Все о светодиодах.

Что такое светодиод?

Светодиоды образуют неотъемлемую часть в современной электроники, простые показатели для оптических коммуникационных устройств. Светоизлучающие диоды используют свойства р-п перехода и испускают фотоны, когда ток в прямом направлении. Светодиоды специально излучают свет, когда потенциалы приложены к аноду и катоду.

История светодиодов начинается с 1907 года, когда капитан Генри Джозефа наблюдал особенности электро-люминесценции карбида кремния. Первый светодиод был разработан в 1962 году. Он был разработан Холоньяк, работал в General Electric (GE). Это был GaAsP устройства. Первая коммерческая версия светодиодов пришли на рынок в 1960-х годов.

Изготовление светодиодной технологии произвела бум в 1970-е годы с введением арсенида галлия алюминия (GaAlAs). Эти светодиоды высокой яркости и во много раз ярче, чем старая рассеянного типа. Синие и белые светодиоды были введены в 1990 году, в котором используется индия нитрида галлия (InGaN) в качестве полупроводника.  Белый светодиод содержит неорганический фосфор. Когда голубой свет внутри светодиода попадает на люминофор, он излучает белый свет.

Что делает светодиод идеальным?

Светодиоды широко используются в электронных схемах из-за его преимущества по сравнению с лампами. Некоторые важные особенностями являются:

• Светодиоды заключены в пластик, так что они могут выдерживать механические удары.
• В отличие от ламп, светодиоды не выделяют тепло и потери мощности при нагреве практически отсутствует.
• Светодиоды требуют очень низкий ток и напряжений обычно 20 мА при 1,8 вольта. Так что это идеально в схемах с батарейками.

Что находится внутри светодиода?

Внутри корпуса LED, есть две клеммы связаны маленький чип изготовлен из галлия соединения. Этот материал обладает свойством излучения фотонов при переходе P-N смещен в прямом. Различные цвета создаются выбиванием основного материала из другого веществама.

Внутри светодиода

Светодиодная технология

Яркость является важным аспектом LED. Глаз человека имеет максимальную чувствительность к свету около 550 нм в области желто — зеленой части видимого спектра. Именно поэтому зеленый светодиод излучается ярче, чем красный светодиод, хотя оба используют тот же ток. Важные параметры светодиодов являются:

• Световой поток
  Указывает на энергии света, исходящего от светодиодов. Он измеряется в Люмен (лм) или Милли просвет (MLM)
• Световая интенсивность
  светового потока, охватывающий большую площадь является силой света.Он определяется как Кандела (кд) или милли Кандела (MCD) Яркость светодиода напрямую связана с его силой света.
• Светоотдача
  Это испускаемых относительной световой энергии к потребляемой мощности.Она измеряется в терминах люмен на ватт (лм Вт).

Прямой ток, прямое напряжение, угол обзора и скорость реагирования это факторы, влияющие на яркость и эффективность светодиодов.

 Прямой ток (I) является ток, протекающий через светодиод, когда он смещен в прямом направлении и он должен быть ограничен от 10 до 30 миллиампер, если выше то светодиоды будут уничтожены.

Угол обзора составляет от — угол оси, при котором световая интенсивность падения до половины осевого значения. Вот почему индикатор показывает больше яркости в полном объеме состоянии. Высокие яркие светодиоды имеют узкий угол обзора, так что свет фокусируется в пучок. Рабочее напряжение (V) является падение напряжения на светодиоде. Падение напряжения в диапазоне от 1,8 В до 2,6 вольт для обычных светодиодов, но в голубой и белый он будет идти до 5 вольт. Скорость отклика представляет, как быстро светодиод включается и выключается. Это очень важный фактор, если светодиоды используются в системах связи.

Требуется ли балластный резистор?

Светодиоды всегда подключены к источнику питания через резистор. Этот резистор называют «балластный резистор», которая защищает диод от повреждений, вызванных избыточным током.  Он регулирует прямой тока на светодиод для безопасного предела и защищает ее от жжения.

Номинал резистора определяет прямой тока и, следовательно, яркость светодиодов. Простое уравнение 

Vs — Vf — используется для выбора резистора. Vs представляет входное напряжения цепи, Vf прямое падение напряжения светодиода(ов) при допустимом токе через светодиод. Полученное значение будет в Омах. Лучше ограничить ток до безопасного предела 20 мА.

Приведенная ниже таблица показывает прямое падение напряжения на светодиоде.

Красный	Оранжевый	Желтый	Зеленый	Синий	Белый
1,8 В	2 V	2,1 В	2,2 В	3,6 В	3,6 В

Через типичный светодиод может пройти 30 -40 мА безопасный ток через него

 .Номинальный ток, чтобы дать достаточную яркость, стандартный красный светодиод 20 мА. Но это может быть 40 мА для синего и белого светодиода. Ограничение тока балластным резистором защищает диод от избыточного тока, протекающего через него. Значение балластного резистора должны быть тщательно отобраны, чтобы предотвратить повреждение светодиодов, а также получить достаточную яркость при токе 20 мА. Следующее уравнение объясняет, как выбирать балластный резистор.

R = V / I

Где R — является значение сопротивления в Ом, V — является входное напряжение в цепи, и

I — это допустимый ток через светодиод в амперах. Для типичного красного светодиода, прямое падение напряжения составляет 1,8 вольта. Таким образом, если напряжение питания 12 В (Vs), падение напряжения на светодиод 1,8 В (V) и допустимый ток составляет 20 мА (Если), то значение балластного резистора будет

Vs — Vf / Если = 12 — 1,8 / 20 мА = 10,2 / 0,02 = 510 Ом.

Но если 510 Ом резистор не доступен то можно подобрать ближайший, например 470 Ом резистор может быть использован даже если ток через светодиод слегка увеличивается.  Но рекомендуется использовать 1 K резистор для увеличения срока службы светодиодов, хотя там будет небольшое снижение яркости.

Ниже готова арифметические для выбора ограничительного резистора для различных версий светодиодов при различных напряжениях.

Напряжение	Красный	Оранжевый	Желтый	Зеленый	Синий	Белый
12 V	470 Ω	470 Ω	470 Ω	470 Ω	390 Ω	390 Ω
9 V	330 Ω	330 Ω	330 Ω	330 Ω	270 Ω	270 Ω
6 V	180 Ω	180 Ω	180 Ω	180 Ω	120 Ω	120 Ω
5 V	180 Ω	150 Ω	150 Ω	150 Ω	68 Ω	68 Ω
3 V	56 Ω	47 Ω	47 Ω	33 Ω	—	—

 

С добавлением других цветов

Светодиод, который может дать разные цвета полезно в некоторых приложениях. Например, светодиоды могут указывать на все системы OK, когда он становится зеленой, и неисправный, когда он становится красной. Светодиоды, которые могут производить два цвета называются Bicolour (Биколор) светодиодов.

Двухцветный светодиодный охватывает два светодиода (обычно красный и зеленый) в общем пакете. Два кристалла установлены на двух клеммах. Двухцветный светодиодный дает красный цвет, если ток проходит в одном направлении и становится зеленым, когда направление тока меняется на противоположное.

Триколор и многоцветные светодиоды , также доступны, которые имеют два или более кристаллов, заключенных в общий корпус. Трехцветный светодиодный имеет два анода для красного и зеленого кристалла и общим катодом. Таким образом, он излучает красный и зеленый цвета в зависимости от анода, в котором имеется ток. Если оба анода подключены, то светодиоды испускают свет и получается желтый цвет. Общий анод и отдельные светодиоды типа катода, также имеются.

Двухцветный индикатор светится разными цветами , начиная от зеленого через желтый, оранжевый и красный основной на ток, протекающий через их аноды, выбрав подходящий резистор для ограничения тока анода. Многоцветные светодиоды содержат более двух чипов, обычно красного, зеленого и синего чипы-в одном корпусе. Мигание разными цветами светодиодов, теперь доступны с двумя выводами. Это дает радугу цвета, которые являются весьма привлекательным.

Инфракрасный диод — источник Невидимого света

ИК диоды широко используются в удаленном управлении (пульт ДУ). Инфракрасные диоды на самом деле испускают нормальный свет с определенным цветом, который не чувствителен к человеческим глазом, потому что его длина волны 950 нм, ниже видимого спектра. Многие источники, такие как солнце, лампы, даже человеческое тело испускает инфракрасные лучи. Поэтому необходимо, чтобы модулировать излучение от ИК-диода, чтобы использовать его в электронном приложении, чтобы предотвратить ложное срабатывание.  Модуляции делает сигнал от ИК-светодиода значительно выше чем шум. Инфракрасные диоды есть в корпусе, которые являются непрозрачным для видимого света, но прозрачна для инфракрасного. ИК-светодиоды широко используются в системах управления.

Инфракрасные диоды

Фотодиод — Он может увидеть свет

Фотодиод генерирует ток, когда его р-п перехода получает фотоны видимого или инфракрасного света. Основная работа фотодиода зависит от поглощения фотонов в полупроводниковом материале. Фото-генерируемых носителей разделены электрическим полем, и в результате фототок пропорционален падающему свету. Скорость, с которой носители движутся в области обеднения связана с силой электрического поля по всему региону и подвижность носителей.

Фотон, который поглощается полупроводником в области обеднения приведет к образованию электронно-дырочной проводимости. Дырки и электроны будут транспортироваться под действием электрического поля к краям области обеднения. После носителей покидают область истощения они идут к клеммам фотодиода, чтобы сформировать фото-ток во внешней цепи. Время отклика фотодиода, как правило, 250 наносекунд .

Фотодиоды

Лазерные диоды

Лазерный диод похож на обычные прозрачные светодиодные, но производит Laserwith высокой интенсивности. В лазерном луче число атомов вибрируют в такой цикле, что всё испускаемое излучение одной длины волны в фазе друг с другом. Лазерный свет является монохроматическим и проходит в виде узкого пучка. Луч типичных лазерных диодов составляет 4 мм х 0,6 мм, которая расширяется только до 120 мм на расстоянии 15 метров.

Лазерный диод может включаться и выключаться на более высоких частотах даже выше, чем 1 ГГц. Так что это весьма полезно в телекоммуникационных системах.Поскольку лазер генерирует тепло на поражение тканей тела, он используется в хирургии, чтобы исцелить поражения в очень чувствительных частей, как сетчатки, головного мозга и т.д. лазерные диоды являются важными компонентами в проигрывателях компакт-дисков, чтобы получить данные, записанные в компакт-дисках.

Лазерные Диоды

Правильное подключение светодиодов

Применение светодиодов в автомобиле является сегодня привлекательным, популярным, и достаточно выгодным тюнингом. Они ярко светят и потребляют, при этом, очень мало энергии. Но чтобы светодиоды нормально работали в бортовой сети автомобиля, быстро не перегорали и не мерцали, их необходимо корректно подключать.

Характеристики светодиодов

Для начала следует твердо усвоить, как работает светодиод и какими ключевыми характеристиками обладает. Это упростит понимание нижеизложенного материала и исключит часто допускаемые автолюбителями ошибки.

Стандартный светодиод имеет всего два важных параметра:

1.       Падение напряжения (В).

2.       Ток питания (мА).

Первая характеристика указывает на то, какое напряжение будет падать на работающем светодиоде. Этот параметр никак не означает, что для его питания необходимо точно столько же вольт. Стандартный светодиод с падением напряжения 3,2 В вполне можно подключить и к 12 В и даже к 220 В, но не ниже, чем к 3,2 В. Светодиод напряжением не питается, а его параметр 3,2 В означает, что после него напряжение в сети понизится на 3,2 В.

Светится светодиод как раз благодаря тому, что через него протекает ток. И его сила обязательно должна быть в пределах указанного для конкретного изделия значения. Например, все тот же стандартный маломощный светодиод потребляет 20 мА. Это значит, что если ток, который через него проходит, будет значительно большим, то он выйдет из строя.

Следовательно, для нормальной работы светодиода необходимо обеспечить стабильный ток в известных пределах. А вот чтобы его свечение не было мерцающим, необходимо стабилизировать имеющееся в сети напряжение.

Стабилизаторы напряжения

Стабилизаторы напряжения предназначены для поддержки одного и того же напряжения в сети. Они бывают линейные и импульсные. Линейные стабилизаторы способны только понижать имеющееся напряжение и удерживать его на каком-то одном значении. Если на них подавать меньшее напряжение, чем то, на которое они рассчитаны, то и на выходе будем получать пропорционально меньше.

Импульсные стабилизаторы способны как понижать имеющееся в сети напряжение, так и повышать его до требуемого на выходе значения. Например, в бортовой сети автомобиля напряжение «скачет» от 12 В до 14,5 В. Соответственно, если нам нужно на выходе получать стабильные 13 В, то необходим именно импульсный стабилизатор.

Стабилизаторы и ограничители тока

Стабилизатор стабилизирует проходящий в цепи ток до одного нужного значения, ограничитель, соответственно, ограничивает его. Простейший ограничитель тока, который можно использовать для подключения светодиодов в автомобиле – это резистор. Его номинал рассчитывается индивидуально, исходя из характеристик и количества светодиодов и имеющегося в сети напряжения.

Стабилизатор работает автоматически. Он рассчитан на какое-то определенное значение стабилизации силы тока, которое он поддерживает независимо от скачков напряжения в сети. В отношении светодиодов такие приборы еще называются драйверами.

Порядок подключения светодиодов к бортовой сети автомобиля

Самый простой способ подключить светодиод к сети автомобиля – применение токоограничивающего резистора. Его номинал рассчитывается по приведенному ниже алгоритму с наглядным примером.

Допустим, необходимо подключить светодиод с падением напряжения 3,2 В и током питания 20 мА. Максимальное напряжение в сети автомобиля 14,5 В. Нам нужно получить ток 20 мА из разницы напряжений сети автомобиля и падения на светодиоде, что в примере соответствует 14,5-3,2=11,3 В. Согласно закону Ома необходимое сопротивление равно R=11,3/0,02=565 Ом. Где 0,02 – это ток 20 мА выраженный в амперах.

Для подключения двух или трех светодиодов последовательно падение напряжения на них суммируется и расчет выполняется аналогично. Более трех светодиодов последовательно в одну цепочку подключить не получится, так как не хватит напряжения бортовой сети.

Для подключения нескольких светодиодов или их групп параллельно необходимо рассчитывать и устанавливать токоограничивающие резисторы на каждую ветку.

Более простой способ – применение стабилизаторов тока или так называемых драйверов. Они подбираются в соответствии с напряжением бортовой сети и требуемой силы тока на выходе. При этом, не стоит использовать драйверы для мощных светодиодов, подключая к ним в параллель несколько веток маломощных светодиодов. Это вскоре приведет к выходу из строя одной из веток, и ток с нее добавится к другим веткам. Последствие – выход из строя остальных светодиодов.

В завершение стоит отметить, что даже при использовании драйвера для светодиодов последние будут постоянно изменять яркость свечения в зависимости от оборотов двигателя и от того, работает он или нет. Чтобы добиться одновременно и долговечной работы светодиодов, и равномерности их свечения, перед драйвером в цепь добавляется стабилизатор напряжения, желательно импульсный.

Калькулятор токоограничительного резистора для одноцветного светодиода

История развития светодиодов длится уже 100 лет… В начале XX века описывалось явление излучения света из материалов при воздействии электрических полей и эффект был назван «фотолюминесценция». Cовершенно случайно британский радиоинженер, капитан Генри Джозеф Раунд открыл прообраз современного светодиода. Раунд рассказал об этом интересном эффекте в 1907 г. в своей заметке, где описал только сам эффект желтого свечения от двухполярной структуры. В 1923 г. советский ученый Олег Владимирович Лосев, детально изучил детектор на основе карбида-кремния и смог сфотографировать свечение, испускаемое детектором, содержащим случайно созданный p-n переход.

Прогресс в исследованиях и производстве СИД последовал в 60-70х гг. прошлого века с развитием новых материалов для светодиодов красного, желтого, оранжевого и зеленого цветов свечения. В 1960 г. были созданы первые СИД(свето-излучающие диоды) и лазеры ближнего ИК-диапазона на основе GaAs. Параллельно с этим появились фотоприемники на основе полупроводников. Первый синеватозеленый СИД со структурой металл-диэлектрик-полупроводник (МДП) создал Жак Панков (Яков Исаевич Панченков) с соавторами в 1971 г. Эти СИД изготовляли путем эпитаксиального осаждения нитрида галлия, обладающего электронной проводимостью, на сапфировую подложку, после наносили изолирующий слой из нитрида галлия с примесью цинка.

Современные светодиоды выпускаются в очень широком диапазоне цветов в том числе ИК и УФ диапазонов. Могут быть как одноцветными, так и многоцветными (когда в одном корпусе сосредоточено несколько кристаллов разных цветов), — например, RGB. Светодиоды характеризуются электрическими и световыми параметрами. Электрические характеристики: прямой ток, прямое падение напряжения, максимальное обратное напряжение, максимальная рассеиваемая мощность, вольт-амперная характеристика. Световые параметры: световой поток, сила света, угол рассеяния, цвет (или длина волны), цветовая температура, световая отдача.

Типы светодиодов

Технические характеристики

Прямой номинальный ток — рабочий ток, при котором светодиод будет нормально работать и p-n-переход не будет пробит и не перегреется.Величина номинального прямого тока зависит от размера кристалла, типа полупроводника, цвета свечения.

Прямое напряжение — падение напряжения на p-n-переходе светодиода при рабочем токе.По значению напряжения можно определить химический состав полупроводника.

Например:

• красные (галлия фосфид) — от 1,63 до 2,03 В
• оранжевые (галлия фосфид) — от 2,03 до 2,1 В;
• желтые (галлия фосфид) — от 2,1 до 2,18 В;
• зеленый (галлия фосфид) — от 1,9 до 4 В;
• синий (селенид цинка) — от 2,48 до 3,7 В;
• фиолетовый (индия-галлия нитрид) — от 2,76 до 4 В.

Максимальное обратное напряжение светодиода — это напряжение обратной полярности, при котором происходит пробой кристалла и светодиод выходит из строя.

Максимальная мощность рассеяния — мощность, которую корпус светодиода способен рассеивать в рабочем режиме.

Сила света количественно отражает интенсивность светового потока в определенном направлении и указывается в милликанделах.Чем меньше угол рассеяния — тем больше будет сила света светодиода.

Под световым потоком в один люмен понимают световой поток, испускаемый точечным изотропным источником с силой света, равной одной канделе, в телесный угол в один стерадиан.

Длина волны измеряется в нанометрах и характеризует цвет излучаемого светодиодом света. Зависит от химического состава полупроводникового кристалла, например:

Например:

• красные — от 610 нм до 760 нм;
• оранжевые — от 590 до 610 нм;
• желтые — от 570 до 590 нм;
• зеленый — от 500 до 570 нм;
• синий — от 450 до 500 нм;
• фиолетовый — от 400 до 450 нм.

Угол рассеяния светодиода измеряется в градусах.

Формула расчета токоограничительного резистора для светодиода

Для ограничения прямого тока через светодиод в цепь включают резистор. Требуемое значение находят из соотношения:

R = 

U_пит – U_F

 

I

где, U_F – прямое напряжение на светодиоде,

U_пит – питающее напряжение,

I – ток через светодиод

Для рассчета введите необходимые технические параметры или введите НОМЕНКЛАТУРНЫЙ НОМЕР светодиода с нашего сайта.

Светодиод с нужными параметрами можно подобрать в разделе «Светодиоды видимого спектра»

Номенклатурный
номер

Где взять номенклатурный номер

Внимание! 

Для перехода в другой калькулятор используйте ссылку:

Как определить «полярность» светодиода

Расчетное значение:

R  =   Ом

Поиск резистора на сайте:

Внимание! Производители объединяют резисторы в серии или ряды: E6, E12, E24…
Для подбора компонента будет использована серия E24.

Найти на сайте

Обнаружили ошибку или неточность в работе калькулятора? Сообщите нам об этом.
Соблюдайте технику безопасности во время работы с электронными компонентами!

Простейшие схемы подключения светодиодов в 220 вольт без драйвера (самое простое питание светодиода от сети напряжением 220В)

Главная > Схемы и чертежи > Почему так сложно сделать питание светодиодов от 220В своими руками?

Потому что нужно грамотно решить сразу две задачи:

1. Ограничить прямой ток через светодиод, чтобы он не сгорел.
2. Обеспечить защиту светодиода от пробоя обратным током.

Если проигнорировать любой из этих пунктов, светодиод моментально накроется медным тазом.

В самом простейшем случае ограничить ток через светодиод можно резистором и/или конденсатором. А предотвратить пробой от обратного напряжения можно с помощью обычного диода или еще одного светодиода.

Поэтому самая простая схема подключения светодиода к 220В состоит всего из нескольких элементов:

Защитный диод может быть практически любым, т.к. его обратное напряжение никогда не будет превышать прямого напряжения на светодиоде, а ток ограничен резистором.

Сопротивление и мощность ограничительного (балластного) резистора зависит от рабочего тока светодиода и рассчитывается по закону Ома:

R = (U_вх — U_LED) / I

А мощность рассеивания резистора рассчитывается так:

P = (U_вх — U_LED)² / R

где U_вх = 220 В,
U_LED — прямое (рабочее) напряжение светодиода. Обычно оно лежит в пределах 1.5-3.5 В. Для одного-двух светодиодов им можно пренебречь и, соответственно, упростить формулу до R=U_вх/I,
I — ток светодиода. Для обычных индикаторных светодиодов ток будет 5-20 мА.

Пример расчета балластного резистора

Допустим, нам нужно получить средний ток через светодиод = 20 мА, следовательно, резистор должен быть:

R = 220В/0. 020А = 11000 Ом (берем два резистора: 10 + 1 кОм)

P = (220В)²/11000 = 4.4 Вт (берём с запасом: 5 Вт)

Необходимое сопротивление резистора можно взять из таблицы ниже.

Таблица 1. Зависимость тока светодиода от сопротивления балластного резистора.

Сопротивление резистора, кОм	Амплитудное значение тока через светодиод, мА	Средний ток светодиода, мА	Средний ток резистора, мА	Мощность резистора, Вт
43	7.2	2.5	5	1.1
24	13	4.5	9	2
22	14	5	10	2.2
12	26	9	18	4
10	31	11	22	4.8
7.5	41	15	29	6. 5
4.3	72	25	51	11.3
2.2	141	50	100	22

Другие варианты подключения

В предыдущих схемах защитный диод был включен встречно-параллельно, однако его можно разместить и так:

Это вторая схема включения светодиодов на 220 вольт без драйвера. В этой схеме ток через резистор будет в 2 раза меньше, чем в первом варианте. А, следовательно, на нем будет выделяться в 4 раза меньше мощности. Это несомненный плюс.

Но есть и минус: к защитному диоду прикладывается полное (амплитудное) напряжение сети, поэтому любой диод здесь не прокатит. Придется подобрать что-нибудь с обратным напряжением 400 В и выше. Но в наши дни это вообще не проблема. Отлично подойдет, например, вездесущий диод на 1000 вольт — 1N4007 (КД258).

Не смотря на распространенное заблуждение, в отрицательные полупериоды сетевого напряжения, светодиод все-таки будет находиться в состоянии электрического пробоя. Но благодаря тому, что сопротивление обратносмещенного p-n-перехода защитного диода очень велико, ток пробоя будет недостаточен для вывода светодиода из строя.

Внимание! Все простейшие схемы подключения светодиодов в 220 вольт имеют непосредственную гальваническую связь с сетью, поэтому прикосновение к ЛЮБОЙ точке схемы — ЧРЕЗВЫЧАЙНО ОПАСНО!

Для уменьшения величины тока прикосновения нужно располовинить резистор на две части, чтобы получилось как показано на картинках:

Благодаря такому решению, даже поменяв местами фазу и ноль, ток через человека на «землю» (при случайном прикосновении) никак не сможет превысить 220/12000=0.018А. А это уже не так опасно.

Как быть с пульсациями?

В обеих схемах светодиод будет светиться только в положительный полупериод сетевого напряжения. То есть он будет мерцать с частой 50 Гц или 50 раз в секунду, причём размах пульсаций будет равен 100% (10 мс горит, 10 мс не горит и так далее). Это будет заметно глазу.

К тому же, при подсветке мерцающими светодиодами каких-либо движущихся объектов, например, лопастей вентилятора, колес велосипеда и т. п., неизбежно будет возникать стробоскопический эффект. В некоторых случаях данный эффект может быть неприемлем или даже опасен. Например, при работе за станком может показаться, что фреза неподвижна, а на самом деле она вращается с бешенной скоростью и только и ждет, чтобы вы сунули туда пальцы.

Чтобы сделать пульсации менее заметными, можно удвоить частоту включения светодиода с помощью двухполупериодного выпрямителя (диодного моста):

Обратите внимание, что по сравнению со схемой #2 при том же самом сопротивлении резисторов, мы получили в два раза больший средний ток. И, соответственно, в четыре раза большую мощность рассеивания резисторов.

К диодному мосту при этом не предъявляется каких-либо особых требований, главное, чтобы диоды, из которых он состоит, выдерживали половину рабочего тока светодиода. Обратное напряжение на каждом из диодов будет совсем ничтожным.

Еще, как вариант, можно организовать встречно-параллельное включение двух светодиодов. Тогда один из них будет гореть во время положительной полуволны, а второй — во время отрицательной.

Фишка в том, что при таком включении максимальное обратное напряжение на каждом из светодиодов будет равно прямому напряжению другого светодиода (несколько вольт максимум), поэтому каждый из светодиодов будет надежно защищен от пробоя.

Светодиоды следует разместить как можно ближе друг к другу. В идеале — попытаться найти сдвоенный светодиод, где оба кристалла размещены в одном корпусе и у каждого свои выводы (хотя я таких ни разу не видел).

Вообще говоря, для светодиодов, выполняющих индикаторную функцию, величина пульсаций не очень-то и важна. Для них самое главное — это максимально заметная разница между включенным и выключенным состоянием (индикация вкл/выкл, воспроизведение/запись, заряд/разряд, норма/авария и т.п.)

А вот при создании светильников, всегда нужно стараться свести пульсации к минимуму. И не столько из-за опасностей стробоскопического эффекта, сколько из-за их вредного влияния на организм.

Какие пульсации считаются допустимыми?

Все зависит от частоты: чем она ниже, тем заметнее пульсации. На частотах выше 300 Гц пульсации становятся совершенно невидимыми и вообще никак не нормируются, то есть даже 100%-ные считаются нормой.

Не смотря на то, что пульсации освещенности на частотах 60-80 Гц и выше визуально не воспринимаются, тем не менее, они способны вызывать повышенную усталость глаз, общую утомляемость, тревожность, снижение производительности зрительной работы и даже головные боли.

Для предотвращения вышеперечисленных последствий, международный стандарт IEEE 1789-2015 рекомендует максимальный уровень пульсаций яркости для частоты 100 Гц — 8% (гарантированно безопасный уровень — 3%). Для частоты 50 Гц — это будут 1.25% и 0.5% соответственно. Но это для перфекционистов.

На самом деле, для того, чтобы пульсации яркости светодиода перестали хоть как-то досаждать, достаточно, чтобы они не превышали 15-20%. Именно таков уровень мерцания ламп накаливания средней мощности, а ведь на них никто и никогда не жаловался. Да и наш российский СНиП 23-05-95 допускает мерцание света в 20% (и только для особо кропотливых и ответственных работ требование повышено до 10%).

В соответствии с ГОСТ 33393-2015 «Здания и сооружения. Методы измерения коэффициента пульсации освещенности» для оценки величины пульсаций вводится специальный показатель — коэффициент пульсаций (К_п).

Коэфф. пульсаций в общем рассчитывается по сложной формуле с применением интегральной функции, но для гармонических колебаний формула упрощается до следующей:

К_п = (Е_max — E_min) / (E_max + E_min) ⋅ 100%,

где Е_мах — максимальное значение освещенности (амплитудное), а Е_мин — минимальное.

Мы будем использовать эту формулу для расчета емкости сглаживающего конденсатора.

Очень точно определить пульсации любого источника света можно при помощи солнечной панели и осциллографа:

Как уменьшить пульсации?

Посмотрим, как включить светодиод в сеть 220 вольт, чтобы снизить пульсации. Для этого проще всего подпаять параллельно светодиоду накопительный (сглаживающий) конденсатор:

Из-за нелинейного сопротивления светодиодов, расчет емкости этого конденсатора является довольно нетривиальной задачей.

Однако, эту задачу можно упростить, если сделать несколько допущений. Во-первых, представить светодиод в виде эквивалентного постоянного резистора:

А во-вторых, сделать вид, что яркость светодиода (а, следовательно, и освещенность) имеет линейную зависимость от тока.

Давайте попробуем приблизительно рассчитать емкость конденсатора на конкретном примере.

Расчет емкости сглаживающего конденсатора

Допустим, мы хотим получить коэфф. пульсаций 2.5% при токе через светодиод 20 мА. И пусть в нашем распоряжении оказался светодиод, на котором при токе в 20 мА падает 2 В. Частота сети, как обычно, 50 Гц.

Так как мы решили, что яркость линейно зависит от тока через светодиод, а сам светодиод мы представили в виде простого резистора, то освещенность в формуле расчета коэффициента пульсаций можем спокойно заменить на напряжение на конденсаторе:

К_п = (U_max — U_min) / (U_max + U_min) ⋅ 100%

Подставляем исходные данные и вычисляем U_min:

2. 5% = (2В — U_min) / (2В + U_min) ⋅ 100% => U_min = 1.9В

Период колебаний напряжения в сети равен 0.02 с (1/50).

Таким образом, осциллограмма напряжения на конденсаторе (а значит и на нашем упрощенном светодиоде) будет выглядеть примерно вот так:

Вспоминаем тригонометрию и считаем время заряда конденсатора (для простоты не будем учитывать сопротивление балластного резистора):

t_зар = arccos(U_min/U_max) / 2πf = arccos(1.9/2) / (2⋅3.1415⋅50) = 0.0010108 с

Весь остальной остаток периода кондер будет разряжаться. Причем, период в данном случае нужно сократить в два раза, т.к. у нас используется двухполупериодный выпрямитель:

t_разр = Т — t_зар = 0.02/2 — 0.0010108 = 0.008989 с

Осталось вычислить емкость:

C = I_LED⋅ dt/dU = 0.02 ⋅ 0.008989/(2-1.9) = 0.0018 Ф (или 1800 мкФ)

На практике вряд ли кто-то будет ставить такой большой кондер ради одного маленького светодиодика. Хотя, если стоит задача получить пульсации в 10%, то нужно всего 440 мкФ.

Повышаем КПД

Обратили внимание, насколько большая мощность выделяется на гасящем резисторе? Мощность, которая тратится впустую. Нельзя ли ее как-нибудь уменьшить?

Оказывается, еще как можно! Достаточно вместо активного сопротивления (резистора) взять реактивное (конденсатор или дроссель).

Дроссель мы, пожалуй, сразу откинем из-за его громоздкости и возможных проблем с ЭДС самоиндукции. А насчет конденсаторов можно подумать.

Как известно, конденсатор любой емкости обладает бесконечным сопротивлением для постоянного тока. А вот сопротивление переменному току рассчитывается по этой формуле:

R_c = 1 / 2πfC

то есть, чем больше емкость C и чем выше частота тока f — тем ниже сопротивление.

Прелесть в том, что на реактивном сопротивлении и мощность тоже реактивная, то есть ненастоящая. Она как бы есть, но ее как бы и нет. На самом деле эта мощность не совершает никакой работы, а просто возвращается назад к источнику питания (в розетку). Бытовые счетчики ее не учитывают, поэтому платить за нее не придется. Да, она создает дополнительную нагрузку на сеть, но вас, как конечного потребителя, это вряд ли сильно обеспокоит =)

Таким образом, наша схема питания светодиодов от 220В своими руками приобретает следующий вид:

Но! Именно в таком виде ее лучше не использовать, так как в этой схеме светодиод уязвим для импульсных помех.

Включение или выключение распложенных на одной с вами линии мощной индуктивной нагрузки (двигатель кондиционера, компрессор холодильника, сварочный аппарат и т.п.) приводит к появлению в сети очень коротких выбросов напряжения. Конденсатор С1 представляет для них практически нулевое сопротивление, следовательно мощный импульс направится прямиком к С2 и VD5.

К сожалению, электролитические конденсаторы, из-за своей большой паразитной индуктивности, плохо справляются с ВЧ-помехами, поэтому большая часть энергии импульса пойдет через p-n-переход светодиода.

Еще один опасный момент возникает в случае включения схемы в момент пучности напряжения в сети (т.е. в тот самый момент, когда напряжение в розетке находится на пике своего значения). Т.к. С1 в этот момент полностью разряжен, то возникает слишком большой бросок тока через светодиод.

Все это со временем это приводит к прогрессирующей деградации кристалла и падению яркости свечения.

Во избежание таких печальных последствий, схему нужно дополнить небольшим гасящим резистором на 47-100 Ом и мощностью 1 Вт. Кроме того, резистор R1 будет выступать в роли предохранителя на случай пробоя конденсатора С1.

Получается, что схема включения светодиода в сеть 220 вольт должна быть такой:

И остается еще один маленький нюанс: если выдернуть эту схему из розетки, то на конденсаторе С1 останется какой-то заряд. Остаточное напряжение будет зависеть от того, в какой момент была разорвана цепь питания и в отдельных случаях может превышать 300 вольт.

А так как конденсатору некуда разряжаться, кроме как через свое внутреннее сопротивление, то заряд может сохраняться очень долго (сутки и более). И все это время кондер будет ждать вас или вашего ребенка, через которого можно будет как следует разрядиться. Причем, для того, чтобы получить удар током, не нужно лезть в недра схемы, достаточно просто прикоснуться к обоим контактам штепсельной вилки.

Чтобы помочь кондеру избавиться от ненужного заряда, подключим параллельно ему любой высокоомный резистор (например, на 1 МОм). Этот резистор не будет оказывать никакого влияния на расчетный режим работы схемы. Он даже греться не будет.

Таким образом, законченная схема подключения светодиода к сети 220В (с учетом всех нюансов и доработок) будет выглядеть так:

Значение емкости конденсатора C1 для получения нужного тока через светодиод можно сразу взять из Таблицы 2, а можно рассчитать самостоятельно.

Вот здесь можно посмотреть, как еще сильнее усовершенствовать данную схему, добавив в нее стабилизатор тока на одном транзисторе и стабилитроне. Это существенно понизит пульсации и продлит срок службы светодиодов.

Расчет гасящего конденсатора для светодиода

Не буду приводить утомляющие математические выкладки, дам сразу готовую формулу емкости (в Фарадах):

C = I / (2πf√(U²_вх — U²_LED)) [Ф],

где I — ток через светодиод, f — частота тока (50 Гц), U_вх — действующее значение напряжения сети (220В), U_LED — напряжение на светодиоде.

Если расчет ведется для небольшого числа последовательно включенных светодиодов, то выражение √(U²_вх — U²_LED) приблизительно равно U_вх, следовательно формулу можно упростить:

C ≈ 3183 ⋅ I_LED / U_вх [мкФ]

а, раз уж мы делаем расчеты под U_вх = 220 вольт, то:

C ≈ 15 ⋅ I_LED [мкФ]

Таким образом, при включении светодиода на напряжение 220 В, на каждые 100 мА тока потребуется примерно 1.5 мкФ (1500 нФ) емкости.

Кто не в ладах с математикой, заранее посчитанные значения можно взять из таблицы ниже.

Таблица 2. Зависимость тока через светодиоды от емкости балластного конденсатора.

C1	15 nF	68 nF	100 nF	150 nF	330 nF	680 nF	1000 nF
ILED	1 mA	4.5 mA	6.7 mA	10 mA	22 mA	45 mA	67 mA

Немного о самих конденсаторах

В качестве гасящих рекомендуется применять помехоподавляющие конденсаторы класса Y1, Y2, X1 или X2 на напряжение не менее 250 В. Они имеют прямоугольный корпус с многочисленными обозначениями сертификатов на нем. Выглядят так:

Если вкратце, то:

• X1 – используются в промышленных устройствах, подключаемых к трехфазной сети. Эти конденсаторы гарантированно выдерживают всплеск напряжения в 4 кВ;
• X2 – самые распространенные. Используются в бытовых приборах с номинальным напряжением сети до 250 В, выдерживают скачек до 2.5 кВ;
• Y1 – работают при номинальном сетевом напряжении до 250 В и выдерживают импульсное напряжение до 8 кВ;
• Y2 – довольно-таки распространенный тип, может быть использован при сетевом напряжении до 250 В и выдерживает импульсы в 5 кВ.

Допустимо применять отечественные пленочные конденсаторы К73-17 на 400 В (а лучше — на 630 В).

Сегодня широкое распространение получили китайские «шоколадки» (CL21), но в виду их крайне низкой надежности, очень рекомендую удержаться от соблазна применять их в своих схемах. Особенно в качестве балластных конденсаторов.

Внимание! Полярные конденсаторы ни в коем случае нельзя использовать в качестве балластных!

Итак, мы рассмотрели, как подключать светодиод к 220В (схемы и их расчет). Все приведенные в данной статье примеры хорошо подходят для одного или нескольких маломощных светодиодов, но совершенно нецелесообразны для мощных светильников, например, ламп или прожекторов — для них лучше использовать полноценные схемы, которые называются драйверами.

Правильное включение светодиода — НТЦ «ОРБИТА»

Светодиод — это диод способный светится при протекании через него тока. По-английски светодиод называется light emitting diode, или LED.

Цвет свечения светодиода зависит от добавок добавленных в полупроводник. Так, например, примеси алюминия, гелия, индия, фосфора вызывают свечение от красного до желтого цвета. Индий, галлий, азот заставляет светодиод светится от голубого до зеленного цвета. При добавке люминофора в кристалл голубого свечения, светодиод будет светиться белым светом. В настоящее время промышленность выпускает светодиоды свечения всех цветов радуги, однако цвет зависит не от цвета корпуса светодиода, а именно от химических добавок в его кристалле. Светодиод любого цвета может иметь прозрачный корпус.

Первый светодиод был изготовлен в 1962 году в Университете Иллинойса. В начале 1990-ых годов на свет появились яркие светодиоды, а чуть позже сверх яркие.
Преимущество светодиодов перед лампочками накаливания не оспоримы, а именно:

* Низкое электропотребления – в 10 раз экономичней лампочек
* Долгий срок службы – до 11 лет непрерывной работы
* Высокий ресурс прочности – не боятся вибраций и ударов
* Большое разнообразие цветов
* Способность работать при низких напряжениях
* Экологическая и противопожарная безопасность – отсутствие в светодиодах ядовитых веществ. светодиоды не греются, от чего пожары исключаются.

Маркировка светодиодов

Рис. 1. Конструкция индикаторных 5 мм светодиодов

В рефлектор помещается кристалл светодиода. Этот рефлектор задает первоначальный угол рассеивания.
Затем свет проходит через корпус из эпоксидной смолы . Доходит до линзы — и тут начинает рассеиваться по сторонам на угол, зависящий от конструкции линзы, на практике — от 5 до 160 градусов.

Излучающие светодиоды можно разделить на две большие группы: светодиоды видимого излучения и светодиоды инфракрасного (ИК) диапазона. Первые применяются в качестве индикаторов и источников подсветки, последние — в устройствах дистанционного управления, приемо-передающих устройствах ИК диапазона, датчиках.
Светоизлучающие диоды маркируются цветовым кодом (табл. 1). Сначала необходимо определить тип светодиода по конструкции его корпуса (рис. 1), а затем уточнить его по цветной маркировке по таблице.

Рис. 2. Виды корпусов светодиодов

Цвета светодиодов

Светодиоды бывают почти всех цветов: красный, оранжевый, желтый, желтый, зеленый, синий и белый. Синего и белого светодиода немного дороже, чем другие цвета.
Цвет светодиодов определяется типом полупроводникового материала, из которого он сделан, а не цветом пластика его корпуса. Светодиоды любых цветов бывают в бесцветном корпусе, в таком случае цвет можно узнать только включив его…

            Таблица 1. Маркировка светодиодов

Многоцветные светодиоды

Устроен многоцветный светодиод просто, как правило это красный и зеленый объединенные в один корпус с тремя ножками. Путём изменения яркости или количества импульсов на каждом из кристаллов можно добиваться разных цветов свечения.

Светодиоды подключаются к источнику тока, анодом к плюсу, катодом к минусу. Минус (катод) светодиода обычно помечается небольшим спилом корпуса или более коротким выводом, но бывают и исключения, поэтому лучше уточнить данный факт в технических характеристиках конкретного светодиода.

При отсутствии указанных меток полярность можно определить и опытным путём, кратковременно подключая светодиод к питающему напряжению через соответствующий резистор. Однако это не самый удачный способ определения полярности. Кроме того, во избежание теплового пробоя светодиода или резкого сокращения срока его службы, нельзя определять полярность «методом тыка» без токоограничивающего резистора. Для быстрого тестирования резистор с номинальным сопротивлением 1кОм подходит большинству светодиодов если напряжение 12V или менее.

При подключении светодиода необходимо соблюдать полярность, иначе прибор может выйти из строя. Напряжение пробоя указывается изготовителем и обычно составляет более 5 В для одного светодиода. Почему? Как уже ясно из названия, светодиод это не выпрямительный диод, и, хотя свойство пропускать ток в одном направлении у них общее, между ними есть значительная разница. Для того, что светодиод излучал в видимом диапазоне, у него значительно более широкая запрещенная зона, чем у обычного диода. А от ширины запрещенной зоны напрямую зависит такой паразитный параметр диодов, как внутренняя емкость. При изменении направления тока, эта емкость разряжается, за какое-то время, называемое временем закрытия, зависящее от размеров этой емкости. Во время разряда емкости, светодиодный кристалл испытывает значительные пиковые нагрузки на протяжении гараздо большего времени, нежели обычный диод. При последующем изменении направления тока на «правильное» ситуация повторяется. Поскольку время закрытия / открытия у обычных диодов значительно меньше, необходимо использовать их в цепях переменного тока, включая последовательно со светодиодами, для снижения негативного влияния переменного тока на светодиодный кристалл. Если светодиодное изделие не имеет встроенной защиты от переполюсовки, то ошибка подключения также приведет к снижению срока службы. В некоторые светодиоды токоограничивающий резистор встроен «с завода» и их сразу можно подключать к источнику 12 или 5 вольт, но такие светодиоды встречаются довольно редко и чаще всего к светодиоду необходимо подключать внешний токоограничивающий резистор.

Сразу следует предупредить: не следует направлять луч светодиода непосредственно в свой глаз (а также в глаз товарища) на близком расстоянии, что может повредить зрение.

Напряжение питания

Две главных характеристики светодиодов это падение напряжения и сила тока. Обычно светодиоды рассчитаны на силу тока в 20 мА, но бывают и исключения, например, четырехъкристальные светодиоды обычно рассчитаны на 80 мА , так как в одном корпусе светодиода содержаться четыре полупроводниковых кристалла, каждый из которых потребляет 20 мА. Для каждого светодиода существуют допустимые значения напряжения питания Umax и Umaxобр (соответственно для прямого и обратного включений). При подаче напряжений свыше этих значений наступает электрический пробой, в результате которого светодиод выходит из строя. Существует и минимальное значение напряжения питания Umin, при котором наблюдается свечение светодиода. Диапазон питающих напряжений между Umin и Umax называется “рабочей” зоной, так как именно здесь обеспечивается работа светодиода.

Напряжение питания — параметр для светодиода неприменимый. Нет у светодиодов такой характеристики, поэтому нельзя подключать светодиоды к источнику питания напрямую. Главное, чтобы напряжение, от которого (через резистор) питается светодиод, было выше прямого падения напряжения светодиода (прямое падение напряжения указывается в характеристике вместо напряжения питания и у обычных индикаторных светодиодов колеблется в среднем от 1,8 до 3,6 вольт).
Напряжение, указанное на упаковке светодиодов — это не напряжение питания. Это величина падения напряжения на светодиоде. Эта величина необходима, чтобы вычислить оставшееся напряжение, «не упавшее» на светодиоде, которое принимает участие в формуле вычисления сопротивления резистора, ограничивающего ток, поскольку регулировать нужно именно его.
Изменение напряжение питания всего на одну десятую вольта у условного светодиода (с 1,9 до 2 вольт) вызовет пятидесятипроцентное увеличение тока, протекающего через светодиод (с 20 до 30 милиампер).

Для каждого экземпляра светодиода одного и того же номинала подходящее для него напряжение может быть разным. Включив несколько светодиодов одного и того же номинала параллельно, и подключив их к напряжению, например, 2 вольта, мы рискуем из-за разброса характеристик быстро спалить одни экземпляры и недосветить другие. Поэтому при подключении светодиода надо отслеживать не напряжение, а ток.

Величина тока для светодиода является основным параметром, и как правило, составляет 10 или 20 миллиампер. Неважно, какое будет напряжение. Главное, чтобы ток, текущей в цепи светодиода, соответствовал номинальному для светодиода. А ток регулируется включённым последовательно резистором, номинал которого вычисляется по формуле:

R — сопротивление резистора в омах.
Uпит — напряжение источника питания в вольтах.
Uпад — прямое падение напряжения на светодиоде в вольтах (указывается в характеристиках и обычно находится в районе 2-х вольт). При последовательном включении нескольких светодиодов величины падений напряжений складываются.
I — максимальный прямой ток светодиода в амперах (указывается в характернистиках и составляет обычно либо 10, либо 20 миллиамперам, т.е. 0,01 или 0,02 ампера). При последовательном соединении нескольких светодиодов прямой ток не увеличивается.
0,75 — коэффициент надёжности для светодиода.

Не следует также забывать и о мощности резистора. Вычислить мощность можно по формуле:

P — мощность резистора в ваттах.
Uпит — действующее (эффективное, среднеквадратичное) напряжение источника питания в вольтах.
Uпад — прямое падение напряжения на светодиоде в вольтах (указывается в характеристиках и обычно находится в районе 2-х вольт). При последовательном включении нескольких светодиодов величины падений напряжений складываются. .
R — сопротивление резистора в омах.

Расчет токогораничивающего резистора и его мощности для одного светодиода

Типичные характеристики светодиодов

Типовые параметры белого индикаторного светодиода: ток 20 мА, напряжение 3,2 В. Таким образом, его мощность составляет 0,06 Вт.

Также к маломощным относят светодиоды поверхностного монтажа — SMD. Он подсвечивают кнопки в вашем сотовом, экран вашего монитора, если он с LED-подсветкой, из них изготовлены декоративные светодиодные ленты на самоклеющейся основе и многое другое. Есть два наиболее распостраненных типа: SMD 3528 и SMD 5050. Первые содержат такой же кристалл, как и индикаторные светодиоды с выводами, то есть его мощность 0,06 Вт. А вот второй — три таких кристалла, поэтому его нельзя уже называть светодиодом — это светодиодная сборка. Принято называть SMD 5050 светодиодами, однако это не совсем правильно. Это — сборки. Их общая мощность, соответственно, 0,2 Вт.
Рабочее напряжение светодиода зависит от полупроводникового материала, из которого он сделан, соответственно есть зависимость между цветом свечения светодиода и его рабочим напряжением.

         Таблица падения напряжений светодиодов в зависимости от цвета

По величине падения напряжения при тестировании светодиодов мультиметром можно определить примерный цвет свечения светодиода согласно таблице.

Последовательное и параллельное включение светодиодов

При последовательном подключении светодиодов сопротивление ограничивающего резистора рассчитывается также, как и с одним светодиодом, просто падения напряжений всех светодиодов складываются между собой по формуле:

При последовательном включении светодиодов важно знать о том, что все светодиоды, используемые в гирлянде, должны быть одной и той же марки. Данное высказывание следует взять не за правило, а за закон.

Что б узнать какое максимальное количество светодиодов, возможно, использовать в гирлянде, следует воспользоваться формулой

Где:

* Nmax – максимально допустимое количество светодиодов в гирлянде
* Uпит – Напряжение источника питания, например батарейки или аккумулятора. В вольтах.
* Uпр — Прямое напряжение светодиода взятого из его паспортных характеристик (обычно находится в пределах от 2 до 4 вольт). В вольтах.
* При изменении температуры и старения светодиода Uпр может возрасти. Коэфф. 1,5 дает запас на такой случай.

При таком подсчете “N” может иметь дробный вид, например 5,8. Естественно вы не сможете использовать 5,8 светодиодов, посему следует дробную часть числа отбросить, оставив только целое число, то есть 5.

Ограничительный резистор, для последовательного включения светодиодов рассчитывается точно также как и для одиночного включения. Но в формулах добавляется еще одна переменная “N” – количество светодиодов в гирлянде. Очень важно чтобы количество светодиодов в гирлянде было меньше или равно “Nmax”- максимально допустимому количеству светодиодов. В общем, должно выполнятся условие: N =

Все остальные действия по расчетам производятся в аналогии расчета резистора при одиночном включении светодиода.

Если напряжения источника питания не хватает даже для двух последовательно соединённых светодиодов, тогда на каждый светодиод нужно ставить свой ограничительный резистор.

Параллельное включение светодиодов с общим резистором — плохое решение. Как правило, светодиоды имеют разброс параметров, требуют несколько различные напряжения каждый, что делает такое подключение практически нерабочим. Один из диодов будет светиться ярче и брать на себя тока больше, пока не выйдет из строя. Такое подключение многократно ускоряет естественную деградацию кристалла светодиода. Если светодиоды соединяются параллельно, каждый из них должен иметь свой собственный ограничительный резистор.

Последовательное соединение светодиодов предпочтительнее ещё и с точки зрения экономного расходования источника питания: вся последовательная цепочка потребляет тока ровно столько, сколько и один светодиод. А при параллельном их соединении ток во столько раз больше, сколько параллельных светодиодов у нас стоит.

Рассчитать ограничительный резистор для последовательно соединённых светодиодов так же просто, как и для одиночного. Просто суммируем напряжение всех светодиодов, отнимаем от напряжения источника питания получившуюся сумму (это будет падение напряжения на резисторе) и делим на ток светодиодов (обычно 15 — 20 мА).

А если светодиодов у нас много, несколько десятков, а источник питания не позволяет соединить их все последовательно (не хватит напряжения)? Тогда определяем исходя из напряжения источника питания, сколько максимально светодиодов мы можем соединить последовательно. Например для 12 вольт — это 5 двухвольтовых светодиодов. Почему не 6? Но ведь на ограничительном резисторе тоже должно что-то падать. Вот оставшиеся 2 вольты (12 — 5х2) и берём для расчёта. Для тока 15 мА сопротивление будет 2/0.015 = 133 Ома. Ближайшее стандартное — 150 Ом. А вот таких цепочек из пяти светодиодов и резистора каждая, мы уже можем подключить сколько угодною Такой способ называется параллельно-последовательным соединением.

Если имеются светодиоды разных марок то комбинируем их таким образом что бы в каждой ветви были светодиоды только ОДНОГО типа (либо с одинаковым рабочим током). При этом необязательно соблюдать одинаковость напряжений, потому что мы для каждой ветви рассчитываем свое собственное сопротивление.

Далее рассмотрим стабилизированную схему включения светодиодов. Коснёмся изготовления стабилизатора тока. Существует микросхема КР142ЕН12 (зарубежный аналог LM317), которая позволяет построить очень простой стабилизатор тока. Для подключения светодиода (см. рисунок) рассчитывается величина сопротивления R = 1.2 / I (1.2 — падение напряжения не стабилизаторе) Т.е., при токе 20 мА, R = 1,2 / 0.02 = 60 Ом. Стабилизаторы рассчитаны на максимальное напряжение в 35 вольт. Лучше не напягать их так и подавать максимум 20 вольт. При таком включении, например, белого светодиода в 3,3 вольта возможна подача напряжения на стабилизатор от 4,5 до 20 вольт, при этом ток на светодиоде будет соответствовать неизменному значению в 20 мА. При напряжении 20В получаем, что к такому стабилизатору можно подключить последовательно 5 белых светодиодов, не заботясь о напряжении на каждом из них, ток в цепи будет протекать 20мА (лишнее напряжение погасится на стабилизаторе).

Важно! В устройстве с большим количеством светодиодов протекает большой ток. Категорически воспрещается подключать такое устройство к включенному источнику питания. В этом случае, в месте подключения, возникает искра, которая ведет к появлению в цепи большого импульса тока. Этот импульс выводит из строя светодиоды (особенно синие и белые). Если светодиоды работают в динамическом режиме (постоянно включаются, выключаются и подмаргивают) и такой режим основан на использовании реле, то следует исключить возникновение искры на контактах реле.

Каждую цепочку следует собирать из светодиодов одинаковых параметров и одного производителя.
Тоже важно ! Изменение температуры окружающей среды влияет на протекающий ток через кристалл. Поэтому желательно изготавливать устройство так, чтобы протекающий ток через светодиод был равен не 20мА, а 17-18 мА. Потеря яркости будет незначительная, зато долгий срок службы обеспечен.

Как запитать светодиод от сети 220 В.

Казалось бы все просто: ставим последовательно резистор, и всё. Но нужно помнить об одной важной характеристике светодиода: максимально допустимом обратном напряжении. У большинства светодиодов оно около 20 вольт. А при подключении его в сеть при обратной полярности (ток-то переменный, полпериода в одну сторону идёт, а вторую половину — в обратную) к нему приложится полное амплитудное напряжение сети — 315 вольт! Откуда такая цифра? 220 В — это действующее напряжение, амплитудное же в {корень из 2} = 1,41 раз больше.
Поэтому, чтобы спасти светодиод нужно поставить последовательно с ним диод, который не пропустит к нему обратное напряжение.

Еще один вариант подключения светодиода к электросети 220в:

Или же поставить два светодиода встречно-параллельно.

Вариант питания от сети с гасящим резистором не самый оптимальный: на резисторе будет выделяться значительная мощность. Действительно, если применим резистор 24 кОм (максимальный ток 13 мА), то рассеиваемая на нём мощность будет около 3 Вт. Можно снизить её в два раза, включив последовательно диод (тогда тепло будет выделяться только в течение одного полупериода). Диод должен быть на обратное напряжение не менее 400 В. При включении двух встречных светодиодов (существуют даже такие с двумя кристаллами в одном корпусе, обычно разных цветов, один кристалл красного свечения, другой зелёного) можно поставить два двухваттных резистора, каждый сопотивлением в два раза меньше.
Оговорюсь, что применив резистор большого сопротивления (например 200 кОм) можно включить светодиод и без защитного диода. Ток обратного пробоя будет слишком мал, чтобы вызвать разрушение кристалла. Конечно, яркость при этом весьма мала, но например для подсветки в темноте выключателя в спальне её будет вполне достаточно.
Благодаря тому, что ток в сети переменный, можно избежать ненужных трат электричества на нагрев воздуха ограничительным резистором. Его роль может выполнять конденсатор, который пропускает переменный ток, не нагреваясь. Почему так — вопрос отдельный, рассмотрим его позже. Сейчас же нам нужно знать, что для того, чтобы конденсатор пропускал переменный ток, через него должны обязательно проходить оба полупериода сети. Но ведь светодиод проводит ток только в одну сторону. Значит, ставим встречно-параллельно светодиоду обычный диод (или второй светодиод), он и будет пропускать второй полупериод.

Но вот мы отключили нашу схему от сети. На конденсаторе осталось какое-то напряжение (вплоть до полного амплитудного, если помним, равного 315 В). Чтобы избежать случайного удара током, предусмотрим параллельно конденсатору разрядный резистор большого номинала (чтобы при нормальной работе через него тёк незначительный ток, не вызывающий его нагрева), который при отключении от сети за доли секунды разрядит конденсатор. И для защиты от импульсного зарядного тока тоже поставим низкоомный резистор. Он также будет играть роль предохранителя, мгновенно сгорая при случайном пробое конденсатора (ничто не вечно, и такое тоже случается).

Конденсатор должен быть на напряжение не менее 400 вольт, или специальный для цепей переменного тока напряжением не менее 250 вольт.
А если мы хотим сделать светодиодную лампочку из нескольких светодиодов? Включаем их все последовательно, встречного диода достаточно одного на всех.

Диод должен быть рассчитан на ток, не меньший чем ток через светодиоды, обратное напряжение — не менее суммы напряжения на светодиодах. А ещё лучше взять чётное число светодиодов и включить их встречно-параллельно.

На рисунке в каждой цепочке нарисовано по три светодиода, на самом деле их может быть и больше десятка.
Как расчитать конденсатор? От амплитудного напряжения сети 315В отнимаем сумму падения напряжения на светодиодах (например для трёх белых это примерно 12 вольт). Получим падение напряжения на конденсаторе Uп=303 В. Ёмкость в микрофарадах будет равна (4,45*I)/Uп, где I — необходимый ток через светодиоды в миллиамперах. В нашем случае для 20 мА ёмкость будет (4,45*20)/303 = 89/303 ~= 0,3 мкФ. Можно поставить два конденсатора 0,15 мкф (150 нФ) параллельно.

Наиболее распространённые ошибки при подключении светодиодов

1. Подключение светодиода напрямую к источнику питания без ограничителя тока (резистора или специальной микросхемы-драйвера). Обсуждалось выше. Светодиод быстро выходит из строя из-за плохо контролируемой величины тока.

2. Подключение параллельно включенных светодиодов к общему резистору. Во-первых, из-за возможного разброса параметров, светодиоды будут гореть с разной яркостью. Во-вторых, что более существенно, при выходе из строя одного из светодиодов, ток второго возрастёт вдвое, и он может тоже сгореть. В случае использования одного резистора целесообразнее подключать светодиоды последовательно. Тогда при расчёте резистора ток оставляем прежним (напр. 10 мА), а прямое падение напряжения светодиодов складываем (напр. 1,8 В + 2,1 В = 3,9 В).

3. Включение последовательно светодиодов, рассчитанных на разный ток. В этом случае один из светодиодов будет либо работать на износ, либо тускло светиться — в зависимости от настройки тока ограничивающим резистором.

4. Установка резистора недостаточного сопротивления. В результате текущий через светодиод ток оказывается слишком большим. Поскольку часть энергии из-за дефектов кристаллической решётки превращается в тепло, то при завышенных токах его становится слишком много. Кристалл перегревается, в результате чего значительно снижается срок его службы. При ещё большем завышении тока из-за разогрева области p-n-перехода снижается внутренний квантовый выход, яркость светодиода падает (это особенно заметно у красных светодиодов) и кристалл начинает катастрофически разрушаться.

5. Подключение светодиода к сети переменного тока (напр. 220 В) без принятия мер по ограничению обратного напряжения. У большинства светодиодов предельно допустимое обратное напряжение составляет около 2 вольт, тогда как напряжение обратного полупериода при запертом светодиоде создаёт на нём падение напряжения, равное напряжению питания. Существует много различных схем, исключающих разрушающее воздействие обратного напряжение. Простейшая рассмотрена выше.

6. Установка резистора недостаточной мощности. В результате резистор сильно нагревается и начинает плавить изоляцию касающихся его проводов. Потом на нём обгорает краска, и в конце концов он разрушается под воздействием высокой температуры. Резистор может безболезненно рассеять не более той мощности, на которую он рассчитан.

Мигающие светодиоды

Мигающий сеетодиод (МСД) представляет собой светодиод со встроенным интегральным генератором импульсов с частотой вспышек 1,5 -3 Гц.
Несмотря на компактность в мигающий светодиод входит полупроводниковый чип генератора и некоторые дополнительные элементы. Также стоит отметить то, что мигающий светодиод довольно универсален — напряжение питания такого светодиода может лежать в пределах от З до 14 вольт — для высоковольтных, и от 1,8 до 5 вольт для низковольтных экземпляров.

Отличительные качества мигающих сеетодиодое:

• Малые размеры
• Компактное устройство световой сигнализации
• Широкий диапазон питающего напряжения (вплоть до 14 вольт)
• Различный цвет излучения.

В некоторых вариантах мигающих светодиодов могут быть встроены несколько (обычно — 3) разноцветных светодиода с разной периодичностью вспышек.
Применение мигающих светодиодов оправдано в компактных устройствах, где предьявляются высокие требования к габаритам радиоэлементов и электропитанию — мигающие светодиоды очень экономичны, т..к электронная схема МСД выполнена на МОП структурах. Мигающий светодиод может с лёгкостью заменить целый функциональный узел.

Условное графическое обозначение мигающего светодиода на принципиальных схемах ничем не отличается от обозначения обычного светодиода за исключением того, что линии стрелок- пунктирные и символизируют мигающие свойства светодиода.

Если взглянуть сквозь прозрачный корпус мигающего светодиода, то можно заметить, что конструктивно он состоит из двух частей. На основании катодного (отрицательного вывода) размещён кристалл светоизлучающего диода.
Чип генератора размещён на основании анодного вывода.
Посредством трёх золотых проволочных перемычек соединяются все части данного комбинированного устройства.

Отличить МСД от обычного светодиода легко по внешнему виду, разглядывая его корпус на просвет. Внутри МСД находятся две подложки примерно одинакового размера. На первой из них располагается кристаллический кубик светоизлучателя из редкоземельного сплава.
Для увеличения светового потока, фокусировки и формирования диаграммы направленности применяется параболический алюминиевый отражатель (2). В МСД он немного меньше по диаметру, чем в обычном светодиоде, так как вторую часть корпуса занимает подложка с интегральной микросхемой (3).
Электрически обе подложки связаны друг с другом двумя золотыми проволочными перемычками (4). Корпус МСД (5) выполняется из матовой светорассеивающей пластмассы или из прозрачного пластика.
Излучатель в МСД расположен не на оси симметрии корпуса, поэтому для обеспечения равномерной засветки чаще всего применяют монолитный цветной диффузный световод. Прозрачный корпус встречается только у МСД больших диаметров, обладающих узкой диаграммой направленности.

Чип генератора состоит из высокочастотного задающего генератора — он работает постоянно -частота его по разным оценкам колеблется около 100 кГц. Совместно с ВЧ-генератором работает делитель на логических элементах, который делит высокую частоту до значения 1,5- 3 Гц. Применение высокочастотного генератора совместно с делителем частоты связано с тем, что для реализации низкочастотного генератора требуется использование конденсатора с большой ёмкостью для времязадающей цепи.

Для приведения высокой частоты до значения 1-3 Гц используются делители на логических элементах, которые легко разместить на небольшой площади полупроводникового кристалла.
Кроме задающего ВЧ-генератора и делителя на полупроводниковой подложке выполнен электронный ключ и защитный диод. У мигающих светодиодов, рассчитанных на напряжение питания 3-12 вольт, также встраивается ограничительный резистор. У низковольтных МСД ограничительный резистор отсутствует Защитный диод необходим для предотвращения выхода из строя микросхемы при переполюсовке питания.

Для надёжной и долговременной работы высоковольтных МСД, напряжение питания желательно ограничить на уровне 9 вольт. При увеличении напряжения возрастает рассеиваемая мощность МСД, а, следовательно, и нагрев полупроводникового кристалла. Со временем чрезмерный нагрев может привести к быстрой деградации мигающего светодиода.

Безопасно проверить исправность мигающего светодиода можно с помощью батарейки на 4,5 вольта и последовательно включенного совместно со светодиодом резистора сопротивлением 51 Ом, мощностью не менее 0,25 Вт.

Исправность ИК-диода можно проверить при помощи фотокамеры сотового телефона.
Включаем фотоаппарат в режим съемки, ловим в кадр диод на устройстве (например, пульт ДУ), нажимаем на кнопки пульта, рабочий ИК диод должен в этом случае вспыхивать.

В заключении следует обратить внимание на такие вопросы как пайка и монтаж светодиодов. Это тоже очень важные вопросы, которые влияют на их жизнеспособность.
светодиоды и микросхемы боятся статики, неправильного подключения и перегрева, пайка этих деталей должна быть максимально быстрая. Следует использовать маломощный паяльник с температурой жала не более 260 градусов и пайку производить не более 3-5 секунд (рекомендации производителя). Не лишним будет использование медицинского пинцета при пайке. Светодиод берется пинцетом выше к корпусу, что обеспечивает дополнительный теплоотвод от кристалла при пайке.
Ножки светодиода следует гнуть с небольшим радиусом (чтобы они не ломались). В результате замысловатых изгибов, ноги у основания корпуса должны остаться в заводском положении и должны быть параллельны и не напряжены (а то устанет и кристалл отвалится от ножек).

Чтобы ваше устройство защитить от случайного замыкания или перегрузки следует ставить предохранители.

Скачать:
1. Програма для автоматического подбора резистора при подключении светодиодов — Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь для доступа к этому контенту
2. Программа автоматического расчета токоограничивающего резистора светодиода — Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь для доступа к этому контенту
3. Интернет-ресурс для автоматического расчета и подбора резисторов светодиода — Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь для доступа к этому контенту

Преобразователь питания для белого светодиода (023) пакет

Описание Преобразователь питания для белого светодиода (023) пакет

Начинающим радиоконструктор:           Преобразователь напряжения для фонарика.                  (023)

     

     Вы обращали внимание на фонарики с белыми светодиодами, в которых устанавливается всего одна пальчиковая батарейка? Для белых и синих светодиодов необходимо напряжение источника питания 3 – 3,5 вольта, а один пальчиковый гальванический элемент имеет напряжение на своих выводах 1,5 вольта (аналогичный аккумулятор – 1,2 вольта). Каким образом тогда светятся светодиоды в таких фонариках? Для этого в фонарик встроен повышающий преобразователь напряжения (так называемый DC/DC преобразователь). Простая схема такого преобразователя показана ниже. Схема представляет собой классический блокинг-генератор с положительной обратной связью, осуществляемой через трансформатор на базу транзистора. Транзистор в схеме работает в ключевом режиме (т.е. у него два состояния – закрыт/открыт (без промежуточного усилительного). Измерение показало, что при сопротивлении резистора R1 в 560 Ом, частота генератора составляет около 130 КГц. Также частота генератора зависит от количества витков 

 

обмоток трансформатора и от магнитной проницаемости магнитопровода. Принцип работы схемы: при подаче питания на схему (база транзистора через резистор R1 и нижнюю по схеме обмотку трансформатора подключена к положительному выводу питания, — транзистор открыт), ток от источника питания протекает через рабочую (верхнюю по схеме) обмотку трансформатора и открытый переход транзистора. В результате индукции в обмотке связи (нижняя по схеме) возникает ток, резко запирающий транзистор. Возникшая индукция в сердечнике трансформатора вызывает импульсный ток, складывающийся с током источника питания и протекающий через диод Шоттки VD1 и конденсатор С1, заряжая его, а он уже питает светодиод HL1. Как только, запирающая транзистор, индукция в трансформаторе пропадает, транзистор снова открывается и процесс повторяется сначала. Применение диода Шоттки обусловлено высокой частотой переключений генератора и низким падением напряжения на его переходе – около 0,2в в отличие от обыкновенных выпрямительных, где оно около 0,4в. Виду того, что напряжение индукции значительно превышает напряжение источника, этого напряжения достаточно для нормальной работы белого светодиода. Подключенный светодиод выполняет роль стабилитрона, поддерживая напряжение на выходе около 3,5 вольт. Если светодиод отключить от схемы, напряжение на конденсаторе превысит 40 вольт, что может вывести из строя конденсатор и однозначно выведет из строя подключенный светодиод. Обе обмотки трансформатора наматываются на ферритовом кольцевом сердечнике одновременно сложенными вдвое отрезками проводов (бифилярно) по всей длине равномерно, и содержат 30 витков (для удобства различия разными  сечениями проводов). Начала обмоток на схеме обозначены точками. Рабочая (верхняя) обмотка мотается более толстым проводом, обмотка обратной связи (нижняя) более тонким. Безошибочно собранная схема в настройке не нуждается. Вместо одного светодиода можно подключить к схеме до семи светодиодов, соединив их последовательно.

 

 

Вариант 023:

 

1.  Печатная  плата,

 

 

3.  Ферритовый магнитопровод (кольцо), 

4.  Два отрезка провода ПЭВ для обмоток трансформатора,

5.  Транзистор КТ315, 

6.  Резистор R1 – 560 Ом,

8.  Конденсатор С1 – 22МкФ,

9.  Диод Шоттки 1N5819,

10. Светодиод (белого света),

11. Монтажные провода,

12. Схема и описание.

Оставить отзыв о «Преобразователь питания для белого светодиода (023) пакет»

Ваши знания будут оценены пользователями сайта, если Вы авторизуетесь перед написанием отзыва.

Ваше имя:*
Заголовок:*
Оценка товара:
Достоинства:
Недостатки:
Комментарий:*
В целом Ваш отзыв:	Положительный Отрицательный

Прямое напряжение и КВЛ | Все о светодиодах

Прямое напряжение и КВЛ

Сохранить Подписаться

Пожалуйста, войдите, чтобы подписаться на это руководство.

После входа в систему вы будете перенаправлены обратно к этому руководству и сможете подписаться на него.

Для правильного использования каждого светодиода нам необходимо знать прямое напряжение . Что это за прямое напряжение? Поясним это на фото:

В нашей схеме из трех частей у нас есть батарея (вырабатывающая напряжение) и резистор + светодиод (использующий напряжение). Теперь я расскажу вам очень важный «закон» электроники:

В любой «петле» цепи напряжения должны уравновешиваться: генерируемое количество = используемому количеству

Этот закон «петли напряжения» был открыт человеком по имени Кирхгоф (поэтому он называется законом напряжения Кирхгофа = КВЛ). И мы можем видеть петлю выше, где одна часть сделана из батареи +9В. Другая половина должна израсходовать +9В (сделав -9В так, чтобы обе половины контура были равны).

Какое отношение это имеет к Forward Voltage светодиода? Что ж, прямое напряжение — это «отрицательное напряжение», используемое светодиодом, когда он включен. Что-то вроде «отрицательной батареи»! Итак, давайте немного изменим нашу диаграмму.

Всякий раз, когда светодиод горит, напряжение, которое он использует, составляет где-то между 1,85 В и 2,5 В. Мы скажем 2,2 В в среднем — это хорошее предположение для большинства красных, желтых, оранжевых и светло-зеленых светодиодов. Если мы вычтем это из 9 В, мы получим около 6,8 В. Это напряжение, которое должен «поглощать» резистор.

Быстрая викторина!

Допустим, у нас есть та же схема, что и выше, за исключением того, что на этот раз это батарея 5 В и светодиод с прямым напряжением 2,5 В, какое напряжение должен «поглощать» резистор?

Генерируемые напряжения = Используемые напряжения, поэтому 5 В = 2,5 В + ResistorVoltage. Напряжение на резисторе 2,5В.

Допустим, у нас есть та же схема, что и выше, за исключением того, что на этот раз это батарея 5 В и светодиод с прямым напряжением 3,4 В, какое напряжение должен «поглощать» резистор?

Генерируемые напряжения = Используемые напряжения, поэтому 5 В = 3,4 В + ResistorVoltage. Напряжение на резисторе 1,6В.

Закон Ома

Что интересно в только что изученном нами законе (КВЛ), так это то, что мы нигде не используем сопротивление резистора. Это никогда не появляется в уравнении. Тем не менее, из наших предыдущих экспериментов мы точно знаем, что изменение сопротивления влияет на яркость светодиода. Должно быть что-то еще происходит, давайте продолжим работать над пониманием деталей….

Далее мы добавим еще один важный закон. Это называется Закон Ома — и он описывает, как работают резисторы.

В напряжение на резисторе (вольты) = ток через резистор (амперы)* R сопротивление резистора (омы)

V = I * R

Или два других способа записи для определения тока или сопротивления:

I = V / R

R = V / I

V для напряжения, R для сопротивления и I , как ни странно, для тока. Да, это I немного раздражает, не так ли, ведь в текущем слове нет ни одного I ? К сожалению, 100 лет работают против нас, так что просто потерпите нас в этом.

Быстрый тест!

Если у меня есть резистор 3 Ом (R), через который проходит ток 0,5 Ампер (I). Чему равно напряжение (В) на резисторе?

Мы будем использовать V = I * R форму закона Ома. V = 0,5 А * 3 Ом = 1,5 Вольт.

Теперь у меня есть резистор 1000 Ом (R) и напряжение на нем 6,8 В (В). Какой ток (I) проходит через резистор?

Мы будем использовать I = V / R форму закона Ома. Ток = 6,8 В / 1000 = 6,8 мА.

Закон Ома очень важен, и его стоит немного изучить, чтобы с ним ознакомиться. Мы предлагаем придумать другие значения сопротивлений, токов и напряжений и использовать их для нахождения неизвестного значения. Если вы работаете с другом, проверяйте друг друга и проверяйте свои ответы ! Есть также «калькуляторы» в Интернете, с которыми вы можете проверить себя.

Решение для текущего

Теперь мы объединим оба KVL и Закон Ома с нашей диаграммой. Наш светодиод подключен к резистору 1000 Ом (вы должны убедиться в этом, проверив цветные полосы резистора!), и напряжение на этом резисторе должно быть 6,8В (закон КВЛ), поэтому ток через этот резистор должен быть быть 6,8 В / 1000 Ом = 6,8 мА (закон Ома).

Наша диаграмма становится немного плотной, но мы почти закончили. Ток резистора составляет 6,8 мА, и этот ток также проходит через светодиод, поэтому ток светодиода составляет 6,8 мА. «Большой крик», вы можете сказать. «Какое мне дело до тока светодиода?» Причина, по которой вас это должно волновать, заключается в следующем:

Величина тока (I), проходящего через светодиод, прямо пропорциональна его яркости.

Ага! Наконец, последняя часть головоломки. Если мы увеличим ток, светодиод будет ярче . Аналогично, , если вы уменьшите ток, светодиод будет тусклее . Выбрав правильный резистор, вы полностью контролируете внешний вид светодиода.

Всякий раз, когда вы используете светодиод, убедитесь, что у вас всегда есть резистор! Резистор ограничивает ток, что предотвратит перегорание светодиода!

Большую часть времени вам понадобится действительно яркий светодиод, поэтому вы будете рассчитывать наименьший резистор, который вы можете использовать и не повредить светодиод. Но учтите, что чем больше ток потребляет светодиод, тем быстрее разрядится батарея. Таким образом, есть веские причины для контроля яркости, если, скажем, у вас маленькая батарея и вы хотите, чтобы свет работал долго.

Поскольку, как мы видели, слишком большой ток приведет к тому, что светодиод перегорит, какой ток лучше всего использовать? Для некоторых очень больших «мощных светодиодов» ток может достигать 1 или 2 ампер, но почти для каждого 3-мм, 5-мм или 10-мм светодиода величина тока, которую вы должны использовать, составляет 20 мА. Вы можете увидеть это в таблице данных, о которой мы говорили ранее. Видите самый правый столбец? IF — это F или выше Current (I) , и они используют 20 мА.

Для 99% светодиодов, с которыми вы столкнетесь, оптимальный ток составляет 20 миллиампер (0,02 А) , но не бойтесь увеличить его до 30 мА, если вам нужно немного больше яркости.

 Информация о светодиодах Пересмотр резисторов

Это руководство было впервые опубликовано 11 февраля 2013 года. обновлено 11 февраля 2013 г.

Эта страница (Forward Voltage and KVL) последний раз обновлялась 03 октября 2022 г.

Текстовый редактор на базе tinymce.

Как падение напряжения на ИК-светодиодах влияет на производительность и срок службы светодиодов | Блог о расширенном проектировании печатных плат

 

Впервые я познакомился со светодиодами в местном радиолавке во время поиска компонентов для моего научного проекта. Цель состояла в том, чтобы создать AT-AT, который ходил, и последним штрихом стали светодиодные фонари в кабине.

Излишне говорить, что с тех пор я являюсь поклонником светодиодов. Однако я не одинок, особенно с миллионами постоянно используемых пультов от телевизора. На самом деле, я был свидетелем того, как одна сестра настолько пристрастилась к пульту, что буквально забыла, как без него включать телевизор.

Не говоря уже о том, что иногда я вытаскивал свою верную черную изоленту и блокировал ею сигнал ИК-светодиода с пульта. Не осуждайте, это то, что происходит со старшими сестрами, которые пытаются командовать своим младшим братом, когда наши родители не видят. Со всей серьезностью, светодиод является универсальным, удобным в применении и широко используемым компонентом. Поэтому важно, чтобы разработчики понимали параметры, влияющие на их функциональность и производительность.

Что такое инфракрасные светодиоды?

Инфракрасный светоизлучающий диод (ИК-светодиод) представляет собой твердотельное светоизлучающее (SSL) устройство, излучающее свет в инфракрасном диапазоне или диапазоне спектра электромагнитного излучения. ИК-светодиоды позволяют экономично и эффективно производить инфракрасный свет, то есть электромагнитное излучение в диапазоне от 700 нм до 1 мм.

Различные ИК-светодиоды могут излучать инфракрасный свет с разной длиной волны, точно так же, как разные светодиоды излучают свет разных цветов. ИК-светодиоды также используются во многих типах электроники, таких как пульты дистанционного управления для телевизоров и многих других электронных устройствах. Они даже используются в камерах; эти инфракрасные камеры используют ИК-светодиоды как прожектор, оставаясь невидимыми для невооруженного глаза.

Спрос на ИК-светодиоды обусловлен их универсальностью. Например, ИК-светодиоды в сочетании с несколькими различными типами датчиков обычно используются в межмашинных средах и приложениях Интернета вещей (IoT).

Как работают ИК-светодиоды?

Таким образом, ИК-светодиод представляет собой особый тип диода или простого полупроводника. Я уверен, вы помните, что в диодах электрический ток течет только в одном направлении. По мере прохождения тока электроны падают из одной области диода в дырки в другой области. Это стало возможным благодаря тому, что электроны отдают энергию в виде фотонов, и этот процесс производит свет (электролюминесценция).

Также необходимо модулировать излучение ИК-светодиода, чтобы использовать его в электронных приложениях, чтобы предотвратить ложное срабатывание. Модуляция выделяет сигнал ИК-светодиода над шумом.

Кроме того, корпус инфракрасных диодов непроницаем для видимого света, но прозрачен для инфракрасного излучения. В целом, широкое использование ИК-светодиодов в пультах дистанционного управления, системах охранной сигнализации и почти во всех других электронных устройствах сделало их чрезвычайно рентабельными.

Принцип действия ИК-светодиода?

Схематично символ светодиода представляет собой диод правильной формы внутри круга с двумя маленькими стрелками, указывающими в сторону, что указывает на излучение света.

Светодиоды сделаны из других химических веществ, чем, скажем, кремниевые диоды, и их прямое падение напряжения будет другим. Вообще говоря, у светодиодов прямое падение напряжения намного больше, чем у выпрямительного диода. Их напряжение варьируется от 1,2 вольта (ИК) до более 3,4 вольта (УФ или белый), в зависимости от цвета. Например, ИК-светодиод имеет прямое напряжение 1,2 В при прямом токе 20 мА.

Кроме того, обычный или типичный рабочий ток для светодиода стандартного размера составляет около 20 мА. Кроме того, при работе светодиода от источника постоянного напряжения выше, чем прямое напряжение светодиода, необходимо использовать последовательно соединенный (подавляющий) резистор, чтобы предотвратить повреждение светодиода при полном напряжении источника.

Светодиоды нуждаются в особом внимании к источнику напряжения.

 

Пример схемы падения напряжения ИК-светодиода

Итак, давайте рассмотрим эти две примерные схемы, одна из которых использует источник 6 В, а другая использует источник 24 В, обе с заданным током светодиода 20 мА.

В нашем первом примере (красный) светодиод падает на 1,6 В; следовательно, на резисторе будет падать 4,4 вольта. Кроме того, определить размер резистора для тока светодиода 20 мА так же просто, как взять его падение напряжения (4,4 В) и разделить его на ток цепи (20 мА), следуя закону Ома (R = E / I), что дает нам цифра 220 Ом.

При расчете рассеиваемой мощности для этого резистора 220 Ом мы берем его падение напряжения и умножаем на его ток (P=IE), и результат равен 88 мВт, что вполне соответствует номинальной мощности резистора 1/8 Вт.

Во втором примере мы исследуем влияние увеличения источника напряжения. Более высокое напряжение батареи потребует более высокого сопротивления нашего понижающего резистора и, возможно, более высокой номинальной мощности.

Например, гасящий резистор должен быть увеличен до размера 1,12 кОм, чтобы сбрасывать необходимые 22,4 вольта при 20 мА, чтобы светодиод по-прежнему получал только 1,6 вольта. Это увеличение также означает более высокую рассеиваемую мощность резистора — 448 мВт. Таким образом, очевидно, что резистор, рассчитанный на мощность рассеяния 1/8 Вт или даже мощность рассеяния 1/4 Вт, будет перегреваться при использовании здесь.

Общее влияние шунтирующих резисторов в цепях ИК-светодиодов

Резистивные шунтирующие резисторы в цепях ИК-светодиодов жизненно важны для жизненного цикла и общей функциональности светодиода. Однако поведение схемы очень предсказуемо в отношении незначительных увеличений и уменьшений сопротивления.

Кроме того, значения гасящего резистора не обязательно должны быть точными для вашей схемы светодиодов, если вы понимаете, что это означает с точки зрения производительности светодиодов. Например, предположим, что в нашей предыдущей имитационной модели мы использовали резистор 1 кОм, а не резистор 1,12 кОм. Общий результат будет немного выше тока цепи и падения напряжения на светодиодах.

Это, конечно же, приведет к более яркому световому излучению светодиода и немного сократит срок службы (выгорание). И наоборот, гасящий резистор со значением 1,5 кОм вместо 1,12 кОм приведет к меньшему току в цепи, меньшему напряжению светодиода и меньшему световому излучению ИК-светодиода. Таким образом, светодиоды вполне терпимы к колебаниям подаваемой мощности; поэтому вам, возможно, не нужно стремиться к совершенству при выборе шунтирующего резистора, если этого не требует ваша конструкция.

Учет падения напряжения начинается с самого начала ваших проектов.

 

ИК-светодиоды, как и все светодиоды, входят в состав почти каждого электронного устройства. Их экономичность и эффективность делают их одним из наиболее широко используемых компонентов в области электроники. Поэтому понимание того, как они функционируют и взаимодействуют с различными цепями, в которых они находятся, жизненно важно. Я знаю, что большинство из нас не думает об ИК-светодиодах до тех пор, пока наши пульты не перестанут работать или не зазвучит сигнал тревоги.

Наконец, с точки зрения функциональности падение напряжения ИК-светодиодов влияет на функциональность, производительность и срок службы.

Попросите ваших дизайнеров и производственных групп работать вместе над реализацией стратегий для правильного падения напряжения ИК-светодиодов во всех ваших конструкциях печатных плат с помощью набора инструментов Cadence для проектирования и анализа. Allegro PCB Designer — это решение для компоновки светодиодных схем в ваших текущих и будущих проектах печатных плат.

Если вы хотите узнать больше о том, как у Cadence есть решение для вас, обратитесь к нам и нашей команде экспертов.

Решения Cadence PCB — это комплексный инструмент для проектирования от начала до конца, позволяющий быстро и эффективно создавать продукты. Cadence позволяет пользователям точно сократить циклы проектирования и передать их в производство с помощью современного отраслевого стандарта IPC-2581.

Подпишитесь на Linkedin Посетить сайт Больше контента от Cadence PCB Solutions

Загрузка, подождите

Ошибка — что-то пошло не так!

Хотите последние новости о печатных платах?
Подпишитесь на нашу ежемесячную рассылку новостей

Спасибо!

диоды — рабочее напряжение светодиода

Спросил 5 лет, 5 месяцев назад

Изменено 5 лет, 5 месяцев назад

Просмотрено 3к раз

\$\начало группы\$

Меня немного смущает рабочее напряжение светодиодов.

У меня есть контроллер светодиодов RGB, который использует 12 В постоянного тока.

Я нашел светодиод RGB на мыши, такой как этот:

http://www.mouser.com/ds/2/216/WP154A4SUREQBFZGC-194997.pdf максимальное напряжение, которое я могу использовать на светодиоде. В даташите указано, что общий ток должен быть около 20 мА.

Согласно закону Ома, если напряжение равно 12 В, а сила тока 0,02 А, резистор должен быть 600 Ом. 12/0,02 = 600

Верно ли это?

Чего я действительно не понимаю, так это того, что если бы я использовал 36 В постоянного тока или 1000 В постоянного тока? Даже если я правильно подберу резистор, не повредится ли светодиод при некотором напряжении? Как мне узнать, где находится это напряжение в таблице данных, которая не указана?

• светодиоды
• диоды
• техпаспорт

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Самое главное, что нужно понять, это то, что светодиоды (если рассматривать их упрощенно) падают постоянным напряжением где-то между 0,7 — 5 вольт. В техническом описании это показано как прямое напряжение как 1,9для красного и 3,3 для зеленого и синего светодиодов.

Они также не оказывают никакого сопротивления. Таким образом, не имеет значения, какое напряжение вы подаете на светодиод, пока вы ограничиваете ток. Таким образом, если вы приложите 1000 В к светодиоду, оно упадет, скажем, на 5 вольт на светодиоде и на 995 вольт на остальной части цепи (при условии, что вы ограничиваете ток и не взрываете светодиод).

Ваш расчет не совсем корректен, т.к. вы не учли прямое напряжение светодиодов. Так, например, если вы хотите 20 мА через красный светодиод, вам нужно:

$$R = \frac{12 — 1.9}{0.02} = 505\Omega$$

Но часто светодиоды управляются источниками тока, а не ограничиваются резистором, что, вероятно, делает ваш контроллер светодиодов, но у вас нет не предоставил ссылку для этого.

\$\конечная группа\$

3

\$\начало группы\$

Неверно. Большинство светодиодов работают от 2,3 В постоянного тока до 4 В постоянного тока, это зависит от электронной конструкции подложки. Это верно только для одного светоизлучающего диода. Большинство производителей будут продавать светодиодные модули. Они состоят из нескольких светодиодов, соединенных последовательно или параллельно, и могут включать в себя внутренние балансировочные резисторы и некоторые другие диоды для выпрямления и еще более сложной схемы регулирования, включающей несколько транзисторов. вот почему некоторые из этих модулей работают при совершенно другом напряжении, таком как 12 В или 24 В или даже 36 В и даже 120 В переменного тока. См. Википедию «Светодиод».

Что касается вашего второго вопроса: 36 В постоянного тока или 1000 В постоянного тока? При подключении светодиодных модулей всегда следуйте спецификации производителя, поскольку, если вы подаете 36 Вольт в модуль 24 Вольт, модуль может потреблять гораздо больше тока, чем предполагалось, и перегреваться, и раньше, чем вы хотите, он навсегда перестанет работать.

С более электронной точки зрения, если вы работаете с одним светодиодом электронного устройства и вам нужно запустить его от источника постоянного тока 12 В, вам нужно будет рассчитать значение токоограничивающего резистора следующим образом: типичное напряжение светодиода = 3 Вольта, Источник = 12 Вольт, 12-3=9нужно падение напряжения. Типичное потребление тока светодиодом 0,02 А, 9 В/0,02 А = 450 Ом. Затем вам нужно будет построить последовательную цепь с одним светодиодом и одним резистором на 450 Ом. Это потребляет в общей сложности 0,02 А при суммарном сопротивлении 600 Ом. Светодиод загорится и, вероятно, проработает около 100 000 часов при правильном обращении.

Ура 🙂

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

используйте питание 5 В вместо 12, если не подключено много (3 или 4) последовательно

Используйте закон Ома для дифференциального напряжения падения сопротивления R.

Научитесь читать спецификации и распознавать ESR . Vth (пороговая асимптота и прямое напряжение Vf при номинальном токе (например, 20 мА для 5 мм) (не абсолютный максимум), превышение которого может расплавить золотую проволоку и сжечь микросхему.

\$\конечная группа\$

Твой ответ

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Обязательно, но не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

. Закон

Ом — Почему светодиод имеет максимальное напряжение?

Спросил 7 лет, 8 месяцев назад

Изменено 7 лет, 7 месяцев назад

Просмотрено 48 тысяч раз

\$\начало группы\$

При питании простой схемы светодиодов (источник питания постоянного тока, светодиод, резистор) имеет ли значение напряжение питания, если используется правильно рассчитанное значение токоограничивающего резистора?

Другими словами, есть ли / может ли быть что-то изначально неправильное при питании светодиода 12 В или 24 В, если я использовал правильный резистор, знал прямое напряжение светодиода, знал максимальный ток и вычислил его, используя что-то как это, когда я мог бы питать тот же светодиод с источником питания 3,5 В, зная те же переменные и используя тот же веб-сайт?

Я предполагаю, что здесь существует ограничение на максимальное напряжение, используемое для светодиода. .. когда я смотрю на диаграмму электрических характеристик для CREE XP-G, например, она показывает ток как функцию напряжения , с напряжением, начинающимся примерно с 2,5 В при 0 мА, и максимальным значением около 3,25 В при 1500 мА (максимальный ток, на который рассчитан светодиод, как описано в таблице характеристик в том же документе.

После 3,25 В на диаграмме отображается ток довольно быстро приближается к бесконечности.

Я предполагаю, что это относится к моему вопросу, мне просто любопытно, как все это связано. Я уверен, что это все основные вещи закона Ома, я просто был бы признателен за разъяснение математики на работе.

• светодиод
• закон Ома

\$\конечная группа\$

3

\$\начало группы\$

Как таковое напряжение, используемое для питания схемы, управляющей диодом, не ограничено. Диод заботится только о том, что он может видеть, и он не может видеть падение напряжения на токоограничивающем резисторе. 92р\$. Если вы хотите, чтобы ток оставался постоянным в случае роста требуемого падения напряжения, то R в конечном итоге станет большим, и он будет рассеивать слишком много мощности. Мощность, которую могут рассеивать резисторы с осевым выводом, составляет 1/4 Вт. Для тока 20 мА это означает ограничение мощности на резисторе до 1/4 Вт, вы не можете превысить 625 Ом, что означает, что вы можете максимально снизить на нем 12,5 вольт, и вы ограничены при источнике питания около 14,5В для красного светодиода. Хуже обстоит дело с резисторами для поверхностного монтажа малого размера, мощность которых часто составляет 1/8 Вт или меньше. Если вам нужно большее падение напряжения, вам придется перейти на резистор с более высокой номинальной мощностью, который может стать физически большим, а также более дорогим.

Что касается того, почему фактическое напряжение на светодиоде не изменяется слишком резко при правильном выборе токоограничивающего резистора, один удобный способ посмотреть на это с помощью метода «нагрузочной линии». Из http://i.stack.imgur.com/1cUKU.png (изображение, являющееся общественным достоянием из Викимедиа):

Линия с отрицательным наклоном представляет собой резистор. Если \$V_D = 0\$, то через резистор будет \$V_{DD}/R\$ тока, а если \$V_D = V_{DD} \$, то через резистор нет тока (т.к. падение напряжения на резисторе отсутствует). Схема «живет» в точке равновесия, где линия резистора и кривая диода пересекаются, поскольку вы ДОЛЖНЫ иметь одинаковый ток через диод и резистор. Обратите внимание, что изменение R и \$ V_{DD} \$ меньше, чем резко, не сдвинет эту точку так сильно, как вы думаете, с точки зрения конечного падения напряжения на диоде из-за того, насколько крутой становится кривая диода.

\$\конечная группа\$

3

\$\начало группы\$

Последовательный резистор предназначен для ограничения тока, протекающего через светодиод. Прямое напряжение светодиода входит в расчет токоограничивающего резистора.

$$ R = \frac{V_{cc} — V_f}{I_f} $$

Нет ничего принципиально неправильного в использовании более высокого напряжения, если размер токоограничительного резистора соответствует напряжению. В то же время вы будете рассеивать больше энергии на токоограничивающем сопротивлении. Итак, вам понадобится резистор с достаточной номинальной мощностью. 9{cU}$$

где c — константа, зависящая от геометрии, легирования, температуры и т. д.

По этой причине мощный светодиод всегда должен питаться постоянным током, а не источником постоянного напряжения. Крошечные изменения c (например, изменение температуры) или U могут вызвать сильное изменение тока.

Последовательный резистор работает, потому что его сопротивление обычно намного выше, чем дифференциальное сопротивление светодиода. С точки зрения светодиода источник напряжения плюс резистор ведет себя как источник тока.

\$\конечная группа\$

2

\$\начало группы\$

Имеет ли значение напряжение питания, если используется правильно рассчитанное значение токоограничивающего резистора?

Нет. Диоды — это токовые устройства. У них есть падение напряжения, которое вы должны учитывать в своей схеме, но они управляются током, и до тех пор, пока вы соответствующим образом ограничиваете ток и охлаждаете диод, если это необходимо (для мощных светодиодов), тогда нет предела напряжения питания. .

Напряжение на самом светодиоде будет падением напряжения на диоде, которое будет немного зависеть от тока через диод, но в основном от состава диода. Применение слишком большого напряжения на клеммах диода (т. е. без ограничения тока) приведет к току, превышающему предел диода, и приведет к повреждению светодиода.

Однако при соответствующем ограничении тока можно использовать блок питания на миллион вольт для питания светодиода. Хотя в этот момент вам придется проверить адекватную изоляцию между клеммами различных частей…

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Светодиод имеет «максимальное напряжение», потому что его сопротивление резко уменьшается — как и в любом другом диоде — по мере того, как его прямое напряжение увеличивается выше колена, и это увеличение напряжения на светодиоде в сочетании с увеличением тока через него ( из-за уменьшения его прямого сопротивления) увеличивает мощность, которую светодиод должен рассеивать, и, следовательно, его рабочую температуру. Затем, если ток через переход светодиода превысит его абсолютный максимум, срок его службы сократится, и волшебный дым рано или поздно улетучится.

В случае CREE XP-G, о котором вы говорили, я взял график зависимости прямого напряжения от прямого тока из таблицы данных и наложил на него полученный график зависимости прямого напряжения от прямого сопротивления, как показано ниже. Довольно грубо, потому что я не делал никакой подгонки кривой, но легко увидеть огромное изменение прямого сопротивления при небольшом изменении прямого напряжения на 250 милливольт с 2,5 до 2,75 вольт.

Из-за чрезвычайной чувствительности к напряжению и из-за того, что положение колена диода нельзя предсказать с большой уверенностью, светодиоды обычно питаются не от источников необработанного напряжения, а от источников постоянного тока или источников напряжения с ограниченным током, предназначенных для никогда не допускайте, чтобы произведение тока через светодиод и падения напряжения на светодиоде превышало номинальную мощность светодиода.

Для мощных недорогих светодиодов, таких как XP-G, источник постоянного тока может быть использован с большим преимуществом, поскольку он будет поддерживать фиксированный ток через светодиод независимо от изменений в светодиоде Vf или входном напряжении до постоянного -токовое питание. Однако чаще всего резистор используется последовательно с источником напряжения, чтобы ограничить ток через светодиод.

Значение резистора определяется путем вычитания указанного минимального Vf светодиода из максимального выходного напряжения источника, а затем деления этой разницы на требуемый ток светодиода. Это сопротивление гарантирует, что «максимальное напряжение» светодиода никогда не будет превышено, и вы можете видеть, что нет предела (ну…) допустимому напряжению источника, поскольку резистор избавит светодиод от всего, что ему не нужно. .

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Я расскажу о пиковом обратном напряжении (иногда рассматриваемом как обратное напряжение) диода. PIV — это напряжение, при котором диодный переход начинает пробиваться, когда он смещен в обратном направлении (т. е. напряжение обратное). Для большинства светодиодов оно относительно низкое (обычно 5 В — я провел быстрый поиск и нашел 3 разных производителя, у всех было 5 В). В зависимости от источника питания это может не иметь значения (низковольтная батарея делает это относительно спорным вопросом). Другие источники питания, такие как преобразователи переменного тока в постоянный, могут иметь высокое напряжение с противоположной полярностью конструкции в течение короткого времени, когда источник или управляемые устройства, такие как реле, включаются и выключаются.
Поэтому любое приложение с источником питания более 5 В должно иметь обратную защиту для светодиода. Это может быть диод с обратным смещением на светодиоде для простой защиты или другие более сложные методы.

\$\конечная группа\$

Твой ответ

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Обязательно, но не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

Драйверы для светодиодов 12 В — Драйверы для светодиодов постоянного напряжения 12 В

• Выберите вариант. ..

  • 12 В постоянного тока Икс
  • 24 В постоянного тока Икс

• Выберите вариант…

  • 120 В переменного тока Икс
  • 120 / 240 В переменного тока Икс
  • 277 В переменного тока Икс
  • 120 / 240 / 277 В переменного тока Икс
  • 100-240 В переменного тока Икс
  • 100-277 В переменного тока Икс

• Выберите вариант. ..

  • 12 Вт Икс
  • 20 Вт Икс
  • 25 Вт Икс
  • 35 Вт Икс
  • 40 Вт Икс
  • 60 Вт Икс
  • 90 Вт Икс
  • 96 Вт Икс
  • 120 Вт Икс
  • 150 Вт Икс
  • 200 Вт Икс
  • 300 Вт Икс
  • 330 Вт Икс

• Выберите вариант. ..

  • Драйвер в распределительной коробке (сертифицировано UL) Икс
  • Драйвер в распределительной коробке NEMA 3R (сертифицирован UL) Икс
  • Только драйвер (признано UL) Икс

Артикул: выберите варианты выше

Что такое падение напряжения? Расчет сечения провода светодиодной ленты 12 В для больших тиражей

Одним из наиболее важных моментов, который следует учитывать при установке светодиодных лент, является эффект так называемого «падения напряжения ». В цепях постоянного тока напряжение постепенно падает по мере прохождения по длине провода (или по светодиодной ленте). Таким образом, с каждым футом провода доступное напряжение на каждом футе постепенно уменьшается по длине провода. Это может привести к тому, что один конец вашей ленты будет ярче, чем другой конец.

Советы по предотвращению падения напряжения в светодиодных лентах:

Есть несколько способов избежать падения напряжения в некоторых ситуациях. Величина падения напряжения будет варьироваться в зависимости от марки и потребляемой мощности светодиодных лент. Светодиодные ленты на 12 В будут терять напряжение быстрее, чем ленты на 24 В, поэтому, если вы хотите, чтобы они работали дольше, чем 40 футов, мы рекомендуем использовать ленты на 24 В.

Во избежание падения напряжения:  Разделите длинные полосы светодиодных лент на более короткие полосы, затем подключите дополнительные « Параллельные ” провода от блока питания к каждой новой светодиодной ленте. Этот процесс можно повторять столько раз, сколько необходимо. Вы также можете проложить дополнительный провод от блока питания вдоль неразрезанной светодиодной ленты и присоединить его, когда начнет происходить падение напряжения. Просто убедитесь, что вы используете правильный калибр провода, как описано ниже.

Пример 1: несколько параллельных линий на больших расстояниях

Если вы хотите установить непрерывную линию светодиодных лент ColorBright™ длиной более 90 футов (12 В постоянного тока, 2,9Вт/фут) и/или используете еще более длинный провод от источника питания к удлинителю, используйте соединение « Parallel ».

Пример 2: Создайте параллельное подключение от источника питания и разделите трассы в разные стороны

Если вам нужно 60-футовое освещение светодиодной лентой в левой/правой части бара или патио (или чего-либо еще), мы рекомендуем установить источник питания в середине участка и иметь одну 30-футовую секцию, идущую от источника питания слева, и одну 30-футовую секцию, идущую справа. Опять же, это называется «параллельным» соединением.

 

Пример 3:  Использование отдельных источников питания в разных зонах

В аэропорту Лонг-Бич установлены наши светодиодные ленты длиной 60 футов. полоса света. Они не хотели устанавливать блок питания посередине и включать свет в противоположных направлениях (выше в примере 2), поэтому они решили установить блок питания на противоположных концах 30-футовых трасс, чтобы создать 60-футовую трассу с отсутствие падения напряжения. Полоса не подключена посередине, и вы можете видеть, что нет видимого затемнения света (падения напряжения).

 

Как правильно определить сечение провода:

1. Рассчитайте общую длину провода от блока питания до светодиодной ленты.

2. Определите силу тока (ампер) в проводе. Для этого добавьте общую длину (метры) светодиодных лент, которые подключены к источнику питания, и умножьте на мощность на фут ленты (вы можете найти таблицу мощности на фут, нажав здесь ) ,

Пример:  Colorbright Изменение цвета RGB300 потребляет 4,4 Вт на фут. Если вы используете 16 футов. (16 x 4,4) = 70,4 Вт

3. Разделите общую мощность ваших полосок на 12 (при использовании полосок на 12 В), чтобы получить общий ток (ампер). Если вы используете ленты на 24 вольта, разделите на 24. Теперь у вас есть сила тока (ампер).

Пример 1 : 70,4 Вт разделить на 12 = 5,87 А
Пример 2 : 70,4 Вт разделить на 24 = 2,93 А

Диаграмма ниже.

Примечание: Сам провод потребляет ток. Если длина проволоки превышает общую длину полос, используйте следующую по толщине проволоку. На шкале AWG МЕНЬШЕ число указывает на БОЛЕЕ ТОЛЩУЮ жилу.

Для вашей безопасности:

Не рекомендуется постоянно использовать какую-либо электронную схему на максимальной мощности. Для достижения наилучших результатов добавьте к своим расчетам дополнительную маржу в 20%. Например, если ваша общая потребляемая мощность составляет 100 Вт, добавьте 20% (Вт x 1,2) и примите, что это 120 Вт. Затем продолжайте выполнять расчеты для источников питания и калибров проводов. Это защитит вашу систему, продлит ее срок службы и сделает работу более безопасной.

Как справиться с падением напряжения на светодиодных лентах RGB (с изменением цвета):

ПРИМЕЧАНИЕ. Это также относится к одноцветным светодиодным лентам, в которых вы установили диммер после блока питания и перед лампами.

Полосы RGB, меняющие цвет, имеют дополнительный шаг при рассмотрении «падения напряжения». Продаваемые нами 12-вольтовые RGB-ленты со 150 светодиодами на катушке могут работать в течение двух полных катушек (32 фута), прежде чем произойдет заметное падение напряжения (4 катушки на 24 В). Ленты RGB на 12 В с 300 светодиодами на барабане можно использовать только для одного целого барабана, прежде чем станет заметным падение напряжения (2 барабана на 24 В).

Контроллер RGB заставляет цвета изменяться. По сути, он посылает сигнал для управления светом.