Для светодиода какое нужно напряжение: как узнать на сколько вольт рассчитан, какое у него падение и рабочее питание в зависимости от цвета

Как определить напряжение питания светодиодов? Ответ

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

Теоретический метод

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

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

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

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

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

Практический метод

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

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

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

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

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

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.

как определяется, на что влияет

Содержание

• 1 Как определить напряжение питания светодиодов
• 2 Как узнать падение напряжения на светодиоде
  • 2.1 Теоретический метод
  • 2.2 Практический метод
• 3 Итоги: что делать, если напряжение светодиода упало

Светодиод — полупроводниковый прибор, который преобразует прямой электрический ток в световое излучение. Английское название LED расшифровывается, как light emitting diode. Если раньше светодиоды представляли интерес только для узкого круга ученых, то сейчас их активно используют оформители для украшения помещений и разработки концепции светодизайна. В отличие от ламп накаливания, светодиоды преобразуют ток в световое излучение с минимальными потерями, то есть LED-лампы практически не нагреваются при наличии хорошего теплоотвода.

Если еще в середине прошлого века ученым удавалось получить мизерный КПД только в 2%, то сейчас светодиоды в среднем выдают КПД 35-45%, хотя встречаются и настоящие рекордсмены, у которых КПД достигает фантастических 60%. Светодиоды могут работать на протяжении длительного времени. Приборы относятся к низковольтным, то есть безопасным для человека. Основное эстетическое достоинство светодиодов — свет, излучаемый им, «чистый», так как лежит в узком диапазоне спектра. У приборов есть несколько основных ТХ: мощность, сила потребляемого тока, цветовая температура и напряжение. О том, как определить напряжение и поговорим дальше.

Как определить напряжение питания светодиодов

Источник питания для светодиодов — основная комплектующая деталь, которая преобразует сетевое напряжение. Как известно светодиоды питаются током, но напряжение, которое подается в данном случае, значения не имеет. Это может быть как 12 В, так и 1000 В. Главное для светодиода — это ток. При его нехватке свет лампочек тускнеет, а при переизбытке они начинают нагреваться, и даже теплоотвод не всегда может справиться. Если простая лампа накаливания «самостоятельно» выбирает для себя ток, то светодиод сам выбирает напряжение. Если светодиод требует напряжение в 5 В, а блок питания подает ему, к примеру, 5 В, то высока вероятность того, что светодиод просто сгорит. Дело в том, что возникает «конфликт» между источником питания и светодиодом. Первый пытается честно выдать 5 В, а второй старается взять только положенные для себя 3 В. Светодиод может «просадить» напряжение до нужного, если блок питания слабенький, но чаще в этой схватке все же побеждает хаос и разрушение и светодиод перегорает.

Чтобы подобных проблем не возникло, необходимо стабилизировать ток. Самый простой вариант — резистор. Он подключается последовательно со светодиодами. Резистор помогает ослабить источник питания и заставить его выдавать светодиоду нужное напряжение. Если речь идет о мощных светодиодах, то слабенькому резистору с ними не справиться. В этой ситуации потребуется полноценный стабилизатор.

Расчет резистора провести довольно просто. Для вычислений необходимо знать напряжение питания, падение напряжения и ток. От значения напряжения питания отнимают падение напряжения, а получившуюся величину делят на ток. Теперь остается только выбрать резистор с ближайшим стандартным сопротивлением. Некоторые предпочитают вообще убирать из формулы падение напряжения, так как его точное значение не всегда известно, но ниже приведены два способа для определения этой величины.

Как узнать падение напряжения на светодиоде

Падение напряжения на светодиоде — это одна из его важных характеристик. С помощью падения напряжения можно узнать, на сколько вольт уменьшится напряжение во время прохождения через один светодиод, если соединение было последовательным. К примеру, если падение напряжения на светодиоде 2,3 вольта, а напряжение питания 24 вольт, то после первой лампочки остальным останется 24—2,3=21,7 вольт. После прохождения второго светодиода значение станет еще меньше: 21,7—2,3=19,4 вольт.

Подсчеты можно проводить до тех пор, пока полученное значение не будет меньше падения напряжения, то есть на следующий диод его уже не хватит. После проведения нехитрых подсчетов можно прийти к выводу, что запитать при таких условиях можно только 10 светодиодов, а 11-й сиротливо останется в сторонке. Если в ленте их больше, то на остальных уже не хватит. Падение напряжения можно измерить двумя способами: практическим и теоретическим.

Теоретический метод

Для теоретического метода определения падения напряжения в светодиоде необходимы таблицы. Изменения этой характеристики напрямую связаны с его цветом. Для изготовления светодиодов разных цветов используются разные полупроводниковые материалы. Здесь производители во мнении не сходятся, а единого стандарта нет, поэтому каждый делает из того, из чего считает нужным. Падение напряжения во многом определяется химическим составом полупроводника. Точных значений для светодиодов одного цвета нет, но существует определенный диапазон, в котором они варьируются. К примеру, для синих и белых 3—3,6 В, для красных 1,8—2В, для жёлтых и зелёных 2—2,4В. Эти данные можно посмотреть по даташиту.

У белых светодиодов показатель самый высокий, а в хвосте списке расположились красные. Хотя данные и приблизительные, этого обычно достаточно для проведения расчетов. Если светодиоды достались по наследству без документации, то можно поискать в интернете похожие, а после скачать документацию для них. Такой метод, к сожалению, совершенно ненадежен, так как под идентичными корпусами может скрываться разная начинка, соответственно и характеристики у нее будут другими.

Практический метод

В реальности проще это падение напряжения на светодиоде измерить вольтметром в схеме, чем выискивать в графиках и таблицах. Не нужно объяснять, что вольтметр должен быть включен на постоянное напряжение, если через диод течет постоянный ток, а щупы должны касаться анода и катода диода. Если возникают трудности с идентификацией, то отличить их легко. Катод короче анода, что видно невооруженным глазом.

Итоги: что делать, если напряжение светодиода упало

Падение напряжения может сильно колебаться даже у одинаковых светодиодов от одного производителя в рамках одной партии. Этот показатель меняется по мере изнашивания светодиода. Также эта характеристика зависит от температуры. Сильный нагрев сокращает срок службы светодиода, поэтому необходим хороший теплоотвод и стабилизатор.

 

Схемы включения светодиодов

Светодиод — полупроводниковый прибор с электронно-дырочным переходом, создающий оптическое излучение при пропускании через него электрического тока в прямом направлении.

Светодиод является прибором токовым, т.е. ток через него должен быть ограничен с помощью резистора. Как рассчитать этот резистор, было уже рассказано, повторяться здесь не будем, но формулу, на всякий случай, приведем еще раз.

Рисунок 1.

Здесь Uпит. – напряжение питания, Uпад. – падение напряжение на светодиоде, R – сопротивление ограничивающего резистора, I – ток через светодиод.

Однако, несмотря на всю теорию, китайская промышленность выпускает всевозможные сувениры, брелоки, зажигалки, в которых светодиод включен без ограничительного резистора: просто две-три дисковых батарейки и один светодиод. В этом случае ток ограничивается внутренним сопротивлением батареи, мощности которой просто не хватает, чтобы спалить светодиод.

Но тут, кроме перегорания, есть и еще одно неприятное свойство – деградация светодиодов, более всего присущее светодиодам белого и синего цветов: через некоторое время яркость свечения становится совсем незначительной, хотя ток через светодиод протекает вполне достаточный, на уровне номинального.

Нельзя сказать, что не светит вовсе, свечение еле заметно, но это уже не фонарик. Если при номинальном токе деградация происходит не ранее, чем через год непрерывного свечения, то при завышенном токе дождаться этого явления можно через полчаса. Такое включение светодиода следует назвать плохим.

Подобную схему можно объяснить лишь стремлением сэкономить на одном резисторе, припое, и трудозатратах, что при массовых масштабах производства, видимо, оправдано. Кроме того, зажигалка или брелок вещь одноразовая, копеечная: кончился газ или села батарейка — сувенир просто выкинули.

Рисунок 2. Схема плохая, но применяется достаточно часто.

Очень интересные вещи получаются (конечно, случайно), если по такой схеме подключить светодиод к блоку питания с выходным напряжением 12В и током не менее 3А: происходит ослепительная вспышка, раздается достаточно громкий хлопок, дымок, и остается удушливый запах. Так и вспоминается вот такая притча: «Можно ли посмотреть на Солнце в телескоп? Да, но только два раза. Один раз левым глазом, другой правым». Кстати, подключение светодиода без ограничительного резистора наиболее распространенная ошибка у начинающих, и о ней хотелось бы предупредить.

Чтобы исправить это положение, продлить срок службы светодиода, схему следовало бы чуточку изменить.

Рисунок 3. Хорошая схема, правильная.

Именно такую схему следует считать хорошей или правильной. Чтобы проверить, правильно ли указан номинал резистора R1, можно воспользоваться формулой, показанной на рисунке 1. Будем считать, что падение напряжения на светодиоде 2В, ток 20мА, напряжение питания 3В обусловлено применением двух пальчиковых батареек.

А вообще не надо стремиться ограничить ток на уровне предельно допустимых 20мА, можно запитать светодиод меньшим током, ну, хотя бы, миллиампер 15…18. При этом произойдет совсем незначительное уменьшение яркости, который глаз человека, в силу особенностей устройства, не заметит совсем, а вот срок службы светодиода намного увеличится.

Еще один пример плохого включения светодиодов можно встретить в различных фонариках, уже более мощных, нежели брелоки и зажигалки. В этом случае некоторое количество светодиодов, иногда достаточно большое, просто включено параллельно, и тоже без ограничительного резистора, в роли которого опять же выступает внутреннее сопротивление батареи. Такие фонарики достаточно часто попадают в ремонт именно по причине выгорания светодиодов.

Рисунок 4. Совсем плохая схема включения.

Казалось бы, исправить положение может схема, показанная на рисунке 5. Всего один резистор, и дело, казалось бы, пошло на поправку.

Рисунок 5. Так уже немного лучше.

Но и такое включение поможет мало. Дело в том, что в природе просто не найти двух одинаковых полупроводниковых приборов. Именно поэтому, например, транзисторы одного типа имеют различный коэффициент усиления, даже если они из одной производственной партии. Тиристоры и симисторы тоже бывают разные. Некоторые открываются легко, а другие настолько тяжко, что от их применения приходится отказаться. То же можно сказать и о светодиодах – двух абсолютно одинаковых, тем более трех или целой кучи, найти просто невозможно.

Замечание на тему. В DataSheet на светодиодную сборку SMD-5050 (три независимых светодиода в одном корпусе) включение, показанное на рисунке 5, не рекомендуется. Мол, из-за разброса параметров отдельных светодиодов, может быть заметна разница в их свечении. А казалось бы, в одном корпусе!

Никакого коэффициента усиления у светодиодов, конечно же, нет, зато есть такой важный параметр, как прямое падение напряжения. И если даже светодиоды взяты из одной технологической партии, из одной упаковки, то двух одинаковых в ней просто не будет. Поэтому ток у всех светодиодов будет разный. Тот светодиод, у которого ток будет больше всех, и рано или поздно превысит номинальный, сгорит раньше всех.

В связи с этим прискорбным событием весь возможный ток пойдет через два оставшихся в живых светодиода, естественно, превышая номинальный. Ведь резистор-то рассчитывался «на троих», на три светодиода. Повышенный ток вызовет и повышенный нагрев кристаллов светодиодов, и тот, который окажется «слабее», тоже сгорает. Последнему светодиоду также не остается ничего иного, как последовать примеру своих товарищей. Такая вот цепная реакция получается.

В данном случае под словом «сгорит» подразумевается просто разрыв цепи. Но может произойти, что в одном из светодиодов получится элементарно короткое замыкание, шунтирующее остальные два светодиода. Естественно, что они обязательно погаснут, хотя и останутся в живых. Резистор при такой неисправности будет усиленно греться и в конце концов, может быть, сгорит.

Чтобы такого не произошло, схему надо немного изменить: для каждого светодиода установить свой резистор, что и показано на рисунке 6.

Рисунок 6. А вот так светодиоды прослужат очень долго.

Здесь все, как требуется, все по правилам схемотехники: ток каждого светодиода будет ограничен своим резистором. В такой схеме токи через светодиоды не зависят друг от друга.

Но и это включение не вызывает особого восторга, поскольку количество резисторов равно количеству светодиодов. А хотелось бы, чтобы светодиодов было побольше, а резисторов поменьше. Как же быть?

Выход из этого положения достаточно простой. Каждый светодиод надо заменить цепочкой последовательно включенных светодиодов, как показано на рисунке 7.

Рисунок 7. Параллельное включение гирлянд.

Платой за такое усовершенствование будет увеличение напряжения питания. Если для одного светодиода достаточно всего трех вольт, то даже два светодиода, включенных последовательно, от такого напряжения уже не зажечь. Так какое же напряжение понадобится для включения гирлянды из светодиодов? Или по-другому, сколько светодиодов можно подключить к источнику питания с напряжением, например, 12В?

Замечание. Под названием «гирлянда» здесь и далее следует понимать не только елочное украшение, но также любой осветительный светодиодный прибор, в котором светодиоды соединены последовательно или параллельно. Главное, что светодиод не один. Гирлянда, она и в Африке гирлянда!

Чтобы получить ответ на этот вопрос, достаточно напряжение питания просто разделить на падение напряжения на светодиоде. В большинстве случаев при расчетах это напряжение принимается 2В. Тогда получается 12/2=6. Но не надо забывать, что какая-то часть напряжения должна остаться для гасящего резистора, хотя бы вольта 2.

Получается, что на светодиоды остается только 10В, и количество светодиодов станет 10/2=5. При таком положении дел, чтобы получить ток 20мА, ограничительный резистор должен иметь номинал 2В/20мА=100Ом. Мощность резистора при этом составит P=U*I=2В*20мА=40мВт.

Такой расчет вполне справедлив, если прямое напряжение светодиодов в гирлянде, как было указано, 2В. Именно это значение часто принимается при расчетах, как некоторое среднее. Но на самом деле это напряжение зависит от типа светодиодов, от цвета свечения. Поэтому при расчетах гирлянд следует ориентироваться на тип светодиодов. Падения напряжения для светодиодов разных типов приведены в таблице, показанной на рисунке 8.

Рисунок 8. Падение напряжения на светодиодах разных цветов.

Таким образом, при напряжении источника питания 12В, за вычетом падения напряжения на токоограничивающем резисторе, всего можно подключить 10/3,7=2,7027 белых светодиодов. Но кусочек от светодиода не отрежешь, поэтому подключить возможно только два светодиода. Такой результат получается если из таблицы взять максимальное значение падения напряжения.

Если же в расчет подставить 3В, то совершенно очевидно, что подключить возможно три светодиода. При этом каждый раз придется кропотливо пересчитывать сопротивление ограничительного резистора. Если реальные светодиоды окажутся с падением напряжения 3,7В, а может выше, три светодиода могут и не зажечься. Так что лучше остановиться на двух.

Принципиально не важно, какого цвета будут светодиоды, просто при расчете придется учитывать разные падения напряжений в зависимости от цвета свечения светодиода. Главное, чтобы они были рассчитаны на один ток. Нельзя собрать последовательную гирлянду из светодиодов, часть которых с током 20мА, а другая часть из 10-ти миллиамперных.

Понятно, что при токе 20мА светодиоды с номинальным током 10мА попросту сгорят. Если же ограничить ток на уровне 10мА, то 20-ти миллиамперные засветятся недостаточно ярко, примерно как в выключателе со светодиодом: ночью видно, днем нет.

Чтобы облегчить себе жизнь, радиолюбители разрабатывают различные программы-калькуляторы, облегчающие всевозможные рутинные расчеты. Например, программы для расчета индуктивностей, фильтров различного типа, стабилизаторов тока. Есть такая программа и для расчета светодиодных гирлянд. Скриншот такой программы приведен на рисунке 9.

Рисунок 9. Скриншот программы «Расчет_сопротивления_резистора__Ledz_».

Программа работает без установки в системе, просто ее надо скачать и пользоваться. Все настолько просто и понятно, что никаких пояснений к скриншоту совсем не требуется. Естественно, что все светодиоды должны быть одного цвета и с одинаковым током.

Ограничительные резисторы это, конечно, хорошо. Но только тогда, когда известно, что вот эта гирлянда будет питаться от стабилизированного источника постоянного напряжения 12В, и ток через светодиоды не превысит расчетного значения. А как быть, если просто нет источника с напряжением 12В?

Такая ситуация может возникнуть, например, в грузовом автомобиле с напряжением бортовой сети 24В. Выйти из такой кризисной ситуации поможет стабилизатор тока, например, «SSC0018 — Регулируемый стабилизатор тока 20..600мА». Его внешний вид показан на рисунке 10.

Рисунок 10. Регулируемый стабилизатор тока SSC0018

Технические характеристики стабилизатора показаны на рисунке 11.

Рисунок 11. Технические характеристики стабилизатора тока SSC0018

Изначально стабилизатор тока SSC0018 был разработан для применения в светодиодных светильниках, но может также применяться для зарядки малогабаритных аккумуляторов. Пользоваться устройством SSC0018 достаточно просто.

Сопротивление нагрузки на выходе стабилизатора тока может быть нулевым, попросту можно замкнуть накоротко выходные клеммы. Ведь стабилизаторы и источники тока не боятся коротких замыканий. При этом ток на выходе будет номинальным. Уж если установили 20мА, то столько и будет.

Из сказанного можно сделать вывод, что к выходу стабилизатора тока можно «напрямую» подключить миллиамперметр постоянного тока. Начинать такое подключение следует с самого большого предела измерений, ведь какой там отрегулирован ток никому не известно. Далее простым вращением подстроечного резистора установить требуемый ток. При этом, конечно, не забыть подключить стабилизатор тока SSC0018 к блоку питания. На рисунке 12 показана схема включения SSC0018 для питания светодиодов, соединенных параллельно.

Рисунок 12. Подключение для питания светодиодов, соединенных параллельно

Здесь все понятно из схемы. Для четырех светодиодов с током потребления 20мА на каждый на выходе стабилизатора надо выставить ток 80мА. При этом на входе стабилизатора SSC0018 потребуется напряжение чуть большее, чем падение напряжения на одном светодиоде, о чем было сказано выше. Конечно, подойдет и большее напряжение, но это приведет только к дополнительному нагреву микросхемы стабилизатора.

Замечание. Если для ограничения тока с помощью резистора напряжение источника питания должно превышать общее напряжение на светодиодах незначительно, всего вольта на два, то для нормальной работы стабилизатора тока SSC0018 это превышение должно быть несколько выше. Никак не меньше, чем 3…4В, иначе попросту не откроется регулирующий элемент стабилизатора.

На рисунке 13 показано подключение стабилизатора SSC0018 при использовании гирлянды из нескольких последовательно соединенных светодиодов.

Рисунок 13. Питание последовательной гирлянды через стабилизатор SSC0018

Рисунок взят из технической документации, поэтому попробуем рассчитать количество светодиодов в гирлянде и постоянное напряжение, потребное от блока питания.

Указанный на схеме ток, 350мА, позволяет сделать вывод, что гирлянда собрана из мощных белых светодиодов, ведь как было сказано чуть выше, основное назначение стабилизатора SSC0018 это источники освещения. Падение напряжения на белом светодиоде находится в пределах 3…3,7В. Для расчета следует взять максимальное значение 3,7В.

Максимальное входное напряжение стабилизатора SSC0018 составляет 50В. Вычитаем из этого значения 5В, необходимых для работы самого стабилизатора, остается 45В. Этим напряжением можно «засветить» 45/3,7=12,1621621… светодиодов. Очевидно, что это надо округлить до 12.

Количество светодиодов может быть и меньше. Тогда входное напряжение придется уменьшить (при этом выходной ток не изменится, так и останется 350мА как был отрегулирован), зачем на 3 светодиода, пусть даже мощных, подавать 50В? Такое издевательство может закончиться плачевно, ведь мощные светодиоды отнюдь недешевы. Какое потребуется напряжение для подключения трех мощных светодиодов желающие, а они всегда найдутся, могут посчитать сами.

Регулируемый стабилизатор тока SSC0018 устройство достаточно хорошее. Но весь вопрос в том, всегда ли оно нужно? Да и цена девайса несколько смущает. Каков же может быть выход из создавшегося положения? Все очень просто. Прекрасный стабилизатор тока получается из интегральных стабилизаторов напряжения, например, серии 78XX или LM317.

Для создания такого стабилизатора тока на базе стабилизатора напряжения потребуется всего 2 детали. Собственно сам стабилизатор и один единственный резистор, сопротивление и мощность которого поможет рассчитать программа StabDesign, скриншот которой показан на рисунке 14.

Рисунок 14. Расчет стабилизатора тока с помощью программы StabDesign.

Особых пояснений программа не требует. В выпадающем меню Type выбирается тип стабилизатора, в строке Iн задается требуемый ток и нажимается кнопочка Calculate. В результате получается сопротивление резистора R1 и его мощность. На рисунке расчет проведен для тока 20мА. Это для случая, когда светодиоды соединены последовательно. Для параллельного соединения ток подсчитывается так же, как показано на рисунке 12.

Светодиодная гирлянда подключается вместо резистора Rн, символизирующего нагрузку стабилизатора тока. Возможно даже подключение всего одного светодиода. При этом катод подключается к общему проводу, а анод к резистору R1.

Входное напряжение рассмотренного стабилизатора тока находится в пределах 15…39В, поскольку применен стабилизатор 7812 с напряжением стабилизации 12В.

Ранее ЭлектроВести писали, что в городе Эссен (Германия) возле городской филармонии и театра Аалто установили 15 интеллектуальных уличных фонарей, которые позволят подзарядить автомобиль, а также предоставлять данные о качестве окружающего воздуха и доступ в Интернет.

По материалам: electrik.info.

Как узнать ток и напряжение светодиода

Главная » Электрика » Компоненты

Автор: Школа светодизайна MosBuild

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

Содержание

1. Определение тока
2. Как узнать падение напряжения?
3. Теоретический метод
4. Практический метод

Определение тока

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

Измерение силы тока светодиода

Тестирование проводится следующим образом:

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

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

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

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

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

Мультиметр для замера силы тока и напряжения светодиода

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

Как узнать падение напряжения?

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

Теоретический метод

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

Типы и виды светодиодов

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

Примерные параметры по цветовому признаку приведены в таблице.

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

Примерные характеристики светодиода можно определить по цвету его корпуса и размерам

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

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

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

Практический метод

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

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

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

Схема проверки падения напряжения на светодиоде

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

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

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:

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

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 02 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!

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 проволоки, 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:

Никогда 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. Когда вам нужно работать параллельно, но вы хотите одновременно управлять всеми источниками света RGB с одинаковыми цветами, вам нужно будет передать сигнал от первого запуска ко второму.

Усилитель используется, когда нужно передать сигнал с первого прогона на второй. Вот отличное видео, которое подробно объясняет это.

Отказ от ответственности : Перед выполнением любых электромонтажных работ проконсультируйтесь с профессиональным электриком. Эта страница не предназначена для использования в качестве профессионального совета, это всего лишь руководство.

Есть вопросы или комментарии по установке?

Наша команда дизайнеров будет рада вам помочь! Позвоните нам по телефону 1-844-FLEXFIRE или отправьте электронное письмо по адресу [email protected]

Основы: подбор резисторов для светодиодов

Итак… вы просто хотите зажечь светодиод. Какой резистор следует использовать?

Может быть, вы знаете ответ, или, может быть, все уже предполагают, что вы должны знать, как добраться до ответа. И в любом случае, это вопрос, который, как правило, порождает больше вопросов, прежде чем вы действительно сможете получить ответ: какой тип светодиода вы используете? Какой блок питания? Батарея? Плагин? Часть большей цепи? Серии? Параллельно?

Игра со светодиодами должна быть веселой, и поиск ответов на эти вопросы на самом деле является частью веселья. Есть простая формула, которую вы используете для выяснения этого, закон Ома. Эта формула В = I × R , где В — напряжение, I — ток, а R — сопротивление. Но как узнать, какие числа нужно подставить в эту формулу, чтобы получить правильное значение резистора?

Чтобы получить В в нашей формуле, нам нужно знать две вещи: напряжение нашего блока питания и напряжение наших светодиодов.

Давайте начнем с конкретного примера. Предположим, что мы используем держатель для батарей 2 × AA (как этот из нашего магазина), который обеспечит нас питанием 3 В (с двумя последовательно соединенными элементами AA по 1,5 В; мы суммируем напряжения), и мы будем планирую подключить желтый светодиод (как один из этих).

Светодиоды имеют характеристику, называемую «прямое напряжение», которая часто указывается в спецификациях как Vf. Это прямое напряжение представляет собой величину напряжения, «теряемого» в светодиоде при работе с определенным эталонным током, обычно определяемым как около 20 миллиампер (мА), т. е. 0,020 ампер (А). Vf зависит в первую очередь от цвета светодиода, но на самом деле немного варьируется от светодиода к светодиоду, иногда даже в пределах одного комплекта светодиодов. Стандартные красные, оранжевые, желтые и желто-зеленые светодиоды имеют Vf около 1,8 В, а чисто зеленые, синие, белые и УФ-светодиоды имеют Vf около 3,3 В. Таким образом, падение напряжения на нашем желтом светодиоде будет около 1,8 В.

В в нашей формуле находится путем вычитания прямого напряжения светодиода из напряжения источника питания.

3 В (источник питания) – 1,8 В (падение напряжения на светодиоде) = 1,2 В

В этом случае у нас осталось 1,2 В, которые мы подключим к нашему В = I  ×  R формула.

Следующее, что нам нужно знать, это I , ток, на который мы хотим управлять светодиодом. Светодиоды имеют максимальный номинальный непрерывный ток (в спецификациях часто указывается как If или Imax). Часто это около 25 или 30 мА. На самом деле это означает, что типичное значение тока, к которому нужно стремиться со стандартным светодиодом, составляет от 20 мА до 25 мА, что немного меньше максимального тока.

В сторону: Вы всегда можете дать светодиоду меньший ток . Работа светодиода с номинальным максимальным током обеспечивает максимальную яркость за счет рассеивания мощности (тепла) и срока службы батареи (конечно, если вы разряжаете батареи). Если вы хотите, чтобы ваши батареи работали в десять раз дольше, обычно вы можете просто выбрать ток, который составляет всего одну десятую от номинального максимального тока.

Итак, 25 мА — это «желаемый» ток — то, что мы надеемся получить, выбирая резистор, а также I , которые мы вставим в нашу формулу V  =  I  × R  .

1,2 В = 25 мА × R

или перефразировано:

1,2 В / 25 мА = R

и когда мы решаем, мы получаем:

1,2 В / 25 мА = 1,2 В / 0,025 а = 48 Ом

Где «48 Ом» означает 48 Ом. (Единицы таковы, что 1 В/1 А = 1 Ом; один вольт, деленный на один ампер, равен одному ому. Если вы имеете дело с током в мА, преобразуйте его в А, разделив на 1000.)

Наша версия формулы теперь выглядит так:

(напряжение источника питания — напряжение светодиода) / ток (в амперах) = требуемое значение резистора (в омах)

В итоге мы получаем значение резистора 48 Ом. И это хорошее значение пускового резистора для использования с желтым светодиодом и источником 3 В.

Давайте на мгновение посмотрим на значения резисторов. Резисторы обычно доступны с такими номиналами, как 10 Ом, 12 Ом, 15 Ом, 18 Ом, 22 Ом, 27 Ом, 33 Ом, 39 Ом, 47 Ом, 51 Ом, 56 Ом, 68 Ом, 75 Ом и 82 Ом. (и их кратные, 510 Ом, 5,1 кОм, 51 кОм и т. д.) и (если вы не укажете более высокую точность при покупке) имеют значение допуска около ±5%.

Если вы много работаете над электроникой, у вас наверняка завалялась куча резисторов. Если вы только начинаете, возможно, вы захотите приобрести ассортимент, чтобы у вас было что-то под рукой. Резисторы также рассчитаны на различную мощность — резисторы, рассчитанные на большую мощность (больше ватт), способны безопасно рассеивать больше тепла, выделяемого в резисторе. Резисторы мощностью 1/4 Вт, вероятно, являются наиболее распространенными и, как правило, подходят для простых светодиодных схем, подобных тем, которые мы здесь рассматриваем. (Ранее мы уже обсуждали рассеивание мощности — учтите это, когда начнете выходить за рамки этих основ.)

Значение резистора, которое мы рассчитали выше, составляет 48 Ом, что не является одним из наших распространенных значений. Но это нормально, потому что мы будем использовать резистор с допуском ±5%, так что в любом случае это не обязательно будет точно такое значение. Чтобы быть в безопасности, мы обычно выбираем следующее большее значение, которое у нас есть; 51 Ом в этом примере.

Давайте подключим это:
Батарейный отсек 3 В, резистор 51 Ом и желтый светодиод.

Итак, это хорошая маленькая светодиодная схема, но как мы можем сделать это с большим количеством светодиодов? Можем ли мы просто добавить еще один резистор и еще один светодиод? Ну да, в точку. Каждому светодиоду потребуется 25 мА, поэтому нам нужно выяснить, какой ток могут обеспечить наши батареи.

В сторону : Небольшие поиски позволяют найти полезный технический справочник (pdf) по щелочным батареям от Energizer. Получается, что чем сильнее вы их гоните, тем быстрее вы их истощаете. Часть этого очевидна: если вы непрерывно потребляете 1000 мА из батареи, вы ожидаете, что батарея прослужит 1/10 времени, если вы потребляете 100 мА. Но на самом деле есть второй эффект, заключающийся в том, что общая выходная энергия батареи (измеряемая в ватт-часах) уменьшается, когда вы приближаетесь к пределу тока, который может вырабатывать батарея. На практике с щелочными батареями AA, если вы разряжаете их при 1000 мА, они прослужат всего около 1/20 от того, что было бы, если бы вы разряжали их при 100 мА.

 Для нашего одиночного светодиода на 25 мА элементы AA прослужат чертовски долго. Если мы запустим четыре светодиода параллельно, требуя 100 мА, мы все равно получим довольно приличное время автономной работы. Для более чем 500 мА мы должны подумать о подключении к стене. Таким образом, мы можем добавить несколько наших желтых светодиодов, каждый со своим собственным резистором 51 Ом, и счастливо управлять ими с помощью держателя батарей 2xAA.

Хорошо, как насчет 9-вольтовой батарейки? Давайте придерживаться наших желтых светодиодов. Если мы хотим запустить один светодиод из 9V батареи, это означает, что мы должны получить колоссальные 7,2 В с нашим резистором, который должен быть 288 Ом (или ближайшее удобное значение: 330 Ом, в моей мастерской).

9 В (питание) – 1,8 В (желтый светодиод) = 7,2 В

7,2 В / 25 мА = 288 Ом (округлить до 330 Ом)

Использование резистора при падении напряжения любой величины рассеивает эту энергию в виде тепла. Это означает, что мы просто тратим эту энергию на тепло вместо того, чтобы получать больше света от нашей светодиодной схемы. Так можем ли мы использовать несколько светодиодов, соединенных вместе? Да! Давайте соединим четыре светодиода на 1,8 В последовательно, что в сумме даст 7,2 В. Когда мы вычтем это из нашего напряжения питания 9V, у нас остается 1,8 В, требующий только резистора 72 Ом (или ближайшее значение: 75 Ом).

9 В – (1,8 В × 4) = 9 В – 7,2 В = 1,8 В

1,8 В / 25 мА = 72 Ом (и затем округляем до 75 Ом)

Наша обобщенная версия формулы с кратными Последовательное подключение светодиодов:

[Напряжение источника питания — (напряжение светодиода × количество светодиодов)] / ток = номинал резистора

Мы даже можем соединить пару этих цепочек из четырех светодиодов плюс резистор параллельно, чтобы получить больше светоотдачи. , но чем больше мы добавим, тем больше мы сократим срок службы батареи.

Но можем ли мы сделать пять последовательно с батареей 9 В? Ну, возможно. Цифра 1,8 В, которую мы использовали, является всего лишь «типичным эмпирическим правилом». Если вы уверены, что прямое напряжение равно 1,8 В, оно будет работать. Но что, если это не совсем так? Если прямое напряжение ниже, вы можете перегрузить их при более высоком токе, что может сократить срок их службы (или полностью убить). Если прямое напряжение выше, светодиоды могут быть тусклыми или даже не гореть. В некоторых случаях вы можете управлять светодиодами последовательно без резистора, как в нашей схеме светодиодного обеденного стола, но в большинстве случаев предпочтительнее и безопаснее использовать резистор.

Давайте сделаем еще один пример, на этот раз с белым светодиодом (вы можете найти некоторые из них здесь) и батарейным блоком 3xAA (таким как этот). Наше напряжение источника питания составляет 4,5 В, а Vf нашего светодиода — 3,3 В. Мы по-прежнему будем стремиться к току 25 мА.

4,5 В – 3,3 В = 1,2 В

1,2 В / 25 мА = 48 Ом (округлить до 51 Ом)

Итак, вот примеры, которые мы рассмотрели, плюс еще несколько с некоторыми другими распространенными типами блоков питания. :

Напряжение питания	Светодиод Цвет	Светодиод Vf	Светодиоды серии	Требуемый ток	Резистор (расчетный)	Резистор (круглый)
3 В	Красный, желтый или желто-зеленый	1,8	1	25 мА	48 Ом	51 Ом
4,5 В	Красный, желтый или желто-зеленый	1,8	2	25 мА	36 Ом	39 Ом
4,5 В	Синий, зеленый, белый или ультрафиолетовый	3,3	1	25 мА	48 Ом	51 Ом
5 В	Синий, зеленый, белый или ультрафиолетовый	3,3	1	25 мА	68 Ом	68 Ом
5 В	Красный, желтый или желто-зеленый	1,8	1	25 мА	128 Ом	150 Ом
5 В	Красный, желтый или желто-зеленый	1,8	2	25 мА	56 Ом	56 Ом
9 В	Красный, желтый или желто-зеленый	1,8	4	25 мА	72 Ом	75 Ом
9 В	Синий, зеленый, белый или ультрафиолетовый	3,3	2	25 мА	96 Ом	100 Ом

Все эти значения основаны на тех же предположениях о прямом напряжении и требуемом токе, которые мы использовали в ранних примерах. Вы можете проработать их и проверить математику или просто использовать ее как удобную таблицу, если считаете, что наши предположения разумны. 😉

В какой-то момент кто-то, возможно, сказал вам: «Просто используйте онлайн-калькулятор резисторов для светодиодов». И действительно, такие вещи есть — даже у нас есть (ну, бумажная версия для печати) — так зачем со всем этим работать? Во-первых, гораздо лучше понять, что и почему этот калькулятор делает то, что он делает. Но также почти невозможно использовать эти калькуляторы, если вы не знаете, какие переменные вам нужно будет ввести. Надеюсь, теперь вы сможете определить значения, которые вам понадобятся (напряжение источника питания, напряжение и ток светодиода), чтобы использовать светодиодный калькулятор. Но что более важно, (1) он вам на самом деле не нужен: вы можете сделать это самостоятельно и (2) если вы его используете, вы можете подвергнуть сомнению лежащие в его основе предположения, которые он может сделать от вашего имени.

Надеюсь, вы также видели, что существует гораздо больше, чем просто один способ зажечь светодиод. И мы даже не дошли до таких вещей, как объединение светодиодов разной мощности в цепи! Теперь вы можете вернуться к наклеиванию светодиодов на батарейки CR2032, чтобы сделать светодиодные броски? Да, вы определенно можете. Но вы можете вернуться и прочитать о том, когда вы должны добавить резистор даже в эту маленькую схему!

Наконец, отметим, что в этой статье речь шла о вашем базовом сквозном маломощном (хотя, возможно, очень ярком) светодиоде. Специализированные типы, такие как светодиоды высокой мощности, могут иметь несколько иные характеристики и требования.

Обновление : исправлен список общих значений резисторов, чтобы включить более распространенные значения.

Эта запись была размещена в Основы, Электроника, Проекты EMSL и отмечена как электроника, светодиоды, резисторы. Добавьте постоянную ссылку в закладки.

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

Линейное напряжение или низкое напряжение — какое освещение лучше?

Многие светодиодные светильники доступны в двух версиях: в версии для сетевого напряжения для работы от сети 120 В и в версии для низкого напряжения для работы от трансформатора 12 В. В этой статье подробно показано, когда какую из двух технологий следует использовать.

• Напряжение сети или низкое напряжение?
  • 120В или 12В?
  • Что означает линейное напряжение?
  • Что означает низкое напряжение?
• Плюсы и минусы обеих технологий
  • Плюсы сетевого напряжения
  • Минусы сетевого напряжения
  • Плюсы низкого напряжения
  • Минусы низкого напряжения
• Когда какую технологию выбрать?
  • Существующие установки
  • Напряжение постоянного или переменного тока
  • Светодиодные прожекторы и встраиваемые светильники

Напряжение сети или низкое напряжение?

Линейное напряжение и низковольтная технология существует гораздо дольше, чем светодиодная технология. Даже старые лампы накаливания были доступны в обеих версиях. С введением светодиодного освещения оба варианта по-прежнему доступны. Тем не менее, светодиодные фонари имеют много преимуществ по сравнению со старыми лампами накаливания. Между тем в настоящее время доступно множество источников света и светильников в высоковольтном и низковольтном исполнении.

120 В или 12 В?

Иногда 120В и 12В упоминаются вместо линейное напряжение и низкое напряжение . Это индикация рабочего напряжения для соответствующего светодиода. Светодиоды линейного напряжения работают от сетевого напряжения 120В. Низковольтные светодиоды в основном работают при напряжении 12В.

Что означает линейное напряжение?

Светодиодные светильники в версии для сетевого напряжения могут работать напрямую от сети с напряжением 120 вольт, которое является обычным в США. Термин линейное напряжение используется для переменного напряжения в диапазоне от 30 до 1000 вольт. Термин линейное напряжение не имеет ничего общего с высоким напряжением. Под высоким напряжением обычно понимают переменное напряжение в 1000 вольт и более.

Что означает низкое напряжение?

Низковольтные светодиодные фонари в основном работают при напряжении 12 В . В зависимости от лампы или светильника может потребоваться как постоянное напряжение (DC) , так и переменное напряжение (AC) . Это напряжение обычно генерируется трансформатором от сети 120 В.

Термин низкого напряжения является разговорным термином для сверхнизкого напряжения . Тем не менее термин «низкое напряжение» обычно используется, чтобы отличить его от технологии линейного напряжения.

Существует также ряд низковольтных светодиодов с рабочим напряжением 24 В . Единственным преимуществом перед широко распространенными лампами на 12 В являются меньшие потери мощности при длинных кабелях между трансформатором и источником света. Тем не менее, это не проблема для большинства домашних установок.

Доступны светодиодные прожекторы для низкого и сетевого напряжения.

Плюсы и минусы обеих технологий. Оба излучают одинаковый свет.

Когда вы должны выбрать какой вариант? Во многих случаях это не имеет значения, но в некоторых ситуациях у технологий есть преимущества и недостатки.

Профи для сетевого напряжения

Светодиодные светильники для сетевого напряжения имеют собственный встроенный блок питания и могут работать напрямую от сети. Дополнительный трансформатор не требуется. При переходе на светодиоды старые лампы можно просто заменить модифицированными светодиодами.

• Трансформатор не требуется
• Простое преобразование в светодиод

Сетевое напряжение минус

Сетевое напряжение Светодиодные светильники имеют более высокую рассеиваемую мощность, чем низковольтная версия, благодаря встроенному блоку питания. Это приводит к увеличению отходящего тепла, что может быть проблемой в зависимости от условий установки. В стекле небольших ламп или встраиваемых прожекторах накопление тепла сокращает срок службы светодиода. При напряжении сети 120В необходимо соблюдать все правила техники безопасности при подключении и эксплуатации.

• Повышенная рассеиваемая мощность/отвод тепла
• Более высокие требования безопасности

Профессионалы низкого напряжения

Светодиодные лампы низкого напряжения обычно содержат только светодиод и его драйвер. Из-за отсутствия встроенного источника питания рассеиваемая мощность незначительна, и может быть достигнута очень высокая эффективность. Особенно для установок с несколькими точечными светильниками обычно более подходящим вариантом является центральный источник питания. Работа с низким напряжением 12 В безвредна и предпочтительна для кабельных систем или влажных помещений.

• Низкое рассеивание мощности/отработанное тепло
• Высокий КПД
• Безопасное напряжение

Низкое напряжение минусы

Для работы всех светодиодных светильников низкого напряжения требуется подходящий светодиодный трансформатор. Это не обязательно является недостатком, но имеет смысл только для установок с несколькими светодиодами или прожекторами. Трансформатор должен соответствовать характеристикам осветительной установки, иначе высокая эффективность отдельных светодиодов в трансформаторе будет потрачена впустую.

• Требуется трансформатор
• Большие усилия по планированию

Когда какую технологию выбрать?

В предыдущем разделе было показано, что ни линейное, ни низковольтное оборудование в целом не лучше. Но в зависимости от ситуации рекомендуется тот или иной вариант.

Существующие установки

При переводе существующих установок на светодиоды рекомендуется сохранить ранее использовавшийся вариант напряжения. Преимущество заключается в том, что вы можете продолжать использовать кабели. Замене подлежат только лампы или прожекторы. Для низковольтных установок трансформатор также может потребоваться заменить источником питания светодиодов, чтобы избежать таких проблем, как мерцание или мигание.

Сохраняйте вариант с высоким или низким напряжением с существующей электроустановкой

Напряжение постоянного или переменного тока

Для некоторых низковольтных светодиодных ламп требуется напряжение постоянного тока 12 В, для других требуется напряжение переменного тока 12 В. Большинство светодиодных ламп имеют встроенный выпрямитель и могут работать как от постоянного, так и от переменного напряжения. Обратите внимание, что при работе с напряжением 12 В переменного тока возникают дополнительные потери в выпрямителе. Предпочтительно использовать источник питания 12 В постоянного тока.

Выберите трансформатор переменного/постоянного тока в соответствии с вашими светодиодными светильниками

Светодиодные точечные светильники и встраиваемые светильники

Что касается светодиодных точечных светильников и потолочных точечных светильников, выбор между сетевым или низковольтным оборудованием является самым трудным. Из соображений безопасности некоторые электрики рекомендуют светодиодные встраиваемые прожекторы в низковольтной технике для влажных помещений, таких как ванные комнаты.