Как правильно подключить светодиод
Распиновка светодиода
На принципиальных схемах распиновка наглядна. На катод мы всегда подаём «минус», поэтому и обозначается он прямой линией у вершины треугольника. Обычно катод – контакт, на котором располагается светоизлучающий кристалл. Он шире анода.
В сверхъярких LED полярность обычно маркируют на контактах либо корпусе. Если на ножках контактов маркировки нет, ножка с более широким основанием – катод.
Схема подключения светодиода
В классической схеме рекомендуют производить подключение через токоограничительный резистор. Действительно, правильно подобрав резисторное или индуктивное сопротивление, можно подключить диод, рассчитанный на напряжение питания 3В, даже к сети переменного тока.
Главное требование к параметрам питания – ограничение тока цепи.
Поскольку сила тока – параметр, отображающий плотность потока электронов по проводнику, при превышении этого параметра диод просто взорвется из-за мгновенного и значительного выделения тепла на полупроводниковом кристалле.
Как рассчитать ограничительный резистор
| Расчет сопротивления резистора | Расчет мощности резистора |
- R — сопротивление ограничительного резистора в омах;
- Uпит — напряжение источника питания в вольтах;
- Uпад — напряжение питания светодиода;
- I — номинальный ток светодиода в амперах.
Если мощность резистора будет значительно меньше требуемой, он просто перегорит вследствие перегрева.
Включение светодиода через блок питания без резистора
У меня уже несколько лет работает модернизированная под LED настольная лампа. В качестве источника света используется шесть ярких светодиодов, а в качестве источника питания – старое зарядное устройство от мобильного телефона Nokia. Вот моя схема включения светодиода:
Номинальное напряжение диодов – 3,5В, ток – 140мА, мощность — 1Вт.
При выборе внешнего источника питания необходимо ограничение по току. Подключение этих светодиодов к современным зарядным устройствам с напряжением питания 5В 1-2А потребует ограничивающий резистор.
Что бы адаптировать эту схему к зарядному устройству, рассчитанному на 5В, используйте резистор на 10-20Ом мощностью 0,3А.
Если у вас другой источник питания, убедитесь, что в нем есть схема стабилизации тока.
Схема зарядного устройства от мобильного телефона | Блок питания большинства низковольтных бытовых приборов |
 |  |
Как правильно подключать светодиоды
Параллельное подключение
Вообще параллельное соединение не рекомендуется. Даже у одинаковых диодов параметры номинального тока могут различаться на 10-20%. В такой цепи диод с меньшим номинальным током будет перегреваться, что сократит срок его службы.
Проще всего определить совместимость диодов при помощи низковольтного либо регулируемого источника питания. Ориентироваться можно по «напряжению розжига», когда кристалл начинает лишь чуть светиться. При разбросе «стартового» напряжения в 0,3-0,5 В параллельное соединение без токоограничивающего резистора недопустимо.
Последовательное подключение
Расчёт сопротивления для цепи из нескольких диодов: R = (Uпит — N * Uсд) / I * 0.75
Максимальное количество последовательных диодов: N = (Uпит * 0,75) / Uсд
При включении нескольких последовательных цепочек LED, для каждой цепи желательно рассчитать свой резистор.
Как включить светодиод в сеть переменного тока
Если при подключении LED к источнику постоянного тока электроны движутся лишь в одну сторону и достаточно ограничить ток с помощью резистора, в сети переменного напряжения направление движения электронов постоянно меняется.
При прохождении положительной полуволны, ток, пройдя через резистор, гасящий избыточную мощность, зажжёт источник света. Отрицательная полуволна будет идти через закрытый диод. У светодиодов обратное напряжение небольшое, около 20В, а амплитудное напряжение сети – около 320 В.
Какое-то время полупроводник будет работать в таком режиме, но в любой момент возможен обратный пробой кристалла. Чтобы этого избежать перед источником света устанавливают обыкновенный выпрямительный диод, выдерживающий обратный ток до 1000 В. Он не будет пропускать обратную полуволну в электрическую цепь.
Схема подключения в сеть переменного тока на рисунке справа.
Другие виды LED
Мигающий
Особенность конструкции мигающего светодиода – каждый контакт является одновременно катодом и анодом. Внутри него находятся два светоизлучающих кристалла с разной полярностью. Если такой источник света подключить через понижающий трансформатор к сети переменного тока он будет мигать с частотой 25 раз в секунду.
Для другой частоты мигания используются специальные драйверы. Сейчас такие диоды уже не применяются.
Разноцветный
Разноцветный светодиод – два или больше диода, объединенных в один корпус. У таких моделей один общий анод и несколько катодов.
Изменяя через специальный драйвер питания яркость каждой матрицы можно добиться любого света свечения.
При использовании таких элементов в самодельных схемах не стоит забывать, что у разноцветных кристаллов разное напряжение питания. Этот момент необходимо учитывать и при соединении большого количества разноцветных LED источников.
Другой вариант – диод со встроенным драйвером. Такие модели могут быль двухцветные с поочерёдным включением каждого цвета. Частота мигания задаётся встроенным драйвером.
Более продвинутый вариант – RGB диод, изменяющий цвет по заранее заложенной в чип программе. Тут варианты свечения ограниченны лишь фантазией производителя.
Понравилась статья? Расскажите о ней! Вы нам очень поможете:)
svetodiodinfo.ru
Почему горят светодиодные лампы и что с этим делать.: 0jihad0 — LiveJournal
Когда сгорела очередная косорылая поделка, я обнаружил, что до окончания гарантии остался один месяц, при том что длительность жизни ламп около трёх месяцев. Ещё не хватало снова тратить деньги на это говно, надо что-то придумать, решил я, и эта мысль подвигла меня провести данное исследование.Подключение к драйверам от этих ламп других более мощных светодиодов с радиатором вывело светодиоды из строя втечение одного дня. И хотя светодиоды с рынка очевидно оказались дерьмом, дело явно не только в них.
Сперва нужно провести замеры и локализовать причину.
В разрыв светодиодов подключён мультиметр в режиме измерения тока (Rизм = 1Ом), параллельно ему включен осциллограф.
Ток около 140ма. Пусковых токов нет. Номинальный ток полуваттных светодиодов 150ма, вроде никакого криминала нет. Но только если не смотреть осциллограммы. Стрелочный прибор показывает 148ма, разница уже говорит о наличии значительной переменной составляющей.
Частота пульсаций около 25кгц, их размах около 100мв. Значит ток колеблется в пределах 100-200ма. Светодиоды допускают импульсы тока значительно превышающие номинальный, чем и пользуются при динамической индикации, но при наличии постоянной составляющей это явно не лучший режим. В добавок видны высокочастотные выбросы размахом около 1 В, то есть кратковременные пульсации могут составлять многие сотни миллиампер.
Переменная составляющая
Вместе с постоянной составляющей
Так жить однозначно нельзя, потому лампу пришлось модернизировать
После чего пульсации стали выглядеть так
Есть основания полагать, что лампа проживёт чуть дольше. Конденсатор установлен 25 сентября, но одна лампа уже проработала пару меяцев и уже давно пережила расцвет сил. Вторая только после замены. Интересно что из этого выйдет.
А вышло вот что: проработав ещё пару месяцев лампа хоть и побила рекорд долгожительства но скончалась. Сгоревший светодиод замкнут, ток питания снижен чтобы ни при каких обстоятельствах не превышать максимальный.
В заключение осталось выяснить почему так.
Вот стабилизатор из этих ламп
Стабилизатор выполнен на CL1501, китайской копии чего-то там, в стандартном включении.
Оригинального справочного листка не обнаружилось, зато полно аналогов.
Как видно, шунтирование электролита плёночным конденсатором не предусмотрено, а китайцы чтут даташит и скурпулёзно исполняют (правда только в вопросах экономии). Не уверен что там стоит хотя бы низкоимпедансный. В его 150 градусности тоже приходится сомневаться.
Принцип работы довольно прост. Он такой же как в старых ключевых стабилизаторах до эпохи повальной ШИМизации.
Напряжение на токоизмерительном сопротивлении подключённом ко входу cs сравнивается с образцовым источником 400мв.
Когда нарастающее(вследствие нарастания тока через дросель) импульсное напряжение на сопротивлении достигает этой величины, выходной транзистор отключается и ток дросселя начинает спадать до нуля. Потом опять открывается и цикл повторяется.
Пиковый ток рассчитыется по формуле: Iпик=400/Rизм
Ток через светодиод: Iсв=Iпик/2
Что практически и наблюдалось на осциллограммах, только конденсатор человеческий надо ставить.
При использовании драйверов с другими светодиодами, нужно учитывать, что они работают только при определённом напряжении на нагрузке. Например, тот что у меня входит в режим стабилизации при напряжении на выходе более 20В. видимо это связано с частотными свойствами драйвера, т.е. ограничением на минимальное время включения, хотя я ещё не разбирался.
Снижение рабочего тока светодиодной лампы.
Как известно из практики , у светодиодов световой поток нелинейно зависит от тока. При близких к максимальным режимах снижение яркости не будет пропорционально снижению мощности, чем я и собираюсь воспользоваться.
Измерительное сопротивление в драйвере равно 1.32 ома и состоит из двух 3,3 и 2,2. Расчётный ток 151ма, как и получилось при замере.
Нужно извлечь резистор 3.3. При 2.2 расчётный ток составляет 91ма.
Как было рассмотрено здесь http://0jihad0.livejournal.com/4227.html
провожу замер и расчёт светового потока оригинальной лампы в условных единицах, получилось 0,616
для доработанной лампы 0,46, Значит световой поток упал на 25%, при том что ток и мощность снижена на 40%. На глаз снижение яркости не сильное, сойдёт.
Теперь о превышении режимов не может быть и речи, если светодиоды всё равно сгорят, значит дело в их качестве.
0jihad0.livejournal.com
Осторожно, Светодиоды! Или подводные камни при питании LED-ламп (стартовые токи) на CS-CS.Net: Лаборатория Электрошамана
Ну что? Пост я хотел написать уже как год назад, но тогда не было повода. А сейчас повод снова есть! Светодиодное освещение входит в массы тотально как и китайскими лампочками с барахолок, так и злыми светодиодными прожекторами или спотами в потолок.
Светодиоды — это тренд, это круто, мощно и удобно. Они потребляют меньше мощности, более компактны. Но не всё так гладко, как кажется, и не все моменты учитывают. Лично мне не нравится, когда светодиодный фонарь на столбе лучит как точечный источник света и из-за этого прямо под столбом светло и хорошо, но зато слепит глаза, а в трёх метрах ни черта не видно.
Но дело не только в том, насколько удобно или не удобно это освещение! Есть ещё одно техническое западло, которое не все учитывают, но которое приводит к нехорошим последствиям. Для того, чтобы понять о том, какое же это такое западло, мы возвращаемся к самому началу и вспоминаем ранний пост про импульсные блоки питания, в котором коряво описано их устройство. Давайте его повторим?
Итак, блоки питания с трансформатором почти насовсем отошли нафиг. Почему? А потому что тяжело стабилизировать напряжение, потому что сам трансформатор тяжёлый и громоздкий и не везде его позапихаешь. Оказалось удобнее делать такие же блоки питания, но где трансформатор работает на более высокой частоте. Вот в нашей сети частота всего 50 Гц. А если её поднять до 25-30 кГц, то огромный трансформатор на 200 Ватт превратится в маленькую фиговинку.
А как поднять частоту сети? А сделать свой собственный генератор этой частоты на микросхеме или транзисторах! Пущай он наш маленький трансформатор и питает! А уже сам генератор мы будем питать обычным сетевым напряжением. Рассмотрим логику создателей ИБП дальше. Каким родом тока проще всего питать генератор? Постоянным, выпрямленным. А значит у нас появляется выпрямитель и фильтрующий конденсатор. И вот тут-то и начинается самое главное западло.
Повторим всё ещё раз. Обычное сетевое напряжение переменного тока выпрямляется при помощи диодного моста и попадает на фильтрующий конденсатор. После этого напряжение постоянного тока идёт на генератор высокой частоты. Напряжение высокой частоты проходит через трансформатор, понижается до нужного уровня, выпрямляется, стабилизируется и подаётся на выход блока питания.
И вот это вот конденсатор и создаёт нам самое главное западло. Когда мы подаём питание на любой импульсный блок питания (а это и компьютерный, и зарядка для сотового, и драйвер или блок питания для LED-светильника), то кратковременно на доли секунды потребляемый ток подскакивает до космических величин (раз в 10 больше обычного потребления).
ВНИМАНИЕ! Всё, описанное и подсчитанное ниже, подходит для тех случаев, когда вы ставите светодиодные светильники с отдельным внешним драйвером (в том числе и светодиодные прожекторы)! Если вы просто переходите на светодиодные лампы, которые питаются от 220 напрямую и в которых драйвер встроен внутрь, то обычно никаких проблем с освещением не возникает.
Давайте возьмём какой-нибудь драйвер от Mean Well и посмотрим на его спецификацию. Я наобум выбрал APC-16-350. Это хиленький такой драйвер на 16 Ватт со стабилизацией тока. Для какого-нибудь светодиода на 10 Ватт сгодится.
Спецификация LED-драйвера APC-16-350
Внимательно изучаем указанные там параметры и первым видим параметр «Потребляемый ток» («AC Current») — 0,3 ампера. И тут наши добрые люди (в том числе и те, кто заказывает мне щиты) как раз и пишут мне что-то типа «А, да у меня освещение светодиодное, всего десять драйверов по 0,3 ампера каждый, потребление фигня».
И когда-то я тоже думал, что потребление фигня. Ну смотрите сами: 0,3 х 10 = 3 ампера. Да это ж любая хилая релюшка справится, а защищать такие линии надо автоматом на 6А. Верно?
А вот НЕТ! Добрый производитель дал нам классный параметр «Стартовый ток» («Inrush Current»), который составляет.. 45 (сорок пять!) ампер за время 0,000 21 секунды! Представляете? Какие-то ничтожные 0,3 ампера при включении блока превращаются в 45! Это в 150 раз больше нормального потребления! И чтобы мы совсем уже расстроились, следующий параметр, который нам дают — это то, сколько таких драйверов можно навесить на автомат номиналом в 16А (а не 10А, которым мы обычно защищаем освещение): на B16 можно поставить 13 штук драйверов, а на С16 — 23 штуки.
Давайте ещё раз переосмыслим всё это. При старте хилый драйвер жрёт ток в 150 раз больше обычного (45 ампер)! А на автомат B16 их можно поставить всего 13 штук!
И вот из-за этого сейчас происходит всё больше и больше вот таких вот случаев (все они из первых рук, потому что это были мои заказчики):
- В щите стоял автомат B6 для «хилых драйверов по 10 Вт». Драйверов было десять штук. При включении света обычным выключателем автомат наглухо вышибало. Заменили автомат на B10 — всё равно вышибало. Вышибать перестало на C10. Заменить автомат на C16 нельзя, потому что на освещение заложен стандартный кабель 3х1,5 кв.мм.
- Регулярно (раз в месяц) сваривались контакты выключателя, который включал пяток светодиодов с их драйверами. Пришлось менять светильники на другие, в которых нет таких злобных драйверов (про это ниже).
- Собрали щит с ПЛК и релюшками CR-P на 16А. Я как-то пропустил то, что светодиодные лампы там тоже с драйверами. После парочки включений этих ламп (тоже десяток светильников) релюшки спаялись и умерли. Хотя они, заметьте, расчитаны на 16А активной нагрузки.
И что делать? Как это исправлять? Положим, если бы горели какие-то там хилые релюшки! А горят даже выключатели! Обычные выключатели, рассчитанные на 10А. Давайте подумаем про возможные варианты:
- Менять релюшки на контакторы серии ESB20 (на 20А с более прочными контактами). Но выдержат ли они? Стартовый ток десяти таких драйверов будет 45 х 10 = 450 ампер. При этом контакторы ESB20 не очень хорошие. Их магнитная система работает на переменном токе в отличие от всех других контакторов серии ESB и часто гудит или перегревается.
- Ставить более злые контакторы. Ну это уже смешно. Прикиньте, сколько будет стоить щит на ESB24, если их понадобится поставить штук 25?
- Использовать установочные реле E297 (аналог импульсных по размерам и типу, но без фиксации). Они заказные и рассчитаны на токи 16А. И мы ничего не выигрываем!
- Использовать PTC-Термисторы, включенные последовательно с таким драйвером, чтобы облегчить его стартовый режим. Так делают в импульсных блоках питания на большие мощности. Я никогда не рассматривал этот вариант и буду благодарен, если мне кто-то подскажет в комментариях, что это такое и с чем их едят.
А как обойти фишку подгорания контактов у выключателя? Действительно, что ли, ставить контактор и закладывать магистраль 3х4 под автоматом C20 на такие светильники?..
Так что будьте ОЧЕНЬ внимательны со светодиодным освещением большой мощности! Не всё так легко и просто, и не всё так дешёво как может показаться: возможно, что вам придётся тратить денег на хитрую начинку щита для управления драйверами светодиодных ламп и только потом уже высчитывать общую экономию по потреблению электроэнергии!
Дополнение от 10.2018. Ура! Проблема, кажется, решена! Меандр выпустил реле МРП-101, которое ограничивает эти стартовые токи. Читайте пост про него (и его применение)!
cs-cs.net
Основы электроники. Урок №4: Расчет резистора для светодиода
Сегодня мы начнем с изучения нового элемента, а именно светодиода. Основные сведения о светодиоде собраны в отдельной статье здесь.
Светодиод, в основном, имеет 2 вывода: длинный вывод (анод) соединяется с плюсом питания, более короткий вывод (катод) с минусом. Светодиод, подключенный наоборот не будет светиться, и кроме того, при превышении определенного напряжения может даже сгореть.
С чего следует начать при работе со светодиодом? С просмотра технических параметров на конкретный светодиод! Иногда необходимые нам сведения можно также получить при покупке в магазине. Что же нам нужно знать? То, что мы ищем – это прямой ток (forward current) и прямое напряжение (forward voltage).
Для светодиода главное — это правильно подобранный ток, так как он напрямую влияет на срок службы светодиода. Поэтому мы говорим, что светодиод — это элемент, питаемый током (не напряжением!).
При изучении datasheet для одноцветных светодиодов размером 5мм вот что было обнаружено:
- красный светодиод: 20 мА / 2,1 В
- зеленый светодиод: 20 мА / 2,2 В
- желтый светодиод: 20 мА / 2,2 В
- оранжевый светодиод: 25 мА / 2,1 В
- синий светодиодный индикатор: 20 мА / 3,2 В
- светодиод белый: 25 мА / 3,4 В
(параметры светодиодов могут незначительно отличаться в зависимости от экземпляра и производителя светодиодов)
Нашим источником питания, как и в предыдущих упражнениях, является кассета из 4 батареек, дающие напряжение около 6 вольт. Теперь встает вопрос: как подобрать резистор для ограничения тока красного светодиода, подключенного согласно следующей схеме:
Наша батарея обеспечивает напряжение порядка 6 вольт. Красному светодиоду необходим ток около 20мА. Плюс ко всему нужно учесть падение напряжения на этом светодиоде, т. е. 2,1 вольт:
UR1 = UB1 – UD1
UR1 = 6В – 2,1В
UR1 = 3,9В
Теперь достаточно подставить наши данные в формулу:
R1 = UR1 / I
R1 = 3,9В / 20мА
R1 = 3,9В / 0,02А
R1 = 195 Ом
Таким вот простым способом мы рассчитали сопротивление резистора R1 для красного светодиода, который должен иметь сопротивление минимум 195 Ом. Но вы не сможете найти резистор такого номинала! Что же делать в таком случае? Надо взять из номинального ряда резистор большей величины, но с максимально близким сопротивлением.
См. Подбор сопротивления резистора по цветным полоскам
Ближайший в номинальном ряду резисторов находится резистор с сопротивлением 200 Ом, и именно такой мы должны использовать в нашей схеме. Почему? Конечно, ничто не мешает нам использовать резистор большего сопротивления, например, 470 Ом, 2,2 кОм… Но как это повлияет на свечение нашего светодиода? Давайте проверим!
На фото этого конечно не заметно, но светодиод светит очень ярко с резистором 200 Ом. Но что случится, если мы заменим резистор на другой, с большим сопротивлением, например, 470 Ом? Светодиод по-прежнему горит. Дальше будем последовательно увеличивать сопротивление: 2,2кОм, 3,9кОм, 4,7кОм… Обратите внимание, что светодиод с увеличением сопротивления резистора светит все слабее и слабее пока, наконец, вообще не перестает светиться.
Еще одно замечание по существу — необходимо использовать резисторы немного больше, чем это следует из расчетов (например, 210 Ом вместо 200 Ом). Почему? Наверно вы обратили внимание, что для расчетов мы взяли номинальное напряжение нашей батареи, в реальности свежие батарейки могут давать более высокое напряжение и поэтому сопротивление резистора может быть недостаточным. Ток на светодиоде будет выше необходимого, что в конечном счете скажется на сроке его службы.
Еще один пример, из жизни (вернее из частых вопросов). Как подобрать резистор для схемы (в автомобиль) , в которой последовательно соединены два красных светодиода (прямой ток 20 мА, прямое напряжение 2,1 В)?
Величину сопротивления резистора R1 рассчитываем аналогично, как в примере выше, с той лишь разницей, что от напряжения бортовой сети автомобиля (14В), необходимо вычесть падение напряжения на обоих диодах D1 и D2:
UR1 = UE1 – UD1 – UD2
UR1 = 14В – 2,1В – 2,1В
UR1 = 9,8В
Теперь подставим данные в формулу:
R1 = UR1 / I
R1 = 9,8В / 20мА
R1 = 9,8В / 0,02А
R1 = 490 Ом
Резистор R1, к которому подключены последовательно два красных светодиода, должен иметь сопротивление минимум 490 Ом. Ближайший в ряду является резистор номиналом 510 Ом. Если у вас нет резистора номиналом 510 Ом, помните, что вы можете соединить последовательно несколько резисторов, например, 5 резисторов по 100 Ом.
А можем ли мы в этой схеме последовательно подключить еще 5 светодиодов? Нет! На каждом из подключенных светодиодов возникает некоторое падение напряжения, другими словами каждый из них потребляет некоторое количество напряжения, например, каждому красному светодиоду нужно 2,1 вольт. Легко подсчитать, что наша батарея не в состоянии обеспечить такое напряжение:
14В < 2,1В + 2,1В + 2,1В + 2,1В + 2,1В+ 2,1В + 2,1В
14В < 14,7В
Приведенный выше пример касается схемы, установленной в автомобиле, где источник напряжения 14В.
Таким же образом вы можете рассчитать сопротивление резистора для аналогичной схемы с напряжением питания 6 вольт. Какое получится сопротивление резистора R1? По нашим расчетам следует, что 90 Ом.
Следующий пример будет касаться параллельного соединения светодиодов, так как показано на следующем рисунке:
На этот раз предположим, что светодиод — D1 красный (прямой ток 20 мА, прямое напряжение около 2,1 В), а светодиод D2 имеет белый цвет (прямой ток 25 мА, прямое напряжение 3,4 В).
Из первого закона Кирхгофа мы знаем, что:
I = I1 + I2
I = 20мА + 25мА
I =45 мА
Подключая светодиоды параллельно к источнику питания, следует помнить, что каждый светодиод должен иметь свой резистор! Теперь давайте посчитаем падение напряжения на каждом из резисторов:
UR1 = UB1 – UD1
UR1 = 6В – 2,1В
UR1 = 3,9В
UR2 = UB1 – UD2
UR2 = 6В – 3,4В
UR2 = 2,6В
Мы знаем, силу тока и напряжение, давайте посчитаем сопротивление:
R1 = UR1 / I1
R1 = 3,9В / 20мА
R1 = 3,9В / 0,02А
R1 = 195 Ом
R2 = UR2 / I2
R2 = 2,6В / 25мА
R2 = 2,6В / 0,025А
R2 = 104 Ом
Резистор R1 должен иметь сопротивление как минимум 195 Ом (ближайший в номинальном ряду резистор на 200 Ом), а резистор R2 должен иметь сопротивление не менее 104 Ом (ближайший в ряду будет на 120 Ом).
Как лучше соединять светодиоды: последовательно или параллельно? Ответ не простой, потому что оба варианта имеют свои плюсы и минусы:
Вид соединения светодиодов | |
последовательное | параллельное |
| для всех светодиодов достаточно одного резистор | каждый светодиод должен иметь свой собственный резистор |
| повреждение одного светодиода приводит к отключению всей цепочки светодиодов | при повреждении одного или несколько светодиодов, остальные светодиоды будут светятся |
| низкое значение тока | ток в цепи увеличивается с каждым последующим светодиодом (ток каждой ветви суммируется) |
| требуется более высокое напряжение источника питания с учетом падения напряжения на каждый из светодиодов | напряжение питания в схеме может быть низким |
Под конец урока рассмотрим еще один популярный вид – мощные светодиоды. Благодаря им, мы можем получить яркий свет. Мощные светодиоды используются, например, в автомобилях, поэтому следующий пример будет касаться именно проблемы установки мощных светодиодов в автомобиле.
Напряжение в сети автомобиля 14 вольт. Мощный светодиод имеет прямой ток 350 мА и падение напряжения 3,3 вольт. Рассчитаем сопротивление для мощного светодиода так, как мы это делали выше:
UR1 = UE1 – UD1
UR1 = 14В – 3,3В
UR1 = 10,7В
R1 = UR1 / I
R1 = 10,7В / 350мА
R1 = 31 Ом
Для нашего примера надо подобрать резистор минимум 31 Ом. Проблема в том, что мощный светодиод, как указывает само название, имеет большую мощность и здесь обычный резистор не достаточен. Помимо соответствующего сопротивления наш резистор должен иметь соответствующую номинальную мощность, т. е. допустимую мощность, которая выделяется на резисторе при его работе.
Помните, что основная задача резистора — это сопротивление току. При сопротивлении всегда будет выделяться тепло в той или иной степени. Слишком большая мощность может повредить резистор.
Мощность вычисляем по следующей формуле:
P = U x I
P = UR1 x I1
P = 10,7В x 350мА
P = 3,7 Вт
Номинальная мощность нашего резистора — это минимум 3,7 Вт. В связи с этим, наши стандартные резисторы мощностью 0,25 Вт быстро сгорят. В приведенном выше примере необходимо применить резистор на 5 Вт, но лучшим решением использование нескольких резисторов по 5 Вт, соединенных последовательно или параллельно. Почему? Причина в том, что резисторы плохо отводят тепло (хотя бы из-за их формы), а использование нескольких резисторов сразу увеличит общую площадь поверхности, через которую происходит отдача тепла.
При подборе резистора для мощного светодиода необходимо дополнительно учитывать значительное повышение температуры самого светодиода, что вызывает изменение прямого тока. Поэтому лучше взять резистор большего сопротивления, что обеспечит стабильную работу светодиода при увеличении прямого тока из-за его нагрева во время работы.
Но на практике для питания мощных светодиодов применяют стабилизаторы тока, которые будут обсуждаться в последующих уроках.
Общее правило при подборе резистора (резисторов) для светодиодов является использование чуть большего сопротивления, чем это следует из расчетов. Прямой ток и падение напряжения, протекающие через светодиод лучше измерить мультиметром, чтобы в расчетах учитывать реальные параметры конкретного светодиода.
www.joyta.ru
светодиоды и общие сведения — DRIVE2
Терминология русским языком
Последовательное включение радиодеталей — это когда детали соединены между собой только одной стороной, т.е. последовательно:
Параллельное включение радиодеталей — это когда детали соединены между собой в двух точках — в начале и в конце:
Напряжение — сила, с которой электричество «вдавливается» в провод, чтобы создать его ток.
Аналогична разности давления в начале и конце трубопровода, зависящей от силы насоса, загоняющего воду в трубу.
Измеряется в вольтах (В).
Ток — «количество электричества», проходящее по проводу в единицу времени.
Аналогичен количеству проходящей воды в трубе.
Измеряется в Амперах (А).
Сопротивление — сила, препятствующая прохождению электричества.
Аналогично сужению трубы, препятствующему свободному протоку воды.
Измеряется в омах (Ом).
Мощность — характеристика, отражающая способность, например, резистора без вреда для себя (перегрева или разрушения) пропускать электрический ток.
Аналогична толщине стенок места сужения трубы.
Постоянный ток — это когда электричество течёт постоянно в одну сторону, от плюса к минусу.
Это батарейки, аккумуляторы, ток после выпрямителей.
Аналогичен потоку воды, гоняемой насосом по закольцованной трубе в одну сторону.
Падение напряжения — разность потенциалов до и после детали, дающей сопротивление электрическому току, то есть напряжение, замеренное на контактах этой детали.
Аналогично разности давления воды, гоняемой насосом по кругу, до и после одного из сужений трубы.
Переменный ток — это когда электричество течёт то вперёд, то назад, меняя направление движения на противоположное с определённой частотой, например 50 раз в секунду.
Это электрическая сеть освещения, розетки. В них один провод (ноль) является общим, относительно которого а другом проводе (фазе) напряжение то положительное, то отрицательное. В результате при включении в розетку, например, электрочайника, ток в нём течёт то в одну, то в другую сторону.
Аналогичен движению воды, которую насос через трубу (фазу), опущенную сверху, то выдавливает в бак (ноль), то всасывает из него.
Частота переменного тока — число полных циклов (периодов) изменения направления тока (туда-обратно) за секунду.
Измеряется в герцах (Гц). Один период за секунду равен частоте в 1 герц.
Переменный ток имеет прямой и обратный (т.е. положительный и отрицательный) полупериод.
В Российских бытовых электросетях (в розетках и в лампочках) частота равна 50 герцам.
Важнейшие характеристики светодиодов:
1. Полярность.
Свето
www.drive2.com
Расчет резистора для светодиода. Онлайн калькулятор
Довольно часто у многих начинающих радиолюбителей возникает проблемы с расчетом сопротивления резистора для светодиода. И зачастую они не знают, для чего такой резистор вообще нужен. В данной статье попробуем разъяснить данный вопрос и для облегчения приведем онлайн калькулятор для расчета сопротивления резистора светодиода.
Важные параметры светодиодов
С точки зрения проблемы подбора резистора для светодиода нас в первую очередь интересуют всего два параметра светодиодов:
- IF — прямой ток светодиода
- VF — прямое напряжение светодиода (рабочее напряжение)
Рассмотрим это на примере светодиода L-53IT. Вот его краткие характеристики:
- Материал: gaasp/gap
- Цвет свечения: красный
- Длина волны: 625нм
- Максимальное прямое напряжение: 2,5 В
- Максимальное обратное напряжение: 5В
- Максимальный прямой ток: 30мА
- Рабочая температура: -40…85С
В datasheet светодиода L-53IT в разделе «Absolute Maximum Ratings» (значения, которые нельзя превышать) мы находим информацию о максимальном непрерывном постоянном токе, который может протекать через данный светодиод, не вызывая ее повреждения (30мА):
Затем мы проверяем по datasheet, какое типичное прямое напряжение светодиода (падение напряжения на диоде):
и мы видим, что:
- тестовые данные указаны для тока IF= 20мА,
- типичное прямое напряжение составляет VF = 2В.
Ток 20мА обеспечивает нам хороший световой поток, а так как светодиоды не вечны, и со временем испускаемый поток света уменьшается, то в большинстве случаев для данного светодиода этот ток будет достаточен.
Светодиод без резистора
Для начала рассмотрим, что произойдет, если мы подключим светодиод к источнику питания без резистора ограничивающего ток. В качестве примера мы будем использовать источник питания с напряжением 5В.
В этом случае, в соответствии со вторым законом Кирхгофа:
сумма падений напряжения в замкнутом контуре равна нулю
Получается, что все напряжение питания сосредоточено на нашем светодиоде:
Что означает появление напряжения 5В на нашем светодиоде? Давайте посмотрим на график зависимости тока светодиода от напряжения в прямом направлении:
То есть, при превышении 2,05 вольт, ток будет расти очень быстро, достигнув высокого значения.
В нашем случае, питание светодиода без ограничительного резистора приведет к генерации тока большего, чем допустимо (30 мА), что в свою очередь произойдет его повреждение.
Здесь следует добавить, что причиной, разрушающим светодиод является не ток как таковой, а выделяемая мощность в виде тепла.
Ограничение тока протекающего через светодиод
Таким образом, мы должны ограничить ток светодиода. У нас есть два варианта:
- использовать питание стабильным током (не более 30мА в соответствии с технической спецификацией светодиода)
- ограничить ток по-другому.
В данной статье мы займемся вторым способом, а именно, мы подключим резистор последовательно со светодиодом. На этом резисторе будет происходить падение части напряжения источника питания, который обозначим как VR:
В соответствии с приведенным выше вторым законом Кирхгофа, распределение напряжений будет определяться по формуле:
VCC = VR + VF
В нашем случае мы знаем типовое значение напряжения нашего светодиода, которое составляет 2 вольт, а также напряжение питания 5 вольт:
Таким образом, мы можем вычислить необходимое падение напряжения на резисторе R, для того чтобы на диоде было только необходимые 2 вольта:
VR = VCC — VF
VR = 5В — 2В = 3В
то есть, мы стремимся к получению следующих напряжений в нашей схеме:
Теперь мы используем первый закон Кирхгофа:
сумма значений силы токов, входящих в узел равна сумме значений силы токов, вытекающей из этого узла
Нашим узлом является место соединения резистора и светодиода, и это означает, что через резистор будет проходить тот же ток, что и через светодиод. Поскольку мы предположили, что через светодиод может течь ток IF= 20мА, то:
Сопротивление резистора вычислим с помощью Закона Ома:
то есть в нашем случае:
и наконец, мы можем вывести общую формулу:
После расчета сопротивления, выбирается резистор из номинального ряда. В нашем случае это резистор точно такой же, как рассчитали, то есть, 150 Ом, который имеется в номинальных рядах E24, E12 и E6.
А что делать, когда сопротивление резистора не соответствует ни одному значению из номинального ряда? В этом случае следует выбрать одно из двух ближайших к расчетному сопротивлению, при этом необходимо учитывать следующее:
Если сопротивление будет меньше, чем рассчитывали, то это увеличит значение тока, протекающего через светодиод.
Если сопротивление будет больше, чем рассчитывали, то это уменьшит световой поток, испускаемый светодиодом.
Калькулятор расчета резистора для светодиода
Ниже приводим калькулятор для расчета сопротивления резистора светодиода:
fornk.ru
