных со светодиодами, посетите эти другие руководства:

Свет

Свет — полезный инструмент для инженера-электрика. Понимание того, как свет соотносится с электроникой, является фундаментальным навыком для многих проектов.

ИК-связь

В этом руководстве объясняется, как работает обычная инфракрасная (ИК) связь, а также показано, как настроить простой ИК-передатчик и приемник с Arduino.

Как производятся светодиоды

Мы совершим экскурсию по производителю светодиодов и узнаем, как изготавливаются 5-миллиметровые светодиоды PTH для SparkFun.

Сигнализация босса

Создайте сигнализацию Boss Alarm, которая предупреждает вас о том, что кто-либо входит в ваш офис, и автоматически меняет экран вашего компьютера.

Хотите узнать больше о светодиодах?

На нашей странице LED вы найдете все, что вам нужно знать, чтобы начать использовать эти компоненты в своем проекте.

Отведи меня туда!

Или ознакомьтесь с некоторыми из этих сообщений блога по теме:

Светоизлучающий диод

или Учебное пособие по светодиодам

Это наиболее видимый тип диодов, которые излучают довольно узкую полосу пропускания либо видимого света с разными длинами волн, невидимого инфракрасного света для пультов дистанционного управления или света лазерного типа, когда через них проходит прямой ток.

«Светоизлучающий диод » или светодиод, как его чаще называют, в основном представляет собой специализированный тип диода, поскольку они имеют очень похожие электрические характеристики с диодом с PN переходом. Это означает, что светодиод пропускает ток в прямом направлении, но блокирует ток в обратном направлении.

Светоизлучающие диоды изготовлены из очень тонкого слоя полупроводникового материала с достаточно высокой степенью легирования, и в зависимости от используемого полупроводникового материала и количества легирования при прямом смещении светодиод будет излучать цветной свет определенной спектральной длины волны.

Когда диод смещен в прямом направлении, электроны из зоны проводимости полупроводников рекомбинируют с дырками из валентной зоны, высвобождая энергию, достаточную для производства фотонов, излучающих монохроматический (одноцветный) свет. Из-за этого тонкого слоя разумное количество этих фотонов может покинуть переход и испускаться, создавая цветной световой поток.

Светодиодная конструкция

Тогда мы можем сказать, что при работе в прямом смещенном направлении Светоизлучающие диоды являются полупроводниковыми устройствами, которые преобразуют электрическую энергию в энергию света.

Конструкция светоизлучающего диода сильно отличается от конструкции обычного сигнального диода. PN-переход светодиода окружен прозрачной твердой пластмассовой оболочкой или корпусом из эпоксидной смолы полусферической формы, которая защищает светодиод как от вибрации, так и от ударов.

Удивительно, но переход СИД на самом деле не излучает столько света, поэтому корпус из эпоксидной смолы сконструирован таким образом, что фотоны света, излучаемые переходом, отражаются от окружающей основы подложки, к которой прикреплен диод, и фокусируются вверх через куполообразную верхнюю часть светодиода, который действует как линза, концентрирующая количество света.Вот почему излучаемый свет кажется самым ярким в верхней части светодиода.

Однако не все светодиоды имеют купол полусферической формы для эпоксидной оболочки. Некоторые светодиоды индикации имеют прямоугольную или цилиндрическую конструкцию с плоской поверхностью наверху или их корпус имеет форму полосы или стрелки. Как правило, все светодиоды изготавливаются с двумя ножками, выступающими из нижней части корпуса.

Кроме того, почти все современные светоизлучающие диоды имеют свой катод, (-) вывод, идентифицируемый либо по выемке, либо по плоской точке на корпусе, либо по тому, что катодный вывод короче другого, поскольку анодный (+) вывод длиннее катода. (k).

В отличие от обычных ламп накаливания и лампочек, которые выделяют большое количество тепла при освещении, светоизлучающий диод производит «холодное» генерирование света, что приводит к более высокой эффективности, чем обычная «лампочка», потому что большая часть генерируемой энергии излучается в пределах видимый спектр. Поскольку светодиоды представляют собой твердотельные устройства, они могут быть чрезвычайно маленькими и прочными и обеспечивать гораздо более длительный срок службы лампы, чем обычные источники света.

Цвета светоизлучающих диодов

Итак, как светодиоды приобретают свой цвет?В отличие от обычных сигнальных диодов, которые предназначены для обнаружения или выпрямления мощности и которые сделаны из полупроводниковых материалов из германия или кремния, светоизлучающие диоды сделаны из экзотических полупроводниковых соединений, таких как арсенид галлия (GaAs), фосфид галлия (GaP), Фосфид арсенида галлия (GaAsP), карбид кремния (SiC) или нитрид галлия-индия (GaInN) смешиваются вместе в разных соотношениях, чтобы получить различную длину волны цвета.

Различные светодиодные соединения излучают свет в определенных областях видимого светового спектра и, следовательно, создают разные уровни интенсивности.Точный выбор используемого полупроводникового материала будет определять общую длину волны излучения фотонов и, следовательно, результирующий цвет излучаемого света.

Цвета светоизлучающих диодов

Типичные характеристики светодиода
Полупроводник Материал	Длина волны	Цвет	В F при 20 мА
GaAs	850-940 нм	Инфракрасный	1.2в
GaAsP	630-660 нм	Красный	1,8 В
GaAsP	605-620 нм	Янтарь	2,0 В
GaAsP: N	585-595 нм	Желтый	2,2 В
АлГап	550-570 нм	Зеленый	3,5 В
SiC	430-505 нм	Синий	3,6 В
ГАЛИН	450 нм	Белый	4.0v

Таким образом, фактический цвет светоизлучающего диода определяется длиной волны излучаемого света, которая, в свою очередь, определяется фактическим полупроводниковым соединением, используемым при формировании PN-перехода во время производства.

Следовательно, цвет света, излучаемого светодиодами, НЕ определяется окраской пластикового корпуса светодиода, хотя они слегка окрашены как для увеличения светоотдачи, так и для обозначения его цвета, когда он не освещается от источника питания.

Светоизлучающие диоды доступны в широком диапазоне цветов, наиболее распространенными из которых являются КРАСНЫЙ, ЯНТАРНЫЙ, ЖЕЛТЫЙ и ЗЕЛЕНЫЙ, и поэтому они широко используются в качестве визуальных индикаторов и в качестве движущихся световых индикаторов.

Также доступны недавно разработанные светодиоды синего и белого цветов, но они, как правило, намного дороже, чем обычные стандартные цвета из-за производственных затрат на смешивание вместе двух или более дополнительных цветов в точном соотношении в полупроводниковом соединении, а также путем введения азота. атомы в кристаллическую структуру в процессе легирования.

Из приведенной выше таблицы видно, что основной легирующей примесью P-типа, используемой при производстве светоизлучающих диодов , является галлий (Ga, атомный номер 31), а основной используемой легирующей добавкой N-типа является мышьяк (As, атомный номер 33), давая полученному соединению кристаллическую структуру арсенида галлия (GaAs).

Проблема с использованием арсенида галлия в качестве полупроводникового соединения заключается в том, что он излучает большое количество инфракрасного излучения низкой яркости (прибл.) от его перехода, когда через него протекает прямой ток.

Количество инфракрасного света, которое он излучает, подходит для пультов дистанционного управления телевизором, но не очень полезно, если мы хотим использовать светодиод в качестве световой индикации. Но при добавлении фосфора (P, атомный номер 15) в качестве третьей примеси общая длина волны испускаемого излучения уменьшается до менее 680 нм, давая человеческому глазу видимый красный свет. Дальнейшие усовершенствования процесса легирования PN-перехода привели к появлению ряда цветов, охватывающих спектр видимого света, как мы видели выше, а также инфракрасные и ультрафиолетовые длины волн.

Смешивая различные полупроводниковые, металлические и газовые соединения, можно получить следующий список светодиодов.

Типы светодиодов

• Арсенид галлия (GaAs) — инфракрасный
• Фосфид арсенида галлия (GaAsP) — от красного до инфракрасного, оранжевый
• Алюминий, арсенид фосфид галлия (AlGaAsP) — ярко-красный, оранжево-красный, оранжевый и желтый
• Фосфид галлия (GaP) — красный, желтый и зеленый
• Алюминий фосфид галлия (AlGaP) — зеленый
• Нитрид галлия (GaN) — зеленый, изумрудно-зеленый
• Нитрид галлия-индия (GaInN) — ближний ультрафиолетовый, голубовато-зеленый и синий
• Карбид кремния (SiC) — синий как подложка
• Селенид цинка (ZnSe) — синий
• Нитрид алюминия-галлия (AlGaN) — ультрафиолет

Как и обычные диоды с PN переходом, светоизлучающие диоды являются устройствами, зависящими от тока, с их прямым падением напряжения V _F , в зависимости от полупроводникового соединения (его цвета свечения) и от прямого смещенного тока светодиода.Для наиболее распространенных светодиодов требуется прямое рабочее напряжение примерно от 1,2 до 3,6 вольт с номинальным прямым током примерно от 10 до 30 мА, причем наиболее распространенный диапазон — от 12 до 20 мА.

Как прямое рабочее напряжение, так и прямой ток варьируются в зависимости от используемого полупроводникового материала, но точка, где начинается проводимость и возникает свет, составляет примерно 1,2 В для стандартного красного светодиода и примерно 3,6 В для синего светодиода.

Точное падение напряжения, конечно, будет зависеть от производителя из-за различных легирующих материалов и используемых длин волн.Падение напряжения на светодиоде при определенном значении тока, например 20 мА, также будет зависеть от начальной точки проводимости V _F . Поскольку светодиод фактически является диодом, его характеристики прямого тока к напряжению могут быть построены для каждого цвета диода, как показано ниже.

ВАХ

Светоизлучающие диоды.

Светоизлучающий диод (LED) Схематический символ и кривые ВАХ
, показывающие различные доступные цвета.

Прежде чем светоизлучающий диод сможет «излучать» какую-либо форму света, ему необходим ток, чтобы пройти через него, поскольку это устройство, зависящее от тока, а его сила светового потока прямо пропорциональна прямому току, протекающему через светодиод.

Поскольку светодиод должен быть подключен в режиме прямого смещения к источнику питания, он должен иметь ограничение по току с использованием последовательного резистора для защиты от чрезмерного протекания тока. Никогда не подключайте светодиод напрямую к батарее или источнику питания, так как он будет разрушен почти мгновенно, потому что пройдет слишком большой ток и он сожжет.

Из приведенной выше таблицы мы можем видеть, что каждый светодиод имеет собственное прямое падение напряжения на PN-переходе, и этот параметр, который определяется используемым полупроводниковым материалом, представляет собой прямое падение напряжения для определенной величины тока прямой проводимости, обычно для прямой ток 20 мА.

В большинстве случаев светодиоды работают от низковольтного источника постоянного тока с последовательным резистором R _S , используемым для ограничения прямого тока до безопасного значения, скажем, от 5 мА для простого светодиодного индикатора до 30 мА или более при высокой яркости света. вывод нужен.

Светодиодное сопротивление серии.

Значение последовательного резистора R _S рассчитывается простым использованием закона Ома, зная требуемый прямой ток I _F светодиода, напряжение питания V _S на комбинации и ожидаемое прямое падение напряжения светодиода, В _F при требуемом уровне тока, токоограничивающий резистор рассчитывается как:

Цепь резистора серии

LED

Пример светодиода №1

Светодиод янтарного цвета с прямым падением напряжения 2 В должен быть подключен к 5.Стабилизированный источник питания постоянного тока 0 В. Используя приведенную выше схему, рассчитайте значение последовательного резистора, необходимого для ограничения прямого тока до менее 10 мА. Также рассчитайте ток, протекающий через диод, если вместо рассчитанного первым используется резистор 100 Ом.

1). требуется последовательный резистор на 10 мА.

2). с резистором серии 100 Ом.

Мы помним из руководств по резисторам, что резисторы бывают стандартных предпочтительных значений.Наш первый расчет выше показывает, что для ограничения тока, протекающего через светодиод, до 10 мА, нам потребуется резистор 300 Ом. В серии резисторов E12 нет резистора 300 Ом, поэтому нам нужно будет выбрать следующее по величине значение, которое составляет 330 Ом. Быстрый пересчет показывает, что новое значение прямого тока теперь составляет 9,1 мА, и это нормально.

Соединение светодиодов вместе в серии

Мы можем соединять светодиоды последовательно, чтобы увеличить необходимое количество или увеличить уровень освещенности при использовании в дисплеях.Как и в случае с последовательными резисторами, последовательно соединенные светодиоды имеют одинаковый прямой ток, I _F протекает через них как через один. Поскольку все светодиоды, подключенные последовательно, пропускают один и тот же ток, обычно лучше, если они будут одного цвета или типа.

Подключение светодиодов серии

Хотя в последовательной цепи светодиодов протекает одинаковый ток, при расчете необходимого сопротивления токоограничивающего резистора R _S необходимо учитывать последовательное падение напряжения на них.Если мы предположим, что каждый светодиод имеет падение напряжения на 1,2 В при включении, то падение напряжения на всех трех будет 3 x 1,2 В = 3,6 В.

Если мы также предположим, что три светодиода должны светиться от одного и того же логического устройства на 5 В или от источника прямого тока около 10 мА, как указано выше. Тогда падение напряжения на резисторе R _S и его значение сопротивления будут рассчитаны как:

Опять же, в серии резисторов E12 (допуск 10%) нет резистора 140 Ом, поэтому нам нужно будет выбрать следующее по величине значение, которое составляет 150 Ом.

Схемы драйверов светодиодов

Теперь, когда мы знаем, что такое светодиод, нам нужно каким-то образом управлять им, переключая его в положение «ВКЛ» и «ВЫКЛ». Выходные каскады логических вентилей TTL и CMOS могут как источник, так и приемник полезного тока, поэтому их можно использовать для управления светодиодом. Нормальные интегральные схемы (ИС) имеют выходной ток возбуждения до 50 мА в конфигурации режима стока, но имеют внутренне ограниченный выходной ток около 30 мА в конфигурации режима источника.

В любом случае ток светодиода должен быть ограничен до безопасного значения с помощью последовательного резистора, как мы уже видели.Ниже приведены некоторые примеры управления светоизлучающими диодами с использованием инвертирующих ИС, но идея одинакова для любого типа выходного сигнала интегральной схемы, будь то комбинационный или последовательный.

Схема драйвера ИС

Если более одного светодиода требует одновременного управления, например, в больших массивах светодиодов, или ток нагрузки слишком высок для интегральной схемы, или мы можем просто использовать дискретные компоненты вместо микросхем, тогда альтернативный способ управления светодиоды, использующие биполярные транзисторы NPN или PNP в качестве переключателей, приведены ниже.Как и раньше, для ограничения тока светодиода требуется последовательный резистор R _S .

Схема драйвера транзистора

Яркость светодиода нельзя регулировать простым изменением тока, протекающего через него. Если через светодиод будет протекать больший ток, он будет светиться ярче, но также приведет к рассеиванию большего количества тепла. Светодиоды предназначены для получения заданного количества света, работающего при определенном прямом токе в диапазоне от 10 до 20 мА.

В ситуациях, когда важна экономия энергии, возможно снижение тока. Однако уменьшение тока до уровня ниже 5 мА может привести к слишком сильному уменьшению светового потока или даже к полному выключению светодиода. Намного лучший способ контролировать яркость светодиодов — использовать процесс управления, известный как «широтно-импульсная модуляция» или ШИМ, при котором светодиод многократно включается и выключается с различной частотой в зависимости от требуемой интенсивности света. светодиод.

Светодиодная интенсивность света с использованием ШИМ

Когда требуются более высокие световые потоки, ток с широтно-импульсной модуляцией с довольно коротким рабочим циклом (соотношение «ВКЛ-ВЫКЛ») позволяет значительно увеличить ток диода и, следовательно, интенсивность выходного света во время фактических импульсов, сохраняя при этом Светодиоды «средний уровень тока» и рассеиваемая мощность в безопасных пределах.

Это состояние мигания «ВКЛ-ВЫКЛ» не влияет на то, что видит человеческий глаз, поскольку оно «заполняет» промежутки между световыми импульсами «ВКЛ» и «ВЫКЛ», при условии, что частота импульсов достаточно высока, что заставляет их казаться как непрерывный световой поток. Таким образом, импульсы с частотой 100 Гц или более на самом деле кажутся глазу ярче, чем непрерывный свет той же средней интенсивности.

Разноцветный светодиод

Светодиоды

доступны в широком диапазоне форм, цветов и размеров с различной доступной интенсивностью светового потока, причем наиболее распространенным (и дешевым в производстве) является стандартный 5-миллиметровый светодиод на основе красного арсенида галлия (GaAsP).

Светодиоды

также доступны в различных «упаковках», предназначенных для отображения как букв, так и цифр, наиболее распространенной из которых является «семисегментный дисплей».

В настоящее время доступны полноцветные светодиодные дисплеи с плоскими экранами, портативные устройства и телевизоры, в которых используется огромное количество разноцветных светодиодов, и все они управляются непосредственно их собственной специализированной ИС.

Большинство светоизлучающих диодов излучают только один цветной свет, однако теперь доступны многоцветные светодиоды, которые могут воспроизводить диапазон разных цветов в одном устройстве.Большинство из них на самом деле представляют собой два или три светодиода, изготовленных в одном корпусе.

Двухцветные светодиоды

Двухцветный светоизлучающий диод состоит из двух светодиодных чипов, соединенных вместе «обратно параллельно» (один вперед, один назад), объединенных в один корпус. Двухцветные светодиоды могут воспроизводить один из трех цветов, например, красный цвет излучается, когда устройство подключено к току, текущему в одном направлении, и зеленый цвет излучается, когда он смещен в другом направлении.

Этот тип двунаправленной компоновки полезен для указания полярности, например, правильного подключения батарей или источников питания и т. Д. Кроме того, двунаправленный ток производит оба цвета, смешанные вместе, поскольку два светодиода будут принимать это по очереди, чтобы горит, если устройство было подключено (через подходящий резистор) к низковольтному низкочастотному источнику переменного тока.

A Двухцветный светодиод

LED Выбрано Клемма A AC + – Светодиод 1 НА ВЫК НА Светодиод 2 ВЫК НА НА Цвет Зеленый Красный Желтый

Трехцветный светодиод

Самый популярный тип трехцветного светодиода состоит из одного красного и зеленого светодиода, объединенных в один корпус, катодные выводы которых соединены вместе, образуя трехконтактное устройство.Их называют трехцветными светодиодами, потому что они могут выдавать один красный или зеленый цвет, включая «ВКЛ» только один светодиод за раз.

Эти трехцветные светодиоды могут также генерировать дополнительные оттенки своих основных цветов (третьего цвета), например, оранжевого или желтого, путем включения двух светодиодов при различных соотношениях прямого тока, как показано в таблице, тем самым генерируя четыре разных цвета из двух. диодные переходы.

Многоцветный или трехцветный светодиод

Вывод Цвет Красный оранжевый Желтый Зеленый Светодиод 1 Ток 0 5 мА 9.5 мА 15 мА Светодиод 2 Ток 10 мА 6,5 мА 3,5 мА 0

Светодиодные дисплеи

Помимо отдельных цветных или многоцветных светодиодов, несколько светодиодов могут быть объединены вместе в одном корпусе для создания дисплеев, таких как гистограммы, полосы, массивы и семисегментные дисплеи.

7-сегментный светодиодный дисплей обеспечивает очень удобный способ при правильном декодировании отображения информации или цифровых данных в форме цифр, букв или даже буквенно-цифровых символов, и, как следует из их названия, они состоят из семи отдельных светодиодов (сегментов) в одном пакете дисплея.

Для вывода требуемых цифр или символов от 0 до 9 и от A до F, соответственно, на дисплее должна быть освещена правильная комбинация сегментов светодиода. Стандартный семисегментный светодиодный дисплей обычно имеет восемь входных соединений, по одному на каждый светодиодный сегмент и одно, которое действует как общий терминал или соединение для всех внутренних сегментов.

• Дисплей с общим катодом (CCD) — В дисплее с общим катодом все катодные соединения светодиодов соединены вместе, и отдельные сегменты подсвечиваются при подаче ВЫСОКОГО сигнала логической «1».
• Дисплей с общим анодом (CAD) — В дисплее с общим анодом все анодные соединения светодиодов соединены вместе, и отдельные сегменты подсвечиваются путем подключения клемм к НИЗКОМУ, логическому «0» сигналу.

Стандартный семисегментный светодиодный экран

Оптрон

Наконец, еще одно полезное применение светодиодов — это оптронная связь . Оптопара или оптоизолятор, как его еще называют, представляет собой отдельное электронное устройство, которое состоит из светоизлучающего диода в сочетании с фотодиодом, фототранзистором или фототиаком, чтобы обеспечить путь оптического сигнала между входом. соединение и выходное соединение с сохранением гальванической развязки между двумя цепями.

Оптоизолятор состоит из светонепроницаемого пластикового корпуса, в котором типичное напряжение пробоя между входом (фотодиод) и выходом (фототранзистор) составляет до 5000 вольт. Эта электрическая изоляция особенно полезна, когда сигнал от цепи низкого напряжения, такой как цепь с батарейным питанием, компьютер или микроконтроллер, требуется для работы или управления другой внешней схемой, работающей при потенциально опасном сетевом напряжении.

Фотодиоды и фототранзисторы Оптопары

Два компонента, используемые в оптоизоляторе, оптический передатчик, такой как светодиод на арсениде галлия, излучающий инфракрасное излучение, и оптический приемник, такой как фототранзистор, тесно оптически связаны и используют свет для передачи сигналов и / или информации между своими ввод и вывод.Это позволяет передавать информацию между цепями без электрического соединения или общего потенциала земли.

Оптоизоляторы

представляют собой цифровые или переключающие устройства, поэтому они передают управляющие сигналы «ВКЛ-ВЫКЛ» или цифровые данные. Аналоговые сигналы могут передаваться посредством частотной или широтно-импульсной модуляции.

Правильный диапазон напряжения для светодиодных приложений

Новое в апреле 2019 года

Выбор драйвера светодиода с правильным рабочим диапазоном напряжения (область постоянного тока) может показаться довольно простым, но в этой статье объясняется, что это не так просто.Во-первых, нужно понимать, что прямые напряжения светодиодов не идентичны от кристалла к кристаллу. Во-вторых, напряжение светодиода меняется при повышении или понижении температуры перехода. Поскольку правильная работа драйвера имеет решающее значение для функциональности и надежности лампы, стоит подробнее изучить эти факторы, влияющие на напряжение светодиода. В этой статье объясняются типичные проблемы, связанные с прямым напряжением светодиодов, и как правильно определить необходимый запас для напряжения драйвера светодиода.Он также предлагает поискать новую функцию, которая есть в некоторых новых драйверах светодиодов, которые могут работать с временным повышенным выходным напряжением, чтобы обойти проблему высокого напряжения светодиодов при чрезвычайно низкой температуре.

Конструкция светодиодной лампы — это многомерная инженерная работа, которая включает оптические, тепловые и электрические аспекты проектирования. Для достижения оптических требований в первую очередь решаются тип и количество светодиода, а также ток его возбуждения. В зависимости от определенных соображений безопасности и / или модульного подхода к проектированию определенное количество светодиодов помещается в одну цепочку, а другие — параллельно.Когда эти факторы определены, первая оценка рабочего напряжения светодиода может быть сделана путем умножения количества светодиодов в одной цепочке на типичное прямое напряжение ( _{В вперед} ) этого светодиода.

V _{forward_total} = V _forward x Num / String

Приведенный выше расчет дает приблизительное представление о диапазоне рабочего напряжения, и вместе с определенным током возбуждения можно узнать потребляемую мощность. Однако это число не является абсолютным значением и не подходит для обеспечения правильной электрической конструкции.Чтобы конструктивно учитывать напряжение драйвера, напряжение светодиода следует учитывать с помощью 1) характеристики VI, 2) производственного изменения и 3) температурного коэффициента. В нижеследующем абзаце эти 3 аспекта объясняются отдельно, а в конце В статье приведен пример оценки напряжения и этапов выбора драйвера светодиода.

Вольт-амперные характеристики светодиода

Для идеального светодиода прямое напряжение не изменяется при увеличении тока (рис. 1.). На самом деле прямое напряжение ДЕЙСТВИТЕЛЬНО изменяется с током, и важно проверять напряжение светодиода на основе фактического расчетного тока, а не ссылаться на стандартные условия тестирования, указанные в спецификации.
В приведенном ниже примере технические характеристики показывают, что типичное напряжение светодиода составляет 3,2 В. Если светодиод не используется при 350 мА, а 1 А, то вместо 3,2 В / светодиод фактическое типичное напряжение светодиода составляет 3,8 В / светодиод. Эта разница в 0,6 В может привести к совсем другому результату, когда большое количество светодиодов включены последовательно. Более того, ситуация может усугубиться, если драйвер светодиода имеет высокий пульсирующий ток, который приведет к пиковому току выше 1 А и, таким образом, пиковое напряжение превысит 3,8 В.

9022 9022 3.2

Характеристики	Агрегат	Минимум	Типичный	Максимальный
			3,48

Рис. 1.

Рис. 2.

Производственный допуск светодиода

Прямое напряжение светодиода на каждой матрице изменяется из-за дрейфа процесса. Зрелая продукция должна обеспечивать более жесткий допуск, приводящий к нормальному распределению (например, рис. 3). Типичное отклонение напряжения из-за производственного отклонения составляет менее 10%, что может быть косвенно получено из отношения максимального к типичному типичному прямому напряжению в таблице данных светодиодов (см. Столбцы 4 и 5 таблицы 1).С другой стороны, производственные данные, такие как фактическое распределение прямого напряжения, может потребоваться напрямую у производителя светодиодов.
Хотя абсолютный максимум / минимум составляет +/- 10%, по статистике, чем больше светодиодов подключено последовательно, тем более вероятно, что суммарное прямое напряжение установится около типичного значения напряжения. Рекомендуется создать некоторый запас по напряжению, запас в 10% от типичного напряжения считается безопасным. Также можно рассмотреть более высокий запас, который улучшит рабочее состояние драйвера и продлит срок его службы.Рис. 3. Прямое распределение напряжения на светодиодах производства

LED Vf. Против. Temp

Прямое напряжение светодиода имеет отрицательный температурный коэффициент, это означает, что чем выше температура, тем ниже прямое напряжение. Поскольку светодиод представляет собой самонагревающийся элемент, при правильной тепловой конструкции лампы постоянная рабочая температура и рабочее напряжение светодиода обычно довольно стабильны. Худший случай наступает, когда лампа запускается при низкой температуре. Чтобы оценить дополнительное напряжение при низкой температуре, в спецификации светодиода представлена ​​типичная кривая V-T в соответствии со стандартными условиями испытаний (например,грамм. 350 мА). Многие производители также предоставляют программный инструмент для проверки напряжения в соответствии с переменными параметрами, такими как температура перехода (Tj), ток возбуждения и т. Д.

Может быть резкое различие в требованиях к напряжению из-за низкой температуры и требований к напряжению из-за производства. допуск или текущая разница. В первом случае потребность в напряжении носит временный характер, и поэтому запас по напряжению не нужно резервировать постоянно. На рынке есть несколько продвинутых светодиодных драйверов, оснащенных функцией адаптации к напряжению, чтобы справиться с кратковременными требованиями к напряжению.

Mean Well HLG-480H-C, например, имеет функцию «адаптации к окружающей среде», которая может автоматически уменьшать выходной ток для замены на более высокое выходное напряжение, сохраняя при этом общую выходную мощность в пределах номинальных характеристик. Когда лампа включается и постепенно нагревается, напряжение возвращается к нормальному уровню, а затем ток также возвращается к исходному расчетному значению. Функция адаптации к окружающей среде обеспечивает на 20% больше запаса по напряжению, чем обычный драйвер светодиодов. HLG-480H-C1400, который работает при 171 ~ 343 В, может временно повыситься до 412 В, чтобы обеспечить успешный запуск ламп при очень низкой температуре (например,грамм. -40 ° С).

Серия HVGC с постоянной мощностью, аналогично, допускает более высокое выходное напряжение при уменьшении тока. Есть также другие возможности для других моделей. Если есть какие-либо вопросы по поводу запуска светодиодов, пожалуйста, свяжитесь с MEAN WELL для получения лучших предложений.

Рис. 4 Зависимость температуры от прямого напряжения

Пример и сводка

В конструкции лампы используется 100 светодиодов, как на рис. 2, ток возбуждения составляет 1,05 А. Всего имеется 2 струны, что означает, что каждая струна имеет 50 светодиодов. Самая низкая рабочая температура согласно спецификации лампы составляет 0 ° C.Для определения требований к напряжению:

Решение 1. Введите эти параметры в программное обеспечение ПК и получите рабочую точку светодиода с запасом. Подробности уточняйте у производителя.

Решение 2: Проверьте таблицу светодиодов и выполните следующие действия:

• Шаг 1: Проверьте кривую V-I светодиода, найдите напряжение на кривой в соответствии с заданным током.

  Согласно рис. 2 типичное прямое напряжение светодиода при 1,05 А составляет 3,8 В

• Шаг 2: Умножьте это напряжение на количество светодиодов в одной цепочке.

  3,8 (В) x 50 (шт) = 190 В

• Шаг 3: Учет производственных допусков с использованием отношения максимального напряжения к типу.

  3,48 (В) / 3,2 (В) = 108,75%
  190 (В) x 108,75% = 206,6 (В)

  Краткое описание:
  Общее прямое напряжение светодиода типичное составляет 190 В
  Общее прямое напряжение светодиода в худшем случае составляет 207 В *
  (* пульсации тока от драйвера здесь не рассматриваются.)

• Шаг 4: Рассмотрение температурного коэффициента для оценки напряжения запуска наихудшего случая.

  Из рис. 4, тип. напряжение при 0 ° C составляет 3,6 В, при 85 ° C — 3,2 В.
  Предположим, светодиодная лампа обычно работает при Tj 85 ° C
  3,6 (В, Tj = 0) / 3,2 (В, Tj = 85) = 1,125 меньше 1,2
  При холодном запуске
  Общее прямое напряжение светодиода типичное составляет 190 В x 1,2 = 228 В
  В худшем случае общее прямое напряжение светодиода составляет 207 В x 1,2 = 248,4 В
  

Предлагаемая модель: HLG-480H-C2100, причина указана ниже

Светодиодной лампе требуется типичное напряжение 190 В и 2,1 А (399 Вт) в худшем случае 207 В (435 Вт). Это в пределах рейтинга HLG-480C.Кроме того, HLG-480H имеет очень низкую пульсацию тока, поэтому влияние пульсации на изменение напряжения светодиода можно игнорировать. При низкой температуре требование к напряжению может временно превышать 249 В, что выходит за рамки нормального диапазона постоянного тока, однако такая ситуация возникает редко, и ее можно покрыть функцией адаптации к окружающей среде HLG-480H-C2100, которая максимально поддерживает 275 В с приведенный ток.

Эта статья написана компанией Mean Well с сайта www.meanwell.com

светодиодов (светоизлучающих диодов) | Electronics Club

Светодиоды (светодиоды) | Клуб электроники

Тестирование | Цвет | Размеры и формы | Резистор | Светодиоды последовательно | Светодиодные данные | Мигает | Подставки

См. Также: Лампы | Диоды

LED = светоизлучающий диод

светодиода излучают свет, когда через них проходит электрический ток.

Электрические характеристики светодиода сильно отличаются от поведения лампы, и он должен быть защищен от пропускание чрезмерного тока, обычно это достигается подключением резистора последовательно со светодиодом. Никогда не подключайте светодиод напрямую к батарее или источнику питания.

светодиода должны быть подключены правильно, на схеме может быть указано , или + для анода и k или — для катода (да, это действительно k, а не c, для катода).Катод — это короткий вывод, и на корпусе может быть небольшое сглаживание. круглых светодиодов. Если вы видите внутри светодиода, катод — это электрод большего размера, но это не официальный метод идентификации.

Пайка светодиодов

Светодиоды

могут быть повреждены нагреванием при пайке, но риск невелик, если вы не будете очень медленными. При пайке большинства светодиодов особых мер предосторожности не требуется.

Rapid Electronics: светодиоды

---

Тестирование светодиода

Никогда не подключайте светодиод напрямую к батарее или источнику питания , потому что светодиод может быть разрушенным чрезмерным током, проходящим через него.

Светодиоды

должны иметь последовательно включенный резистор для ограничения тока до безопасного значения, для в целях тестирования 1к резистор подходит для большинства светодиодов, если напряжение питания составляет 12 В или меньше. Не забудьте правильно подключить светодиод.

Пожалуйста, смотрите ниже объяснение того, как разработать подходящий резистор. значение для светодиода.

---

Цвета светодиодов

Цвет светодиода определяется его полупроводниковым материалом, а не цветом. «упаковки» (пластиковый корпус).Светодиоды всех цветов доступны в неокрашенном виде. упаковки, которые могут быть рассеянными (молочными) или прозрачными (часто называемыми «прозрачными от воды»). Цветные упаковки также доступны в диффузных (стандартный тип) или прозрачных.

Синие и белые светодиоды могут быть дороже других цветов.

Двухцветные светодиоды

Двухцветный светодиод имеет два светодиода, подключенных «обратно параллельно» (один вперед, один назад). объединены в один корпус с двумя выводами. Одновременно может гореть только один из светодиодов и они менее полезны, чем трехцветные светодиоды и светодиоды RGB, описанные ниже.

Трехцветные светодиоды

Самый популярный тип трехцветного светодиода, в котором красный и зеленый светодиоды объединены в один. пакет с тремя выводами. Их называют трехцветными, потому что смешанные красный и зеленый свет кажется желтым, и он появляется, когда горят и красный, и зеленый светодиоды.

На схеме показана конструкция трехцветного светодиода. Обратите внимание на разные длины трех выводов. Центральный вывод (k) является общим катодом для оба светодиода, внешние выводы (a1 и a2) являются анодами для светодиодов, что позволяет каждый должен быть освещен отдельно, или оба вместе, чтобы дать третий цвет.

Rapid Electronics: красный / зеленый светодиод

RGB светодиоды

светодиодов RGB содержат красный, зеленый и синий светодиоды в одном корпусе. Каждый внутренний светодиод можно переключить включается и выключается по отдельности, позволяя производить диапазон цветов:

• Красный + зеленый дает желтый
• Красный + синий дает пурпурный
• Зеленый + синий дает голубой
• Красный + зеленый + синий дает белый

Можно получить более широкий диапазон цветов, изменяя яркость каждого внутреннего светодиода.

Rapid Electronics: RGB LED

---

---

Размеры, формы и углы обзора светодиодов

Светодиоды

доступны в самых разных размерах и формах. «Стандартный» светодиод имеет круглое поперечное сечение диаметром 5 мм, и это, вероятно, лучший тип для общего использования, но также популярны круглые светодиоды диаметром 3 мм.

Светодиоды круглого сечения используются часто, и их очень легко установить на коробки, просверлив отверстие под диаметр светодиода, добавив пятно клея, поможет удержать светодиод, если необходимо.Также доступны зажимы для светодиодов (изображенные на рисунке) для фиксации светодиодов в отверстиях. Другие формы поперечного сечения включают квадрат, прямоугольник и треугольник.

Фотография © Rapid Electronics

Светодиоды различаются не только цветами, размерами и формами, но и углом обзора. Это говорит вам, насколько распространяется луч света. Стандартные светодиоды имеют обзор угол 60 °, но другие имеют узкий луч 30 ° или меньше.

Склад Rapid Electronics особенно широкий выбор светодиодов и их веб-сайт является хорошим проводником по широкому ассортименту доступных включая новейшие светодиоды высокой мощности.

---

Расчет номинала резистора светодиода

Светодиод должен иметь последовательно подключенный резистор для ограничения тока через светодиод. иначе он перегорит практически мгновенно.

Номинал резистора R определяется по формуле:

.

R = номинал резистора в омах ().
В _S = напряжение питания.
В _L = напряжение светодиода (2 В или 4 В для синих и белых светодиодов).
I = ток светодиода в амперах (A)

Ток светодиода должен быть меньше максимально допустимого для вашего светодиода.Для светодиодов стандартного диаметра 5 мм максимальный ток обычно составляет 20 мА, поэтому значения 10 мА или 15 мА подходят для многих цепей. Для расчета ток должен быть в амперах (А). Чтобы преобразовать мА в А, разделите ток в мА на 1000.

Если расчетное значение недоступно, выберите ближайшее стандартное значение резистора. что на больше , так что ток будет немного меньше, чем вы выбрали. На самом деле вы можете выбрать резистор большего номинала, чтобы уменьшить ток. (например, для увеличения срока службы батареи), но это сделает светодиод менее ярким.

Например

Если напряжение питания V _S = 9V, и у вас красный светодиод (V _L = 2V), требующий тока I = 20 мА = 0,020 А,
R = (9В — 2В) / 0,02А = 350, так что выберите 390 (ближайшее стандартное значение, которое больше).

Напряжение светодиода

Напряжение светодиода V _L определяется цветом светодиода. Красные светодиоды имеют самое низкое напряжение, желтые и зеленые немного выше. Наибольшее напряжение имеют синий и белый светодиоды.

Для большинства целей точное значение не критично, и вы можете использовать 2 В для красных, желтых и зеленых светодиодов или 4 В для синих и белых светодиодов.

Расчет формулы светодиодного резистора по закону Ома

Закон Ома гласит, что сопротивление резистора R = V / I, где:
V = напряжение на резисторе (в данном случае = V _S — V _L )
I = ток через резистор

Итак, R = (V _S — V _L ) / I

Для получения дополнительной информации о расчетах см. Страницу Закона Ома.

---

---

Подключение светодиодов последовательно

Если вы хотите, чтобы несколько светодиодов горели одновременно, их можно соединить последовательно. Это продлевает срок службы батареи за счет освещения нескольких светодиодов таким же током, как и только один светодиод.

Все светодиоды, подключенные последовательно, пропускают одинаковый ток , поэтому лучше, если они все того же типа. Источник питания должен иметь достаточное напряжение, чтобы обеспечить около 2 В для каждого светодиода. (4 В для синего и белого) плюс еще минимум 2 В для резистора.Чтобы выработать ценность для резистора вы должны сложить все напряжения светодиодов и использовать это для V _L .

Пример расчетов:

Для последовательного красного, желтого и зеленого светодиода требуется напряжение питания не менее 3 × 2 В + 2 В = 8 В, поэтому батарея будет идеальной.
В _L = 2 В + 2 В + 2 В = 6 В (три напряжения светодиодов суммируются).
Если напряжение питания V _S составляет 9 В, а ток I должен быть 15 мА = 0,015 А,
Резистор R = (V _S — V _L ) / I = (9-6) / 0.015 = 3 / 0,015 = 200,
, поэтому выберите R = 220 (ближайшее стандартное значение, которое больше).

Избегайте параллельного подключения светодиодов!

Как правило, подключение нескольких светодиодов параллельно с одним общим резистором является плохой идеей.

Если для светодиодов требуется немного другое напряжение, загорится только светодиод с самым низким напряжением, и он может быть разрушен более сильным током, протекающим через него. Хотя идентичные светодиоды могут быть успешно подключены параллельно с одним резистором, что редко дает какую-либо полезную пользу потому что резисторы очень дешевые, а ток такой же, как при подключении светодиодов по отдельности.

Если светодиоды включены параллельно, у каждого из них должен быть свой резистор.

---

Чтение таблицы технических данных для светодиодов

Веб-сайты и каталоги поставщиков обычно содержат таблицы технических данных для таких компонентов, как светодиоды. Эти таблицы содержат много полезной информации в компактной форме, но они могут быть трудным для понимания, если вы не знакомы с используемыми сокращениями. Вот важные свойства светодиодов:

• Максимальный прямой ток, I _F макс.
  «Вперед» означает, что светодиод правильно подключен.
• Типичное прямое напряжение, В _F тип.
  Это V _L в расчете светодиодного резистора, около 2В или 4В для синих и белых светодиодов.
• Сила света
  Яркость при заданном токе, например 32 мкд при 10 мА (мкд = милликандела).
• Угол обзора
  60 ° для стандартных светодиодов, остальные излучают более узкий луч около 30 °.
• Длина волны
  Пиковая длина волны излучаемого света, она определяет цвет светодиода, е.грамм. красный 660 нм, синий 430 нм (нм = нанометр).

Следующие два свойства можно игнорировать для большинства цепей:

• Максимальное прямое напряжение, В _F макс.
  Это можно игнорировать, если у вас есть подходящий резистор, включенный последовательно.
• Максимальное обратное напряжение, В _R max.
  Это можно игнорировать, если светодиоды подключены правильно.

---

Мигающие светодиоды

Мигающие светодиоды выглядят как обычные светодиоды, но содержат ИС (интегральную схему). а также сам светодиод.Микросхема мигает светодиодом с низкой частотой, например 3 Гц (3 вспышки в секунду). Мигающие светодиоды предназначены для непосредственного подключения к определенному напряжению питания, например 5 В или 12 В. без последовательного резистора. Обратитесь к поставщику, чтобы узнать безопасный диапазон напряжения питания для конкретный мигающий светодиод. Частота вспышек фиксированная, поэтому их использование ограничено, и вы можете предпочесть построить свою собственную схему для мигания обычного светодиода, например Проект мигающего светодиода, в котором используется 555 нестабильная схема.

Rapid Electronics: мигающие светодиоды

---

Светодиодные дисплеи

Светодиодные экраны

представляют собой пакеты из множества светодиодов, расположенных по схеме, наиболее знакомой схеме. является 7-сегментным дисплеем для отображения чисел (цифры 0–9).Картинки ниже проиллюстрировать некоторые из популярных дизайнов.

гистограмма, 7-сегментный, звездообразный и матричный светодиодный дисплей
Фотографии © Rapid Electronics

Rapid Electronics: светодиодные дисплеи

Разъемы выводов светодиодных дисплеев

Существует много типов светодиодных дисплеев, поэтому для получения дополнительной информации см. Каталог или веб-сайт поставщика. штыревые соединения. На диаграмме справа показан пример из Быстрая электроника. Как и многие 7-сегментные дисплеи, этот пример доступен в двух версиях: Общий анод (SA) со всеми светодиодными анодами, соединенными вместе, и общий катод (SC) со всеми катодами, соединенными вместе.Буквы a-g относятся к 7 сегментам, A / C является общим анодом или катодом, в зависимости от ситуации (на 2 штыря). Обратите внимание, что некоторые контакты нет (NP), но их позиция все еще пронумерована.

См. Также: Драйверы дисплея.

---

Rapid Electronics любезно разрешили мне использовать их изображения на этом веб-сайте, и я очень благодарен за их поддержку. У них есть широкий ассортимент светодиодов, других компонентов и инструментов для электроники, и я рад рекомендую их как поставщика.

---

Книги по комплектующим:

---

Политика конфиденциальности и файлы cookie

Этот сайт не собирает личную информацию.Если вы отправите электронное письмо, ваш адрес электронной почты и любая личная информация будет используется только для ответа на ваше сообщение, оно не будет передано никому. На этом веб-сайте отображается реклама, если вы нажмете на рекламодатель может знать, что вы пришли с этого сайта, и я могу быть вознагражден. Рекламодателям не передается никакая личная информация. Этот веб-сайт использует некоторые файлы cookie, которые классифицируются как «строго необходимые», они необходимы для работы веб-сайта и не могут быть отклонены, но они не содержат никакой личной информации.Этот веб-сайт использует службу Google AdSense, которая использует файлы cookie для показа рекламы на основе использования вами веб-сайтов. (включая этот), как объяснил Google. Чтобы узнать, как удалить файлы cookie и управлять ими в своем браузере, пожалуйста, посетите AboutCookies.org.

electronicsclub.info © Джон Хьюс 2021 г.

Что произойдет, если светодиод подключен к напряжению питания, превышающему его падение напряжения?

Это одна из тех ситуаций, когда ваша проблема не в том, насколько вы хороши в анализе или какие базовые знания вы можете иметь, а просто в том, что вы не имеете ни малейшего представления о том, чего не знаете.Это всегда делает первый шаг в электронике очень важным.

В случае вашего примера, что вы не знаете о батарее?

1. Напряжение на клеммах идеальной батареи никогда не изменится (по крайней мере, пока не будет использована вся емкость накопителя энергии). Следовательно, должны быть факторы, влияющие на напряжение на клеммах и ее полезную энергоемкость. Краткий список — это химический состав, объем материалов, температура и конструкция анода / катода.
2. Практичный аккумулятор имеет ограниченную емкость, и многие другие факторы, влияющие на напряжение на клеммах и допустимый ток, можно объединить в элемент модели, называемый «Внутреннее сопротивление».В модели для большинства больших батарей это будут доли ома. Однако батарея также имеет другие элементы, такие как емкость и индуктивность, чтобы усложнить ситуацию. Вы можете начать с чтения о моделях батарей с такими текстами, как этот.

Отличным примером большой батареи с очень малым внутренним сопротивлением является автомобильный аккумулятор на 12 В. Здесь, когда вы заводите автомобиль, для включения двигателя требуются сотни ампер (кВт мощности и тока в диапазоне 600 А), и напряжение на клеммах может упасть с 13.От 8 В (полностью заряженный свинцово-кислотный автомобильный аккумулятор) до 10 В при запуске. Таким образом, внутреннее сопротивление может составлять (по закону Ома) всего 6 миллиомов или около того.
Вы можете масштабировать мышление для этого примера на батареи меньшего размера, такие как AA, AAA и C, и, по крайней мере, начать понимать сложность батареи.

Что вы не знаете о светодиодах?

1. Сложность электрической модели диода (будь то выпрямитель или светодиод) огромна. Но мы могли бы упростить его здесь и сказать, что в самом простом случае вы можете представить диод его напряжением запрещенной зоны с последовательным резистором.Вы можете начать с изучения одного из многих пакетов SPICE, и обсуждение StackExchange может стать хорошей отправной точкой.
2. Все полупроводниковые устройства имеют практическое ограничение на количество рассеиваемой мощности. В первую очередь это связано с физическим размером устройства. Чем больше устройство, тем больше мощности оно обычно рассеивает.

Теперь вы можете рассмотреть свой светодиод. Вы должны начать с попытки понять техническое описание устройства.Хотя многие характеристики вы не поймете, вы уже знаете одну (из вашего вопроса), прямое напряжение (Vf) и вы, вероятно, можете найти предел тока и максимальную рассеиваемую мощность в таблице данных.
Вооружившись ими, вы сможете вычислить последовательное сопротивление, необходимое для ограничения тока, чтобы не превысить предел рассеиваемой мощности светодиода.

Закон Кирхгофа о напряжении дает вам большой намек на то, что, поскольку напряжение на светодиоде составляет около 3,1 В (а кривая тока в таблице данных говорит вам, что вы никогда не сможете подать 9 В), вам понадобится еще один компонент модели с сосредоточенными параметрами в цепи.

^{смоделировать эту схему — Схема создана с помощью CircuitLab}

Примечание: внутреннее сопротивление батареи, показанное выше, просто указано для упрощения расчетов. В зависимости от типа батареи (основной или аккумуляторной) внутреннее сопротивление может варьироваться. Проверьте свой технический паспорт аккумулятора.

Может ли указанный выше неизвестный элемент быть просто куском проволоки (без элемента)?
Может …. но мы можем легко подсчитать результаты.
С двумя элементами идеального напряжения (9 В и 3.2 * 10) = 5,2 Вт. Поскольку ваш светодиод, вероятно, рассчитан всего на 300 мВт или около того, вы можете видеть, что он сильно нагреется и, скорее всего, выйдет из строя в течение нескольких секунд.

Теперь, если неизвестным элементом является простой резистор, и мы хотим, чтобы ток через светодиод составлял, скажем, 20 мА, у нас достаточно для расчета значения.

Напряжение на клеммах батареи будет (9 — (0,02 * 0,1)) = 8,998 В. Напряжение на клеммах светодиода будет (3,1 + (0,02 * 10)) = 3,3 В

Значит, напряжение на неизвестном резисторе равно 5.2 * 10)) = 70 мВт …. надеюсь, что вполне в пределах возможностей маленького светодиода.

Надеюсь, это поможет.

Напряжение

— Простой способ определить напряжение тока светодиода, чтобы выбрать соответствующий резистор

Вы неправильно понимаете, как работает светодиод, поскольку Vf — это не напряжение, которое вы прикладываете к светодиоду для его работы, а напряжение, которое появляется (падает) на светодиоде, когда через него пропускается ток.

Если вы посмотрите на соответствующий лист данных, вы увидите Vf (min), Vf и Vf (max), указанные для определенного тока, и это означает, что если вы пропустите указанный ток через светодиод, вы можете ожидать Vf должен находиться в диапазоне от Vf (min) до Vf (max), при этом Vf является типичным значением.

Итак, ответ на ваш вопрос:

Источником питания является любой источник с регулируемым напряжением, R обеспечивает балласт для светодиода, уменьшая его чувствительность к колебаниям напряжения питания.

Это предотвратит испускание волшебного дыма светодиода, если вы непреднамеренно слишком сильно включите источник питания, а его значение [R] не является критическим в разумных пределах.

Например, если вы используете резистор на 1000 Ом и пытаетесь протолкнуть 20 мА через светодиод, эти 20 мА также должны пройти через R, поэтому R будет падать:

$$ \ text {E = IR} = 0.02A \ times 1000 \ Omega = \ text {20 вольт,} $$

, и вам понадобится дополнительный запас для светодиода.

«A» — это амперметр, используемый для измерения тока через светодиод, а «V» — вольтметр, используемый для измерения напряжения на светодиодах.

При использовании то, что вы должны сделать, — это включить питание при нулевом напряжении, а затем провернуть его до тех пор, пока амперметр не покажет 20 миллиампер, затем напряжение, отображаемое на вольтметре, будет Vf для этого конкретного диода при этом конкретном токе и температура окружающей среды.

Возвращаясь к вашему вопросу, способ определить, какое значение последовательного сопротивления «подходит» для вашего светодиода, — это сначала определить его Vf при желаемом прямом токе (If), а затем использовать закон Ома для определения значения сопротивления. , вот так:

$$ \ text {R =} \ frac {Vs — Vf} {If} $$

Если предположить, что Vs (напряжение питания) равно 12 вольт, что Vf равно 2 вольт, а если равно 20 мА, у нас будет

$$ \ text {R =} \ frac {12В — 2В} {0,02A} = \ text {500 Ом} $$

Тогда, чтобы определить мощность, рассеиваемую резистором, мы можем написать:

$$ \ text {Pd = (Vs — Vf)} \ times \ text {If} \ = \ \ text {10V} \ times \ text {0.02A} = \ text {0,2 Вт} $$

510 Ом — это ближайшее значение E24 (+/- 5%), которое будет поддерживать, если на консервативной стороне 20 мА, и резистор на 1/4 Вт должен подойти.

Утиный суп, а? 😉

Почему светится светодиод, несмотря на напряжение питания

Светодиоды

— не идеальные диоды, поэтому точка «включения» (Vf) не является идеально резким переходом. Если мы посмотрим на ВАХ для типичного светодиода, мы увидим это:

Vf часто берется на e.грамм. 20 мА (в некоторых таблицах данных указано несколько значений Vfs при разных токах)

Из этого видно, что управлять светодиодом, изменяя напряжение на нем, сложно, поэтому для лучшего управления необходим драйвер постоянного тока. Вы можете купить множество микросхем, предназначенных для этой задачи, или вы можете использовать собственный простой источник.
В драйвере постоянного тока, если светодиоды Vf меняются (процесс, температура и т. Д.), Драйвер компенсирует, чтобы поддерживать постоянный ток, поэтому это способ делать что-то, если вы хотите, чтобы ток был точным независимо от изменчивости детали ( обратите внимание, что яркость на XmA может отличаться, так как она тоже варьируется)

---

Управление светодиодами с напряжением питания выше, ниже или выше / ниже вашего выходного напряжения

Существуют различные типы драйверов светодиодов — некоторые из них являются просто ограничителем постоянного тока, а некоторые используют повышающую (или понижающую) топологию или подкачку заряда, чтобы обеспечить более широкий диапазон соответствия для постоянного тока.

Простой драйвер постоянного тока:

Простой драйвер постоянного тока будет терять регулирование, когда напряжение приближается к напряжению питания (из-за падения на ограничивающем элементе). Это будет указано в техническом описании (см. Минимальные накладные расходы питания в этом примере описания детали, стр.10)

Драйвер светодиодов Boost

Драйвер светодиодов, использующий повышающую топологию (точно так же, как импульсный стабилизатор, но настроенный на постоянный ток, а не на напряжение), все равно будет обеспечивать постоянный ток, но он увеличивает его напряжение выше диапазона питания, чтобы обеспечить последовательное включение светодиодов с общим Vf выше напряжения питания:

SEPIC, Buck-Boost, Cuk драйверы светодиодов

Хорошо, а что насчет случая, когда ваше входное напряжение изменяется выше и на ниже выходного напряжения? Типичный случай может быть при использовании литий-ионной батареи, которая может варьироваться более ~ 4.3 В — ~ 2,7 В и выход 3 В необходим для проталкивания желаемого тока через светодиоды.
В этом случае мы используем драйвер SEPIC, повышающий понижающий или Cuk.